森林采伐作业对森林微环境的主要影响

李学友，张新玲，王立海*

(1.吉林森工集团临江林业局，吉林 临江 134600;2.东北林业大学，哈尔滨 150040)

1 引言

森林环境是以森林生物为主体与一定的地理条件结合而形成的具有一定特性和发挥独特作用的地域空间。森林或森林环境既是人类生存和发展的基础、不可缺少的环境条件，又是人类开发利用的对象。森林生态系统是陆地生态系统的主体，是自然界物质和能量的重要枢纽，它不仅占有近30%的陆地面积，占有地球60%以上的生物量，而且存在着巨大的生态效益、经济效益和社会效益。影响生物圈中各种各样生物的生存和发展，也影响和作用于非生物圈，对它们产生一定的调控，起着维持地球生态平衡的重要作用。

森林采伐是人类经营森林资源的重要手段之一，也是根据森林生长发育过程和人类社会经济需要而进行的营林措施。森林生态系统有其自我调节能力，当出现外来的干扰时，生态系统会进行相应的反馈，但是这种调节能力是有一定限度的。当外界的干扰大于其自身的调节能力时，就会破坏生态系统的稳定性，从而引起生态失调，严重时导致生态危机。森林采伐只有在不破坏生态环境，保持生态持续平衡的情况下，才可以充分的发挥其生态效应、经济效应和社会效应。但是由于采伐的不合理，采伐作业在一定程度上对森林环境和森林生态系统仍产生了一定的负面影响［1］。

2 采伐作业对森林的非生物环境的影响

森林中的非生物环境主要是指光、大气、水和土壤等生物赖以生存的环境。

2.1 采伐作业对林地内光的影响

森林生态系统的物质和能量的产生与流动离不开植物的光合作用，而影响植物光合作用的重要因素之一就是光因子。光不仅影响植物的光合作用，而且影响森林植物的生活环境、形态结构、树种特性以及生长发育规律。光是林木正常生长发育的必要条件，光照不足林木就不能较好地进行光合作用;光照过强会造成叶绿素破坏、树木失水过多而导致树木枯死。而采伐作业能够改变林分结构，使林分稀疏，从而影响林内的光照条件。

采伐作业对林内光的影响过程比较复杂［2］。

(1)不同的采伐方式其林内光照强度的变化不同，对8 a生福建柏和台湾相思树的研究表明:渐伐和择伐迹节地的光照强度均小于皆伐迹地，这是由于光照强度还要受到林冠郁闭度、林窗大小和保留木的树高等因素的影响。

(2)间伐影响林内的光照强度，主要是提高了散射光、反射光以及透过林冠叶子的透射光的强度，郭从俭等对楸木林分间伐后的研究表明:间伐后第二年进行测定，间伐区的光照强度相比对照区增加了1.61倍，林中的光照透过率增加1.63倍。而且在对照区，由于密度过大，阳光不足，致使林冠下层侧枝自然干枯，枯枝带长1～2 m［3］。

(3)不同的采伐强度对林内光照强度的影响也不一样，对火力楠和马尾松混交林经不同采伐强度后光照强度进行研究，结果混交林内的平均光照强度随间伐处理强度的增大明显的增强，说明间伐处理显著的改善了混交林内的光环境，有利于林内的光合作用。

2.2 采伐作业对林地内大气的影响

森林植物通过光合作用吸收大气中的CO2，放出O2;通过呼吸作用放出CO2，吸收O2，从而影响大气中的O2和CO2的循环和平衡，没有绿色植物和森林的造氧作用及汇集CO2的作用，大气圈的组成成分不可能保持稳定。因此，作为大气圈CO2之汇和O2的制造者，森林对维持大气圈的平衡具有重要的作用［4］。森林采伐以后，一方面森林的覆盖面积减小，从而使森林吸附CO2的功能降低，与此同时增加了大气当中CO2的含量。另一方面，森林的郁闭度降低，采伐迹地的土壤温度升高，其中生活的大量的生物生命活动加强，呼吸放出更多的 CO2，间接增加了大气当中 CO2的量［5，6］。

2.3 采伐作业对林地内水的影响

森林生态系统中的物质流动、能量流动及其生命过程都离不开水，水是森林生态系统中物质与能量运转的载体。森林作业改变了林分原有的结构，对林地内的水分平衡和水分循环将产生重要的影响。

对森林不合理的采伐导致森林面积的减少，破坏了森林的生态环境，进而影响降水规律:雨季显著的缩短，旱季明显延长，导致水旱灾害频繁发生［7］。湖南省武冈县，20世纪50年代森林繁茂，水旱灾害很少发生，随着历年砍伐量的不断增加，到20世纪80年代森林覆盖率由47.6%下降到27.2%，导致水旱灾害连年不断，洪灾平均2.5 a一遇，大旱平均6 a一遇。

森林采伐后影响径流的状况［8］:

(1)土壤物理性质发生的变化改变了径流的分配状况，一般可使地表径流增加，下渗径流相对减少。

(2)减少或消失的林木的蒸腾及截留作用，可能使径流量增大。

(3)降水到达地面的动能增大，增加了对土壤的侵蚀力，且降水进入林地的途径变得单一。采伐方式对迹地径流的影响显著，但是对于径流量是增加还是减少，一直是国内外林业研究人员研究的热点之一。迹地径流量的变化不仅与采伐方式、采伐强度有关，还与林型、降水量和地理位置等因素有关，许多的研究都是针对某一因素对径流量的影响，而未考虑以上因素综合的结果，因而对于不同的区域和不同的林型得出的结论就不相同［9］。

2.4 采伐作业对林地内土壤的影响

土壤是森林生态系统最基本、最重要的部分，是森林生态系统生长的基础，森林生物活动的主要场所，它既可以供应和调节土壤水分、养分、空气和热量等生活条件和环境，又可以通过吸附、固定和转化功能对污染物质起到净化作用［10］。

(1)采伐作业对土壤物理特性的影响:森林被采伐后导致迹地各个生物层面的光照强度发生变化，进而影响了土壤表面的温度，一般情况下，采伐的强度越大，土壤温度的变化也就越大。采伐机械、修建集材道路及装车厂等土木工程使林地内的土壤产生一定程度的压实，压实的土壤密度增大，孔隙度减小，透气性和饱和导水率减小，进而影响根系的延伸，土壤的持水能力，地表渗水能力以及土壤中氧气、养分和水分的循环［11，12］。

(2)由于林地空间的异质性、观测时间的差异等，采伐作业后林地土壤的化学性质变化比较复杂，变化的规律也有明显的差异，其变化主要体现在:①迹地土壤表层pH值发生变化;②迹地土壤表层有机质含量的变化;③迹地土壤表层养分元素发生显著的变化［13］;④土壤结构及其肥力发生变化。

3 采伐作业对森林内生产者的影响

生产者可以利用太阳能将简单的无机物质造成有机物质，主要是指森林内的绿色植物，包括乔木、灌木、蕨类、苔藓和地衣等。

森林采伐作业过程中，高强度的采伐，减少额伐区内绿色植物的数量，在生态基础较脆弱的地区进行森林作业时，将会对森林生物多样性产生一定的影响。某些不合理的作业行为，会直接导致动植物数量的减少，严重的可导致物种的迁移或灭绝，破坏森林生境［14，15］。此外森林作业对林地内的保留木也存在着严重的影响［16］。直接影响主要是作业过程中作业设备直接作用于保留木，并产生一定程度的损伤，如擦伤、刮伤、破裂和折断等。间接影响如土壤被压实后，密度发生变化的土壤作用于保留木，阻碍了其根部的发展，并降低其摄取生长所需的必要的水分、养分和空气的速度。降低其对各种灾害的抵御能力，增大了保留木受害的可能性。

4 采伐作业对森林内消费者的影响

森林内的消费者主要是指生活在其中的野生动物，他们依赖森林生物资源和环境条件取食、栖息、生存和繁衍，是森林生态系统的重要组成部分。

不合理的森林采伐会破坏野生动物的生活环境，使其失去家园。如森林采伐作业时，机器的隆隆声，使附近的一些动物惧怕，从而引发迁移的行为。在我国北方就有这样的例子，由于采伐作业的影响，几十只棕熊横渡乌苏里江，集体向俄罗斯方向游去。皆伐迹地失去上层乔木的保护，幼树和灌木也遭到了严重的破坏，林中的耐荫性的下木和下草大多死亡，地表处于极其裸露的状态，随着时间的推移，迹地中的植被不断地更新、演替，使得相关的种群发生很大的变化［17，18］。因此，近年来许多发达国家在森林作业过程中都采取一定的措施保护其中的各种动物。

5 采伐作业对森林内分解者的影响

分解者以死的动植物为食，将有机物分解为简单的无机物。在生态系统的物质循环中起着极其重要的作用。森林生态系统中的分解者主要分布在土壤中，对森林土壤肥力和植物生长发育均具有很大的影响。

采伐作业在一定程度上破坏了微生物的生活条件，如土壤有机质的含量、pH值、温度和湿度等，使土壤中微生物的数量和活性发生变化，对生态系统的平衡造成较大的影响。但是有研究表明:合理的间伐后林分土壤的肥力得到实质的提高，在于间伐后林下植被生物多样性的提高诱发了土壤微生物多样性和数量的提高，并由此而增强了土壤的生物活性，加速了土壤养分的循环［19，20］。

总之，森林采伐作业会对生态环境产生间接或直接的不同程度的影响，如果不及时处理或处理不当，都会对生态环境产生恶劣的影响，生态系统是相互联系的统一体，任何的环节发生变化，都会影响整个生态系统的正常运行。但是，只要进行合理的规划生产，就会在一定的条件下改善这些不利的影响，维持森林生态系统的良性循环。

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