课业2.3 森林水分的 调查与分析

学习目标 识记空气湿度的常见指标及变化规律、降水的表示方法及水分蒸发的影响因素，学习了解水分对树木的重要性，理解树木、森林对水的需要和适应特性，掌握空气湿度和土壤水分的测定调查，并能分析林内外水分条件的差异，从而认识森林在水源涵养、水土保持、水体净化中的生态功能。

水分不仅是自然界的动力，而且是生命过程的介质和氢的来源。一切生物学机能都脱离不开这一因子。水是生命存在的先决条件，生命是从水体中形成和演化的。水分在森林的环境因子中也占有很重要的地位。

水在自然界有气体、液体和固体等三种形态，对森林及其生境意义各不相同，其中以降水的意义最大。 1.1.1降水 1. 水分 1.1不同形态水及其生态意义 水在自然界有气体、液体和固体等三种形态，对森林及其生境意义各不相同，其中以降水的意义最大。 1.1.1降水 降水一般不直接为树木吸收利用。树木吸收的水分主要来自土壤，而土壤水分的补充则主要靠降水。生长期中的降水对树木的作用最大。 对于不同发育时期的树木，降水的意义也不一样。

降水中雪具有特殊意义，积极意义有：它除了补充土壤水分以外，还具有保护土壤、防止冻结过深而伤害树木根系以及保护幼树越冬等作用。 但是，下雪也能引起雪压、雪折、雪倒等灾害，有时山坡地上还发生雪崩，危害更大。雪害随林分的特征及环境条件而程度不同，一般常绿树受害重于落叶树，单层林重于复层林，枝条脆弱、根系较浅的树种受害较重。

冰雹也是固体形态水分，对树木构成很大的损害，冰雹融化后虽然也能增加土壤水分，但这种作用与其危害树木的作用相比，则微乎其微。 1.1.2雨凇、雾凇 、冰雹 雨松、雾松为固体形态水分，对树木的危害与雪害相似。雨凇、雾凇融化后能补充土壤水分。雾凇系游离的水汽遇树木的枝条或其它物体的冷却面冻结而成，故有增加当地降水量的作用，有的地方这部分降水约相当于总降水量的9％。 冰雹也是固体形态水分，对树木构成很大的损害，冰雹融化后虽然也能增加土壤水分，但这种作用与其危害树木的作用相比，则微乎其微。 雾凇 雨凇

1.1.3水汽、雾、露水 水汽在大气中的存在常用空气湿度说明。它可以影响光照条件和树木的蒸腾作用及地表的物理蒸发，因而影响树木的水分平衡。有些山地林区由于雾凝结而形成的降水可占到降水的40％。在干旱条件下，雾、露水可以缓和干旱所引起的枯萎，此种作用对沙区植物尤为显著。

1.2土壤水分 保持在土壤孔隙中的水分，又称土壤湿度。 土壤水分依其物理形态可分为固态、气态及液态 3种。固态水仅在低温冻结时才存在，气态水常存在于土壤孔隙中，液态水存在于土粒比面和粒间孔隙中。在一定条件下，三者可以相互转化，其中以液态土壤水分数量较多。 土壤水分的含水量可以用以下几种方法表示。 土壤水重量百分数：土壤中实际所含的水分重量占烘干土重量的百分数。即 式中W(％)为土壤含水量（百分数）；W1为样土湿重；W2为样土烘干重。

土壤水容积百分数：指土壤水分容积占单位土壤容积的百分数。即 式中 W容(％)为土壤容积含水量（百分数）；P为土壤容重，即单位体积原状土体的干土重。土壤容积百分数与土壤重量百分数之间的关系通常用下式表示： W容(％)=W(％)×P 土壤水层厚度：指一定厚度土层内土壤水分的总贮量，即相当于一定土壤面积中，在一定土层厚度内有多少毫米厚的水层。即　　 W厚=H×W(％)×P×10 式中W厚为土壤水层厚度；H为计算土层厚度；10为单位换算系数。

2.水分与树木 2.1水分对树木的作用 水是构成植物体的主要成分之一，从生活细胞的原生质到树木的种子，都含有不同分量的水分。根、茎等顶端正在生长的部分，水分约占其鲜重的90％，树干的水分含量较少，仅占其重量的一半左右，风干种子的含水量仅为8-10%。 树木的生命活动要在有水分的条件下才能进行，光合作用需要水分作其原料，水解作用要有水分参与反应。土壤中养分的吸收，及其在体内的运转和利用，都离不开水分。树木如失水过多，其生理过程将受到抑制而产生萎蔫，甚而死亡。

2.2树木对水分的需求 树木对水分的需要是指树木在正常生活过程中所吸收和消耗的水分而言。树木从土壤中吸收的水分，绝大部分消耗于其蒸腾过程，用于制造碳水化合物等食物的只是很少一部分，一般不超过1％。 树木对水分的需要随树种、树木的发育期、生长状况及环境条件而异。一般地说，针叶树小于阔叶树，处于休眠期的树木小于正在生长的树木。在一天之内，树木白天对于水分的需要往往超过夜间，而晴朗多风的日子则常常多于无风的阴天。各种树木对于水分的需要经常处于变化之中，许多人进行过长期测定，其结果常有出入。

2.3树木对水分条件的适应 树木在自然界是生长在一个复杂、多变、结构很不均匀的环境之中，水分条件随时间和空间的变化极为明显。树木本身对水分的需要同其所在的环境中的水分条件经常处于矛盾之中，而在干旱半干旱地区，水分不足及供需时间不一致的矛盾表现的尤为突出。 樟子松 胡杨

根据树种对土壤水分的适应性，可将树种分为耐旱树种、湿生树种、中生树种三类。 2.3.1 耐旱树种 是指在长期干旱条件下能忍 受水分不足，维持正常生长发育 的树种。如梭梭、马尾松等。 耐旱树种具有渗透压高、 根系发达、叶器官较不发达、 甚而退化或具有控制蒸腾作 用的结构等特点。 2.3.2湿生树种 能够生长在土壤含水量很高，甚至水分过多的、大气湿度较大的环境中的树种，如赤杨、枫杨、柳树、杜梨，其特点主要是渗透压很低，大致为8—12个大气压，根系不发达，控制蒸腾作用的结构甚弱，叶子摘下后常迅速凋萎。

2.3.3中生树种 生长于中等水湿条件下，不能忍受过干或过湿条件的树种。这是介于耐旱树种与湿生树种之间的中间类型。大部分森林树种都属于这一生态类型。其渗透压约在1～25个大气压之间。这类树种大都缺乏适应长期干旱或过湿的形态构造和功能。 云杉 红松 冷杉 落叶松

3.森林对水分的平衡 森林生态系统的结构，对水平衡的主要影响是增加水平降水，减少地表径流，有利于水分的入渗，故森林保持水土、涵养水源，调节河川流量的作用是明显的。 3.1森林在水循环和降水中的作用 水分循环是水在自然界的一种运动形式，它分为两大类，即水分的大循环和水分的小循环。

森林环境中的水分循环，是在土壤—森林—大气系统中进行的。 大气中的水汽经冷凝后，以降水形 式进入森林环境中。这些降水首先 有一部分被林冠截流，随后蒸发返 回大气中，这部分降水称为林冠截 留量；另一部分则直接或间接地降 落到林地。到达林地的水分，有一 部分经过枯枝落叶层渗入到土壤中， 有一部蒸发掉，另一部分则以地表 径流形式汇入到溪流中。渗入到土 壤中的水，除被植物吸收利用外， 又被保存和渗入地下水。渗入到地 下水的部分将最终与地表径流汇入水体。植物吸收的水分大部分则经蒸腾作用而进入大气。

3.2森林在水土保持中的作用 3.2.1林冠截留 3.2.2森林中地表蒸发 3.2.3地表径流 林冠截留指降水时有一部分降水被林冠所阻流的现象。林冠阻留的降水除一部分顺枝条沿树干流到林地外，其余的水分以后又被蒸发而回到大气中。因此，林冠下的降水一般紫较林外要小。通过控制林冠截留可调节进入林冠下的降水，从而调节林下土壤的水分状况和涵养水源作用。 3.2.2森林中地表蒸发 林内的地表蒸发较无林地显著减小，一般约降低2/5～4/5。 3.2.3地表径流 降水或融雪强度一旦超过下 渗强度，超过的水量可能暂时留 于地表，当地表贮留量达到一定 限度时，即向低处流动，成为地 表水流而汇入溪流，这个过程称 为地表径流。

3.3森林影响水质 从森林流域中流出的水，含有各种化学成分。这是因为，降水经过森林流域时，可以将土壤和岩石风化物及生物遗体中的各种物质溶解，这样就增加了水的化学成分。另一方面，降水通过森林流域时，由于枯枝落叶和土壤腐殖质的作用，又可除去某些溶解成分，起到净化水的作用。 森林对水的影响还表现为，森林能减少洪峰流量，使河流水量变化缓和而较为稳定，减少洪涝灾害的发生。

4. 水分异常对林木的危害 4.1干旱及其危害 4.1.1干旱 4.1.2按干旱发生的原因 分可以分为大气干旱、 土壤干旱和生理干旱。 长期无雨会使空气和土壤干燥，造成植物体内水分平衡受到破坏，因缺水而使植物的生长受到抑制、引起叶片枯萎甚至整株死亡的现象，称为干旱。 4.1.2按干旱发生的原因 分可以分为大气干旱、 土壤干旱和生理干旱。

4.1.3干旱对树木的危害 4.2.1湿害 4.2.2洪涝害 4.3旱涝的防治措施 严重的水分亏缺可引起原生质脱水，从而降低光合作用的能力，还可以引起气孔关闭和叶形的变小、叶子老化，使光合面积缩小，碳水化合物的制造和供应受到抑制。 4.2湿涝害 4.2.1湿害 湿害是指土壤过湿，水分处于饱和状态，土壤含水量超过了田间最大持水量，根系完全生长在沼泽化泥浆中，称这种涝害叫湿害。 4.2.2洪涝害 典型的涝害是指地面积水，淹没了植物的全部或一部分。低洼、沼泽地带、河边，在发生洪水或暴雨之后，常有涝害发生。 4.3旱涝的防治措施 ①兴修水利

②营造水土保持林和农田防护林 ③采取有效的农业技术措施 ④人工降雨 古代水利工程——坎儿井 塔里木河水利枢纽工程 新疆三北防护林体系