葛全胜，赵名茶，张雪芹，郑景云，孙惠南，张丕远

（中国科学院 地理科学与资源研究所，北京 100101）

摘要：论文对过去 50 年中国森林资源和降水变化进行了统计分析，以期在大尺度上寻找森林资源与降水变化之间的关系。主要结论为：①建国以来我国的森林覆盖率呈上升趋势；②过去 50 年全国、林区、非林区降水量均呈减少趋势，干旱化趋势明显；③对建国后历次森林资源调查（清查）时段内降水差值（以百分数为单位）、森林覆盖率（以相邻两次变化百分数为单位）变化关系的分析表明，二者的统计关系并不显著，即：过去 50 年我国森林资源的变化对降水没有显著的影响；④森林影响降水是一个复杂的系统问题，该研究还存在着许多不确定性因素，需进一步实验验证与理论探讨。

关键词：森林；降水；统计关系；中国

中图分类号：S71；P426.6

文献标识码：A

文章编号：1000-037-(2001)05-0413-07

　　森林是地—气接口上一种高效系统，除了对地表径流、土壤水分的分配、近地面层的水分循环有明显的影响外，它的碳汇功能对于全球气候变化具有重要的积极作用。但森林对降水的影响却一直是个有争议的问题，问题的关键在于造林是否可以增加造林地区的降水量^[1～3]。人民日报曾于 1979 和 1980 年先后刊登了两篇
文章^[4、5]，强调了森林的作用。黄秉维先生认为森林的存在是由湿润、半湿润气候、地形等条件决定的，森林的降水机能不能被夸大，为此于 1981 和 1982 年先后发表了“确切地估计森林的作用”、“再谈森林的作用”两篇论文^[6、7]。自论文发表至今，已 20 年有余。这期间，森林对降水的影响在实验科学和理论研究两方面都取得了新的进展。研究指出，造林与毁林对气候是否具有多年或长久的影响，取决于区域大小与人类干涉的规模^[8]。在中、大尺度水平上 200～2000km² 和 2000km² 以上　，森林覆盖的变化是造成大尺度气候和生态系统（如季风系统、流域系统）变化的驱动力之一。在小尺度水平上 (20～200km²)，根据 IGBP/BAHC 的最近研究，森林覆盖的变化将直接影响大气边界层的厚度，从而使局地的温度和降雨产生变化^[9]。

　　当前，从大尺度水平来分析造林与毁林对降水影响的研究还比较薄弱。由于森林对降水的影响这个命题本身的复杂性和实验开展的局限性，许多点上或局部的结论不能轻易推广，尚需更深层次、更大范围的研究。鉴于此，本文统计分析了过去 50 年（1950～1999 年）中国森林资源和降水的变化，试图在大尺度上寻找森林资源与降水变化之间的关系。当然，讨论该问题必须是在有森林或可生长森林的地区，即应在大于 400mm 降水的湿润或半湿润地区。

1 资料与研究方法

1.1 资料来源

1.1.1 森林资料来源

　　过去 50 年中国森林覆盖变化的资料来源主要包括：1950～1962 年森林资源调查资料^[10]、1973～1976 年

　　第一次全国森林资源清查（简称“四五清查”资料）、1978～1981 年第二次全国森林资源清查（简称“五五清查”资料）^[11]、1984～1988 年第三次全国森林资源清查资料^[10]、1989～1993 年第四次全国森林资源清查资料^[12]、1999 年全国土地详查资料^[13]。

　　此外，本文还参考了 1934 年（中华民国 23 年）民国政府实业部公布的各省森林资源资料^[14]、1947 年（中华民国 36 年）国民政府农林部公布的按林区汇总的全国森林资源^[15]、1948 年马忠良计算的全国森林资料^[16]、1949 年全国森林覆盖率资料^[17]。

1.1.2 降水资料来源

　　过去 50 年中国降水的资料来源为中国国家气象局提供的中国 160 个站点 1951～1999 年各月降水。此外，本文还参考了文献 18、19 的有关资料。

1.2 研究方法与途径

　　在过去 50 年全国各省历次森林资源调查资料及 1951 年以来各气象站降水资料汇集基础上，采用大面积、多数量统计方法分析了 50 年来我国各森林分区森林资源与降水变化的关系。具体作法如下：

　　首先，根据以前的工作基础和森林资源清查情况，为了便于不同时期森林资源的对比，本文依据文献 16 的分区原则，将全国划为东北区、西北区、华北区、华东区、中南区、西南区等 6 个森林分区（表 1）^[16]。

表 1 中国 6 个森林分区
Table.1 Six forest sub-regions in China

　　第二步，以县为单位，界定我国森林的分布。工作依据为全国 3 个时段的森林分布图，一为我国 1948 年森林分布示意图，是由文献 14～16 恢复与编制的；二为 1982 年出版的 1/400 万中华人民共和国植被图；三为 1997 年出版的中国森林分布图^[12]。使用 Map Info和 Arc Info软件，以 1/400 万中华人民共和国植被图为主，将 3 幅图与全国 2000 多个县的县界叠加，确定出全国主要森林县及其森林分布。

　　第三步，确定有林地分布的气象站。1950～1980 年全国有 671 个气象站降水资料，其中有林地分布的（含防护林）气象站共计 287 个；1951 至 1999 年全国气象资料连续完整的站点有 160 个，其中有林地分布的气象站 73 个。

　　第四步，以 1948 年各森林分布区气象站降水值、1951～1999 年各森林分布区气象站降水值为基础，分别统计建国以来我国历次森林资源清查（调查）时段内的降水变化。

　　第五步，分别计算历次森林资源清查（调查）时段内降水差值（以百分数为单位）、森林覆盖率（以相邻两次变化百分数为单位），并进而分析降水与森林面积变化的相关性。

　　如此，可以统计近 50 年来中国森林资源与林区气象站的降水资料，以期从大尺度范围上探讨森林资源的变化与降水变化的相关性。

2 中国森林资源的分布与变化

2.1 中国森林的分布

　　按照中国土地利用类型划分的原则，林业用地与耕地、园地、草地、水域、居住与工矿用地、交通用地、未利用地等并列为 8 大类型。林业用地除森林（专业术语称“有林地”）外，还包括疏林、灌木林、未成林造林地、苗圃、采伐与火烧迹地，以及宜林的荒山、沙荒地面积等。

　　其中，中国森林主要分布在湿润与半湿润地区。森林分布多寡的分界线为漠河—大兴安岭—吕梁山—六盘山—青藏高原东南缘一线，大致与 400mm 降水等值线相吻合，界线以西多为草原与荒漠。除大兴安岭林区外，中国绝大多数针叶林、阔叶林及针阔混交林均分布于 600mm 降水等值线的东南部。400mm 与 600mm 降水等值线之间则主要为阔叶林区与防护林体系。新疆西北部阿尔泰山与天山山脉大于 300mm 与 400mm 降水等值线的高山区存有我国西北罕见的森林。整体看，我国大部分森林分布在东北与西南，及东南部的亚热带和热带地区。

2.2 中国森林资源的变化

　　森林资源的衡量与评价包括森林面积和森林蓄积量，即数量和质量两部分。森林资源的消长是森林资源发展状况最直观的综合反映，其变化受制于各种因素。一方面，在特定的自然环境条件下，森林有其自然生长和自然枯损的自然规律；另一方面，人类对森林的培育、保护和经营利用活动以及自然灾害和人为破坏亦深刻地影响着森林资源的分布与发展、数量与质量。

2.2.1 森林覆盖率变化

　　森林覆盖率定义为：有林地面积与全国土地面积的比例。建国以来我国的森林覆盖率呈上升趋势，由 1948 年的 8.6% 上升到 1989～1993 年的 13.9%、1999 年的 16.8%。其中，1999 年资料取自中国国土资源部土地详查资料^[13]。根据 2001 年最新公布的资料，当前我国森林覆盖率为 16.55%。

2.2.2 中国林业用地结构变化与有林地用途变化

　　过去 50 年我国林业用地结构的变化比较显著。其中，第二次（1977～1981 年）至第四次（1989～1993 年）全国森林资源清查期间，有林地所占林地的百分比呈上升趋势，宜林荒地与迹地所占林地的百分比呈下降趋势，灌木林地、苗圃地、未成林造林地、疏林地所占林地百分比基本持平。

　　同时期，我国有林地的各种用途也发生了明显变化。其中，用材林所占有林地的百分比显著下降，防护林、经济林所占百分比显著上升，薪炭林、竹林、特用林所占百分比变化不明显（表 2）。

表 2 有林地各种用途变化
Table.2 Changes of various types of use in forest land (%)

2.2.3 我国人工林资源的变化

　　过去 50 年我国森林面积增加与森林覆盖率提高是我国积极开展植树造林活动的必然结果。除三年调整时期我国造林面积明显下降外，其它时期造林面积呈明显上升趋势，特别是“六五”期间（1981～1985 年），造林面积高达 3152×10⁴hm²。自建国起至 1990 年，我国累计造林面积已达 16654×10⁴hm²，居世界首位，约占世界造林总面积的 1/3。到 1993 年，我国保存的人工林面积为 4139×10⁴hm²，其中已成林面积 3425×10⁴hm²，占有林地面积的 26%。与世界各国同时期营造的人工林面积相比，我国处于领先行列。

　　但必须正视的问题是：我国人工林质量差，成活率低，成林率更低，生长量不高。据公布资料统计，1949 至 1985 年造林面积累计高达 14009×10⁴hm²，但到 1984～1988 年清查时，保留的成林面积仅有 3101×10⁴hm²，不足造林面积的 1/4。仅仅到了 20 世纪 90 年代，我国人工造林质量才有显著提高，人工造林核实率从 1987 年的 93.1% 上升到 1991 年的 98.7%、1994 年的 98.6%，人工造林合格率则从 1987 年的 55.2% 猛增到 1991 年的 80.9%、1994 年的 87.2%。此外，目前人工林林分蓄积仅 33.1m³/hm²，成过熟林仅有 75.1m³/hm²，尚不足全国林分及成过熟林平均蓄积的 1/2，远低于世界发达国家的林业水平。值得欣慰的是，目前全国有宜林地 7326×10⁴hm²，绝大部分处于湿润、半湿润地区，可用于发展人工林，其中 19.2% 的宜林地适于发展用材林。

2.2.4 林木蓄积生长量与消耗量及其变化

　　图 1 表明，1950～1993 年的 5 次森林资源调查（清查）期间，有林地蓄积量、活立木蓄积量均呈弱的上升趋势，而有林地蓄积量占活立木蓄积量的百分比呈下降趋势。

图 1 中国林木蓄积量（1950～1993 年）
Fig.1 Amounts of forest accumulation in China (1950-1993)

　　据统计，第三、第四次全国森林资源清查期间（1984～1993 年），全国林木蓄积消长关系由前期的消大于长、存在资源“赤字”和林木蓄积量的持续下降，转变为长大于消，消灭了资源“赤字”，林木蓄积有了较大增长。1984～1993 年，全国（不含西藏控制线外和台湾）林木年均总生长率为 4.51%，年均总消耗率为 3.57%。在总消耗中，采伐量为 31992.37×10⁴m³，自然枯损量为 5591.43×10⁴m³（枯损率为 0.53%）。扣除自然枯损量后，年均净生长率为 3.98%，年均净消耗率为 3.04%，年均净增林木蓄积近 1×108m³。对用材林而言，1984～1993 年全国用材林年均生长率为 4.50%，年均消耗率为 4.16%，采伐量为 19979.43×10⁴m³，枯损量为 4206.86×10⁴m³（枯损率为 0.72%）。扣除自然枯损量后，年均净生长率为 3.78%，年均净消耗率为 3.43%，年均净增用材林蓄积 2016.91×10⁴m³。

　　中国林木蓄积量消大于长的局面之所以得到扭转，究其原因，一是由于近年来林龄结构发生了变化，中、幼林比重相对有所加大，林木生长量增长；二是由于资源管理措施的加强、森林采伐限额制度的实施，采伐量得到初步控制，资源消耗相对稳定或略有下降。这一转变对促进中国森林资源的持续稳定增长具有重要意义。但是，用材林成过熟林面积的百分率持续下降，我国林木蓄积量消大于长的潜在危机依然存在，应引起有关部门的高度重视。

　　根据森林资源调查（清查）资料的综合分析，自建国以来的 50 年中，我国森林资源在相当长的时期内仍在减少。森林资源有所增加、森林面积与蓄积量的双增长格局在 20 世纪 90 年代初才真正形成。这之后，森林资源在数量上走出低谷，森林覆盖率有所提高，林木生长量大于消耗量。但森林质量并不高，用材林、成过熟林资源持续下降，可采资源进一步减少，而且人工林的成活率和核实率都比较低，有林地逆转严重。无疑，这都将影响到森林对降水的贡献率。

3 林区与非林区的降水影响

3.1 林区与非林区降水影响的对比分析

　　首先，根据 1951～1999 年 160 个气象站点的历年各月降水资料分别计算了全国（160 个站点）、林区（73 个站点）、非林区（87 个站点）的年平均降水及线性趋势。计算表明，1951～1999 年全国、林区、非林区多年平均降水分别为 854.4mm、876.4mm、823.0mm，林区的多年平均降水量比非林区高出 53.4mm。此外，同期三者降水均呈下降趋势（图 2）。

图 2 1951～1999 年全国林区、非林区年平均降水及线性趋势图
Fig.2 Mean annual precipitation and its linear trend of forest region,
non-forest region in China, and the whole country(1951-1999)

　　其次，我们分别计算了全国 6 个森林分区（东北区、西北区、华北区、华东区、中南区、西南区）的林区站点与非林区站点的降水特征（表 3），并进而对比分析了各分区林区与非林区的降水变化过程（图略）。统计表明，1951～1999 年的近 50 年间，除华东、中南 2 个分区的林区站点降水略呈上升趋势外，其余 4 个分区的林区站点降水均呈下降趋势；6 个分区的非林区站点则均呈下降趋势；6 个森林分区的林区气象站平均降水比非林区气象站平均高 6.4%，各分区的比例分别是：华北区 7.0%，东北区 7.6%，西北区 7.8%，中南区 4.2%，西南区 3.5%，华东区 3.0%；6 个分区的林区平均降水变率比非林区小 9%，这说明森林有缓和降水变率的功能。

表 3 全国 6 个森林分区林区与非林区降水影响的对比
Table.3 Comparison of precipitation in forest and non-forest lands

3.2 森林面积与降水变化的关系

　　本文分别计算了历次森林资源清查（调查）时段内降水差值（以百分数为单位）、森林覆盖率（以相邻两次变化百分数为单位），并进而分析了降水与森林面积变化的相关性。分析表明：1951～1999 年，我国森林面积变化与降水变化的统计相关性并不显著（图 3）。根据前面的分析，1951～1999 年林区多年平均降水量比非林区高 53.4mm，且全国 6 个森林分区的林区平均降水变率比非林区小 9%，这表明森林有缓和降水变率、减少气象灾害的功能。但另一方面，同期我国森林覆盖率明显增加，年降水量却呈减少趋势，即近 50 年全国、林区、非林区干旱化趋势明显，这意味着在宏观上森林面积的扩大并没有起到增加降水的功效。这进一步说明，过去 50 年我国森林资源与降水变化的关系不大。

图 3 1951～1999 年各省森林面积变化 (%) 与降水变化 (%) 关系
Fig.3 Correlation between changes of forest area and precipitation for each province

4 主要结论和讨论

4.1 主要结论

　　由前面的分析可得出以下结论。

　　(1) 建国以来我国的森林覆盖率呈上升趋势，由 1948 年的 8.6% 上升到 1989～1993 年的 13.9%、1999 年的 16.8%。根据 2001 年最新公布的资料，当前我国森林覆盖率为 16.55%；

　　(2)1951～1999 年林区多年平均降水量比非林区高 53.4mm，且林区平均降水变率比非林区小 9%，这表明森林有缓和降水变率的功能。过去 50 年全国、林区、非林区降水量均呈减少趋势，干旱化趋势明显；

　　(3) 对建国后历次森林资源调查（清查）时段内降水差值（以百分数为单位）、森林覆盖率（以相邻两次变化百分数为单位）变化关系的分析表明二者的统计关系并不显著。过去 50 年，我国森林覆盖率明显增加，年降水量却呈减少趋势，这意味着在宏观上森林面积的扩大并没有起到增加降水的功效。即：过去 50 年我国森林资源的变化对降水没有显著的影响；

　　(4) 森林影响降水是一个复杂的系统问题，本研究还存在着许多不确定性因素。森林资源统计数字本身存在的问题、森林总体质量的下降等因素都直接或间接影响到对森林与降水的关系研究。

4.2 讨论

　　过去 50 年由于植树造林活动在全国的推广，我国森林面积和森林覆盖率有所提高。土地利用/土地覆盖的变化势必影响到下垫面的变化，并有可能对气候带来某种程度的影响。波兹南大学对有森林与降水关系的定量资料研究认为：当森林覆盖率在 0～50% 之间，森林覆盖率每增加 10%，年降雨量平均可增加 16mm^[2]。若依此推论，过去 50 年我国森林覆盖率增加了约 5%，则降雨应增加 8mm。但本研究的结果是过去 50 年我国降水呈下降趋势，而且大尺度范围内森林面积的变化与降水变化之间并无显著的相关性。究其原因，除非过去 50 年我国的森林面积和森林覆盖率统计数目有被扩大之嫌；否则，在 50 年尺度上森林的大面积变化与降水变化之间并不存在着必然联系；当然，也不能排除前述两种情况都有可能。

　　作者认为，分析过去 50 年我国森林对降水的影响，必须考虑同时期我国的温度变化以及全球变化的大背景。过去 50 年我国温度整体呈上升趋势，特别是 20 世纪 90 年代温度更高，这与全球特别是北半球的变化趋势一致。我们知道，水量平衡包括降水和蒸发 2 个方面，温度升高可以加大蒸发量，空气的含水量提高，但这与增大降水量之间并不存在着必然联系。尽管气候变化受到下垫面的深刻影响，但更受制于太阳、地球等自然因素，这些因素深深影响着气候系统中能量、动量以及大气降水的变化。根据 R. 李从全球水量平衡角度对森林与降水关系的估算，全球森林的蒸发量仅占全球蒸发量的 1.3%，森林的降水量只占全球降水容积的 1.3%。该研究进一步指出，森林一般都分布在山地上，地形和风速会促使降水增大，而森林增加降水的根据却不足，其因果关系的统计相关性很不明显^[2]。黄秉维先生认为，森林的存在是由湿润、半湿润气候、地形等条件决定的，森林的降水机能不能夸大^[6、7]。就热带干旱地区森林能否提供水分的问题，Klas Sandstrom认为“不能用‘是’或‘不是’来处理”^[20]。

　　总之，森林影响降水是一个复杂的系统问题，目前尚未取得一致意见，需要进一步的实验验证与理论探讨，以加深我们对植树造林与降水变化关系的理解。

参考文献

第一作者简介：

葛全胜 (1963- )，男，安徽安庆人，研究员，硕士，主要从事全球变化研究。