微专题 | 植被“保水、保土”作用
1森林是如何调蓄洪水径流的？
林地由于林冠、枯枝落叶层的截留和增大土壤渗蓄能力而起到拦洪作用。林冠截留量主要与林木组成、林龄、郁闭度、前期降雨、雨强、降雨历时等有关。林冠截留的雨量最终消耗于蒸发。
不同的类型的树木由于拦水作用不同，其对水土流失的影响也不同。林地上枯枝落叶层也能截留一定的降水量，从而减少地表径流。截留能力与树种及枯枝落叶层的厚度有关。森林具有良好的持蓄水能力， 具有减小洪水流量、径流, 削减洪峰延缓洪水过程及增加基流的调节作用。(2016全国文综Ⅲ卷)下图所示山地为甲、乙两条河流的分水岭，由透水和不透水岩层相间构成。在生态文明建设过程中，该山地被破坏的森林植被得以恢复，随之河流径流量发生了变化，河流径流的年内波动也减缓了。据此完成7-9题。
7.森林植被遭破坏后，河流径流量年内波动强烈，是由于A.降水更多转化为地下水B.降水更多转化为坡面径流C.降水变率增大D.河道淤积8.森林植被恢复后，该山地的①降水量增加②坡面径流增加③蒸发(腾)量增加④地下径流增加A.①② B.②③C.③④ D.①④9.如果降水最终主要转化为河流径流，那么森林植被恢复后，甲、乙两条河流径流量发生的变化是A.甲增加，乙减少，总量增加 B.甲减少，乙增加，总量增加C.甲增加，乙减少，总量减少 D.甲减少，乙增加，总量减少BCD 7、植被具有涵养水源保持水土的作用，遭破坏后，降水直接降落到地表层，下渗作用减北，降水大多数转化为坡面径流，降水季节变化大，则也会导致河流水的径流在年内波动变大，B正确；地下水的补给大多是较稳定的，且植被破坏后，下渗量减少，径流转化为地下水也会减少，A不对；降水变率增大受大气环流等现象影响大，受植被影响弱，虽然植被遭破坏后，河道淤积可能会加重，但河道淤积不影响径流量，这不是径流年内波动强烈的原因，CD不对。8、 森林植被恢复后，植被覆盖率增加，一方面植物体内水分经过体表向大气蒸发散失的量会增加，即植物蒸腾量增大，另一方面植被涵养水源、保持水土能力增强，导致坡面径流的下渗作用增强，地下径流增大，坡面径流减小。③④对，C正确。9、根据岩层倾斜方向可知道，岩层顺向乙河的方向，当森林植被恢复，下渗量增加，坡面径流减少，这样流向甲河的一侧坡面降水下渗增加，其坡面径流量减少，甲河一侧坡面的降水经过下渗入地下，流入乙河一侧，如果降水最终主要转化为河流径流，甲河水径流因补给减少，甲减少，而乙河水径流将增加，由于植被恢复后，植被作用的蒸腾量增加，且部分水还将被植被吸引，所以河流径流总量会减少。（水量平衡：降水总量一定，支出的;植被吸收一部分+蒸发蒸腾一部分，径流总量一定会减少），D正确。
02森林与水土流失的防护
由于林冠及枯枝落叶层的截留作用， 减少了直接落入地面的降水，这就削减了雨滴对土壤表层的溅击强度，避免了土壤板结，从而增大了下渗率。同时森林在土壤中大量根系的发育，对土壤有良好的改造作用，可以增加土壤的有机质、团粒结构及非毛管孔隙率，因而林地比非林地有较高的渗蓄能力。当森林的渗蓄能力增强时，即可有效的减少地表的水土流失。王铮、夏海斌、吴静等在《普通地理学》一书中认为：增加植被，被普遍认为有利于防止水土流失。大量的研究表明 ，植物对水土流失的主要作用可分为四个方面：一是植被冠层对降雨截留，使雨点能量损失，减少贱蚀；二是增加糙度，降低坡面水流流速，降低水流的挟沙能力；三是根系在营养生长的同时对土壤团粒作用、孔隙度和生物活性都有促进；四是植物的蒸腾作用使土壤变干，从而有利于降水下渗，减少径流量。虽然植物有这些防止水土流失的功能，但是一些观察证明，一定条件下植被有助于泥石流和滑坡的发生。有证据表明这种情况与植被促进水分下渗有关，下渗的水分湿润了土层与基层或岩体与基层接触面，有利于滑坡滑动或者促成岩屑生成泥石流。
不过植被与水土流失之间的这种地理现象在机制上大多是复杂的，有时候简单的分析会失之偏颇，正如同2018年汾川河含水量增加那道题所教给大家的知识一样，对于此类现象具体问题应具体分析，把握住自然地理过程中的一个度，超过了这个度，事物就会产生质变与量变。(2017全国文综Ⅱ卷)我国南方红壤丘陵地区因受人为干扰，地表植被遭到破坏，土壤侵蚀严重，出现“红色荒漠”。为治理这一环境问题，20世纪80年代，当地采用人工种植松树和自然恢复等方式造林育林，形成了不同的植被景观。
分析自然恢复的次生林比人工松林防水土流失效果更好的原因。本题以我国南方丘陵红壤区自然恢复的次生林和人工林在防止水圭流失效果方面的差异进行比较，考查了生态环境保护的主要措施及其作用及生态环境问题形成的一般过程。在分析时既要从地上方面来看，也要从地表及地下情况去分析，地上次生林由于是自然生长，树种多样，参差不齐，高矮不一，大小树冠对降水可以起到多次截留作用，地表由于是自然生长，不需要开挖地表去植树，对地表土的破坏性小，对原生长的地表上的草本类植物影响更小，对径流的调蓄作用强，地表径流缓，流水对地表土的侵蚀作用弱；地下，次生林由于天然生长，地下根系不同，而根系对固土作用也由于根扎的深浅及根系范围不同而变得更强。
官方参考答案：植被结构更复杂，截留降水效果更好；地表植被更丰富；延缓地表径流汇流速度，地表水下渗作用更强，涵养水源效果更好；地下根系更发达，固土能力更强；植被多样性更好，水土保持更稳定。
03植被茂密并非保土作用就强
一般情况下，在了解植被的生态环境效益时，大家都知道植被覆盖率高其保持水土作用越强。但事不可绝对，任何事物都有一个度，超过了这个度，可能会物极必反。当土壤中水份含量已经饱和的情况下，此时受植被涵养水源及固土的影响，如果降水再增加一些、特别是遇到连续性降水土地壤水分过饱和的话，土壤变会出现类似于”液化“的现象，如在地形坡度较大的坡地上就会出现土大量流失、甚至整块坍塌、滑坡等现象。在2018年2卷洛川河那道题中有所呈现。
类似现象比如植被覆盖率大，不代表这个地方降水就多，因为降水还会受到大气环流、水汽凝结、凝结核等多种因子的影响。（2018全国2卷）地处黄土高原的汾川河流域多年来植被覆盖率大幅度提高，2013年7月，汾川河流域降水异常增多，表1为当月6次降水过程的时长，降水量和汾川河洪峰情况。第5次降水形成的洪水含沙量低，第6次降水形成的洪水含沙量极高，据此完成9~11题。降水序号降水历时（天）降水量/mm汾川河洪峰情况1253.0无明显洪峰2480.3无明显洪峰35100.1无明显洪峰4273.2无明显洪峰5290.7洪峰流量346m3/s6254.4洪峰流量1 750m3/s11.第6次降水产生的洪水含沙量极高，其泥沙主要源于A.河床 B.沟谷C.裸露坡面 D.植被覆盖坡面根据图表及材料信息可知：第6次降水在降水量比第5次少的情况下，其含沙量反而高；在降水强度小的情况下，洪峰流量也超过了第5次。这似乎超出了我们平常的认知：降水多的情况下其侵蚀量大，含沙量应该多。这是一种特殊现象，“事出无常”，需要我们抛弃普遍规律去思考。降水量少，降水强度和第5次相同，但洪峰流量大，是因为本月内前期连续的降水，地表土壤含水量接近饱和，下渗量极小，降水大多转化为地表径流形式汇流形成洪水导致，这样的话我们可以推测出经过前期连续的降水，河床、沟谷、及裸露坡面处连续多次接受雨水侵蚀，第一表层泥沙已经侵蚀的差不多了，第二第6次这些区域同样还是要接受侵蚀，但因为降水强度小于第5次，所以这三个区域接受的侵蚀也会小于第5次，泥沙含量多肯定不是来源于这三处，通过如此的逻辑推理，我们可以把ABC排除掉，选D。有植被覆盖的坡面，因为植被的涵养水源及保持水土的作用，一般情况下这些区域的水土流失最少，但经过多次的降水，土壤含水量接近饱和或过高，再加上该流域地处黄土高原，土质疏松，降水时间较长的时候很容易使土壤中的泥沙与水混在一起变得松软，这样含水量很高的土壤再经过一次降水后地表径流较大的情况下易产生滑塌现象，特别是植被覆盖下的土壤及泥沙前几次降雨流失较少，第6次降水就显得尤为严重。故本题D正确。
(2013·全国2卷)阅读图文资料，完成下列要求。原产澳大利亚东北部热带雨林中的几种高大按树，主根深扎地下，能大量吸收地下水。这几种桉树适应性强，生长迅速，3-5年即可成材，统称“速生桉”，我国西南地区某地引种速生桉作为造纸原料。图6中a、b分别示意该地速生桉种植前、后的变化。
（1）读图6a，分析当地沼泽获得稳定水源的原因及过程。(6分)（2）读图6b，分析种植速生桉后当地其他植被的变化及原因。（8分）【赏析】本题以景观示意图和文字为信息为载体，考查区域地理环境中植被的作用及植被种类变化对其它自然地理要素的影响。第（1）问，读图可知，该沼泽地处山前地势平缓地带，地下水位浅且海拔较低，而山坡地下水位较高，在重力作用下通过地下径流可补给水位低的沼泽区；山坡上有天然次生林和灌丛，在雨季有涵养水源的作用，使地表水转化为地下水储存下来，再通过地表径流和地下径流补给山前沼泽。本题实际考查的是植被涵养水源的作用和植被对水循环环节中地表径流、地下径流、下渗等环节的影响；第（2）问，结合材料信息速生桉根深扎地下，能大量吸收地下水，速生按大量生长后破坏当地地下水，导致地下水位下降，大量次生林和灌丛消失，沼泽面积减小。【答案】（1）原因：山坡上的天然次生林和灌丛能涵养水源。（2分） 过程：截留大气降水，减缓地表径流，增加雨水下渗，（在山地形成水分蓄积地带，）（通过地表径流和地下水）为沼泽提供稳定的水源。（4分）（2）植被变化：天然次生林和灌丛退化；（2分） 沼泽萎缩。（2分）原因：速生桉大量消耗地下水，地下水位下降。（4分）
01林冠和林下植被层①植被截留林冠和林下植被层就像一把伞，削减了雨滴势，也拦截了部分降水。植物截留量可视为两部分组成，其一，降水过程中从枝叶表面蒸发的水量;其二，降水终止时枝叶上存留的水量，这部分最终也消耗于蒸发。截留后，阻止了雨滴击溅表土，避免了土壤颗粒被击碎;另一方面，大大减少了落到地面的降雨量，从而减少了地表径流量，也从而减少了土壤侵蚀量。林冠越低，郁闭度越大，林下植被越茂密，这个作用就越强。在中纬度条件下，一个基本郁闭的森林生态系统，大约可截留当年降水量的15%—30%。其中乔木冠层对降水有较强的截持能力。同时，林冠可减少太阳长波辐射，降低风速和气温，减小林地空气饱和水气压差等，从而降低土壤水分蒸发量。
02枯枝落叶层①截蓄降水当林冠和林下植被层的承雨能力达到饱和后，从树冠和植冠上落下的水滴对地面土壤具有更大的冲击力。此时森林的枯落物所形成的枯枝落叶层就构成了第二道屏障。森林每年产生的枯落物很多，其中数量最多、作用最大的是乔木树种的叶子，约占60%—80%。与林冠层相比，枯枝落叶层覆盖在地面，防止雨滴击溅土壤的效果更为明显。这些枯落物具有很大的孔隙度，可以吸收和渗透降水，具有很强的水源涵养性能，最大持水率均在136.56%以上，最大持水量在9.32t/hm²以上。②改善土壤性质枯枝落叶层腐烂后，形成腐殖质和有机质，参与土壤团粒结构的形成，特别是还能组合粗粒土壤和增加粘重土壤的孔隙度，使前者持水量增加，使后者易于通气透水，促进雨水的迅速下渗，从而减少了地表径流对土壤的冲刷。③阻延径流，防洪减灾当降水强度超过林冠截留和森林枯落物与土壤的临界持水能力时，就会产生坡面径流。由于枯枝落叶层的存在，径流在其中的流动速度因受阻而减缓。另外，枯枝落叶层自身抵抗水流冲刷的能力，以及通过影响林地土壤结构和植物根系含量，均能增强土壤的抗冲效应。在坡度为25°，冲刷流量达到常见暴雨雨强，对覆盖有不同枯落物厚度的林地土壤进行抗冲刷试验的结果表明，覆盖有1cm厚枯落物时，可减少土壤冲刷量47.1%—89.8%，覆盖2cm时即可基本或完全防止冲刷发生。由于径流不能在短时间内过量集中，因而能减免土壤侵蚀、 洪灾和地质灾害的发生。④抑制土壤蒸发林下土壤表面覆盖枯落物后，阻碍了土壤表面蒸发水分，土壤蒸发量减少。综上，枯枝落叶层是森林保持水土、 涵养水源的核心层次，保持枯枝落叶层不被破坏，对防止水土流失具有决定性的意义。
03根系土壤层①固土护坡植物根系对土壤抗冲性能具有明显的增强作用，且随根密度的增加而增强，但根的密度达到60—80个以后，强化作用趋于最大。乔木树种树体坚挺，根系深广，有很强的固土和阻挡作用。②涵蓄降水在土层厚度一定时，林地的水源涵养性能主要取决于土壤的孔隙特性，孔隙度尤其是非毛管孔隙大的土壤，入渗性能强，从而减小地表径流。
由于森林的枯枝落叶层对土壤的改良和林木根系对土壤结构的改良(穿插切割、细根死亡、根系分泌物)等，林地表层和深层土壤的孔隙度，特别是非毛管孔隙度均较高，因此具有很强的蓄水保水能力。土壤层含蓄的这部分水，在较长时间内能作为渗流补给河流、水库，增加河流枯水期流量。因此说植被有“削峰补枯”的效益。梁峁防护林、沟道防护林与山坡防护林01梁峁防护林梁峁防护林(protection forest on loess ridge) 为控制黄土丘陵沟壑区梁峁坡的水土流失所营造的人工林。梁峁为黄土丘陵沟壑区沟间地的一种地形形态，一般梁呈狭长条形，峁呈浑圆形，分水岭较宽而平缓，梁峁坡度小于5°并向两侧或四周倾斜；宽梁分水岭宽度可达200m~500m，窄的只有50m左右，梁峁坡长一般为100m~200m，坡度15°~30°。梁峁地形或因黄土塬地、梁地经长期侵蚀切割而成，或在黄土堆积前期即呈丘陵地形。梁峁丘陵的地形高耸，风大，气温较低，立地条件干旱贫瘠，在土地利用上，除少量可作农田之外，多以林草地为主。在梁峁顶部营造防护林，林种配置布局要合理，选择抗逆性强、具有较大生物量的乔、灌木树种和草种。大面积营造梁峁防护林可以改善生态环境，提供薪柴、饲料和部分小径材。02沟道防护林沟道防护林(protection forest in gully) 在土质深厚的沟道，如黄土或土石山地，为了防止沟道的溯源侵蚀、沟底下切和沟岸扩张，在沟底和沟坡营造的人工林。当沟道侵蚀仍在发育阶段，直接危害周围农、林、牧用地及城镇、交通道路、水利工程、工矿的安全时，需要综合治理。沟道防护林是综合治沟措施的一项重要内容，它与治沟工程紧密配合，可发挥综合防护作用。同时，由于沟道水肥条件较好，林木生长迅速，可取得显著的经济效益。其组成及配置主要有3种。（1）沟头防护林。沟头是坡面径流汇入沟道的集中点。溯源侵蚀直接表现为沟头前进，破坏土地。治沟首先要在其上部修建工程，结合营造沟头防护林，分散、拦蓄水流，并使其安全下泄，保持沟头稳定。沟头防护林有2种：①结合沟头防护工程，如沟埂式沟头防护或沟头蓄水池，在沟埂内密植耐水湿的灌木柳等，用以固定沟埂，过滤泥沙，或减缓径流流速。②在沟头跌水下部，修建杨、柳、沙棘等生物谷坊，利用成活的杨、柳、沙棘缓流拦沙，固定沟床。（2）沟底防冲林。在沟底下切地段，修建土、石谷坊群，或生物谷坊群，谷坊间距一般以上一谷坊底部与下一谷坊顶部相平为准，可起到抬高或固定侵蚀基准，稳定沟道的作用。在沟底稳定、水肥条件好的地段，配合谷坊群建立沟底防护林、速生丰产林，既可使沟道稳定，又可获得经济效益。（3）沟坡防护林。在陡峭的沟坡上种植乔、灌木混交的护坡林，结合工程拦蓄上部来水，稳定沟坡，并有一定经济效益。对造林困难的坡度为35°以上的沟坡，可采用封坡育草，以恢复天然植被。03山坡防护林山坡防护林(protection forest on slope) 以调节坡面径流、保持水土、固结土体、稳定坡面为目的的天然林或人工林。在无林的丘陵山地，由于水土流失，可能发生冲沟、小型滑坡、泻溜、崩塌等危害，为保护坡下农田、果园、牧场、道路、村庄、厂矿、水利工程设施等的安全，需要营造山坡防护林，山坡防护林的配置应根据具体情况区别对待：①对于果园、农田、牧场等的防护，可根据地面坡度、地形、土层、原有植被、水土流失形式及其程度等情况，按当地10年或20年一遇24h最大降雨量设计水平沟、反坡梯田、竹节沟或鱼鳞坑等造林整地工程，起到拦蓄径流、保持水土、促进林木生长的作用；同时，选用根系发达、生物量大、生长迅速、适生的乔、灌木树种和草种，营造纯林或混交林，固土护坡。②对于坡面水土流失严重、立地条件恶劣的坡地，需要专门设计标准较高的护坡造林整地工程，为林木生长创造条件，取得良好的护坡效果。