水土保持林学的主要内容

水土保持林学的主要内容 张永涛2003.3 水土保持林学的主要内容： 第一篇 防护作用 水文效应；改良土壤防止土壤侵蚀的效应；改善区域环境的作用。 第二篇 营林技术 立地条件类型划分和适地适树；树种选择及人工林组成；造林密度和种植 点的配置；造林整地；造林方法；抚育管理。 第三篇 防护林体系及其规划、配置技术 林种配置；坡面水土保持林；沟道水土保持林；池塘水库防护林；护岸护 滩林。 水土保持林学，高志义主编，中国林业出版社； 经济林培育学，王华田主编，中国林业出版社； 林业生态学，王礼先主编，中国林业出版社。 森林与水土保持； 森林资源概况； 水土保持林学的形成与发展； 主要内容及相关学科的关系； 有关基本概念。 资源库、基因库、蓄水库、碳储库、能源库；优化环境与促进发展，是环 境与发展相统一的关键和纽带。 （1）生态效益 A.水源涵养B.防风固沙C.水土保持D.改善气候E.净化水质F.净化大气G.重要的物种基因库 42水源涵养：例如日本，水源涵养林的面积为542×10hm，占国土面积的14.6%，森林的总贮水量为1364亿吨，相当于水库贮水的11.7倍。 防风固沙：在新疆，防护林范围内的平均风速降低34％－38％；辽宁彰武县章古台治沙试验，山西雁门关外金沙滩，1952－1959营造9万多亩的防护林，使沙滩变成了绿海；河南兰考固沙实践。 水土保持：改良土壤、影响水文过程、控制侵蚀、消减洪峰。 改善气候：对周围小气候的调节作用。高?低，低?高。在河南省修武县， 林网风速降低40－50％，气温白天低2?，夜间高0.4－1.6?，空气湿度提高20％，绝对湿度提高4－8mb。地蒸发量减少23％，植物蒸腾降低25.5%。 净化水质：对于非点源污染的水质有重要的净化作用，施肥、农药等。无 林的山坡的水流每平方公里的溶解物16.9吨，有林的只有6.5吨。 净化大气：城镇平均每天每人排出0.9kgCO，吸入0.7kgO。则城镇每人22 2平均需要绿地10m，可基本保持平衡。1亩阔叶林吸收70kg CO/日,制造 50kg 2O/日；森林植物可吸收多种有毒气体：如一氧化碳、氟化氢、氯气、二氧化2 氢、二氧化硫、甲烷、氨气等。 森林具有重要的杀菌作用：王府井大街：36612；林茵大道：18086；机关 3大楼：16545；香山公园：3850个细菌/m空气。 重要的物种基因库：中国有高等植物3万多种，其中木本植物8000多种，乔灌木1400多种；陆栖脊椎动物2414种；鸟类1244种，哺乳类499种，爬 行类391中，两栖动物类280种。还有大量的昆虫和其它动物。 （2）经济效益 直接经济效益：四料、果品、油料、化学品及化工原料如香料、胶、单宁、 松香、药材等。 间接经济效益：农田的粮食、蔬菜、果树等增产效益，牧业的增产效益， 水源的保护与水质的改善，道路、堤岸、梯田、水利设施安全的保护、生物多 样性增加等。 （3）社会效益 绿色＝生命＋富有＋和平 可持续发展的环节与物质基础 据研究，如果没有森林，陆地上生物产量的90％将会消失，450万个生物种灭绝，70％的淡水白白流入大海，出现全球水危机，陆地90％的植物受干旱危险，生物放氧量减少67％，地球升温，许多地区风速增加60－80％，许多地方将发生水灾、风灾。 环境与环境问： 生物在环境中搏斗，力求自身的生存。猿人在搏斗中不断改造自己，逐步 适应新的环境，进化成人类。人类在与环境搏斗中改造了自然，创造了良好的 人工环境。与此同时却对环境造成了破坏。长大的孩子开始踢摇篮！ 自然资源人均拥有量 自然资源 我国人均 世界人均 国土(亩) 14.4 45.3 耕地(亩) 1.5 4.65 林地(亩) 1.8 13.8 草原(亩) 5 15 淡水(立方米) 2563 10800 煤(吨) 1465 3146 石油(吨) 30~60 94 水能(千瓦) 0.67 1.1 铁矿(吨) 43 87 18从生态学角度分析：地球植物的总产量，按能量计算每年为2.8?10千 46焦人类维持正常生存，每人每天需1×10千焦，每年3.6×10千焦。由于各种动物都要直接或间接地以植物为食，植物总产量不可能全部用来养活人；许 多植物或动物是不能供人类食用的。按人类只能获取植物总量的1%计：地球 9只能养活：7.8×10 人，即约80亿人。 全球范围内的人口持续增长：人口数量增长迅猛；人口增长区域分布不平 衡；人口持续增长成为诱发资源、环境危机的主导因素。 自然资源的破坏与耗竭：森林面积迅速减少；耕地减少，土地沙漠化；水 资源危机；粮食短缺；生物物种不断灭绝；矿产资源耗竭。 环境污染：大气污染；水体污染；生态环境恶化。 黄土高原黄土高原西周时森林覆被率53％，清代时15％，解放后6.1％，目前（92年）7.4％，黄河年输沙量16亿吨。 22长江长江流域50年代水土流失面积36万km，80年代56万km，湖泊 22面积由2.2万km减少到1.2万km，多年平均输沙量在5.14亿吨。 美国美国在建国初期由于过度开发，1870年西部开垦约180万亩，到1930年已扩大到1.13亿亩，60年里增长了近60倍。由于植被破坏1934年5月11 2日发生了巨大的黑风暴，黄土蔽日，大气含尘量达到40吨/km，形成了东西长1500英里，南北宽900英里，高2英里的巨大黄色尘土带，狂刮了约3天，越过了2/3的大陆，刮走了3亿吨表土，毁掉了4500多万亩的耕地。风暴过 后，西部平原水井和溪流干涸、农作物枯萎、牛羊渴死、大批人逃离。 日本第二次世界大战时日本破坏森林面积达到450万公顷，到1950年54座水库已淤积了库容的一半，每年水灾达到57.7万公顷。 2。 全球森林资源34多亿公顷（1990年），341085万km 森林覆被率：全球26％，南美51％，欧洲30％，北美25％，非洲19％，亚洲18％，大洋洲10％，韩国77.2%、芬兰65%、巴西65.2％，日本66.9％，印尼60.6％，瑞典59％，俄罗斯45％，德国31％，新西兰29％，加拿大27％，法国27％，美国23%、意大利22％。 32 森林蓄积量（m/hm）：亚洲101.7，欧洲104.1，北美100.6，南美118.7，德国267，印尼178，法国137，日本120，加拿大116，独联体111，瑞典106。 多森林的国家： 朝鲜 77.2％；文莱 82.4%；加蓬 69.3%；几内亚比绍 82.1%；巴布亚新几内亚 81.6%；所罗门群岛 85.4%；瓦努阿图 73.8%；圭亚那 94.4%。 2) 覆被率(%) 时间(年) 面积(亿km 1973-1976 1.22 12.70 1977-1981 1.15 12.00 1984-1988 1.25 12.98 1989-1993 1.34 13.92 1994- 13.98 森林资源的特点： ?资源总量不足；?分布不均匀；?经营管理粗放、 林分质量低；?宜林地利用率低；?其它 2?资源总量不足：森林总面积为13370万hm，居世界第5位，在独联体、 3巴西、加拿大、美国之后；森林的蓄积量3840亿m,居世界第7位，在俄罗 2斯、巴西、加拿大、美国、刚果（金）、印尼、秘鲁之后；人均森林0.11hm， 233全球平均0.64 hm,居世界第119位；人均蓄积量8.6m，全球平均71.8m,相当于世界平均的12%。 ?分布不均匀：主要分布在东北、内蒙林区，西南高山林区，南方山地林 区，四地森林面积总计占84.5%，其它14省区仅占15.5%；蓄积量占90％，其它14省区占10％；蓄积量长江流域占21.9%，珠江流域占26.68%。 32?经营管理粗放、林分质量低：生长率：世界平均3－4m/hm.a，新西 323232兰7.5 m/hm.a，瑞典3.3 m/hm.a，日本、美国3.1 m/hm.a；蓄积量： 32全国平均75.5 m/hm；人工林面积占全部森林面积的20％，但是蓄积量只占8％。 ?宜林地利用率低：中国51％，美国95％，前苏联90％，日本100％ 。 ?其它：树种单纯，结构不合理，病虫害严重，地力衰退，中幼林面积占 71％，人工林中占87％。 据中国林业区划：为改善生态环境全国总计需求47.12亿亩（3.14亿公 2顷）的森林，和林业用地51.83万亩（3.46万hm）,覆被率32.7％。 2为了木材和林产品供应，需要49亿亩（3.27hm），合林业用地54亿亩，覆被率约为34％。 计算依据： 333? 年人均木材消耗量0.4m,(现在0.2m，国外0.4－1.0m),每年需要 34.8亿m。 3 ?按出材率80％，消耗蓄积量6.8亿m。 33 ?蓄积量由5.24m/亩，提高到7.33m/亩，人均消耗森林面积0.06821亩，全国8186万亩。 ?轮伐期东北50年，西北西南80年，暖温带40年（>400mm地区），约需36.84亿亩。 ?经济林人均一亩，48.84亿亩。 ?林业不可利用地10％，5亿亩。 ?20世纪20年代我国开展了现代水土保持科学研究，在山东崂山、山西 五台山、四川内江、福建长汀等地就开始研究林木的水土保持效益。到30年代即开始了水土保持的试验研究，在陕西、甘肃等地主要试验了护岸护滩 林、沟道造林、梯田地坎造林、固坡、挂淤、修筑谷防、引进优良树种、草种 等。 ?在解放以后，我国进行了大规模的群众水土保持工作，并制定了一系列 的政策法规，并建立了各大流域机构及地方主管机关，成立了专门的教育、科 研单位，推动了大规模的水土保持造林的群众运动。 ?在60年代，提出了防护林体系的概念，关君蔚先生首次对黄土地区的 防护林和水土保持林进行了分类，为防护林的发展奠定了理论基础。 ?在70年代的水土保持中提出了生物－工程措施相结合、生物措施是根 本的基本原则，明确了水土保持林措施在水土流失治理中的作用。 ?在70年代末，我国开始了举世瞩目的三北防护林体系建设，使我国的 防护林建设进入了全面、系统建设的新阶段，极大地推动了我国的水土流失综 合治理和生态环境建设，为生态环境建设的积累了宝贵的经验教训，推动了相 关的科学研究。 ?在80年代初，确定了水土流失治理的基本单元——小流域，提出了小流域综合治理的基本概念，把水土保持林草措施纳入了水土流失综合治理的措 施体系。 ?在80年代中，随着防护林体系建设的深入和面积的扩大，在对建设的 经验教训总结的基础之上，提出了在条件差的地方要草灌先行，乔灌草相结合， 强调了因地制宜、因害设防的基本原则，把草明确纳入了生物措施的范畴。 ?在80年代后期，继三北防护林之后，先后开展了五大防护林体系建设 （三北、长江、沿海、平原、太行），到90年代又扩大为十大防护林体系（三 北、长江、沿海、平原、太行、辽河、黄河、淮河太湖、珠江、治沙防沙）。 ?在80年代后期，提出了生态经济型防护林的概念并在建设中付诸实践， 极大地调动了群众参与工程建设的积极性。 ?从“六五”到“九五”期间，国家、部委、地方确定了一系列的科技攻 关、基础研究等科研项目，推动了理论和实用技术的研究，取得了一大批的科 研成果，促进了工程的建设。 在九十年代末，以退耕还林为中心，大规模的西部生态环境治理与建设工 程全面展开，对森林培育、植被恢复的实用技术需求，达到一个新的高度，同 时公益事业技术的市场化越来越深刻。 •优质高产林木生长木材形成的机理及调控 •森林植被对区域生态环境的影响及其调控机理研究 •森林生物灾害可持续控制基础理论研究 •土地荒漠化形成的生态学机制 •森林生物多样性形成与维持机制的研究 •重大森林火灾发生和预防机理的研究 •人工生态林植被演替及近自然人为干扰机制研究 •林木遗传改良和新品种选育 •林业生态工程构建与生态系统恢复技术 •荒漠化预防及综合治理技术 •优质工业用材林定向培育及高效利用技术 •经济林、竹藤、花卉良种栽培与高效利用技术 •森林灾害防治技术 数量少，发展速度慢，不能满足水土保持的要求 成活率、保存率低。这是目前水土保持林发展最关键和最难解决的问题 生长缓慢，小老林面积太大，既无生态效益，又无经济效益 科学研究远跟不上生产要求，对生产上提出的问题解决不了 树种单一，可替换树种研究较少 造林所用苗木质量低 对现有林分缺乏管理，重治轻管 •美国的“ 新林业” •德国的“ 近自然林业” •印度的“ 生态林业” •以色列的“ 径流农林业” 防护作用：调节地表径流作用；水源涵养作用；减灾作用； 营林技术：立地条件与适地适树；树种选择与林分组成；造林密度与种植 点配置；整地技术及季节；造林方法与季节；幼林抚育管理； 空间配置技术：防护林体系及林种划分；坡面配置；沟道配置；水边周围 配置；径流林业；快速绿化。 •生态学、植物、树木学、土壤学、气象学、土壤侵蚀 严格地说，森林是比较广阔而且密集生长在一起的乔木和其他木本 植物占优势的植物群落。特点： 占有一定的地域（较为广阔）； 生长的植被为乔木和木本植物占优势； 是一个植物群落，包括主体的乔木、生长的立地条件及其上的死、活植被； 可以是天然林，也可是人工林，但不一定是原始林。 森林分为五大林种：用材林、防护林、经济林、特用林、薪炭林。 以改善区域生态环境，促进农牧业发展为目的，充分利用森林的 涵养水源、保持水土、防风固沙、调节气候及其他防护功能而营造的森林。 根据防护目的的不同分为： 水源涵养林、水土保持林、防风固沙林、农田防护林、牧场防护林、海岸 防护林等林种。 在一个自然景观地带内，依据不同的防护目的和地貌类型而 营造的各种人工防护林和原有的天然林，按照总体规划要求将他们有机的结合 起来，形成一个完整的森林植物群体系统。 以调节地表径流，控制水土流失，保障和改善山区、丘陵区 农林牧副渔等生产用地、水利设施。以及沟壑、河川的水土条件为经营目的地 森林。 可以看出：森林?防护林?水土保持林 是区域人工生态系统的主体和其他有机组成部分 在区域性人工生态系统总体建设的生态、经济目标下，以优化土地利用规划为 基础，以发挥水土资源和生物资源生产潜力为依据，实现组成防护林体系各林 种的合理配置与组合，充分发挥多林种、多树种生物群体的多种功能和效益， 建成功能完善、生物学稳定，生态、经济高效的人工生态系统。