Question

植被生态对地下水的养涵作用

Answer 1

植被生态系统具有良好的水土保持功能。发育良好的植被生态系统，如森林生态系统、草地生态系统、灌丛生态系统等能有效地防止暴雨对地面的冲刷，减缓片流流速，具有迟滞地表产流时间和降低洪水强度的功能。同时，也增加了降水入渗补给地下水的时间和入渗量，即增加有效入渗补给量，对地下水起到很好的养涵作用。

生态系统变化对地下水的影响主要表现在对地下水补给的影响。植被生态系统的破坏不仅会加剧土壤流失，也会降低降水的有效补给，使地下水资源量减少。例如，湖南湘西岩溶地区，20世纪70年代末，森林覆盖率为60%～90%，水土流失面积30%～40%，降水入渗补给量为865748×10⁸m³/a。到2001年末，森林覆盖率降低到30%～60%，水土流失面积为40%～70%，降水入渗补给量降低到775710×10⁸m³/a。降水补给量的减少，引起区域地下水位大幅降低，地下河及泉的枯水期流量相应减少了30%～60%。

湖南龙山县阿亏岩溶泉域为典型的喀斯特准森林植被系统，泉域内乔木植被繁茂，覆盖率高。中国地质科学院岩溶地质研究所，对阿亏岩溶泉及坡面径流动态进行了观察，结果表明，泉水动态曲线比较平缓，属典型的多峰连续波状曲线，峰值与降水产生的坡流相对应；日降雨量大于10mm或连续降雨量大于15mm，才产生坡流，出现时间滞后于降雨时间约30～45min，且径流强度较小；降雨量大，降雨时间短时，出现最大坡面径流时间较短（一般较降雨滞后15～50min）；降雨时段长，降雨量较小时，出现最大坡面径流时间较长，一般滞后降雨时间2～3h，雨后坡面径流消退时间极短。见图7-1。坡面径流曲线特征表明，土壤与植被对降雨入渗具有明显的调蓄功能；一旦生态系统遭到破坏，土壤植被对降雨入渗的调蓄功能将大大减弱。生态恶化是引起岩溶石山区水资源短缺的重要因素。封山育林、退耕还林，促进岩溶石山区、石漠化地区的生态向良性转变是维持岩溶山区区域水资源可持续利用的关键（邹胜章等，2004）。

图7-1 阿亏坡面径流动态曲线图

不同植被生态系统对地下水的养涵功能不尽相同。例如，在黄河源区，覆盖在地势较高的坡地、台地上的高山草甸生态系统，主要由高山嵩草类植物群落组成，植物的覆盖度大于90%，根系十分发育，盘根错节，构成土层的骨架，腐殖土充填其间，富有弹性，具有孔隙度高、饱和含水量大的特征。夏季降水较多，草甸不仅能降低片流流速，降低洪水强度，而且能保持大量水分，使有效降水渗入量增加。发育在地下水排泄区的高寒沼泽草甸生态系统，以藏嵩草、苔草群落为主，草甸中密集的植物根系和丰富的腐殖质对地表水有良好的净化功能，从沼泽草甸汇流出来的溪流水质都能达到二类水标准。

黄河源区的高寒沼泽草甸生态系统、高山草甸生态系统和高寒干旱草原生态系统，以其覆盖度很高的植被和良好的固土能力，在冬季能有效地防止强风对地表的侵蚀；在夏季绿茵的草甸不仅养涵着地下水和地表水资源，而且是各种候鸟和野生动物的天堂，维系着源区的生物多样性。近几十年来，由于全球性气候变暖、冻土退化、过渡放牧等因素影响，黄河源区出现大面积草场退化和沙化。为了解这些变化对水源养涵功能的影响，笔者曾采用寒区汇流数学模型进行研究，结果表明，1997年与1964年相比，地下径流补给系数和储存系数有所降低，而地表径流补给系数则有所增加（曹文炳等，2003），显示出，水环境变化导致植被生态系统退化，植被生态系统的退化反过来又使得黄河源区的水源养涵功能降低。