孙惠南

（中国科学院，北京 100864）

摘要：1981 年和 1982 年著名地理学家黄秉维先生先后发表了两篇论文，题目是“确切地估计森林的作用”和“再谈森林的作用”。这两篇论文的发表，促进了关于森林作用的讨论，也促进了有关的实验和理论研究。直到今天，它对于我国的生态、环境建设，特别是在西部大开发中，仍有重要的现实意义。20 年来，这个问题的一些方面在中国和世界范围内有了新的进展，而另外一些则仍有待进一步深入研究。其主要进展在实验科学和理论研究上都有体现。新的实验获得了更具有代表性和说服力的数据，而理论研究则把过去的工作作了进一步的梳理，经过细致的深入研究，一些问题也就迎刃而解了。但由于问题本身的复杂性和进行实验的难度，有不少问题的解决仍有待于进一步的研究。

关键词：森林作用； 进展

中图分类号：S715

文献标识码：A

文章编号：1000－3037（2001）05－0407－06

1 引言

1.1 问题的提出

　　我国地理界的同志都知道，黄秉维先生自 20 世纪 30 年代开始就从事自然地理学研究，50 年代进行了中国自然区划研究，随后在 60 年代初提出了中国自然地理研究的 3 个新方向，并亲自领导了其中主要的一部分，即热量水分平衡及其在地理环境中的作用，直至七八十年代才转向农业生产潜力与坡地研究。他的不少著作也多涉及自然地理研究的方方面面。但很少有人知道，为什么他在 1981 年后突然连续发表了两篇关于森林作用的论文^[1、2]。这中间有过一段鲜为人知的情节。

　　在 1979 年和 1980 年，人民日报上先后刊登了两篇论文^[3、4]，都强调森林的作用，但有一些不准确的提法，主要是在强调森林作用时有片面性，夸大了森林的作用。当时黄秉维先生考虑，这两位都是在农林业第一线工作的领导同志，相信通过实践可以得到正确认识的，并未对此过多深入思考。但后来一次偶然的巧遇使他改变主意，并提笔先后写了两篇文章。一天，黄秉维先生在京西宾馆参加会议，恰逢当时的国家农委主任何康同志在那里主持另一个会议，并请黄先生也去参加，会上一位西南地区的水利干部诉说，他们现在开展工作很困难，因为地方上有人强调，兴修水利，特别是修水库没有用，人们说，白色水库不如绿色水库好，既费钱又破坏环境，而绿色水库既省钱又有利于环境保护，所以在地方搞水利要不到经费。其它发言也有类似情况。听了这些发言后黄先生感到，夸大森林作用已不是个别现象，在某种意义上有其普遍性的一面，而且已经影响到水利建设事业，需要予以提醒，随即写了一篇论文，题为“确切地估计森林的作用”，在我国当时发行量最大的地理刊物《地理知识》1981 年第 1 期上发表。这篇论文的反响比较强烈，一部分人持赞同态度，另一部分则表示反对。所以，黄秉维先生又写了第二篇论文，题为“再谈森林的作用”，以进一步说明自己的主要观点和依据，此后，就没有什么文章再坚持要与黄先生“商榷”的了，而且，有关森林作用的著作，有不少都提到了黄先生的观点^[5～7]。

1.2 基本估计

　　自黄秉维先生 1981 年发表论文至今已 20 年，论文提出的问题当时就引起了各方面的重视，而且直到今天，对于我国的生态、环境建设，特别是在西部大开发中，仍有重要的现实意义。这个问题的一些方面，在中国和世界范围内有了新的进展，而另外一些，则仍有待进一步深入研究。主要进展在实验科学和理论研究上都有体现。新的实验获得了更具有代表性和说服力的数据，而理论研究则把过去的工作做了进一步的梳理，把原来似乎相左的意见，经过细致的深入研究，得以理通，一些问题也就迎刃而解了。但由于问题本身的复杂性和进行实验的难度，有不少问题则尚不能轻易下结论，而需要进一步的研究。

2 主要进展

　　关于森林的作用，各界都很重视，从各个方面进行研究，归纳起来也就是实验和理论两个方面。当然，这两个方面也不能截然分开，只是侧重面不同而已。

2.1 实验方面

　　林业部近几年就建立了森林生态系统定位实验研究的 11 个网络生态站^[5]：内蒙古大兴安岭根河森林生态系统定位研究站，黑龙江省凉水、帽儿山阔叶红松原始林、次生林生态系统定位研究站，山西太岳油松人工林生态系统定位研究站，陕西省火地塘华山松、油松、锐齿栎林生态系统定位研究站，甘肃省祁连山寺大隆水源林生态系统定位研究站，江苏省下蜀落叶阔叶混交林、杉木林生态系统定位研究站，湖南省会同杉木林生态系统定位研究站，江西省大岗山杉木、毛竹林生态系统定位研究站，四川省卧龙、米亚罗冷杉、云杉林生态系统定位研究站，西藏自治区林芝高山针叶林生态系统定位研究站，海南省尖峰岭热带林生态系统定位研究站。

　　中国科学院建立了与森林生态有关的 7 个定位实验站：长白山森林生态系统定位研究站、北京森林生态系统定位研究站、会同森林生态系统实验站、鹤山红壤丘陵综合试验站、鼎湖山森林生态系统定位研究站、贡嘎山山地生态系统研究站、西双版纳热带生态试验站。

　　这些生态系统定位研究站涵盖了我国一些主要的自然地带和森林种类，有一定的代表性，也提供了有用的资料。这使我们有可能利用更加接近我国实际的资料来分析我国的情况。如《森林生态功能与经营途径》^[5]、《中国森林与生态环境》^[6]与《森林水文学》^[7]，都引用了不少国外的资料，也引用了大量我国自己的实验资料。不但增加了可比性，而且增加了可信度。

　　周晓峰在研究森林年径流量的增减与流域面积的大小之间的关系时指出：“我国自 60 年代开展森林水分循环研究以来，也已积累了较多成果。关于森林年径流量的增减与流域面积的大小之间并无一定的规律性。黄河中游各个流域比较，子午岭地区各小流域明显表现出年径流量随森林面积增加而减少的趋势，但相邻的六盘山地区的渭河和泾河水系各流域则并无此趋势。岷江上游的杂谷脑河流域（4625km²）和黑河流域 (7231km²) 经过大量采伐森林后，覆盖率分别下降了 10% 和 15%（50～70 年代），同时期的径流量增加了 24.76mm 和 26.27mm。相反的是，长江规划办科研院对长江中游包括（岷江流域）5 组多林和少林流域（面积为 674～5322km²）的对比分析，结果是多林流域的年径流量无一例外地比少林流域的大，而蒸发量小，多林流域的年径流系数要比少林流域的增加 33%～218%。松花江地区 20 个流域（面积从 101km² 至 17万km²）10 年观测数据的多元回归分析结果也得到类似的结论，即多林流域的年径流量大于少林流域的，森林覆盖率每增加 1%，年径流量增加 1.46mm。”

　　他还指出：“60 年代中国林业科学院与四川林业研究所在岷江上游两个小集水区（面积 3.31km²）进行对比试验，一个是覆盖率为 70% 的冷杉林，另一个为采伐迹地，测定结果是有林沟的年径流量比无林沟的多 433.74mm。然后，又对有林沟进行了强度采伐，覆盖率只剩下 10%。伐后测定，年径流量减少了 380mm。80 年代东北林业大学设置 3 个森林小集水区（1.47km²、0.16km²、0.24km²），第一个作对照区，后两个进行 50% 的带状皆伐。伐前伐后均进行了测定，结果与上述的相反，森林采伐后年径流量分别增加了 26.66mm 和 31.27mm，径流系数增加 0.4%～2.3%。由此可见，森林对河流年径流量的增减以流域面积大小为转移的结论并不能完全肯定。以采伐森林为获得河流径流量增加的措施也并不适用于所有地区。应该认为：由于各地区森林类型、地质地貌条件、土壤结构以及降水特征等等因素的差异，森林对河川年径流量的影响也因地而异，一个地区所获得的结论不宜外推。”

　　其实，不仅关于森林对河川年径流量的影响的结论，不宜简单地从一个地区向另一个地区外推，而且关于森林的作用的其它方面，如森林对降水的影响，也不宜简单地外推。当然，这也并不是说，所有的实验资料都一律不能外推。当我们已经积累了足够多资料的时候，当我们的理论研究已达到一定深度的时候，合理的外推也就成为可能。

2.2 理论方面

关于森林作用的研究在理论上的进展，主要是一些作者已经从对单一的或少量的实验、观测下结论，而发展到对一系列的研究成果进行综合的分析、集成，使认识有了进一步的提高。Klas Sandstrom在 AMBIO 上发表的“森林能提供水分：广泛流传的神话还是科学的事实”^[8]以及 Evan R.Reynolds和 Frank B.Thompson的“Forests Climate and Hydrology”^[9]就是例子，Klas Sandstrom就热带干旱地区森林的作用问题提出了自己比较明确的看法。认为“当我们置身于热带干旱地区时，从当地的土地利用者角度来看，并同时考虑比较水文学的许多方面时，森林能提供水也就不再是神话了。稳固建立的局地性认识是砍伐森林后泉水将趋于干涸。尽管这个认识是以经验为基础的，但它能与具体的流域特性和降雨类型、土壤浸润和渗透机会及土壤水分保持能力等水文气候特性有关联。它还能用适当的土壤与水科学进行解释。”但是，就总体而论，他认为关于森林能否提供水分的问题，“不能用‘是’或‘不是’来处理。”Reynolds 所编的《Forests Climate and Hydrology》则就森林与气候和森林与水文学的有关问题进行了广泛的论述，比较客观地探讨了森林的作用。

　　我们读过的有些关于森林作用的实验报告和论文，乍看似乎是矛盾的，但再仔细一想，却并不奇怪，甚至可能是一致的。前面提到的一些论著也说明了这一点。20 世纪从欧美各国到后来的苏联、中国有很多的实验、研究、野外观测，就森林的作用问题进行了研究，写出了许多报告、论文，说明森林有改善气候条件、水文条件，增加降水，削减洪峰、增加旱季径流等等方面的作用。也有很多的报告、论文说明森林对于改善气候条件不甚明显，它对增加降水作用不大，往往减少径流，有时还可能增加洪峰强度。我们该如何来理解和解释这些不同的说法呢？

　　说森林能够改善气候条件，因为它能使林内小气候条件得到改善，缩小气温日较差，提高气候的舒适度。说森林不能改变气候，是因为它改变气候条件是有限度的，首先它不能改变大气候条件，不能改变由于纬度不同，即太阳高度角不同而带来的地带性影响，也不能从根本上改变由于距海的远近而带来的干湿状况；其次，它改变小气候条件也是有限度的，森林对林外的气候条件影响颇小。

　　说森林能改善水文条件，主要是指它能改变河流的水文状况，即削减洪峰，增加枯水期流量，减少洪枯比，这在一定意义上就可以减少洪涝灾害。这些作为森林的一般作用，无疑是正确的，但它却又是有条件的。如关于削减洪峰，在多数情况下是正确的，但也不是绝对的。当从第一次洪峰中被森林截留下来的水量恰巧与第二次洪峰的来水时间相遇时，则森林的作用就反而是增加第二个洪峰了，特别是往往第二次洪峰比第一次洪峰更为危险，因为在第二次洪峰来临时，土壤的含水量已比较高，形成洪峰的速度也比较快，成灾的可能也就比较大。所以，在一般情况下，说森林能削减洪峰，是带普遍性的，而说森林会增强洪峰，则是特例，但也不是惟一的特例。又如，当雨季来临前的一段时间里，无林地的土壤表层水分蒸发强烈，土层有比较大的蓄水能力，而在有林地上则因为由于森林的遮荫而使土壤表层含水量比较高，因而其蓄水能力就比较低。如果这两个土层蓄水能力的差别大于有林地上的林冠在降雨时的截留水分时，则有林地上形成的径流量就会比无林地上的大。在这种情况下，虽然有林地的总蒸发可能要大于无林地的，但因森林吸收的是土壤较深层的水分，而对于形成地表径流来说，上层的土壤水分要比深层的更为直接。在这种情况下，不仅如 Klas Sandstrom所指出的那样，在热带干旱地区会出现，而且在温带地区的春夏之交，即旱季湿季之交，也可能出现。

　　至于森林增加枯水季节的径流问题，在一般情况下，是正常的，这与削减洪峰都是一个铜板的两个方面，即其形成的机理是相同的，森林可以截留丰水期的雨水，用来补给枯水期。但如果一地的某个丰水期内，降水量少，径流也就不多，没有多的水分可留给枯水期，则由于有林地区蒸发消耗的水分比较多，则枯水期的径流反比无林地区为少，也就不足为奇了。

　　森林能增加径流的另一个特例，是在以降雪为径流补给形式的地区，如欧洲北部，由于森林能滞留所降下的雪，且被白雪覆盖的林区在初春化雪时的反射率要比无林区高得多，因而吸收太阳的热量和蒸发、蒸腾量都会有所降低，因此，留给径流的水分就自然增大。其它与欧洲北部自然条件相类似的地区也会有类似的现象。

　　关于森林作用另一个争论比较多的问题是森林能否增雨的问题。我们先排除因测量误差造成的判断误差。就一般而论，比较一致的认识是，无论是因树木本身的高度增加的地面粗糙度带来的垂直降水或因空气的水平移动而带来的水平降水，其数量都比较小。因为这些作用对于大气环流来说，作用都不大。但亚玛逊河流域那样的地区则可能又算是一个特例。那里的大气以垂直的对流为主，且空气湿度高，森林蒸腾所输送的水气不但能促成上升气流，而且能增加大气降水。某些比较大的山体的林区也往往有这种现象。所以对于这些地区来说森林致雨就不是一件怪事了。

　　从上面所举的例子可见，虽然“降水＝蒸发＋径流”这么一个看来似乎简单的公式，其所包含的内容却是千变万化的。因为降水、蒸发和径流都与森林有关，而且都因不同的时间、空间而异。所以森林对径流、降水的影响都不能用简单的“是”或“不是”来回答，也不能以一地的观测结果简单外推到别的地区。这大概就是专家学者们在 20 世纪，几乎用了 100 年的时间争论中得到的比较一致的共识。这也是黄老先生在 1981 年发表那篇论文的初衷或出发点，即一方面，不能过于夸大森林的作用，也不能忽视它的作用，另一方面，关于森林的作用，不能简单而论，一概而论。当然我们不能只停留在这个“共识”上，而要不断向前求得进一步的进展。我们确信，森林的作用不是不可知的，也不是笼统的，而是可知的和具体的，实际上，过去的观测和实验已经使我们知道了不少森林对气候和环境影响的机理。在今后的实验将有更高的精度和更明确的目的性，研究结果也会更加接近真理。

　　根据上面所述情况，可列出一表，进行大体归纳。

表 1 有林地与无林地影响流经的因素举例
Table.the example of the factors influencing the runoff in forested and non-forest land

3 思考与展望

3.1 几点思考

　　人类的历史就是一部毁林和造林的历史。人类本身是从森林中走出来的，但他却一天也没有停止毁林和砍伐木材：盖房要用木材，从原始的窝棚到现代的高楼大厦，都少不了用木材；战争要用木材；修路要用木材；开矿要用木材；做家具要用木材；烧火要用木材；造纸要用木材。这都要毁林，更不用说开荒要毁林了。远的不说，从我们年轻的共和国诞生以来，就有开荒度灾年、大炼钢铁等几度大的毁林过程。当然，新中国成立以来一直很重视植树造林，而且我国的森林覆盖率，一直在渐渐增长。追朔到历史年代，中华民族一直有植树造林、提倡种树的美德，甚至成语中都有“前人种树，后人乘凉”这样美妙的词句。但这一切都改变不了我国森林资源方面的严峻局面。为改变这种被动局面，人们也曾试图有所作为。因而在全国，特别是在大西北，大力提倡过种树种草。可又由于没有“遵循生态适应性规律与地域分异性规律”^[10]而未能得到应有的效果。

　　看来，我们的林业需要从毁林（至少是砍得多，种得少）到带有盲目性的造林，再到森林缓慢增长的局面，再逐步转到科学地、符合自然规律和经济规律地造林，使林业逐步摆脱被动局面，为此要求林业工作者和科学工作者能够得出确实有用的研究成果。我们对森林作用的认识已从开始的不重视，到后来的重视而带有若干片面性，进而转为准确而全面地认识森林的作用，并改变过去造林面积大，成活率不高，造林成本高，效率低的事倍功半局面，转向适时而因地制宜地造林的事半功倍的局面。为做到这一点不仅林业部门的领导者、经营者的思想要转变，而且科研工作的水平得有一个大的提高。

3.2 讨论与展望

　　了解森林的作用本身并不是我们目的的全部，我们目的的本质是要改善我们的环境和生活的质量。特别是在西部大开发的今天，退耕还林，种树种草等都要有有关的实验和森林作用机理的科学依据。今后要按不同的地区、不同的生态条件、不同的树种等，设计各种实验，使我们这方面的工作能做到事半功倍。

我们强调不要过分夸大森林的作用，并不意味着在实践中已经充分地认识了森林的作用。这正是一些地方森林没有得到很好保护利用的原因之一。

　　首先，我们对森林作用的科学研究深度不够，特别是森林对环境的影响，还停留在比较肤浅和只是定性的认识上，如对森林的消音、除尘、碳汇、保护生物多样性方面的作用，还很少确有份量的观测研究资料和报告。如以森林吸收 CO₂ 的作用为例，它倍受世界各国的重视，而我们在这方面的研究却少得很。我们只知道森林通过光合作用吸收 CO₂，似乎木材的蓄积量加上枯枝落叶就可以换算成 CO₂ 了。其实那是不行的，正如我们不能用树干、树叶的含水量去换算植物根部吸收了多少水分一样，因为它忽视了比它要大得多的植物的蒸腾量。如果我们设想一下，当植物根部源源不断地向树叶和大气输送水分的同时，树叶也正在从大气吸收和大量地向根部和土壤输送 CO₂，那对于森林及森林土壤作为 CO₂ 的汇的作用和意义的理解就会更加深入和形象了。但想象毕竟不是科学，更不能代替科学的证据，有很多工作有待我们去做。不论是树木作为一个个体，还是森林作为一个树木的群体，我们研究得都还很少。

　　其次，直到如今，一些在科学上已经被证实是正确的，关于森林作用和意义的结论，也还没有被广大干部、群众所接受，一部分人是确实不知，而另一部分则是被经济利益所驱使而有意忽视，以致林木被滥砍滥伐的现象在各地仍屡有发生。

　　在谈到森林作用的时候，我们还要区分森林的作用和造林的作用，这是两个有关联而又有区别的概念。不论对森林作用的认识有多大差别，但对于我国是一个少林的国家，要大力提倡造林，这是没有分歧的，问题是应该怎么造林和在哪里造林。在一段时间里和在有些地方，总是造林不见林，植树造林种得多而活得少。所以，对一些地方而言，森林虽好，造林未必是一件好事，反而是一种劳民伤财的举动。为了避免重复出现上面所说的现象，必须做好造林规划，首先在历史上有林且现在能种活的地方植树造林，并要自始至终抓好各项管理工作。首先是要保证成活，然后是要使树林能生长良好，用材林要能及早得到木材，经济林要能在经济上有效，果林要能得到好质量的果树，水源涵养林要能确实起到涵养水源的作用，防护林要确实能够起到保护农田、改善局地气候、防风拦沙的作用。各种树林还都应做好综合利用，使它真正能够为人类造福。而为做到这一点，我们今天的实验数据和理论基础都尚感不足。

参考文献

第一作者简介：

李文华 (1932－)，男，山东人，中国工程院院士、研究员，主要研究方向为森林生态学、农业生态工程与生态系统服务功能。