自从圣经时候以来，人们就知道森林区如“一块肥沃土地，该地区有河流、泉水和地下溪流涌入山谷。”为什么不是这样呢？在雨量丰富地方，树木生长良好。近来，我们了解到森林吸收了很多雨水，但是它们仅能够利用所吸收的少量水，因此为人们提供了更多的应用。仍然，仅少数人意识到森林蕴藏了很多水以供应用。因此，该认识近来的演变可以见于以往100年的科学文献。

因为人们总是观察由林地流出的大量有规则的清水，垦伐森林会发觉不利于水供给，这似乎是并不惊讶的。在国内战争以后不久，来自林业的报告弗兰克伍· 霍姆（Frankin Hough）指出：“当森林砍伐时，河流水量减小了。”乔治 · 马歇（George Marsh）指出：“森林的砍伐对土壤表面的结构带来了严重的后果。”对世纪转换时期的较大洪水，L · C · 格伦（L. C. Glenn）（美国地质局）认为是由阿伯拉契山森林砍伐所造成的。该观点——森林的大量水供给能够防止土壤侵蚀和洪水——在1911年的星期法规中是不言而喻的，批准在已砍伐的林区形成东部国家森林，以保护水供给。

林业学在世纪转换期是一门新兴学科，很快建立了关于树木和它们对水供给影响的工程专业。于是，激烈的争论发生了。一种意见（农学家和林业家占优势）是依靠使用的林地来吸收降雨。退水时随着地下水的不断释放来确保丰富和规则的河川水流。在表明森林对控制土壤侵蚀的好处时，森林学者有时候夸大了土地利用的调节能力。另一种意见（以工程师占优势）是依靠入流建筑物方便地来调节河川水流，自1910年直到1920年，美国陆军工程师兵团承担了俄亥俄（Ohio）、坎伯兰（Cumberland）、田纳西（Tennessee）、梅里迈克（Merrimack）和威斯康星河流的试验研究来寻找森林对大河水流的可能影响。后来的研究证实了兵团少校海勒姆·奇透投伍（Hiram Chittendens）的某些结论是相当正确的：

1. 森林能够减轻山洪，但对大洪水影响不大。

2. 防止森林的再生（不是砍树本身），能够加速土壤侵蚀。

3. 砍伐森林能增加河川径流。

某些河流的研究结果证实了奇透投伍关于洪水以及土壤侵蚀的结论，但是兵团陆军上尉伯尔（Burr's）对梅里迈克河研究补充了少校的最后一点：“1880年以后森林的增加导致了径流量的某些减少但并没有充分地证明这个结论。”根据二十世纪二十年代实践结果，奇透投伍的研究工作常常只能作为概念上来引证，但是它只不过是加剧了比较土地利用和建筑物的争论。

在1920年春，人们注意到河川水流数量上变化的研究成果。森林对水供给影响研究开始进展得很慢。美国东部的研究首先集中在密西西比州和威斯康星的土壤侵蚀上。1930年春，救济方案（萧条阶段）促进了森林用处的研究。而且在北卡林（Carline）西部山上的考威特（Coweeta）水文实验室，至今还研究了森林对河流的影响。其他森林用处的实验室建立在密西西比州的牛津，新罕布什尔的多哈姆（Durham）及西弗吉尼亚的伯桑斯（Parsons）。若干大学（例如乔治亚、肯塔基、密苏里、宾夕法尼亚）站，对于来自林地的水量也作了研究。

产水量的研究通常以单位流域方法为特色。根据它们在自然地理、土壤、植物方面的相似挑选了邻近源头区。降雨量选自雨量站网中，河流的过堰水位记录在图上。当一个流域的水量以95%的可信度来预报时，标准认为是足够的，是以其他（保留未处理或控制的）流域产水量为基础的。其他形式的植物处理知伐木，应用于研究的流域。在控制测流基础上的预报产水量可以由研究流域测定的水量中扣除。差异——增加的产水量可以认为是植物处理对河流的影响。单位流域的方法形成了林地水文循环土地状况及人类对林地影响的许多知识。

在考威特实验站的长期研究给出了森林砍伐和它对水供给影响的结果。在校正合适期以后，流域[17]（16.1公顷）的树在1939年都被砍去。径流增加了362毫米，大于预测水流的65%（16.1公顷流域径流增加362毫米可以想象为在16100平方米的地区降了0.362米的降雨或5828米³的水）。在其后年份水流不断减少并接近于硬木森林重新生长的预伐水位。当1962年多次伐木时，径流增加了375毫米。任一处理方法不会影响流量。每公顷有300公斤的年沉积物（按照农业标准来说是有意义的）高于其他地方伐木之后的观察值。试验至今仅仅是时间上的重复。

预计伐木之后流量增加的观测对试验的森林流域决不是独特的。割草和放牧会造成少量、短暂的增加。在非研究段森林天然破坏中可以观察到水量的增加。1938年新英格兰的飓风吹倒了大片森林，使康涅狄格（Connecticut）、梅里迈克河流的下一年流量增加约125毫米。在1941年以后没有流量增加的证据。1951年在纽约州萨卡特茄（Sacandaga）河一场暴雨之后仅仅使水量增加45毫米。1971年“吉卜密人”月的落叶增加了新泽西倍康诺克（Pequannock）河流量约135毫米。在一场大火之后使得流入明尼苏达大湖的流量增加120毫米。在密西西比某些试验流域树木死亡和焚烧仅仅使径流增加了50毫米，那儿流域非常狭小，河流仅仅在暴雨时才有水。下列试验径流资料和天然伐林的对比以充分的理由提出了研究区径流的增加。几乎完全的植物损失能在计划工作中确认，而部分损失是由风刮倒、昆虫、森林火灾所造成的。由于自然灾害造成的少量毁林不仅使得水量增加不大，而且迅速地回到自然灾害之前的河流状态中，这是因为残存和新生长的树迅速改变了树覆盖度。由二个实验室的试验结果提出少数河流水量增加不会接连超过十年。

有充分的理由来加速绿化，特别在美国东部。通常，降雨是丰富、有规律的，因此跟降雨的这种特点和有利于造林的有关位置因素有关，而与原来地点为何会被毁坏无关。不仅仅硬木生长快，而且天然树苗每公顷成千生长。例如，在西弗吉尼亚试验流域被砍伐以后五年，就在每公顷范围内生长着22000株在商业上有价值的树种。在北卡罗来纳流域伐木以后二年，估计每公顷生长着20000株以上。估计十年以后，数量会减少到7000株。在树成熟期，大约在幼树种植以后75~100年，仅仅有500或600棵树成材。关于在自然灾害之后树木重新生长的比较资料是无法利用的，但是籽苗数目较少，因为某些大树总是在原来地点残存着。

再造林（在废弃地上植树）减少了纽约州、俄亥俄、田纳西的径流。随着后来天然事故的增加，径流相应减少，变幅为每年76~172毫米。

绿化（在废弃农地上树的天然恢复）也减少了河川径流，但是因为绿化是逐渐增加而使水流的减少实质上察觉不到。例如，当1848年开始在梅里迈克河有流量记录时，马萨诸塞（Massachusetts）流域有80%遭到砍伐而变成农田。在国内战争时期，农场开始恢复造林，这个恢复过程持续了一个世纪。陆军工程师伯尔上尉熟悉这个恢复过程，得出造林稍微减少径流的结论。几年以前，哈佛大学的学者应用60年以上的资料和经过改进的分析技术，但还不足以改变伯尔的结论。他们发现在梅里迈克河的某些支流其径流的减少并不很大，但是比内战时期之前的年平均流量小了35毫米。然而，这种径流的明显减少，表示了大量的水来自面积为若干平方公里的集水区。哈佛大学学者提出该水位下减少的水流使得对世纪转换期以来表征新英兰工厂系统特征的水能依赖大为减少。流域研究表示径流由于砍伐森林而变化的原因。设想类似的水平衡方程形式：

P-ET=RO

式中：P——降雨，ET（蒸发——蒸腾）来自林地的年蒸发损失。它包括截留和蒸腾等主要损失和地表的直接蒸发、呼吸等生理过程的次要损失。

RO——年径流。

P为原来给定的，R0必然反映了ET。不考虑少量的蒸发损失的话，ET主要是截留和蒸腾损失，可以为植物生长阶段所影响。在美国东部的林区，ET变幅为最南部地区的600毫米/年到北部地区的300毫米/年。总蒸发损失包括截留和蒸腾大致相等的二部分，其先决条件是树叶完全郁闭。

伐木以后，甚至也还存在着植物截留、蒸腾和其他蒸发损失。但是，伐木使蒸发损失减至最低限度，但没有到零，减少的蒸发损失往往造成以后河流水量的增加。局部的伐林和天然毁坏只能在较小范围内减少蒸发，增加的径流大约与森林覆盖的减少成比例。树木成林需要几年，于是又恢复了蒸发损失，因此河流又回复到伐木前的状态。因为针叶树是常绿的，其表面积是硬木树叶表面积的二倍，因此截留损失较大。经证明，针叶林比硬木树蒸腾损失大，尽管按照较大的蒸腾潜力来说针叶树是存在的。

在考威特水文实验室另一个研究工作表示在针叶林对林区河川的影响。[17]流域（13.4公顷）的成熟硬木植物于1941年被砍伐，导致年水量增加超过预报水位408毫米。直到1958年几乎每年野草和灌丛植物都在人为减少。在这些年份，河流水位增加比预报值多250毫米。[17]流域，在1957年种有白松苗，用挑选的除草剂来喷洒，因此籽苗的生长能够跟硬木树竞争。当松树长大时，河川径流再一次减小。在1967年，径流的实测值等于预报值。到1970年，松树生长成林，甚至到目前，[17]流域的径流值仍然保持在1941年前的水平之下。流域上产生的沉积物平均约为每年每公顷85公斤，这些沉积物还不足以影响水流状况。

在对全世界92个单位流域研究中，总结出砍伐森林对水供给的影响：

1. 林区植物的减少促使水量的增加。在砍伐针叶和硬木树中，每当植物减少10%，年水量分别增加为40和20毫米。2. 当林区植物减少不超过20%时，只略微增加河中的水量。3. 在稀疏植被地区造林，减少了水量。

这些总结包括了流域、处理方法的可变性以及土壤、气候、自然地理、植质上不可避免的差异。最初的报告可考虑来估价情况的变化和这些单一情况带来的结果。

我们追溯了仅少数人知道的森林作用犹如水库一样的想法。大多数人以充分理由抱着“森林砍伐以后，水量会减小”的陈旧见解。在目前流行的著作和教科书中，表示这种影响是最普通的。甚至于可能的权威著作在对森林砍伐造成的影响问题上也会产生混乱。现代学者在国际造林的报告书中认为：“森林导致水文系统稳定，减缓洪水，允许补给泉水、溪流、地下水。”近十年研究，证明伐木能够增加洪水危害，减少河川径流，导致干旱季节泉水枯竭，同时增加进入河流的输沙量。

报告书第一点并不可靠。“使水文系统稳定”观点是合适的，但是灌丛或草本植物和森林一样使水文系统稳定。不考虑森林状况，在特大暴雨之后总会产生洪水。森林不可能“补给泉水、河流、地下水……”，尽管他们能够影响降雨对这些水资源的分配。对流域控制研究的影响，各处都在进行。报告书第二点忽视流域调查的实际进展，此处并没有十年时间的研究来证明伐林的水文作用。没有一点需要，在研究森林如何影响水量前早就知道了伐木的作用。

除了在森林影响看法上造成混乱以外，伐木获得了大量树木以满足人们需要，也涉及到毁林及它对水的影响。毁林开始于伐木，但是造成毁林还可以有一些其他因素：森林燃烧、耕作或放牧。这种类别处置不当能够妨碍树木恢复。毁林导致水文状况恶化，但是伐林不同于为了不断生产产品而进行的林地管理应用，林务员设法使树木成材而不毁坏能避免土壤侵蚀的树木。而且，衡量能否很好地保护土壤就是要看对森林区河流的保护。精心维护的森林其保持水的价值犹如未受干扰的森林一样，适当的伐木有增加水供给的潜力。

该潜力并不像美国东部，在那儿降雨是丰富的，水供给很充分，但是在比较干旱的偶然期除外。东部林地4.56亿公顷的大部分（约85%）属于无数私人所有者的小块地区。当一个农场主在他的土地上收获木材时，另一地区在伐木之后树已经重新生长，因此一个地方水流增加可由别处的减少而变得无效。对于汇集了许多小河的大河流，其径流并不为伐木所影响。为了增加径流以满足对于水急切的需要，可以采取伐木的方法。但是，在目前条件下，它似乎没有经济上的吸收力，甚至是不现实的。维护森林来增加水量在通常天气下是不大有的，而在异常干旱天气下是不可能的。大量伐木也不能从林地获得水，因为都耗于蒸发使得没有水流存在。环境问题所关心的，应防止同时进行伐木。

但是，对于由林地增加水量的某些方案仍然得以公布。市政当局经营的林区主张以草或其他较少消耗水的植物造林。生长慢的植物蒸发水量少，充分保护了土壤以防止侵蚀。在梅里迈河试验中提出了在风景区伐木来作为增加水供给的方法。森林植物的频繁收获是另外的一种可能性。市政当局关心的水不足应该回避在水库周围种植针叶树的常规方法，因为它通常耗费了大量的水。提出种植1200万公顷的松树，如在美国南部预期的那样，仅能略微减少地区的水供给。

研究表明伐木能够增加林区水量，但对含沙量增加不大。但是，丰富的降雨通常提供充分的水以满足人类需要，因而为了增加地区径流的大规模植树措施不同于在湿润东部的试验。但是，为了增加水供给以满足应急需要，植物浸渍可能是一个有价值的方案。（Water spectrum，1982年）