1、流域——由分水线（分水岭最高点的连线称为分水线或分水界）所包围的河流集水区。分地面集水区和地下集水区两类。如果地面集水区和地下集水区相重合，称为闭合流域；如果不重合，则称为非闭合流域。平时所称的流域，一般都指地面集水区。
森林流域具有较大的土壤入渗能力和较慢的融雪速率。
2、对比试验
两流域比流域实验校核观测数据可以通过统计分析手段剔除土壤特征、地质地貌对评价森林影响流域产水量导致的误差。
流域自身域自身对比由于难以将气候条件变化对流域产水量的影响从植被变化的影响中区分出来
2、森林减少可以增加流域产水量以及造林可以减少流域产水量
林冠截流
a)林冠截流损失比灌木和草本截流损失大
b)国外一般认为温带针叶林林冠截流率在20%～40%
c)我国不同气候带及其相应的森林植被类型林冠截流率变动范围在
11.4%～34.3%，变动系数在6.86%～55.05%，其中以亚热带西部高山常绿针叶林最大，亚热带山地常绿落叶阔叶混交林最小（温、刘，1995）
森林枯枝落叶层截持水
a)影响穿透降水对土壤水分的补充和植物的水分供应（Putuhenaand
Cordery,1996）
b)枯枝落叶层具有比土壤更多更大的孔隙，因此其水分也就更易蒸发。
Black和KXX（19）的研究表明不同类型的森林枯枝落叶层吸持水分的蒸发占林地总蒸发散的3%～21%
c)其意义在于对林冠下大气和土壤之间水分和能量传输的影响，以及对森
林植被养分的供应
d)枯枝落叶层含水量有明显的时间和空间变异性，从而增加了研究难度林地土壤水分入渗及贮水
a)森林土壤比其他土地利用类型的入渗率高
b)林地土壤具有较大的孔隙度，特别是非毛管孔隙度大，从而加大了林地
土壤的入渗率、入渗量。
林地蒸发散
a)森林具有比其他植被更大的蒸腾量
b)林地蒸发散由辐射交换、水汽传输和生物生长发育等过程组成
3、森林水文学是研究森林生态系统对水分循环和环境影响(包括对土壤侵蚀、水质和小气候等的影响)的科学。它是水文学的一个分支，是森林生态学与水文学相结合而形成的一门学科。
4、森林水文学研究意义
基础研究，探索未知
–揭示森林植被变化（森林采伐、森林火灾、开垦、造林等）对水文
循环的影响过程与影响结果
现实意义
–可以为森林经营、流域管理、景观管理、自然保护、山地防灾、水
资源利用和土地利用规划等提供科学依据
5、当前森林水文研究的范围
森林植被变化对水文循环量、质的影响；
森林植被变化对水文循环机制的影响，主要是径流形成机制和化学物质传
输机制；
旨在为资源管理、工程建设提供基础的基于物理过程分布式参数模型的建
6、森林水文学研究的主要内容
森林植被变化对水量的影响
森林植被对流域径流形成机制的影响
生态用水研究现状与发展趋势
森林植被控制土壤侵蚀机理研究
森林生态系统生物地球化学循环研究
森林生态水文模型研究
1、绿水
A、水资源是指水循环中能够为生态环境和人类社会所利用的淡水，其补给来源主要为大气降水，赋存形式为地表水、地下水和土壤水，可通过水循环逐年得到更新。
B、绿水”是指不可见的水，“蓝水”是指看得见的水。
蓝水：存于河流、湖泊以及含水层中，成为蓝水（人类饮水）
绿水：指植物根部的土壤存储的雨水，即源于降水、存储于土壤，被植物吸收并通过蒸发、蒸腾进入到大气中的水汽流。（生态用水）
白水是指由地表拦蓄降水或裸露地表蒸散直接返回大气的降水
F、（1）绿水资源——水资源评价体系
A完善研究方法B积累绿水评价的基础数据：C研究绿水动态
径流总量——T时段内通过某一断面的总水量（m3）
径流深度——将径流总量平铺在整个流域面积上所求得的水层深度（mm）径流模数——流域出口断面流量与流域面积F的比值（m3·s-1）
径流系数——某一时段的径流深度与相应的降水深度之比
14、渗流(Seepageflow)：
水从地表渗入地下及在地下流动的现象。
下渗的物理过程按水分所受的力和运动特征，下渗可分三个阶段：
渗润阶段：水分主要受分子力的作用，被土壤颗粒吸收。
渗漏阶段：水分主要在毛管力和重力作用下，沿土壤空隙向下作不稳定流动，并逐步充填土壤空隙直至饱和。此时毛管力消失。
渗透阶段：水分在重力作用下成稳定流动。
下渗率：单位时间单位面积的下渗水量，又称为下渗强度（mm/min或mm/h）。下渗能力：是指在充分供水（或地面有积水）条件下的下渗率，又称下渗容量。影响下渗的因素
1）土壤因素，包括土壤物理特性和土壤水特性。
2）降雨因素，包括雨强、雨型等。
3）下垫面因素，包括植被覆盖、地形条件等。4）人类活动因素，包括水保工程和农业耕作管理等。
文献第三章大气降水与森林
课件1、蓝水：指储存在河流、湖泊以及含水层中的水
绿水：指直接来源于降水用于蒸散的水。
2、蒸散流，是流向大气圈的水汽流，包括灌溉农田、湿地、水面蒸发（蓝水转化为绿水）、自然植被（拦截和自然入渗的雨水）等不同那个地表的水汽流
3、资源，源于降水、存储于土壤并被植被蒸散发消耗的水资源，某一地区在一段时间内能够获得的总的绿水资源量等于该时期内蒸散发累计量。
4、生态水文学提供一种淡水资源修复和可持续管理的新方法，它为景观中退化生态过程和水过程的管理提供有力工具。
实验研究方法
5、森林对降水的再分配
1）森林的3个作用层：
A、林冠层
B、枯落物层
C、含根土壤层
森林以其高耸的树干和繁茂的枝叶组成的林冠层、林下茂密的灌草植物形成的灌草层和林地上富集的枯枝落叶层以及发育疏松而深厚的土壤层截持和蓄贮大气降水，从而对大气降水进行重新分配和有效调节。
2）林冠截留，是在降水（包括降雨、降雪、霜、雾等各种降水过程）过程中，部分水分被地表植被（包括森林、灌木、野草等各种地表覆盖物）接收并直接蒸发，水分没有进入土壤的整个过程。
树冠通过对降水的截留，减少有效雨量和雨滴能量，延长降水历时，降低降水对土壤的侵蚀能力。
落到林冠层的雨水，一部分降水被林冠层的枝叶及树干所吸收或截留，大部8
分降水从林冠枝叶边缘滴落，或从林冠间隙直接落下，到达灌草层。
3）影响因素
外部：降水量、降水强度、降水的时空分布
–林内降水随林外降水量的增加而增加
内在：林分因素，较为复杂。
–林冠本身的构筑型、前期湿润状况等
4）林冠截留量在低雨量级时随降水量的增加而增大，但其增加幅度有限，越来越趋向于饱和截留量。
针叶树都可以截留较多的降水，1、因为树冠层开放疏散的针叶利于空气自由循环，利于滞留的水分蒸发，2、而较高的冠层密度，使得与雨滴接触的枝叶表面积相应增大，增大了冠层的蓄水容量。
5）林冠蓄水量——吸附截留量，林分结构越复杂、郁闭度越大、叶面积指数越大，则林冠蓄水量越大。对于某一特定林分，林冠蓄水量是常数。
附加截留量——树体表面蒸发导致，主要受风速、温度、大气湿度等气象因子以及降水特性的影响。
林冠截留量=林冠蓄水量（林分结构、郁闭度、叶面积指数）+附加截留量（风速、温度、大气湿度、降水性质）
6）林冠层的滞时作用
对于雨强较小的降水来说，满足林冠层的贮水容量是其到达地表的先决条件，滞时的长短主要取决于降水的雨强大小和小气候条件，滞留雨量接近林冠层的蓄水容量。
7）枯落物层
是森林地表的一个重要覆盖面。
水文生态作用表现的形式和内容较多，除能截持降水外，更有吸收和阻延地表径流，抑制土壤蒸发，改善土壤性质，增加降水入渗，防止土壤溅蚀，增强土壤抗冲能力和蓄水减沙等功能。同时会影响林地土壤营养元素循环、热量和通气状况以及林地生物种群的类型和数量
8）枯落物层的作用
A、双重截吸作用
–对大气降水的截留过程
–对地表径流的吸水过程
截留降水，减少直接到达地面降水量
枯落物-排水的过程可滞缓地表径流、延长径流历时
截留过程：与枯落物的分解程度和组成种类有关，也与林分小环境有
关。一般，天然次生林枯落物层较厚，而人工林枯落物较
薄，针叶林水容量一般比阔叶林小。（可能的原因：针叶
林枯落物不易分解；研究区针叶林大都生长在水分条件较
差的坡地。）
吸水过程：静水中浸泡
枯落物吸水量与时间呈正比，而吸水速度与时间呈反比
即，时间越长，吸水量越大
在浸入水中前期，吸水速度较大，之后迅速降低，直至趋
近于零。呈幂函数关系。
持水过程：降水初期的吸水阶段
相对稳定的持水阶段
降水停止后的排水阶段
B、枯落物的阻水功能
改变坡面粗糙度
粗糙度大小能决定坡面流速的大小和坡面汇流的时间长短
不同枯落物的粗糙率系数与单位面积的枯落物干重呈极显著相关，并且随着枯落物干重的增加而增大。
9）含根土壤层
与植物相互影响
土壤含水量决定能够生长的植物类型、密度和多样性。
有林地土壤蓄水能力、渗透性能均优于无林地，不同林分之间存在差异。土壤性质亦有影响。
第四章森林土壤水分
1、森林对维持土壤水分的作用
森林的保水、持水特性
森林导致土壤水分减少
2、土壤水分对地上植物的承载力
桉树问题：1）、抽水机：桉树是速生丰产林，对土壤的水分需求极大，
大面积引种桉树会导致地下水位下降，保持水的能力
很差，时间长了，土地表面板结，还出现土地沙化现
2）、抽肥机：桉树对土壤的肥料和养分需求极大，凡种植
了桉树的，土地肥力下降乃至枯竭，原始植被因为得
不到足够的肥料和养分而受到严重破坏，引发土地退
化，水土保持情况恶化，土地贫瘠，到时再引种其他
植物根本无法存活。土壤强度侵蚀比例逐年升高，山
体滑坡和洪涝灾害增多。
3）、桉树对当地乡土的、原产、原生的物种有极大的抑制
性。化感效应。
土壤干化
1、森林对蓄水、持水的作用
储水特性：林地土壤是森林生态系统贮蓄水分的主要容库，评价其蓄水性能一般以总持水量、毛管持水量、非毛管持水量为指标。不同林分对土壤空隙结构均有一定的改善作用。不同林分土壤蓄水性能也表现出一定的差异其中落叶阔叶林的土壤蓄水性能最好。区不同林分土壤蓄水性能均好于无林地
在初期渗透速率较高，随着时间的推移而下降，最后达到稳渗状态，
不同林分均有提高土壤入渗性能的效应。从土壤容重、颗粒组成、孔10
隙度与有机质含量与土壤入渗性能的相关分析结果来看（表4），研究区土壤理化因子与土壤入渗性能有着不同程度的相关性不同林分土壤蓄水性，土壤容重越小，则土体越松散，有利于水分垂直入渗运动，不同林分土壤渗透性能均好于无林地，其中落叶阔叶林的土壤渗透性
最好。非毛管空隙度为影响该地区土壤入渗性能的首要因素。土壤理化因子：土壤非毛管空隙度、砂粒含量、有机质含量与土壤初渗、稳渗速率存在着显著的相关性，土壤容重与其存在着显著的负相关性；土壤根系因子：根系总生物量与土壤稳渗速率有着显著的相关性，
2、森林土壤水文效应研究测定指标：
林分土壤层的水文效应是通过其蓄水性能和入渗性能共同作用而体现出来的。
土壤渗透性：用环刀在样地取样，采用型土壤渗透仪测定土壤渗透性能；土壤水分物理性质：：环刀法测定土壤的容重、毛管空隙度、非毛管孔隙度（容重：自然状态下，单位容积土体（包括土粒和孔隙）的质量或重量称为土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度：孔隙直径大于0.1毫米的土壤孔隙，非毛管孔隙所占土壤体积的百分比）；土壤有机质：土壤有机质测定：采用重络氧化法测定；土壤根系：统测定各径级细根根长、根表面积、根体积，再将风干根系置烘箱6h（90℃）烘干后称重测定生物量。
3、土壤水分植被承载力：指在一定环境条件下,单位面积某种生物个体存在数量的最大值,凡是影响林草地土壤水分的补给和消耗,植物生长发育和植物水分利用效率的因素包括地理位置,地形因素,气候条件,降水分布、降雨量及其强度,植被类型及其发育阶段,抚育管理措施等
都将会影响土壤水分植被承载力的数值大小
4、土壤干/旱化：如果在一定时期内,植物根系分布范围内土壤水分供应不足以满足植物吸水和土壤蒸发的需要,则在单位土体内出现土壤水分消耗量大于补给量,土壤储水收支出现负平衡,导致土壤储水量下降,使植物生长的土壤水环境呈现旱化趋势。连年土壤旱化的累积作用,最终将形成土壤干层。因此土壤旱化的实质是土壤水分出现负平衡,这是形成土壤干层的物质基础。土壤旱化作用的常年积累作用最终形成土壤干层。
土壤干层划分的湿度范围为下限值小于或等于凋萎湿度,上限为土壤稳定湿度或毛管断裂湿度,土壤干层具有位于土体的一定深度范围内,相对持久性和具有一定湿度范围的特征
第五章森林植被生态用水
1、生态用水（ecologicalwateruse）
–广义的生态环境用水是指“维持全球生物地理与生态系统水分平衡
所需要的水量,包括水热平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡等
所需用的水都是生态环境用水”；“狭义的生态环境用水是指为维护
生态环境不再恶化并逐渐改善所需要消耗的水资源量”
2、广义上的生态用水包括：
1）、绿色植物的用水
–包括植被建设、水土保持以及城市绿地用水等
2）、动物用水
–包括维持水生生物栖息地所需水量、鱼类洄游以及非人工饲养的动
物饮用水
3）、无机环境用水
–包括维护河流水沙平衡、维护陆地水盐平衡、回补超采地下水所需
的水分、保护和维护河流生态系统的基本径流量，还包括用于保持
水体、调节气候、美化景观等而消耗的水量。
3、生态用水的计算与分析
基本原理：
1、水量平衡
2、水沙平衡
3、水盐平衡
4、林木蒸散量
见文献具体方法
第六章水质与森林
1、森林植被对降水水质的影响
大气降水化学性质
固定成分：O2，CO2，N2及惰性气体，通常含量近于饱和
离子成分：
–来自海水的盐晶
–含盐晶的陆地扬尘
–可溶性火山喷发物
–空气放电形成的氮氧化物
–人类活动向环境释放的各类污染物
通过林冠层淋溶作用，森林生态系统对大气降水的再分配不仅是对水量的再分配，更重要的是对降水水质也进行了改善。
改变pH
改变离子组成及含量
使降水水质复杂化
2、森林植被对径流水质的影响
吸收、利用、排放
消除或降低地表径流、壤中流（土内径流）和地下径流中的污染物，改善水质
改变水中营养物质组成
文献阅读
森林对水质的影响体现在哪些方面
1、淋溶作用指下渗水流通过溶解、水化、水解、碳酸化等作用，使土壤表层中部分成分进入水中并被带走的作用。
2、一些元素被降水协同进人土壤中进行水分循环，虽受到植被层、土壤层的阻隔和截面的过滤、吸附作用，但仍有部分元素随水流出，就整个森林生态系统而言，这些化学元素的输人量小于输出量，致使土壤的营养成分流失。
水化学元素中的sO：离子、C、P、K、Cu、Zn等元素髓降雨进人森林水分循环，在成为穿透雨的同时，淋溶了树冠和树体上大量同类元素参与土壤水分循环，经土壤和地被物的层层作用，大部分被吸附、滞留在土壤中，致使输出量(林内径流)明显小于输人量(林外雨)，表明冷杉林内土壤对此类元素具有极强的净化作用。
3、ph、泥沙含量减少。
第七章新技术新方法
1、空间技术：具有空间属性
可视，可实时大尺度监测
3S技术：GIS、RS、GPS
2、模型技术：经验模型：USLE、RUSLE……
–操作简便，实用性强，精度较高；但意义不明确，往往仅在特定区
域适用难以推广
机理模型：SWAT
–机理过程明确，可推广使用；但参数复杂，实用性差，模拟精度受
制于较多因素不确定性强
3、同位素技术：利用同位素的放射性或者质量差异
示踪技术
广泛运用于水文研究，在生态学研究中初露头角