森林生态系统服务流量过程研究

5.3.1.1　降雨量和降雨侵蚀力

长白山温带阔叶红松林、鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林和西双版纳热带季节雨林的年降雨量分别为703.4mm、1815.45mm和1365.23mm，其比值为1∶2.58∶1.94；并不是所有的降雨都能产生土壤侵蚀，只有达到降雨侵蚀力的才能产生土壤侵蚀。长白山温带阔叶红松林、鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林和西双版纳热带季节雨林的年降雨侵蚀力分别为1597.33MJ·mm·hm-2·h-1、11544.35MJ·mm·hm-2·h-1和7697.71MJ·mm·hm-2·h-1，其比值为1∶7.23∶4.82。

长白山温带阔叶红松林和西双版纳热带季节雨林的月降雨量呈现明显单峰型，两者的最大值都出现在7月；鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林的月降雨量变化曲线呈现“一大一小”两个峰值，最大值出现在6月（图5.1）。长白山温带阔叶红松林和鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林的月降雨侵蚀力变化曲线与各自的降雨量变化曲线一致，而西双版纳的降雨侵蚀力的变化曲线与降水量曲线稍有变化（图5.2），主要表现在6月的降雨侵蚀力比5月和7月都低，尽管6月的总降雨量（207.67mm）和引起侵蚀的降雨量（152.53mm）都高于5月（162.17mm和125.13mm）和7月（311.03mm和259.87mm）。

图5.1　典型森林生态系统月降雨量变化过程

图5.2　典型森林生态系统降雨侵蚀力变化过程

5.3.1.2　现实侵蚀量

长白山阔叶红松林、鼎湖山季风常绿阔叶林和西双版纳热带季节雨林的年现实土壤侵蚀量分别为0.28t·hm-2·a-1、8.49t·hm-2·a-1和0.79t·hm-2·a-1。根据《土壤侵蚀分类分级标准》（SL 190—2007），长白山阔叶红松林样地和西双版纳热带季节雨林样地属于微度侵蚀，鼎湖山季风常绿阔叶林属于轻度侵蚀。长白山阔叶红松林夏季和秋季每季的侵蚀量各占全年总侵蚀量的1/3，春季和冬季侵蚀量之和占另外1/3，其中春季现实侵蚀量占年总侵蚀量的24.97%。鼎湖山季风常绿阔叶林夏季的侵蚀量最大，占全年总侵蚀量的一半，其次为春季，占全年侵蚀量的1/3，冬季最少，仅为3.72%。西双版纳热带季节雨林夏季的侵蚀量最大，占全年总侵蚀量的60%，其次为春季，占全年侵蚀量的近1/4，冬季最少，仅为1.67%。

长白山阔叶红松林现实土壤侵蚀量在年内变化主要受降水侵蚀力和植被因子的影响，月土壤侵蚀量上下波动（图5.3）。其中，1月和12月降水量为零，所以土壤侵蚀量为零。1—4月，随着降水量的增加，土壤侵蚀量呈现增加趋势；4—6月，虽然降水量在增加，但是同时植被覆盖度也在增加，导致现实土壤侵蚀量逐渐下降；7月和8月降水量继续增加，导致土壤侵蚀量增加；9月土壤侵蚀量又有所下降；10月由于植被覆盖度降低，土壤侵蚀量又上升；11月由于降水量的减少，土壤侵蚀量连续下降。现实土壤侵蚀最大量出现在10月，为0.06t·hm-2。鼎湖山季风常绿阔叶林现实土壤侵蚀量在年内变化主要受降水侵蚀力的影响，月土壤侵蚀量上下波动。其中，12月土壤侵蚀量最小，为0.07t·hm-2；6月土壤侵蚀量最大，为2.08t·hm-2。西双版纳热带季节雨林现实土壤侵蚀量在年内变化主要受降水侵蚀力的影响，月土壤侵蚀量上下波动。其中，1月土壤侵蚀量最小，接近于零；7月土壤侵蚀量最大，为0.18t·hm-2。

图5.3　典型森林生态系统现实土壤侵蚀量变化过程

5.3.1.3　潜在侵蚀量

长白山阔叶红松林、鼎湖山季风常绿林和西双版纳热带季节雨林的年潜在土壤侵蚀量分别为9.97t·hm-2·a-1、3691.90t·hm-2·a-1和608.43t·hm-2·a-1。可见鼎湖山季风常绿阔叶林的潜在土壤侵蚀量远远高于长白山阔叶红松林和西双版纳热带季节雨林。这一方面由于鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林的降雨量高于其他两种林型，更因为鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林样地的坡度（25°～30°）大于其他两种林型（长白山温带阔叶红松林2°，西双版纳热带季节雨林12°～18°）。长白山年潜在土壤侵蚀量主要分布在夏季，占全年总侵蚀量的73.03%，这主要是因为影响潜在土壤侵蚀量积极分配的主要因素是降水量，长白山温带阔叶红松林夏季的降水量57.64%，具有侵蚀力的降水也主要分布在夏季，因此潜在土壤侵蚀量主要分布在夏季。冬季分布最少，占全年总侵蚀量的1.34%。春季和秋季侵蚀分布量基本相等。鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林的年潜在土壤侵蚀量的季节分配模式和现实土壤侵蚀量完全一致。这是因为鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林一年常绿，因此，在计算植被因子时，认为全年一样。同样，西双版纳热带季节雨林潜在土壤侵蚀量的季节分配模式和现实土壤侵蚀量完全一致。

影响森林生态系统潜在土壤侵蚀量年内动态变化过程的主要因素是降雨量，因此，三种森林类型的月潜在土壤侵蚀量变化曲线与具有侵蚀力的降雨量的变化曲线形态保持一致。

5.3.1.4　土壤保持量

长白山温带阔叶红松林、鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林和西双版纳热带季节雨林的年土壤保持量分别为9.68t·hm-2·a-1、3683.41t·hm-2·a-1和607.64t·hm-2·a-1。可见，鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林的土壤保持量远远高于其他两种林型。长白山温带阔叶红松林土壤保持量的季节分布模式与潜在土壤侵蚀量一致。主要分布在春季，占全年总保持量的74.24%。冬季分布最少，占总保持量的1.10%。鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林和西双版纳热带季节雨林在现实土壤侵蚀和潜在土壤侵蚀共同影响下，土壤保持量的季节分布模式与现实和潜在土壤侵蚀量两者一致。年内，各森林月土壤保持量的变化趋势与潜在土壤保持量的变化趋势一致（图5.5）。

图5.4　典型森林生态系统潜在土壤侵蚀量变化过程(www.xing528.com)

三种典型原始森林生态系统的土壤保持能力都很高，几乎削减了所有潜在的土壤侵蚀量。其中，长白山温带阔叶红松林、鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林和西双版纳热带季节雨林的保持能力分别为97.14%、99.77%和99.87%。

分析各森林生态系统的月土壤保持量与月降雨量之间的关系，发现两者呈现显著的线性相关关系（图5.6）。

可见，在土壤侵蚀条件较强的地方，植被对于保持土壤侵蚀具有很大的作用。鼎湖山的坡度较高，具有较大的潜在土壤侵蚀能力，但是鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林保持了较多的土壤，发挥了很大的土壤保持作用。此外，三种森林生态系统的土壤保持量都与降雨量之间具有较明显的线性相关关系，可见，在一定范围内，随着降雨侵蚀力的增强，森林生态系统的土壤保持能力增强。

图5.5　典型森林生态系统土壤保持量年内变化过程

图5.6（一）　典型森林生态系统土壤保持量与降雨量之间的关系

图5.6（二）　典型森林生态系统土壤保持量与降雨量之间的关系

5.3.1.5　土壤保持价值

森林生态系统的保持土壤功能为人类提供养分保持、减少废弃地和减少水库泥沙淤积的服务。长白山温带阔叶红松林养分保持服务为：N为1.13kg·hm-2·a-1、P为3.68kg·hm-2·a-1、K为182.22kg·hm-2·a-1；减少废弃地面积为0.0007hm2；减少泥沙淤积量为4.55t·hm-2。鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林养分保持服务为：N为435.42kg·hm-2·a-1、P为0.07kg·hm-2·a-1、K为0.35kg·hm-2·a-1；减少废弃地面积为6.9×10-4 hm2；减少泥沙淤积量为1841.70t·hm-2。西双版纳热带季节雨林养分保持服务为：N为80.00kg·hm-2·a-1、P为2.53kg·hm-2·a-1、K为61.07kg·hm-2·a-1；减少废弃地面积为0.06hm-2；减少泥沙淤积量为97.22t·hm-2。

按照所选择的单价计算得出，三种林型中鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林的年土壤保持价值最高，为324.30$·hm-2·a-1；其次是西双版纳热带季节雨林，价值为73.92$·hm-2·a-1；长白山温带阔叶红松林最低，价值为0.80$·hm-2·a-1。总价值中的保持养分、减少废弃地和减少泥沙淤积三种价值所占的比例各不相同（图5.7、图5.8和图5.9）。长白山温带阔叶红松林土壤保持价值中，减少泥沙淤积价值所占比例最高，为63.05%；减少废弃地价值最低，比例为2.41%。鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林总价值构成与长白山阔叶红松林相似，减少泥沙淤积价值所占的比重最大，为64.84%；减少废弃地价值最低，为2.91%。西双版纳热带季节雨林总价值构成有所不同，养分保持价值最高，所占比例为65.32%；减少泥沙淤积价值最低，为4.26%。

图5.7　长白山温带阔叶红松林土壤保持价值及各部分组成

图5.8　鼎湖山亚热带季风常绿阔叶林土壤保持价值及各部分组成

图5.9　西双版纳热带季节雨林土壤保持价值及各部分组成