生态水文学研究系列专著：中国典型区域森林生态水文过程与机制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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余新晓，王彦辉，王玉杰 等 著

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• 生态水文学
• 森林水文
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• 区域生态
• 水文机制
• 中国森林
• 生态系统
• 水循环
• 林地水文
• 流域生态

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030409706

版次：1

商品编码：11506693

包装：平装

丛书名： 生态水文学研究系列专著

开本：16开

出版时间：2014-06-01

用纸：胶版纸

页数：336

字数：480000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：《中国典型区域森林生态水文过程与机制》可供从事水文生态学、森林水文学、水土保持学、地理学、环境科学、景观生态学等专业的研究、管理人员及高等院校相关专业的师生参考。
《中国典型区域森林生态水文过程与机制》是作者在国家林业局林业公益性行业科研专项等项目研究成果基础上整理而成。主要对我国森林植被对降水输入过程的调控机制、典型森林植被耗水规律进行了研究，并研究了森林植被对水资源形成过程的影响，森林植被的水资源影响评价和区域特征分析，在此基础上提出了区域森林植被与水资源协调管理的技术方案与对策。

内容简介

在对我国典型森林生态系统定位观测的基础上!分析森林植被结构对降水输入过程的影响特征!研究森林生态系统对水资源形成过程的影响机制"在典型森林生态系统多尺度蒸散过程定量观测的基础上!综合分析生态系统的耗水规律!揭示影响森林植被耗散过程的主要因子"从坡面和流域两个尺度!应用分布式生态水文模型!定量评价森林植被对各径流组分的影响!进而综合评估森林植被对水资源影响的区域特征!提出区域森林植被与水资源协调管理的技术方案与对策!为我国林业生态工程建设以及森林植被恢复与经营提供森林植被与水资源协调管理的理论依据和技术支撑"。

作者简介

余新晓 北京林业大学水土保持学院院长，教育部水土保持与荒漠化防治重点实验室主任，国家林业局水土保持重点开放实验室主任。

内页插图

目录

丛书序

前沿

引言1

第1章研究区概况与分区3

1. 1 研究区概况3

1.1.1研究区域范围3

1.1.2研究区域自然概况5

1.1.3研究区社会经济概况14

1.2研究区面临的主要生态环境问题21

1.2.1 东北地区21

1.2.2华北土石山区23

1.2.3西北黄土区24

1.2.4西北土石山区27

1.2.5西北高寒区28

1.2.6西南长江三峡库区30

1.2.7长江三角洲地区31

1.2.8华东山地丘陵地区32

1.2.9 中南地区32

1.2.10华南地区33

1.3研究区域分区33

1.3.1 东北地区33

1.3.2华北土石山区34

1.3.3西北黄土区35

1.3.4西北土石山区36

1.3.5西北高寒区37

1.3.6西南长江三峡库区38

1.3.7长江三角洲地区39

1.3.8华东山地丘陵地区40

1.3.9 中南地区41

1.3.10华南地区42

1.4试验区基本情况43

1.4. 1 东北地区43

1.4.2华北土石山区43 1.4.3西北黄土区44

1.4.4西北土石山区44

1.4.5西北高寒区45

1.4.6西南长江三峡库区45

1.4.7华东长江三角洲地区46

1.4.8华东山地丘陵地区46

1.4.9 中南地区46

1.4.10华南地区47

1.5研究技术路线与方法47

1.5.1研究方法47

1.5.2技术路线51

第2章森林生态系统结构特征52

2.1典型赫生态系统类型与特征52

2.1.1 东北地区52

2.1.2华北土石山区52

2.1.3西北黄土区53

2.1.4西北土石山区54

2.1.5西北高寒区54

2.1.6西南长江三峡库区55

2.1.7长江三角洲地区55

2.1.8华东山地丘陵地区56

2.1.9 中南地区57

2.1.10华南地区57

2.2典型地区冠层结构特征58

2.2.1 东北地区58

2.2.2华北土石山区59

2.2.3西北黄土区61

2.2.4西北土石山区62

2.2.5西北高寒区63

2.2.6西南长江三峡库区65

2.2.7长江三角洲地区65

2.2.8华东山地丘陵地区67

2.2.9 中南地区68

2.3典型地区地被物层结构特征69

2.3.1 东北地区69

2.3.2华北土石山区69

2.3.3西北黄土区70

2.3.4西北土石山区71
2.3.5西北高寒区72

2.3.6西南长江三峡库区73

2.3.7长江三角洲地区74

2.3.8华东山地丘陵地区74

2.3.9 中南地区75

2.3.10 华南地区76

2.4典型地区根系层结构特征77

2.4.1华北土石山区77

2.4.2西北黄土区78

2.4.3西北高寒区80

2.4.4西南长江三峡库区80

2.4.5长江三角洲地区81

2.4.6 中南地区83

2.5典型地区生态系统结构特征分析84

2.5.1华北土石山区84

2.5.2西北黄土区85

2.5.3西北土石山区86

2.5.4西南长江三峡库区88

第3章森林生态系统对降水输入过程的调控机制91

3. 1 林冠层水分传输91

3.1.1林冠截留特征91

3.1.2穿透雨特征94

3.1.3树干茎流特征97

3.1.4降水再分配特征 100

3. 2 地地物层水分传输102

3.2.1枯落物蓄积量102

3.2.2枯落物层持水过程103

3.2.3 枯落物持水能力 105

3. 2. 4枯落物滞缓径流能力108

3.3林冠层与枯落物层水文功能影响因素分析109

3.3.1林冠层水文功能影响因素分析109

3.3.2枯落物层水文功能影响因素分析 115

3. 4林冠结构与林冠层水文功能的耦合分析118

3.4.1非空间结构因素 118

3.4.2 空间结构因素 121

3.4.3林冠层结构与水文功能的多因素耦合分析121

3. 5地被物层结构与地被物层水文功能的耦合分析123

3.5.1最大拦蓄量124
3.5.2有效拦蓄量124

3. 6森林植被对降水输入过程的调控特征125

3.6.1林冠截留特征 125

3.6.2森林植结构对降水输人过程的影响126

第4章森林生态系统蒸发散与耗水规律128

4. 1 土壤蒸发过程特征128

4.1.1 土壤蒸发过程128

4.1.2不同林分土壤蒸发特征129

4.1.3 土壤蒸发日变化 132

4.1.4不同季节土壤蒸发特征133

4.2植被蒸腾过程特征135

4.2.1乔木蒸腾日变化特征135

4.2.2植被蒸腾生长季月变化特征138

4.2.3林分蒸腾特征140

4.3蒸散发特征143

4.3.1林木蒸散动态分析143

4- 3. 2 蒸散耗水分配 145

4.3.3不同林分类型蒸散发季节特征148

4.4蒸散发影响因素分析149

4.4.1 影响因素149

4.4.2环境因子分析151

4.4.3不同季节影响因素分析154

4.4.4特殊天气对林木液流速率的影响 157

4. 5生态系统结构与土壤蒸发的稱合分析157

4. 6生态系统结构与林木蒸腾的耦合分析159

4.6.1林分叶面积指数对林木蒸腾的影响159

4.6.2郁闭度与蒸散发的关系160

4.6.3生物量与蒸散发的关系161

4.6.4不同林分结构因子与林木蒸腾的综合分析162

4. 7生态系统结构与林分蒸散发的耦合分析163

4 .8小流域生态系统蒸散发特征165

4 .8.1小流域林地蒸散发量的季相变化165

4 .8.2小流域森林生态系统耗水量估算 169

4 .9森林生态系统耗水规律171

4 .9.1不同研究区森林生态系统耗水规律171

4.9.2森林植被对生态系统耗水规律的影响机制171

第5章森林植被对水资源形成过程的影响173

5. 1森林植被对坡面水资源形成过程的影响173 5.1.1坡地径流及其组分特征173

5.1.2坡面产流分析181

5.1.3暴雨径流特征182

5.1.4坡地径流及其组分形成过程183

5.1.5坡地径流及其组分影响因素分析187

5. 1. 6坡地森林生态系统结构与坡地径流及其组分的耦合关系200

5.2森林植被对小流域水资源形成过程的影响207

5.2.1小流域径流及其组分特征207

5.2.2小流域径流及其组分影响因素分析218

5.2.3小流域森林生态系统特征与径流及其组分的耦合关系238

5.3森林植被对水资源形成过程的影响248

5. 3.1森林植被对坡面水资源形成过程的影响248

5.3.2森林植被对小流域水资源形成过程的影响249

第6章森林植被的水资源影响评价和区域特征分析250

6.1大流域/区域森林植被对径流的影响250

6.1.1大流域/区域径流特征250

6.1.2大流域径流影响因素分析268

6.1.3典型流域森林植被对径流变化的影响279

6.2大流域/区域森林植被对水资源影响特征290

第7章区域森林植被对水资源影响的机制292

7.1森林植被对降水输入过程的影响机制292

7.2森林植被对生态系统耗水规律的影响机制293

7.3森林植被对水资源形成过程的影响机制294

7. 3.1森林植被对坡面水资源形成过程的影响294

7.3.2森林植被对小流域水资源形成过程的影响295

7.4森林植被对区域水资源变化的影响297

第8章森林植被与水资源协调管理技术方案与对策298

8. 1森林植被对水资源影响的区域特征298

8.1.1中国林水关系特征298

8.1.2地区发展对林业的多功能要求300

8.2森林麵与水资源协调管雜术方案303

8.2.1 森林覆盖率303

8.2.2植被建设技术模式306

8.2.3造林技术308

8.3森林麵与水资源协调管麵策311

8.3.1森林觀与水资源协调管理的基本原则311

8.3.2典型森林的经营管理模式与最优结构设计312

8.3.3典型地区森林植被与水资源协调管理对策314

参考文献318

精彩书摘

引 言
在我国自然环境和经济快速发展条件下，水资源不足已成为区域发展的瓶颈，北方常 年严重缺水，南方也存在季节性缺水，因此水文功能已成为最重要的森林生态功能。要增 加森林面积和增强森林整体服务功能，但在很多地方还有诸多限制，如北方尤其是西北， 干旱威胁森林植稳定、水资源缺乏限制了植被生态用水、过分增加森林覆盖会导致流域 或区域的产水能力下降，等等。森林生态与水文过程之间具有复杂的关系和相互作用，关键影响过程和功能大小也有时空尺度变化和区域差异’而目前科学认识仍不统一且严重 滞后，即使在森林影响径流和洪水这些传统方面也还不一致;造林与水资源的关系一直存 在争论，尚未总结出区域特点和统一的定量规律，特别是目前国内外学术界格外关注的造 林减少径流的作用，这已影响到林业发展决策。实现森林植与水资源的综合管理，促进 森林被恢复与水资源安全的平衡’是未来现代林业或多功能林业的重要任务，但目前对 森林被影响水资源形成过程的认识还非常有限’尤其是在森林对水资源影响的区域特 点方面还有很大不足’成为制约国民经济和现代林业发展的“瓶颈”，严重限制着林业生态 工程的科学管酿策’因此’急需在深入认识森林水文过程的基础上，科学、客观、定量地 评价森林在径流水资源形成过程中的作用’并提出合理调控的技术建议。
中国近代的森林水文研究开始于20世纪20年代！924?1926年间，金陵大学美籍 学者罗德民博士和李德毅先生等在山东、山西等地研究了不同森林植被类型对雨季径流和水土保持效应的影响。在此后相当长一段时间内，该领域的研究一直处于徘徊不前的 状态。20世纪60年代，全国各主要林区、科研单位、高等林业院校和有关业务部门先后 设立了森林水文定位观测站，开始了长期定位研究和综合水文过程的探索。进入21世纪以后，我国科研工作者系统总结和发展了我国10多个森林生态定位站及水文观点数十年的科研成果’使我国森林水文研究在大尺度高层次水平上跨入了新的高度。
森林生态系统水文过程及调节功能的实现，与植被结构有直接影响。不同的森林类 型，由于其树种组成不一样，群落的结构存在差异，对降雨的分配能力也不同，这种差别是 评价不同森林麵水源涵养功能的一个重要数量特征，也是区域内生态系统功能评价与 维护的重要依据(韩永刚和杨玉盛，2007)。从垂直层次上来看，翩C植被对降水分配的影响主要包括林冠截留、树干茎流、枯落物截持、土壤入渗等过程。森林植被蒸腾耗水量是森林生态系统水分平衡的一个主要部分，在生态水文学等相关学科中一直占据非常重要的地位。林木蒸腾速率可以反映植物的潜在耗水能力，对林木蒸腾耗水规律及其对环境 因子的响应机制的研究可以为水资源紧缺地区的造林工程的战略布局、树种选择和结构 配置提供舰指导。林木蒸散耗水是一个复杂的植物生理过程’受诸如太阳辐射、温度、 空气湿度、风速、土壤含水量、土壤温度等多种环境因子变化的影响制约。
对于森林植被对流域径流的影响’国内外一直尚未有明确的结论(石培礼和李文华， 2001)。大多数的研究均表明，森林植被由于其对流域蒸散发的增加，将导致流域径流量 的减少，Stednick (1996)在大尺度流域上的酿也证明了这个结论。日本在20世纪的森 林生态水文上的研究也表明，森林砍伐可增加直接径流15%?100%。而前苏联关于森 林对河川径流影响的酿却存在着不同的观点’ Moiseev的研究表明’在大流域尺度上， 森林对流域年产流量并没有明显的影响’而在中等流域上’森林覆盖率增加10 %，河川径 流量每年增加19mm(周晓峰，1994)。在我国关于森林影响径流的研究中，大多数研究也 表明森林将明显地减少流域径流量，但也存在着一些相反的研究结论，马雪华（1987， 1993)、黄礼隆(1989)在米罗亚高山林区、岷江上游冷杉林以及长江流域的对比研究中发 现’森林流域的年径流觀比无林或少林流域的年径流量大。由此看来，在不同的研究尺 度、不同的立地条件下’森林植被对径流的影响并不相同，同时，降雨量、土壤前期含水量、 地形地貌条件、赫覆盖率的不同等诸多因子，对研究结论都有很大影响’因此在某个特 定条件下得出的森林对径流的影响并不能简单地外推。
本书对实现森林麵与水资源协调管理、加快现代林业发展进程起到巨大推动作用。 在水资源缺乏已成为限制我国社会经济可持续发展重要因素的国情下’定量认识森林对 水资源的影响及其区域差异是进行森浦被科学规划、水资源合理配置的关键，也是实现 现代林业的技术瓶颈。本书的研究成果能带动突破赫功能评价、生态用水定量评估、森 林健康经营、困难立地造林、赫土壤储碳等关键技术，进而提高林业工程效益、加快生态 环境改善，由此将会产生巨大的社会、生态和经济效益。
第1章研究区概况与分区
1.1研究区概况
1.1.1研究区域范围
1. 东北地区
现在的中国东北地区’狭义上指由辽宁、吉林、黑龙江等三省构成的区域;广义上则包 括辽宁、吉林、黑龙江，以及旧为东三省管辖的今内蒙古东四盟市(呼伦贝尔市、兴安盟、赤 峰市、通辽市)在内，土地面积为126万km2，占全国国土面积的13%。东北地区的界线， 北面与东面以国界为界;西界大致从大兴安岭西侧的根河口开始，沿大兴安岭西J!的丘陵 台地边缘，向南延伸至阿尔山附近，然后向东沿洮儿河谷地跨越大兴安岭至乌兰浩特以 东，再沿大兴安岭东麓南下’经突泉至白音胡硕’然后沿松辽分水岭南缘’经瞻榆、備’以 下沿新开河、西辽河至东西辽河汇口处。研究区域的东北丘陵山地，主要是指分布于北纬 38°?53°，东经115°?134°之间的广义东北区域范围内除松嫩平原、辽河平原和三江平原 的部分。
2. 华北土石山区
全国土壤侵蚀分区中，广义的北方土石山地丘陵区是指东北漫岗丘陵以南，黄土高原 以东，大别山以北的区域，行政上涉及冀、晋、豫、蒙、皖、苏、辽、鄂等省区以及京津卿，流 域上包括海河流域、淮河流域、山东半岛独立入海河流域及黄河流域的一部分，总面积 75. 4万km2。本书所指的华北土石山区主要为北方土石山区丘陵区所在的海河流域范 围内的部分及其北部山区。大致范围为黄河以北，大别山以东，东北漫岗丘陵以南的地 区。行政区划上主要包括北京和天津卿的北部、河北省的北部和西部、山西省东部以及 内蒙古南部和辽宁省西部的小部分区域。流域范围上涉及海河流域的大部分山区，以及 流域外围山区高原的小部分。以县为单元，华北土石山区包括所涉及的省、市的129个县 (区、旗等），总面积26. 48万km2。
3. 西北黄土区
20世纪90年代的黄土高原地区综合考察，所界定的黄土高原范围，以考虑行政区划 的完整性为原则，将包括相邻黄土覆盖的高地和黄土沉积的盆地和河谷阶地都划在一起 称之为黄土高原地区，南以秦岭山脉为界，北以阴山山脉为界，东以太行山为界，西以贺兰 山、日月山为界。地理位置处于东经100°54'?114°33'，北纬33°43'?41°16'范围内。研 究区域的西北黄土区是指包含青、甘、宁、蒙、陕、晋、豫等七省区，总面积64. 2万km2 (约
占国土地面积的6.5%)。
4. 西北土石山区
六盘山南起陕西陇县，北到宁夏南部，呈西北一东南走向，全长200多km，在宁夏境 内约80 km;平均宽40 km。六盘山自然保护区始建于1982年，1988年晋升为国家级自 然保护区’主要保护水源涵养林及野生动物。自然保护区是六盘山的核心部分’位于东经 106°09'?106°30;北纬35。15'?35。41'，地跨宁夏固原市的原州区、隆德、泾源三县（区）， 总面积687. 6km2。
5. 西北北寒区
研究地区位于西北高山地雛山，祁连山是我国著名誠大山系之-，地处青藏、 蒙新、黄土三大高原的交汇地带，地理坐标为东经94°24'?103。46'，北纬36。43'?39。42'。 山峰多海拔4000!5000m，最高峰疏勒南山的团结峰海拔5808m。海拔4000m以上的山 峰终年积雪，山间谷地也在海拔3000!3500m之间。河西走廊中部的黑河从发源地到居 延海全长821km，横跨三种不同的自然环境单元，流域面积约14. 29万km2，北部与蒙古 接壤，东以大黄山与武威盆地相连，西部以黑山与疏勒河流域毗邻。
6. 西南长江三峡库区
库区指的是三峡大坝于三斗坪建起后，水库蓄水’在坝址至水库回水末端这一距离内， 长江干流及其两侧集水区的整个地区，亦即长江两例分水岭所夹持的这一区段的长江流域， 泛指175m水位方案淹没涉及的20个县市。总面积为5. 8万km2，重庆片4. 62万km2，湖 北片1. 18万km2。其删坐标为东经105。49,?110。50;北纬28°28'?31°44'，长江干流 在库区长570km。
7. 华东长江三角洲地区
长江三角洲是长江中下游平原的重要组成部分。位于江苏省镇江以东，杭州湾以北， 麵运河以南。北起麵运河’南抵杭州湾’西至南京以西，东到海滨’包括上海市、江苏 省南部、浙江省北部以及邻近海域。面积约为99 600km2，人口约7500万，是一片坦荡的 大平原，目前国务院扩容后的长江三角洲地区共有30个城市，面积21万km2，人口
1. 59 亿。
8. 华东山地丘陵地区
华东地区，或称“华东”，是中国东部地区的简称。按照地理区域划分，华东地区包括: 山东省、江苏省、江西省、浙江省、安徽省、福建省、台湾省和上海市’共七省一市。其中，台 湾省因之特殊性经常被单独列出，与香港特别行政区、澳门特别行政区并称“港澳台地 区”。除此之外，其余省市即人们常说的“华东六省一市”，亦即行政意义上的华东地区，土 地面积为79. 83万km2 (含台湾省为83. 45万km2)，占全国国土面积的8. 31%(含台湾省 为 8. 69%)。
9. 中南地区
该区地跨北纬20°?34°，面积250万km2，位于秦岭、淮河以南，南岭以北，青藏高原 以东，地处我国中部、黄河中下游和长江中游地区，华北、华东、西北、西南与华南之间，面 积辽阔，主要傭豫、鄂、湘、粤、院、赣、苏、浙、闽、台、沪等飾的咅部部分，其中，河南 省、湖北省、湖南省属于华中地区，其他省份则于华南地区。
10. 华南地区
华南地区位于中国最南部。北与华中地区，华东地区相接，南面包括辽阔的南海和南 海诸岛，与菲律宾、马来西亚、印度尼西亚、文莱等国相望，华南地区边界的武夷山、南岭也 大致是人类学的分界线，广东、福建有华南虎。西南界线是中国与越南、老挝、緬甸等国家 的边界。在行政区上，本区包括台湾省、海南省全部’福建省中南部，广东和广西的中南 部，云南省南部和西南部。
1.1.2研究区域自然概况
1 .东北地区
1) 地质地貌
水绕山环、沃野千里是东北区地面结构的基本特征，南面是黄、渤二海，东和北面有鸭 绿江、图们江、乌苏里江和黑龙江环绕’仅西面为陆界。内侧是大、小兴安岭和长白山系的 高山、中山、低山和丘陵，中心部分是辽阔的松辽大平原和渤海凹陷。
2) 气候
东北地域广阔，受纬度、海陆位置、地势等因素的影响’气候类型多样’主要气候类型 为温带大陆性季风型气候。冬季寒冷漫长，达半年以上，夏季温热多雨，且降雨主要集中 于每年的7!9月。东北地区自南而北跨暖温带、中温带与寒温带，热量显著不同，大于等 于10°C的积温，南部可达3600°C，北部则仅有1000°C。自东而西，降水量自1000mm降 至300mm以下，气候上从湿润区、半湿润区过渡到半干旱区，农业上从农林区、农耕区、 半农半牧区纖到纯区。水热条件纵横交叉，形了东北区农业体系和农业地域分 异的基本格局’是综合性大农业基地的自然基础。
3) 水系
东北地区水系主要包含有额尔古纳河、黑龙江、嫩江、乌裕尔河、松花江、牡瓶、绥芬 河、乌苏里江、图们江、鸭绿江、辽河、太子河等，主要流域为黑龙江流域、松花江流域、辽河 流域等大流域;直接汇入海的鸭绿江流域及汇入日本海的图们江流域;还有乌裕尔河内 流区和白城内流区。
4) 土壤
东北地区土壤包含有棕色针叶林土、灰色森林土、暗棕壤、棕壤、黑钙土、白浆土、草甸 土、盐碱土、沼泽土等类型，其中暗棕壤分布面积最大，黑钙土分布面积第二，且分布于大 兴安岭中南段山地的东西两侧，东北平原的中部和松花江、辽河的分水岭地区。东北山地
丘陵地区主要分布土壤为棕色针叶林土和暗棕壤。
5)森林植被
东北地区赫蕴含量丰富，主要分布在黑龙江省大部分、吉林省东部、辽宁省北部的 大、小兴安岭和长白山地区以及内蒙古自治区境内的大兴安岭林区(通称“两岭一山”），主 要有两种森林麵，即大兴安岭北部以兴安落叶松为主的寒温带针叶林和东北东部山地 (包括小兴安岭和长白山区）以红松为优势树种的温带针阔叶混交林，其中红松阔叶混交 林分布面积较大。据《2008中国林业统计年鉴》数据显示，2007年东北三省(黑、吉、辽)林 业用地面积达3 466. 46万W，约占东北三省土地总面积（7 892. 2万hm2)的44%。 2007年赫总蓄积量为236 624. 39万m3，约占全国的20%。
2 .华北土石山区
1) 地质地貌
华北土石山区范围内，地势西北高、东南低，范围内半数地区海拔高于1000m，最高地 区海拔高于2000m。土石山区范围内山地地貌复杂多样，主要地貌单元有山区、丘陵、河 谷盆地等。石质、土石质山丘约占山区面积的70%，主要分布在燕山北部和太行山西部。 华北土石山区北部山区，即张家口、承德以北地区，大部分位于阴山、燕山东西向复杂构造 带内。西段阴山山地由前旦纪花岗片麻岩、闪长片麻岩等组成，部分地区分布有中生代 碎屑岩并存在大量火成岩;东段燕山山地广泛分布着難纪石英岩和硅质灰岩’下古生代 浅海相沉积页岩和灰岩以及上古生代的含煤构造。该地区在中生代构造运动强烈，断层 发育，地面长期隆起上升’岩石风化剥蚀，形成平缓的丘陵山地。
2) 气候
华北土石山区冬季受西伯利亚大陆性气团控制，寒冷少雪;春季受蒙古大陆性气团影 响，气温回升快，风速大，气候干燥，蒸发量大，往往形成干旱天气;夏季受海洋性气团影 响，比较翻，气温高，降水量多，且多暴雨，但因夏季太平洋副热带高压的进退时间、强 度、影响范围等很不一致，致使降雨量的变差很大，旱涝时有发生;秋季为夏冬的过渡季 节，一般年份秋高气爽，降水量较少。土石山区多年平均降雨量为560mm，是我国东部沿 海降水最少的地区。山区年平均气温一般5. 6!12. 8°C，其中最低年均气温4. 5°C (永定 河），最高气温13. 7°C(漳卫河）。无霜期年平均120?200d，其中最少为99d(永定河），最 大217d(漳卫河)。年平均相对湿度为50%!70%。年平均风速为1. 5!3. 4m/s。
3) 土壤
在地理分布上，各种土壤既和地带性的生物气候条件相适应，也和基岩、地形、水文地 质以及成土年龄等非地带性因素相适应。华北土石山区的主要土壤类型在水平分布上， 从北到南主要是褐土和黄棕壤两大类。褐土是暖温带的地带性土壤，而黄棕壤则是北亚 热带的地带性土壤。在地带性土壤内还有若干亚类的划分。由于地跨几个温度带，山地 土壤也显示了不同的垂直带谱。北亚热带的山地，自下而上是黄褐土一黄棕壤一棕壤一 灰化掠壤一山地草甸土的垂直带谱;暖温带的山地则是褐土 一淋溶褐土 一棕壤一灰化棕 壤一山地草甸土的垂直带谱。

前言/序言

生态水文学研究系列专著：中国典型区域森林生态水文过程与机制 图书简介 本书深入剖析中国不同典型区域森林生态系统内部复杂的水文过程及其调控机制，为理解和应对日益严峻的水资源挑战提供科学依据。本书旨在构建一个集理论、模型与实践为一体的综合研究框架，聚焦于森林在区域水循环中的核心作用，揭示其水量、水质、水热耦合的内在联系，并探讨人类活动与森林退化对这些过程的影响。 引言：生态水文学的时代呼唤与本书的定位 水是生命之源，也是社会经济可持续发展的基石。在全球变化的大背景下，水资源短缺、洪涝干旱频发、水环境恶化等问题日益突出，对人类生存和发展构成严重威胁。传统的独立研究水文、生态、林业等学科的方法已难以全面、深入地解释和解决这些复杂问题。生态水文学作为一门交叉学科，应运而生，其核心在于研究森林生态系统如何影响和响应水文过程，以及如何通过优化森林管理来改善区域水资源状况。 中国幅员辽阔，地貌多样，气候差异显著，森林资源丰富且分布广泛，是中国生态水文学研究的理想实验室。从湿润的南方常绿阔叶林到干旱的西北内陆森林，从高寒的青藏高原森林到低山丘陵地区的森林，不同类型的森林在区域水循环中扮演着截然不同的角色，其生态水文过程与机制也千差万别。然而，当前对这些典型区域森林生态水文过程的系统性、集成性研究仍显不足。 本书正是基于这一背景，致力于填补现有研究空白。我们并非泛泛而谈，而是选取了具有代表性的中国典型区域，如：① 亚热带常绿阔叶林区（如长江中下游地区），该区域降水充沛，森林覆盖率高，但易受季风气候和农业活动的影响，水土流失、水体富营养化等问题值得关注；② 寒温带针阔叶混交林区（如东北地区），该区域冬季漫长，积雪作用显著，森林对融雪径流的调控作用至关重要，同时也是重要的商品粮基地，农业活动对水文过程的影响不容忽视；③ 温带森林草原过渡区（如华北地区），该区域森林生态系统脆弱，水资源短缺是主要矛盾，森林在涵养水源、减少风沙侵蚀方面的作用尤为关键；④ 高寒湿润及半湿润林区（如西南高原地区），该区域森林在调节区域气候、维持生物多样性、涵养高原水源等方面具有不可替代的作用，然而，气候变化和人类活动的叠加影响对其生态水文过程提出了严峻挑战。 通过对这些典型区域森林生态水文过程与机制的深入研究，本书旨在： 揭示不同森林类型与气候、土壤、地形等环境因子相互作用下，水分收支（降水、蒸散发、下渗、径流）的具体表现及其驱动机制。 阐明森林冠层截留、林下植被吸收、土壤孔隙结构、根系穿插等森林生态因子对降水转化、地表径流形成、地下水补给的调控作用。 探讨森林物种组成、林龄结构、林分密度、林下空间异质性等森林结构特征如何影响森林生态水文过程。 分析森林病虫害、森林火灾、采伐、毁林等干扰事件对森林生态水文过程的短期与长期影响。 研究人类活动（如土地利用变化、灌溉、城镇化）与森林生态水文过程之间的耦合关系，特别是对区域水资源供需平衡的影响。 构建适合中国典型区域的森林生态水文模型，用于模拟和预测不同情景下森林生态水文过程的变化，并为可持续森林管理和水资源配置提供决策支持。 本书内容聚焦于中国典型区域森林生态水文过程与机制的 “是什么” 和 “为什么”，即对这些过程进行细致的描述和深入的机制解析，而非对一般性的生态水文学概念进行普及。 第一部分：理论基础与研究方法 本部分将系统阐述本书研究所依赖的生态水文学理论框架，并详细介绍为实现研究目标所采用的关键方法。 第一章：生态水文学理论与研究进展 1.1 生态水文学的内涵与发展 定义与学科边界：明确生态水文学是研究森林生态系统与水文循环相互作用的交叉学科，其核心在于揭示“生态”对“水文”的调节和“水文”对“生态”的影响。 发展历程：简述生态水文学从早期关注森林涵养水源的经验性认识，到如今基于过程的、模型化的系统研究的演变。 研究范畴：界定本书的研究重点，即森林生态系统内部的水量平衡、水质变化、水热耦合以及这些过程的驱动因素和调控机制。 1.2 森林生态系统在区域水循环中的作用 大气降水拦截与蒸发：详细阐述森林冠层对降水的截留能力，以及截留水的蒸发过程，包括冠层蒸发率的影响因子（如树种、叶面积指数、降雨强度、气象条件）。 地表径流形成与转化：分析森林地表覆盖（枯落物层、植被）对地表径流的阻滞、下渗作用，以及森林砍伐、扰动对地表径流产生的影响。 土壤水分动态与入渗：深入探讨森林土壤的结构、质地、孔隙度、有机质含量等对水分入渗、持蓄和蒸发的影响，根系穿插在土壤结构和水分运移中的作用。 地下水补给与径流：阐释森林土壤的入渗能力如何影响地下水的补给，以及地下水径流与森林生态系统的相互关系，如森林对地下水位的影响。 蒸散发过程：详细解析森林蒸腾作用（植物生理过程、气孔导度、植被蒸腾）与土壤蒸发（地表水分暴露程度、地表温度）的耦合，以及总蒸散发量对区域水量平衡的巨大贡献。 水热耦合：分析森林植被的蒸腾作用对局地和区域气候（温度、湿度）的影响，以及气候变化反过来对森林生态水文过程的反馈作用。 1.3 典型区域森林生态水文过程的特殊性 根据本书后续章节所选取的典型区域（如亚热带、寒温带、森林草原过渡带、高寒地区），简要概述这些区域森林生态系统在水文过程上的共性与差异。例如，积雪融水径流在寒温带的重要性，干旱胁迫在森林草原过渡带的普遍性，以及高海拔地区低温、低压对水分循环的影响。 1.4 生态水文学研究方法 1.4.1 观测与实验方法 水量平衡研究： 降水量测量：雨量站布设原则、高精度测量技术。 蒸散发测量：涡度相关技术（Eddy Covariance）、箱式法（Chamber Method）、树干流（Sap Flow）测量技术，以及估算蒸散发的理论模型（如Penman-Monteith方程）。 地表径流测量：量水堰、观测沟，以及其在不同坡度、不同林型下的布设考量。 土壤水分测量：时域反射仪（TDR）、频域反射仪（FDR）、中子仪（Neutron Probe）等传感器在不同土壤深度和空间上的布设。 地下水观测：地下水位监测井的设置与观测。 水质监测： 降水、地表径流、土壤滤液、地下水的水化学组分（pH、电导率、总溶解固体、主要离子、营养盐、有机污染物）的采样与分析方法。 同位素技术在水文过程示踪中的应用（如18O、2H、13C）。 森林结构与生物物理参数测量： 叶面积指数（LAI）的测量（遥感、直测）。 林分密度、胸径、树高等统计参数的测定。 植被覆盖度、枯落物层厚度和密度等的测定。 土壤理化性质（质地、容重、孔隙度、有机质含量）的测定。 1.4.2 数值模拟与模型方法 概念性水文模型： 如TOPMODEL、Hillslope Hydrology Model (HHM) 等，适用于描述坡地产流过程。 分布式水文模型： 如 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)、VIC (Variable Infiltration Capacity) Model、RHESSys (Routinely Hydrologic Ecosystems Studies Simulation) 等，能够模拟空间异质性，并考虑植被与水文过程的耦合。 过程型模型： 如 Penman-Monteith 模型用于蒸散发估算，BIOME-BGC (Biogeochemical Cycles) 模型用于森林生物地球化学循环与水分收支的模拟。 遥感与GIS技术： 在空间数据整合、土地利用/覆被变化分析、森林参数反演、模型驱动数据生成等方面的应用。 1.4.3 综合分析方法 统计分析（回归分析、方差分析、主成分分析等）。 时间序列分析。 空间插值与分析。 第二部分：中国典型区域森林生态水文过程与机制 本部分将围绕中国四个典型区域，深入剖析其独特的森林生态水文过程，并详细揭示其内在的驱动机制。 第二章：亚热带常绿阔叶林区的生态水文过程与机制 2.1 区域概况与森林类型 地理位置、气候特征（季风气候、降水分布、温度变化）、地形地貌。 主要森林类型（如马尾松林、杉木林、常绿阔叶混交林等）及其分布。 2.2 水量平衡特征 降水：年降水量、季节性降水变化、极端降水事件。 冠层截留：不同树种、叶面积指数对截留的影响，截留水的蒸发量估算。 蒸散发：总蒸散发量及其季节性变化，树木蒸腾与土壤蒸发的贡献分析，气象因子（温度、湿度、辐射）的影响。 地表径流：降雨径流系数、不同坡度、植被覆盖度对地表径流的影响，洪峰产生机制。 土壤水分：土壤水分动态特征，不同土壤类型、林下植被对土壤水分的调控。 地下水：地下水补给来源与补给率，地下水径流特征。 2.3 森林结构与生物因子对水文过程的调控 树种组成：不同树种的吸水能力、蒸腾速率差异。 叶面积指数（LAI）：LAI与截留、蒸散发、降雨入渗的关联。 林下植被：草本、灌木层对地表径流、土壤水分的影响。 枯落物层：厚度、密度对降雨入渗、土壤侵蚀的缓冲作用。 森林年龄结构：幼林、成熟林、过熟林在水文过程上的差异。 2.4 人类活动与森林退化对水文过程的影响 土地利用变化：农田、茶园、橡胶园等转化为森林或森林被砍伐对水量平衡的影响。 森林经营：皆伐、疏伐、幼林抚育等对径流、水分收支的影响。 水土流失：降水强度、坡度、土壤侵蚀速率与森林覆盖度的关系。 水体富营养化：森林对氮、磷等营养物质的截留和转化作用，以及退耕还林、退牧还草等措施的水质改善效应。 2.5 机制解析与模型模拟 核心机制：解析冠层截留、土壤孔隙度、根系活动、植被蒸腾在水量转化和水文效应中的关键作用。 模型应用：利用分布式水文模型（如SWAT）模拟不同森林管理情景下的水量平衡和径流响应。 第三章：寒温带针阔叶混交林区的生态水文过程与机制 3.1 区域概况与森林类型 地理位置、气候特征（寒温带气候、长冬季、积雪）、地形地貌。 主要森林类型（如白桦林、兴安落叶松林、红松阔叶林等）及其分布。 3.2 水量平衡特征（重点关注积雪） 降水：年降水量、季节性降水分布，冬季降雪的重要性。 积雪：积雪深度、密度、持水量、融雪过程。 积雪截留与融雪径流： 森林冠层对积雪的截留作用，积雪融化对地表径流产生的影响，森林如何调控融雪径流的释放速率。 地表径流：融雪径流、降雨径流的特征，森林对径流的阻滞与下渗作用。 土壤水分：冬季土壤冻结过程，春季解冻期土壤水分动态，全年土壤水分变化。 蒸散发：夏季高温期蒸散发量，冬季冻结期的蒸腾抑制。 3.3 森林结构与生物因子对水文过程的调控 树种组成：针叶林与阔叶林的积雪截留能力、融雪速度的差异。 林冠结构：冠层密度、树高对积雪分布和融化的影响。 林下植被：冬季积雪下的植被存活与春季生长对土壤水分的影响。 土壤冻融：土壤类型、有机质含量对冻结深度和解冻速率的影响。 3.4 人类活动与森林干扰对水文过程的影响 森林火灾：火灾对积雪融化、土壤结构、后续径流的影响。 采伐：采伐对积雪截留、融雪径流、土壤水分的影响。 农业活动：农业种植对林缘地带水分平衡的影响。 3.5 机制解析与模型模拟 核心机制：解析积雪截留、融雪速度、土壤冻融循环在寒温带森林水文过程中的核心作用。 模型应用：利用考虑积雪过程的水文模型，模拟不同森林经营和气候变化情景下的融雪径流。 第四章：温带森林草原过渡区的生态水文过程与机制 4.1 区域概况与森林类型 地理位置、气候特征（干旱、半干旱、降水变率大）、地形地貌。 主要森林类型（如油松林、侧柏林、沙地樟子松林等）及其分布。 4.2 水量平衡特征（重点关注水分亏缺） 降水：年降水量少且变率大，蒸发量大于降水量。 涵养水源： 森林在减少地表蒸发、增加土壤水分入渗、涵养地下水方面的作用。 蒸散发：蒸腾作用的强烈抑制，蒸发作用对水分的巨大消耗。 地表径流：降雨径流系数高，但径流过程短暂。 土壤水分：浅层土壤水分容易蒸发，深层土壤水分补给困难，土壤水分亏缺是常态。 地下水：地下水埋深大，补给极其有限。 4.3 森林结构与生物因子对水文过程的调控 树种选择：耐旱树种的选择对提高水分利用效率的重要性。 冠层密度：适当的冠层密度可以减少地表蒸发，但过密的冠层会增加蒸腾消耗。 林下植被：控制草本植物的生长以减少水分竞争。 土壤改良：增加土壤有机质含量，提高土壤持水能力。 4.4 人类活动与森林退化对水文过程的影响 土地利用变化：草原退化、过度放牧、农田扩张对森林生态水文过程的冲击。 森林砍伐：导致土壤水分加速流失，加剧干旱。 人工造林：选择适宜树种、合理密度对区域水资源的影响。 水资源开发利用：灌溉用水、生活用水对地下水和地表水的影响。 4.5 机制解析与模型模拟 核心机制：解析土壤水分的有效利用、减少蒸发损失、提高降水入渗效率在干旱区森林水文过程中的核心作用。 模型应用：利用水文模型模拟不同造林密度、树种和水资源管理措施对区域水量的影响。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，标志着某个特定研究领域的成熟与深化。我特别留意到其中对于长期监测数据的处理方法，那份细致入微的校准和交叉验证，体现了作者团队长期不懈的努力与对科学严谨性的坚守。在当今这个信息爆炸的时代，许多研究往往流于表面或追求时髦概念，但这部专著却选择了一条更艰难但更扎实的道路——回到基础，夯实每一个环节。从中我们可以清晰地看到，真正的创新往往建立在对既有知识的深刻理解和对实证数据的精细打磨之上。书中对若干关键地质构造对地下水补给的影响的分析，为我们理解区域水资源的“隐形”流动路径提供了至关重要的线索。它更像是一份留给后辈学者的“工具箱”和“地图集”，里面装满了值得被反复检验和继承的宝贵遗产。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感受是其强大的“融贯性”。它成功地将遥感技术获取的宏观数据、现场采集的微观样点信息以及历史统计资料，编织成一张既有清晰脉络又充满细节的认知之网。在阅读过程中，我不断被提醒，水文学研究绝非孤立的水文过程计算，它与土壤侵蚀、植被生理、乃至区域气候反馈机制都紧密相连，形成了一个不可分割的整体。作者没有回避任何一个环节的复杂性，而是直面挑战，并提供了富有建设性的分析框架。尤其是在处理跨尺度效应时所展现出的驾驭能力，堪称教科书级别。对于任何希望在相关领域进行深入研究的人来说，这本书无疑是必不可少的参考书目，它提供的不仅仅是答案，更是提出更深刻问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我对这类高度专业化的著作通常抱持着一种敬畏却又略带疏离的态度，但此书却意外地打破了我的预期。它的结构安排极其精妙，仿佛一座精心设计的迷宫，每深入一层，都会发现新的风景和更开阔的视野。作者在论证过程中所展现出的那种冷静而坚韧的科学精神，尤其令人钦佩。他们似乎从不满足于表面的相关性，而是执着于挖掘隐藏在现象背后的深层驱动机制。书中对于若干关键的水文滞后效应和反馈环路的探讨，尤其发人深省，它挑战了我们对于水循环线性的、简单的理解。这种对复杂性本身的尊重和细致的描摹，使得全书的论述具有极高的说服力和不可替代性。这不仅仅是知识的积累，更是一种思维方法的展示，教导我们如何以更全面的视角去审视生态系统的动态平衡。

评分☆☆☆☆☆

这部新作的问世，无疑为我们理解复杂的水文系统提供了全新的视角。作者的笔触细腻而富有洞察力，尤其在探讨人与自然相互作用的层面，展现了深刻的思考。从宏观的区域气候变化到微观的土壤水分动态，书中构建了一个严谨而富有逻辑的分析框架。我尤其欣赏作者对于数据整合与模型构建的耐心与细致，这使得研究结论不仅仅停留在理论层面，更具有实际指导意义。例如，书中对于不同植被覆盖下蒸散发的量化分析，清晰地揭示了生态结构对水循环的调控作用，对于水资源管理部门来说，这些信息无疑是宝贵的决策依据。整体来看，这本书的深度和广度都令人印象深刻，它不仅仅是一本学术专著，更像是一部关于我们赖以生存的水环境的“操作手册”，引导我们更明智地与自然界相处。那种对细节的执着追求，以及最终呈现出的系统性认知，确实体现了作者深厚的学术功底和长期的田野经验积累。

评分☆☆☆☆☆

读完这本集子，我感受到的首先是一种扑面而来的“现场感”。作者似乎将读者直接带入了那些遥远而又至关重要的地理单元，让我们亲身体验了气候、地貌与生命体之间那种微妙而又充满张力的对话。不同于一般教科书的干瘪叙述，这里的文字充满了生命力，它不是在描述“某个过程”，而是在讲述“一个正在发生的故事”。比如，书中对特定流域历史上的洪水事件与植被恢复情况的对比分析，其叙事张力几乎可以媲美一部优秀的纪实文学作品。它成功地将枯燥的参数和复杂的公式，转化为了关于生态系统韧性的深刻见解。这种将硬科学与人文关怀巧妙融合的叙事手法，极大地提升了阅读体验，让原本晦涩难懂的专业内容变得既易于理解，又引人入胜。对于非专业背景的读者而言，这本书提供了一扇了解生态系统复杂性的绝佳窗口。