水源涵养林的作用：森林如何蓄雨输水，以及「绿色水库」论的实际情况

什么是水源涵养林——「森林蓄水」的真相

水源涵养林是指为稳定河川流量与水质而受到保护与培育的森林。「涵养」一词本身就含有「如水自然渗入般缓慢滋养培育」的意味。

官方定义的重心落在「土壤的作用」

日本学术会议2001年11月提出的答复报告如此定义：「森林主要通过森林土壤的作用，使雨水渗入地下并缓慢流出。因此既能缓和洪水径流，又能稳定河川流量。此外，从森林流出的水浊度低、含有适度矿物质、接近中性。」

值得注意的是，这句话的主语并非「森林」，而是「森林土壤的作用」。蓄水的并非树木本身，而是树木经过漫长岁月培育出来的土壤——理解这一点，是后文准确解读「绿色水库」论的关键。

森林主要通过森林土壤的作用，使雨水渗入地下并缓慢流出。因此既能缓和洪水径流，又能稳定河川流量。

― 日本学术会议答复报告《关于地球环境与人类生活相关的农业及森林多面机能的评价》（2001年11月）

三个（实为四个）面向

该答复报告列举了洪水缓和、水资源蓄存、水量调节、水质净化四项内容。实务上多归纳为三项，日本林野厅的解说资料则进一步聚焦于「洪水缓和机能」与「水资源蓄存（水量调节）机能」两项。

日本一半的森林是「保安林」

日本森林面积约2500万公顷，相当于国土的三分之二。其中1230万公顷（实际面积）被指定为保安林，占全国森林面积的49.1%、国土面积的32.5%（截至2025年3月31日）。保安林是指为达成公益目的而对采伐与土地形质变更加以限制的森林。

保安林共有17种类别，其中数量压倒性最多的是水源涵养保安林，总面积9280千公顷（928万公顷），占全部保安林的71.1%。这个数字清楚地表明，日本森林保护制度的支柱正是「水」。

雨水如何穿过森林汇入河川——从树冠到地下水的旅程

降落在森林中的雨并非径直落到地面。它要经历树冠 → 林下 → 落叶层 → 土壤 → 岩盘 → 河川这段漫长旅程，才成为我们看到的溪水。每个阶段各司其职。

第一道关卡：树冠截留使一至三成返回天空

最先接住雨水的是枝叶。附着在枝叶上的部分水分未及落地便蒸发返回大气，这称为树冠截留（截留蒸发）。据森林综合研究所介绍，在日本的森林中约有10%至30%的降雨以截留蒸发的形式流失。

虽说是「流失」，但从下游的角度看，这一过程朝着减轻洪水的方向发挥作用。森林综合研究所、东京大学与静冈大学的联合研究表明，截留蒸发会减小洪水时的径流，成果于2023年6月在《Journal of Hydrology》期刊在线发表（使用神奈川县大洞泽试验地的观测数据）。研究指出，这一森林特有的现象在很大程度上左右着洪水的形态。

林下植被同样会接住雨水

截留并非只是上层乔木的工作。在栃木县一片38年生的日本扁柏人工林中实施50%行状间伐六年后的调查显示，林下植被造成的截留率约为18%（穿过林下植被的降雨占81%，树干径流占1%）。也就是说，只要林床上长有矮竹与灌木，就能让雨势再减弱一层。

进入土壤的水会停留「以年计」的时间

水源涵养机能之所以难以凭直觉理解，是因为其时间尺度与人的感受相差甚远。在茨城县常陆太田试验地的五个嵌套式森林小流域（0.84至75.28公顷），研究者分析了降雨与溪水中氧、氢稳定同位素比，推算出无降雨时期溪水的平均滞留时间为2.1至8.0年（久保田等，2007）。

今天从溪谷涌出的水，也许是数年前落下的雨——这就是「森林蓄水」的实际含义。它与数日至数月即完成周转的水库贮蓄，在时间量级上根本不同。

森林土壤成为「水库」的机制——孔隙、团粒与蓄水量实测值

那么，森林土壤究竟能蓄多少水？这一点值得用数字加以把握。

蓄水量＝孔隙率×土壤厚度

森林土壤由细小土粒聚集成团状的团粒结构构成。团粒与团粒之间形成的缝隙称为孔隙，这里正是水进入的「场所」。孔隙分为保持水分的细小毛管孔隙与输送水分的粗大非毛管孔隙，土壤蓄水量按「孔隙率×土壤厚度」计算。

活根、腐朽根留下的孔道以及蚯蚓等土壤动物挖出的洞穴形成了粗大孔隙，因此森林土壤比其他土地利用方式下的土壤更易透水、也更易蓄水。顺序是：树木造土，土壤蓄水。

实测结果为21毫米至172毫米——地质造成7倍差距

森林综合研究所在日本各地试验地测得的土壤蓄水量（毛管孔隙所保持的水量），因母质地质不同而差异极大。

火山灰厚积的流域、深度风化花岗岩的流域蓄水量较大；而硬岩之上只有薄土的流域则较小。因此并非「有森林就有水」，而是「在什么样的地质之上，培育出了多厚的土壤」起决定作用。面积相同的森林，作为水源的实力可能截然不同。

在流域尺度上约为100至200毫米

除土壤之外，还有一个把岩石风化层也计入的指标——「流域蓄水量」。根据森林流域试验数据推算，按地质划分的流域蓄水量大致落在100至200毫米区间（藤枝，2007），分为沉积岩与火山岩、火山灰与花岗岩、变质岩三类，其中火山灰与深度风化花岗岩流域仍然最大。

「绿色水库」论有几分属实——洪水缓和的效果与极限

这里是本文的核心。森林能取代水库吗？答案是「在一定范围内相当有效，但无法取代水库」。

效果确实存在——在中小规模洪水中

日本林野厅说明，渗入森林土壤的雨水经由多种路径缓慢流入河川，从而降低降雨时河川的洪峰流量并延迟洪峰出现。这一洪水缓和机能被认为在中小规模洪水中尤为有效。基于日本学术会议答复报告的试算，森林洪水缓和机能的货币评价额为每年6兆4686亿日元（采用「替代法」：将森林与裸地相比、在百年一遇降雨下的流量调节量，换算为治水水库的折旧费与年维护费）。

然而土壤一旦饱和，效果就到此为止

问题在于这种蓄存存在上限。当土壤孔隙被水充满（进入饱和状态），此后的降雨几乎会全部转为径流。在暴雨把山体蓄水容量灌满的那一刻，森林便不再是「蓄水装置」。

森林综合研究所的藤枝基久据此对「森林能否取代水库」这一问题给出了三点回答。

1. 森林的蓄水能力具有与多功能水库防洪库容大致相当的容量
2. 森林的蓄水能力可以减少直接径流，但无法像水库那样人为调节洪峰流量
3. 对森林蓄水能力的过度期待，在异常气象带来的集中暴雨与台风面前风险很大

只取第一点，会读成「森林足以媲美水库」；只取第三点，则会读成「森林靠不住」。把三点合在一起理解，才是诚实的读法。森林拥有容量，但这个容量无法由人操控。像调整泄流量、错开下游洪峰这样的手段，森林做不到。

这并不等于「有森林就不需要治水设施」

在日本国土交通省的河川整治讨论中，森林蓄水能力也以「饱和雨量」的形式被纳入模型，但那是作为治水规划前提条件的一部分，并未被定位为堤防或水库的替代品。森林整治与治水设施并非二选一，而是职责不同的两个轮子。

气候变化使「饱和之后的雨」不断增加

这一极限今后会愈发沉重。据日本气象厅AMeDAS观测，每小时降水量80毫米以上的「猛烈降雨」年发生次数，自1976年开始观测以来呈增加趋势。北海道南富良野町在2016年的台风中24小时降水量达到约600毫米（雷达解析最大值），空知川因此泛滥——这是过去在北海道难以设想的降雨规模。

既然森林蓄水能力存在上限，那么降水越集中，「饱和之后的雨」所占比例就越大。同样一片森林，随着降雨形态改变，所能发挥的缓和效果也会相对变小。

更棘手的是，暴雨还会损伤森林本身。林野厅的解说资料收录了一项模拟：输入2018年台风第20号（总降雨量219.5毫米、最大小时雨量33.5毫米）与2019年台风第19号（总降雨量518毫米、最大小时雨量81.5毫米）的实际降雨，定量计算崩塌地面积比例变化时流域水收支（蒸散量、地表流量、侧向流量、地下水流量、深层渗透量）的变化。山坡一旦崩塌，该处便成为渗透能力低下的裸地，下一场暴雨会让更多水在地表流动——灾害正在侵蚀森林的水源涵养机能本身。

干旱与水资源蓄存——森林增加未必意味着水量增加

与洪水并列的另一个面向，是缓解干旱的水资源蓄存机能。不过这里存在一个与直觉相反的事实。

水收支基本公式告诉我们的事

流域的水遵循一个简单的等式：

降水量 ＝ 径流量 ＋ 蒸散量

― 森林水文学的基本水收支公式

照此直读，蒸散量增加，径流量就会相应减少。而森林通过蒸腾（叶片向大气释放水分）与截留蒸发，消耗的水远多于草地或裸地。森林综合研究所整理的研究结论中也有明确记载：

• 森林使大部分雨水渗入土壤并以地中水形式移动。其速度慢于地表水且不均匀，因此河川涨水得以减轻
• 森林通过蒸腾消耗土壤中的水分，使年径流量减少
• 森林的耗水量与叶量成正比，因此针叶林的耗水量多于阔叶林

换言之，「种树就能让河川水量增加」这一说法，就年度总量而言恰恰相反。森林增加会使蒸散量上升，年径流量朝减少的方向发展。因此，若把水源林整治说成「增加水量的事业」，就与事实不符，需要注意。

尽管如此，水源林依然有价值

那么水源涵养林是否毫无意义？绝非如此。关键在于不是总量，而是「分配」。

• 总量虽减少，但洪水时一次性流出的部分减少了，平常时期缓慢流出的部分（基流）增加了
• 滞留在毛管孔隙中的水，支撑着无雨期河川的流动
• 供给的水浊度低、接近中性、含有适度矿物质
• 土壤侵蚀受到抑制，流入水库与河川的泥沙及浊水随之减少

对自来水与农业用水而言，重要的并非「一年流过了多少亿吨」，而是「需要用的时候，是否以可用的水质稳定地流着」。水源涵养林承担的正是这一稳定供给的部分。依据日本学术会议答复报告，水资源蓄存机能的评价额为每年8兆7407亿日元，水质净化机能为每年14兆6361亿日元；在森林各项机能中，水质净化的规模仅次于表面侵蚀防止（每年28兆2565亿日元）。

疏于管理的人工林会削弱水的力量——渗透能力实测揭示的事实

水源涵养机能并非「只要有森林就会自动发挥」。随着森林状态不同，水的渗入方式会有数量级的差别。北海道立综合研究机构林业试验场的实测调查，把这一点揭示得十分清楚。

在鄂霍次克的108处测得的渗透能力

该调查在流入鄂霍次克海的常吕川与网走川流域（均为北海道流域面积名列前茅的一级河川）中，选取林相各异的108处地点，采用「冠水式」测定渗透能力：将直径30厘米的金属圆筒打入地面，在180分钟内测量水位下降（阿部・佐藤 2008／光珠内季报 No.181）。在将其他条件校正至平均状态后，结果如下。

相对于天然林的412毫米/小时，重型机械碾压过的作业道只有29毫米/小时——不足十四分之一。若每小时降雨30毫米，天然林可全部吸收，作业道则会溢出并在地表流动。地表流动的水会削去泥土、带来浊度，并一次性汇入河川。

决定性因素是「林床上有没有长草」

在同一调查中，与林相并列影响渗透能力的因素是林下植被覆盖度。全林下植被覆盖度为100%时渗透能力为288毫米/小时，而覆盖度降至90%以下时，则下降到105至108毫米/小时，接近降至三分之一。

而在本州的日本扁柏林中，有一条广为人知的连锁反应：间伐不足导致林内变暗，林下植被随之消失。阳光照不进的人工林林床会裸地化，雨滴直接击打土壤使表土板结，渗透能力下降；土壤流失、根系裸露，水更难渗入——疏于管理的人工林中正在发生的，就是这样的恶性循环。

作为气候变化适应策的森林管理

既然降雨形态正在改变，森林管理若仍「一如既往」便难以应对。所需的方向大致可以整理如下。

• 培育不让林下植被断绝的林分：通过间伐引入阳光，使渗透能力保持在较高水平
• 树种与林龄的多样化：单一树种的同龄纯林易受病虫害、风倒与气象灾害影响，受害容易大范围扩散
• 作业路网的合理设计与维护：通过路面排水分散渗透能力最低的作业道所产生的地表流
• 皆伐后迅速再造林：缩短裸地期，防止土壤流失
• 与工程措施相结合：将森林整治与治水设施、警戒避难体制一体化规划
• 在整个流域达成共识：上游森林管理的成本，由下游用水者与企业如何分担

森林并非「放着不管也能奏效的自然基础设施」，而是性能随管护水平而变化的基础设施。而支撑这份管护的林业从业者却在持续减少。水源涵养林的未来，既是技术问题，也是从业者与费用分担的问题。

从森林到海洋——水源涵养林支撑沿岸恩惠的视角

关于水源涵养林的讨论，往往被当作自来水的话题。然而河川之水最终抵达的是海洋。森林的状态，会一直传递到河口的滩涂、藻场与沿岸渔业的现场。

「森林是大海的恋人」——始于气仙沼的运动

宫城县气仙沼市的牡蛎养殖者畠山重笃（2025年4月3日去世，享年81岁）是核心推动者，自1989年起持续开展「森林是大海的恋人」运动。该运动以流入气仙沼湾的大川上游、岩手县室根山的植树祭为中心，旨在让人们了解森林、河川与海洋生态系统之间的联系。出发点在于，生产者自身切身体会到牡蛎的生长受河川水质左右。

这场运动的划时代之处在于，是渔业者上山种树。它以市民运动的形式，把「以流域为一个单位来思考」的发想——即上游森林管理支撑着下游与沿岸生产力的流域治理理念——推广到了社会层面。如今该运动以NPO法人的形式继续举办植树祭与面向儿童的体验学习。

「富里酸铁」得到了多少验证

在说明森林与海洋的联系时，经常登场的是富里酸铁（腐殖酸类铁络合物）。其解释是：森林腐殖土中所含的腐殖物质（富里酸、腐殖酸）与铁离子结合后，能以溶解状态沿河川流入海中，海藻与浮游植物便可加以吸收。

这一说法背后确有可靠的化学依据。在海水中，二价铁易被氧化为三价铁而沉淀，生物可利用的溶解态铁极为稀少。因此「与有机物结合、保持溶解状态的铁」的供给源就变得重要。

实证研究也已开展。在北海道增毛町舍熊海岸，2004年10月启动了利用钢铁矿渣与腐殖物质的施肥实验，次年即2005年6月，以海带为首的大型海藻繁茂生长，施肥区与对照区的海藻湿重之差达到约230倍（东京大学·山本光夫）。

确实在发挥作用的：泥沙、营养盐与浊度

撇开铁的争论不谈，森林对海洋的影响中，以下路径已得到较好的验证。

• 泥沙与浊度：森林抑制表面侵蚀，经由河川流入的浊水与泥沙随之减少。浊度会直接恶化藻场与珊瑚礁的光照环境
• 营养盐流出的量与质：穿过森林土壤的水，氮、磷不易急剧流出。过量营养盐会引发沿岸富营养化与赤潮（参见氮和磷是从哪里进入海洋的）
• 流量稳定：河口水域的盐度不易骤变，为半咸水生物维持了稳定的环境

反之，若上游森林荒废、表土流失，河口滩涂就会淤塞，藻场会被浊度笼罩。近年各地成为问题的海藻荒漠化，除水温上升与海胆摄食之外，来自陆域的环境变化也被视为背景因素之一而受到讨论。「人的介入可使海洋更丰饶」的里海理念，同样以这种流域联系为前提。

制度与经济——保安林、森林环境税，以及「涵养量」的可视化

守护水源涵养林的机制，其实是层层叠加起来的。

保安林制度：通过限制采伐来守护

最古老也最有力的机制是保安林制度。一旦被指定为水源涵养保安林，采伐立木与变更土地形质便需要许可，并有义务维持一定的森林状态。如前所述，已指定总面积928万公顷。按实际面积计算，国有林为6921千公顷（56.3%），民有林为5377千公顷（43.7%），可见国有林承担了过半份额。

森林环境税：2024年度起全体国民都在负担

自2024年度起，日本通过个人居民税均等割的框架，作为国税向每人每年征收1000日元，这就是森林环境税。所征税款作为森林环境让与税，按私有林人工林面积、林业从业人数与人口这三项客观标准，分配给市町村与都道府县。

用途方面，市町村可用于间伐等「森林整治相关措施」，以及人才培养、促进木材利用与普及宣传等「促进森林整治的相关措施」。让与税本身自2019年度起先行实施，据林野厅统计，市町村实施的间伐等森林整治面积已扩大到约6.4万公顷，是2019年度的十倍以上。

换言之，居住在日本的每一个人，都在每年出资1000日元用于水源林的管护。自己缴纳的税款用在了哪片森林、如何使用，许多市町村都有公开。作为关注这一议题的入口，这是个恰到好处的切入点。

把「涵养量」化为数字的尝试

近年推进的，是对森林水源涵养机能进行定量评价的工具建设。日本林野厅于2023年3月公开了《森林水源涵养机能解说资料》，随后开展了简易定量评价方法的研究调查。2026年3月，解说资料与计算用表格得以公布，将水源涵养量定义为「森林流域涵养至地下水、并可对基流作出贡献的水量」，并提出森林适用涵养系数0.05至0.5（即假设降水量的一至五成左右涵养为水源）的思路。

这种可视化有着现实的意图。企业在流域中涵养与自身用水量相当的水量、即所谓「水正效益（Water Positive）」的举措，以及企业对水源林保全的出资，若要用数字展示成效，就必须能够说清「这项森林整治使年涵养量增加了多少立方米」。

结语：不把森林当作万能水库，而是正确地评价它

把本文确认过的内容整理如下。

1. 蓄水的不是树木而是森林土壤。孔隙率×土壤厚度决定蓄水量，因地质不同可在21毫米至172毫米之间相差7倍以上
2. 雨水经树冠截留（10%至30%）、林下植被、落叶层、土壤与岩盘，平均历时2.1至8.0年才成为溪水
3. 洪水缓和在中小规模洪水中有效。但土壤一旦饱和便到此为止，也无法人为调节洪峰流量
4. 森林增加会使蒸散量上升，因此年度总径流量反而减少。价值不在总量，而在「分配与水质的稳定」
5. 疏于管护必然削弱水的力量。相对于天然林的412毫米/小时，作业道仅有29毫米/小时；林下植被覆盖度低于九成时，渗透能力会降至接近三分之一
6. 森林、河川与海洋是一个整体。通过泥沙与浊度、营养盐流出与流量稳定，上游的森林一直影响着沿岸的生产力

「绿色水库」这一说法，具有传达森林价值的力量。但若这个词脱离语境自行流传，变成「只要有森林就万事大吉」，反而可能让人误判暴雨风险。森林拥有巨大的容量，却无法被操控；发挥作用的范围很广，却并非无限。这种有分寸的理解，最终才真正有助于守护森林。

你在森林中听过雨声吗？敲打叶片的声音、沿着树干流下的声音、被落叶吞没的声音。那每一个声音，都会在数年之后变成溪水、汇成河川、抵达海洋。守护水源涵养林，正是把这条漫长的时间之链，交到下一代人手中。