一、研究要点

蓄水能力作为与水相关的重要生态系统服务，对区域水资源的可持续性至关重要。当前关于森林是否可以储存更多的水仍然存在许多争论。

研究根据地表水和地下水收支对多种土地覆被类型的储水能力进行了比较分析。通过SWAT+gwflow模型模拟的地下水通量并推导了一个新的储水方程。

根据这个新方程比较了森林和其他土地利用类型的储水能力和水文过程，分析了储水和其他与水相关的生态系统服务的关系。

总的来说，研究探讨森林与其他土地覆盖类型的储水能力差异，区分环境因素影响下的储水能力与内在储水能力，分析驱动因素及水相关生态系统服务的权衡关系。

图1. 研究概念框架：系统阐释森林储水评估、森林水相关生态系统服务的权衡与协同、需水调查及管理政策决策之间的层级结构。

二、研究亮点

环境因素影响下，森林储水能力最强，排序为森林 > 果园 > 草地 > 农业用地 > 城市区域。森林的高储水能力主要归因于其拦截降水、促进入渗的特性，以及所处区域的有利气候、地形和土壤条件。

排除环境因素后，森林的内在储水能力年平均值比农业用地低 4.29 mm/a，比果园低 10.46 mm/a，比草地低 11.67 mm/a。表明森林储水高度依赖外部环境，而非植被本身特性。

蒸散发（ET）是森林与其他土地覆盖类型内在储水差异的主要驱动因素。森林的高 ET 率导致其土壤水分蒸发更快，储水能力下降。果园与森林的 ET 差异与储水差异的相关系数达 - 0.98，草地为 - 0.96。

森林储水与水供给、土壤保持、流量调节和气候稳定之间存在权衡关系。森林虽储水能力受环境影响大，但其根系深广，能减少地表径流、增加地下水补给，提升基流稳定性，同时在土壤保持（年泥沙产量仅 0.29 t/ha）和气候调节方面表现更优。

图2. 不同土地利用变化情景下的水量平衡及变化

三、材料与方法流程

研究利用 SWAT+gwflow 模型，基于地表水和地下水预算，对森林、农业用地、果园、草地和城市区域的储水能力进行模拟与对比，设计土地利用转换场景排除环境因素影响，并通过层次划分（HP）分析和 Spearman 相关性分析探究驱动因素。

研究所需数据包含水文、气象、土地利用、土壤、DEM、湖泊和含水层等相关数据。

气象数据来自雨量计和气象站；

土地利用图由高分辨率 Google Earth Pro 影像解译得到；

土壤数据源自中国科学院土壤科学研究所；DEM 数据采用 SRTM 数据；

图3. 水文过程示意图，储水（粉色）受地表水过程（蓝色）和地下水过程（紫色）影响

四、方法拓展

SWAT+的gwflow模块是一种基于物理的空间分布式方法，用于模拟地下水储量、地下水水头、地下水流以及地下水的流入/流出（地下水-河流交换、地下水-排水交换、地下水-湖泊交换、地下水-土壤交换、地下水抽取）。使用时，该模块会替代SWAT+原有的地下水模块。

3GB大小的gwflow模块教程，如有需要，可在评论区留言，会发送专属密享。

zip 文件包含：

• 操作手册

• 示例数据集

• SWAT+ 模型示例

• SWAT+ 模型的 gwflow 输入示例

       转载：生态水文视界 2025.06.26