森林采伐作業(yè)對森林微環(huán)境的主要影響

李學(xué)友，張新玲，王立海*

(1.吉林森工集團臨江林業(yè)局，吉林 臨江 134600;2.東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱 150040)

1 引言

森林環(huán)境是以森林生物為主體與一定的地理條件結(jié)合而形成的具有一定特性和發(fā)揮獨特作用的地域空間。森林或森林環(huán)境既是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)、不可缺少的環(huán)境條件，又是人類開發(fā)利用的對象。森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是自然界物質(zhì)和能量的重要樞紐，它不僅占有近30%的陸地面積，占有地球60%以上的生物量，而且存在著巨大的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益。影響生物圈中各種各樣生物的生存和發(fā)展，也影響和作用于非生物圈，對它們產(chǎn)生一定的調(diào)控，起著維持地球生態(tài)平衡的重要作用。

森林采伐是人類經(jīng)營森林資源的重要手段之一，也是根據(jù)森林生長發(fā)育過程和人類社會經(jīng)濟需要而進行的營林措施。森林生態(tài)系統(tǒng)有其自我調(diào)節(jié)能力，當(dāng)出現(xiàn)外來的干擾時，生態(tài)系統(tǒng)會進行相應(yīng)的反饋，但是這種調(diào)節(jié)能力是有一定限度的。當(dāng)外界的干擾大于其自身的調(diào)節(jié)能力時，就會破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而引起生態(tài)失調(diào)，嚴(yán)重時導(dǎo)致生態(tài)危機。森林采伐只有在不破壞生態(tài)環(huán)境，保持生態(tài)持續(xù)平衡的情況下，才可以充分的發(fā)揮其生態(tài)效應(yīng)、經(jīng)濟效應(yīng)和社會效應(yīng)。但是由于采伐的不合理，采伐作業(yè)在一定程度上對森林環(huán)境和森林生態(tài)系統(tǒng)仍產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響［1］。

2 采伐作業(yè)對森林的非生物環(huán)境的影響

森林中的非生物環(huán)境主要是指光、大氣、水和土壤等生物賴以生存的環(huán)境。

2.1 采伐作業(yè)對林地內(nèi)光的影響

森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量的產(chǎn)生與流動離不開植物的光合作用，而影響植物光合作用的重要因素之一就是光因子。光不僅影響植物的光合作用，而且影響森林植物的生活環(huán)境、形態(tài)結(jié)構(gòu)、樹種特性以及生長發(fā)育規(guī)律。光是林木正常生長發(fā)育的必要條件，光照不足林木就不能較好地進行光合作用;光照過強會造成葉綠素破壞、樹木失水過多而導(dǎo)致樹木枯死。而采伐作業(yè)能夠改變林分結(jié)構(gòu)，使林分稀疏，從而影響林內(nèi)的光照條件。

采伐作業(yè)對林內(nèi)光的影響過程比較復(fù)雜［2］。

(1)不同的采伐方式其林內(nèi)光照強度的變化不同，對8 a生福建柏和臺灣相思樹的研究表明:漸伐和擇伐跡節(jié)地的光照強度均小于皆伐跡地，這是由于光照強度還要受到林冠郁閉度、林窗大小和保留木的樹高等因素的影響。

(2)間伐影響林內(nèi)的光照強度，主要是提高了散射光、反射光以及透過林冠葉子的透射光的強度，郭從儉等對楸木林分間伐后的研究表明:間伐后第二年進行測定，間伐區(qū)的光照強度相比對照區(qū)增加了1.61倍，林中的光照透過率增加1.63倍。而且在對照區(qū)，由于密度過大，陽光不足，致使林冠下層側(cè)枝自然干枯，枯枝帶長1～2 m［3］。

(3)不同的采伐強度對林內(nèi)光照強度的影響也不一樣，對火力楠和馬尾松混交林經(jīng)不同采伐強度后光照強度進行研究，結(jié)果混交林內(nèi)的平均光照強度隨間伐處理強度的增大明顯的增強，說明間伐處理顯著的改善了混交林內(nèi)的光環(huán)境，有利于林內(nèi)的光合作用。

2.2 采伐作業(yè)對林地內(nèi)大氣的影響

森林植物通過光合作用吸收大氣中的CO2，放出O2;通過呼吸作用放出CO2，吸收O2，從而影響大氣中的O2和CO2的循環(huán)和平衡，沒有綠色植物和森林的造氧作用及匯集CO2的作用，大氣圈的組成成分不可能保持穩(wěn)定。因此，作為大氣圈CO2之匯和O2的制造者，森林對維持大氣圈的平衡具有重要的作用［4］。森林采伐以后，一方面森林的覆蓋面積減小，從而使森林吸附CO2的功能降低，與此同時增加了大氣當(dāng)中CO2的含量。另一方面，森林的郁閉度降低，采伐跡地的土壤溫度升高，其中生活的大量的生物生命活動加強，呼吸放出更多的 CO2，間接增加了大氣當(dāng)中 CO2的量［5，6］。

2.3 采伐作業(yè)對林地內(nèi)水的影響

森林生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)流動、能量流動及其生命過程都離不開水，水是森林生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)與能量運轉(zhuǎn)的載體。森林作業(yè)改變了林分原有的結(jié)構(gòu)，對林地內(nèi)的水分平衡和水分循環(huán)將產(chǎn)生重要的影響。

對森林不合理的采伐導(dǎo)致森林面積的減少，破壞了森林的生態(tài)環(huán)境，進而影響降水規(guī)律:雨季顯著的縮短，旱季明顯延長，導(dǎo)致水旱災(zāi)害頻繁發(fā)生［7］。湖南省武岡縣，20世紀(jì)50年代森林繁茂，水旱災(zāi)害很少發(fā)生，隨著歷年砍伐量的不斷增加，到20世紀(jì)80年代森林覆蓋率由47.6%下降到27.2%，導(dǎo)致水旱災(zāi)害連年不斷，洪災(zāi)平均2.5 a一遇，大旱平均6 a一遇。

森林采伐后影響徑流的狀況［8］:

(1)土壤物理性質(zhì)發(fā)生的變化改變了徑流的分配狀況，一般可使地表徑流增加，下滲徑流相對減少。

(2)減少或消失的林木的蒸騰及截留作用，可能使徑流量增大。

(3)降水到達地面的動能增大，增加了對土壤的侵蝕力，且降水進入林地的途徑變得單一。采伐方式對跡地徑流的影響顯著，但是對于徑流量是增加還是減少，一直是國內(nèi)外林業(yè)研究人員研究的熱點之一。跡地徑流量的變化不僅與采伐方式、采伐強度有關(guān)，還與林型、降水量和地理位置等因素有關(guān)，許多的研究都是針對某一因素對徑流量的影響，而未考慮以上因素綜合的結(jié)果，因而對于不同的區(qū)域和不同的林型得出的結(jié)論就不相同［9］。

2.4 采伐作業(yè)對林地內(nèi)土壤的影響

土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)最基本、最重要的部分，是森林生態(tài)系統(tǒng)生長的基礎(chǔ)，森林生物活動的主要場所，它既可以供應(yīng)和調(diào)節(jié)土壤水分、養(yǎng)分、空氣和熱量等生活條件和環(huán)境，又可以通過吸附、固定和轉(zhuǎn)化功能對污染物質(zhì)起到凈化作用［10］。

(1)采伐作業(yè)對土壤物理特性的影響:森林被采伐后導(dǎo)致跡地各個生物層面的光照強度發(fā)生變化，進而影響了土壤表面的溫度，一般情況下，采伐的強度越大，土壤溫度的變化也就越大。采伐機械、修建集材道路及裝車廠等土木工程使林地內(nèi)的土壤產(chǎn)生一定程度的壓實，壓實的土壤密度增大，孔隙度減小，透氣性和飽和導(dǎo)水率減小，進而影響根系的延伸，土壤的持水能力，地表滲水能力以及土壤中氧氣、養(yǎng)分和水分的循環(huán)［11，12］。

(2)由于林地空間的異質(zhì)性、觀測時間的差異等，采伐作業(yè)后林地土壤的化學(xué)性質(zhì)變化比較復(fù)雜，變化的規(guī)律也有明顯的差異，其變化主要體現(xiàn)在:①跡地土壤表層pH值發(fā)生變化;②跡地土壤表層有機質(zhì)含量的變化;③跡地土壤表層養(yǎng)分元素發(fā)生顯著的變化［13］;④土壤結(jié)構(gòu)及其肥力發(fā)生變化。

3 采伐作業(yè)對森林內(nèi)生產(chǎn)者的影響

生產(chǎn)者可以利用太陽能將簡單的無機物質(zhì)造成有機物質(zhì)，主要是指森林內(nèi)的綠色植物，包括喬木、灌木、蕨類、苔蘚和地衣等。

森林采伐作業(yè)過程中，高強度的采伐，減少額伐區(qū)內(nèi)綠色植物的數(shù)量，在生態(tài)基礎(chǔ)較脆弱的地區(qū)進行森林作業(yè)時，將會對森林生物多樣性產(chǎn)生一定的影響。某些不合理的作業(yè)行為，會直接導(dǎo)致動植物數(shù)量的減少，嚴(yán)重的可導(dǎo)致物種的遷移或滅絕，破壞森林生境［14，15］。此外森林作業(yè)對林地內(nèi)的保留木也存在著嚴(yán)重的影響［16］。直接影響主要是作業(yè)過程中作業(yè)設(shè)備直接作用于保留木，并產(chǎn)生一定程度的損傷，如擦傷、刮傷、破裂和折斷等。間接影響如土壤被壓實后，密度發(fā)生變化的土壤作用于保留木，阻礙了其根部的發(fā)展，并降低其攝取生長所需的必要的水分、養(yǎng)分和空氣的速度。降低其對各種災(zāi)害的抵御能力，增大了保留木受害的可能性。

4 采伐作業(yè)對森林內(nèi)消費者的影響

森林內(nèi)的消費者主要是指生活在其中的野生動物，他們依賴森林生物資源和環(huán)境條件取食、棲息、生存和繁衍，是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。

不合理的森林采伐會破壞野生動物的生活環(huán)境，使其失去家園。如森林采伐作業(yè)時，機器的隆隆聲，使附近的一些動物懼怕，從而引發(fā)遷移的行為。在我國北方就有這樣的例子，由于采伐作業(yè)的影響，幾十只棕熊橫渡烏蘇里江，集體向俄羅斯方向游去。皆伐跡地失去上層喬木的保護，幼樹和灌木也遭到了嚴(yán)重的破壞，林中的耐蔭性的下木和下草大多死亡，地表處于極其裸露的狀態(tài)，隨著時間的推移，跡地中的植被不斷地更新、演替，使得相關(guān)的種群發(fā)生很大的變化［17，18］。因此，近年來許多發(fā)達國家在森林作業(yè)過程中都采取一定的措施保護其中的各種動物。

5 采伐作業(yè)對森林內(nèi)分解者的影響

分解者以死的動植物為食，將有機物分解為簡單的無機物。在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中起著極其重要的作用。森林生態(tài)系統(tǒng)中的分解者主要分布在土壤中，對森林土壤肥力和植物生長發(fā)育均具有很大的影響。

采伐作業(yè)在一定程度上破壞了微生物的生活條件，如土壤有機質(zhì)的含量、pH值、溫度和濕度等，使土壤中微生物的數(shù)量和活性發(fā)生變化，對生態(tài)系統(tǒng)的平衡造成較大的影響。但是有研究表明:合理的間伐后林分土壤的肥力得到實質(zhì)的提高，在于間伐后林下植被生物多樣性的提高誘發(fā)了土壤微生物多樣性和數(shù)量的提高，并由此而增強了土壤的生物活性，加速了土壤養(yǎng)分的循環(huán)［19，20］。

總之，森林采伐作業(yè)會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生間接或直接的不同程度的影響，如果不及時處理或處理不當(dāng)，都會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生惡劣的影響，生態(tài)系統(tǒng)是相互聯(lián)系的統(tǒng)一體，任何的環(huán)節(jié)發(fā)生變化，都會影響整個生態(tài)系統(tǒng)的正常運行。但是，只要進行合理的規(guī)劃生產(chǎn)，就會在一定的條件下改善這些不利的影響，維持森林生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

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