森林與水的關系一直是森林生態系統研究的中心議題，也是探索水文循環的重要內容。森林水分的時空分配、傳輸轉換及循環機制的影響問題是水文研究的核心。有效控制與合理改善森林生態系統水分狀況是提高森林生產力的重要措施[1-2]。森林生態系統中各相關水分因子量的時空分配及轉化形式對當地生態環境和整個水分循環過程均產生較大的影響。從森林林冠層、土壤層等不同界面層次中水分截留、蒸發、儲蓄、下滲、徑流形成與匯集的過程出發，對系統地探討森林水分的時空分布及其蓄持、運移、轉換機制、森林生態結構對水分循環的影響，特別是在森林生態系統的可持續經營管理及水資源的合理開發利用方面，從理論基礎的角度闡明森林生態建設的水文循環特征及效應評價問題。

1國內外森林水文的發展概況

1.1發展簡史

水是地球上一切生命的源泉，也是森林生態系統物質循環中不可或缺的因素之一。森林水文學是研究森林和水關系的學科，主要目的是探索研究森林植被對水分循環的影響及森林水文循環的整個動態變化過程，即通過測定森林水分收支的各項因子量以探知雨量在森林中時空分布規律及流域內水文效應的特征，進而闡明林地生態系統的水文功能規律[3]。森林水循環是陸地水循環的主要組成部分，它不但影響森林生態系統的結構、功能及分布格局，還影響著各項水因子動態過程中的分配、傳輸與轉換機制。由此可見，水循環在森林生態系統的水分平衡過程中發揮著重要作用。徑流補給和涵養水源不僅是森林水文功能的主要生態效應，而且對森林生產力、養分循環等其它功能也產生影響。因此，森林與水的關系仍是當今生態學與水文學研究的中心議題[4-10]。森林生態系統中水分由于森林的影響而表現出來的降雨、林冠截留、樹干莖流、蒸散、地表徑流等時空分配的動態過程即森林的水文響應[11]。森林水循環研究主要在于揭示森林水文特征，為探討水分運動過程機制提供基礎資料，也是當前森林水文學研究中的一個重要方面[12]。

早在20世紀初，森林水文學作為一門單獨研究森林流域與水文關系的學科，在森林砍伐對流域水量影響方面的研究比較集中。現代實驗性森林水文學的開端始于1900年瑞士Emmental山地的對比2個小型流域的試驗。1948年美國學者Kittredge提出森林水文學(foresthydrology)這個學科術語，他把森林對水分影響的重要方面，如降水、土壤水、河流、洪水等單獨稱為森林水文學，因此，森林水文成為一門邊緣性的獨立學科。20世紀60年代，美國生態學家Borman和Likens率先在創立的HarboardBrook試驗站應用小集水區技術法從事森林水文研究，并試圖從宏觀角度闡明水文的時空變化規律，建立基于森林水文物理過程的分布式參數模型。他們將森林生態系統定位觀測與森林水文學研究相結合，從生態系統結構與功能的角度闡述森林水分運動的規律和機制、森林演替過程和森林環境變化對水分循環的影響，進而推動了森林水文學研究由定性到定量、由單項到綜合的深層發展。上世紀80年代以來，森林水文學進入了一個全新的發展階段，研究森林水文作用的主要內容集中在對水分循環量、質及循環機制的影響；并構建基于森林水文物理變化過程的分布式參數模型。20世紀90年代以后，生態水文學已成為國際水文和生態研究的焦點和熱點。21世紀初期，以描述生態格局和生態過程水文學機制的生態水文學逐漸興起，它注重研究生態學和水文學的交叉領域。我國近代森林水文研究始于20世紀20年代。羅德民、李德毅等學者在1924-1926年期間分別研究了魯、晉地區不同森林植被對雨季徑流和水土保持效應的影響。60年代，我國金棟梁學者研究了大范圍的長江流域森林對徑流產流的影響。70年代，我國先后在瓊、桂、湘、川、甘及東北等地建立了有關森林水文和生態方面的試驗站。80年代初期，馬雪華在多地區研究森林的采伐對河流流量和泥沙水質的影響。與之同期的黃秉維教授提出具有爭論性的話題“森林的作用”。特別是四川“81.7”特大洪災后，森林水文方面的研究上升到了一個新的發展階段。自90年代以來，劉世榮、溫遠光等研究人員以大尺度、高層次水平的層面，系統地歸納分析我國10多個森林生態試驗站及水文觀測點數十年的科研成果，使我國森林水文研究步入了新的發展歷程[2-20]。

1.2研究現狀

關于森林生態系統水量平衡、森林流域內降水的分配及森林對水質的影響，國內外水文工作者對其積極開展了研究和探索，并取得了驕人的成績。其中，一致認為運用對比流域的試驗方法是最有效的研究手段[14]。20世紀50年代以來，國內外森林水文工作者為探索森林流域內水文的作用開展了頗有成就的探索。其中，關于森林植被截留降雨的研究十分活躍，并取得了一系列有價值的成果，特別是林冠截留的研究從理論到模型已經獲得相對成熟的結果。我國自1989年以來在森林水文研究方面取得了較多成果，其研究方向主要體現在森林的綜合水文效應、森林區域的水分循環和水量平衡、森林對降水的影響、森林蒸散發、森林對徑流的作用、森林對水質的影響、通過模擬研究建立森林水文模型、氣候變化對森林水文的影響等。由于我國森林水文定位監測的時間較短，數據不足，難以充分闡釋問題，觀測方法及手段尚存在缺陷。目前已取得的研究成果多為定性研究和典型區域研究，森林水文要素的單項研究較多，綜合系統性的定位研究少，同國外的研究相比還存在較大差距。因此，加強對不同區域典型的森林生態系統水文過程與生態學過程及相關因子的長期定位觀測與研究，長期積累連續的森林植被與水分循環研究的數據顯得十分必要[4-19]。

當前，隨著高新技術的發展，森林水文的研究方法也在不斷更新，其中渦度相關技術是一種測定近地表層水熱通量較為精準的方法，所獲取的觀測數據得到微氣象學、水文學、地理學和生態學研究工作者和專家們的廣泛認可，并已成為檢驗各種模型估算精度的權威資料[10]，它在國內外森林水文研究中的投入運作、觀測探索和應用發展等諸多方面起著重要的引領作用。

2國內外森林生態系統水循環的主要研究成果