全 文 ：第 11卷 第 1期
2 0 0 3年 1月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．11 NO．1
Jan．， 2003
森林采伐作业的环境影响及其保护对策
邱仁辉 周新年 杨 玉盛
(福建农林大学 南平 353001)
摘 要 阐述 了森 林 采伐 作业 引起 林地 土 壤 的干 扰 与压 实 、土 壤养 分 变化 、保 留木 的损 伤 以及 采 伐作 业对 溪 流 水
质 的变化 、林 木 更新 和 生长 的影 响 ，简介 了可减 少 立地 破坏 的采 伐 作业 技术 和采 集 机械 应用 的新进 展 ，并 指 出我 国
开展森林采伐作业环境保护技术的对策。
关 键词 森林 采伐 作 业 保护 技 术 对策
Environment effect of forest harvesting and protection techniques． QIU Ren—Hui，ZHOU Xin—Nian，YANG Yu—Sheng
(Fujian University of Agriculture and Forestry，Nanping 353001)，CJEA ，2003，11(1)：130～ 132
Abstract This paper gives a comprehensive description of the studies on soil，water properties，regeneration and seedling
growth of forest harvesting operation．The current advances in the forest harvesting techniques，machinery and the meth—
ods of reducing the impacts on site for forest harvesting are also fully expounded．Finally，the corresponding countermea—
sures are put forward for the researches on environmental protection techniques for forest harvesting in China．
Key words Forest harvesting，Environmental protection techniques，Countermeasures
森林机械化采伐作业不当会破坏森林生态环境，造成严重的土壤侵蚀和水患 ，本研究分析了森林采伐作
业对林地土壤 、溪流水质、林木更新与生长的影响以及作业对保留木的损伤 ，简介 了可减少立地破坏的采伐
作业技术和采集机械应用的新进展，为我国进一步开展森林采伐作业提供科学依据。
1 采伐作业对生态环境 的影响
采伐作业对土壤的影响。森林采伐作业包括采伐、集材与伐区清理等环节 ，各种作业及工程措施造成林
地表层土壤的移动、碾压等 ，在一定程度上破坏土壤结构，增加了土壤容重和土壤机械阻力，减少 了土壤孔隙
度和导水率，降低了土壤透气性和排水能力 ，其范围和强度随作业方式不同而异，并受土壤类型、地形和环境
条件影响。笔者在福建省建瓯进行的常绿阔叶林皆伐作业试验研究表明，采用全悬索道、半悬索道、手板车、
手扶拖拉机和土滑道 5种不同的集材方式和 30％强度的择伐作业 ，林地 0～40cm土层土壤理化指标均有不
同程度下降，其中 30％择伐作业对林地土壤扰动程度最小 ，皆伐作业全悬索道集材次之 ，手扶拖拉机集材最
大 J。据 Kimmins J．P．报道 ，美国西北部天然林皆伐作业中各种集材方式造成的土壤受干扰面积比例为畜
力 12％ ，拖拉机 21％～87％ ，集材装 车机 15％，半悬 式钢 索 11％～90％，架空 索道 6％，直升 飞机 6％；而 矿
质 土壤 暴露程度则分别为 畜力 12％，拖拉 机 21％～69％ ，集材 装车 机 15％，半悬 式钢索 5％ ～56％ ，架空 索
道 6％，直升飞机 5％ 。集材道和楞场是林地土壤受干扰、压实最严重部分 ，Rah报道 ，山槭林皆伐后未受
干扰处 、受干扰处及集材道的土壤孔隙度分别为 23％、4％和 5．5％～7．3％ 。Aust W．M．报道，集材后辙
沟处土壤容重由0．97g／cm 增至 1．16g／cm ，压实使渗透速度由 18．8cm／h降至 2．3cm／h，进而影响伐区的排
水性能，与非集材道相比，集材道处地下水位升高 0．43～0．64m 。采伐 、集材作业引起的土壤扰动、采伐后
的土壤温度增高加速了采伐剩余物的分解 ，遇降水时 由渗滤导致林地土壤养分损失。常绿阔叶林皆伐作业
架空索道集材后，集材道主沟 0～10cm土层土壤有机质、全 N、水解氮和速效钾含量分别降低 3．91g／kg、
0．29g／kg、17．1mg／kg和 25mg／kg，半悬索道集材为 6．53g／kg、0．216g／kg、21．44mg／kg和 25mg／kg，手板车集
材为 2．61g／kg、0．6g／kg、5．02mg／kg和 7mg／kg，土滑道集 材为 12．19g／kg、0．415g／kg、44．03mg／kg和 73
mg／kg，手扶拖拉机集材为 13．72g／kg、0．309mg／kg、62．64mg／kg和 73mg／kg，手扶拖拉机对集材道土壤养分
含量 的影 响最 大 ，土滑 道集 材次之 ，全悬索道集材最轻 微⋯。
* 福建省科技厅项 目(K98040)和福建省林业厅项目(闽林 98—16)共同资助
收稿 日期：2001—12—16 改回日期 ：2002—02—06
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第 1期 邱仁辉等：森林采伐作业的环境影响及其保护对策 131
采伐作业对溪流水质的影响。采伐作业中消耗的油料 、修建集材道等产生的土石方 以及采伐剩余物处
理后遇降雨淋洗出的营养物质等输入溪流 ，使水中沉积物含量增加 ，溪流水质发生变化。Rosen等 一研究指
出，2块皆伐伐区 8年后溪流水中的 K 、NH4、No；、有机氮、全 N 含量上升，H 含量下降，Ca 、Mg 、
Na 、so24 变化不明显。修建集材道及集材路面受集材机械的拖曳、切划等造成土壤侵蚀，增加溪水中沉积
物含量，集材道路面铺设砾石或以植被固定是减少水中沉积物的常法。Rummer B． 研究指 出，每 500mL
溪水 中铺 设 6cm 厚砾 石 的沉 积 物 为 120．3g，未 铺设 的为 88．28g，在 土 工布 垫 层 上铺 设 15cm 厚 砾 石 的 为
77．4g，用植被加 固的原土路 面水 中沉 积物最少 ，为 59．03g。Swift L．W ．¨叫研究 裸 土 、草本覆 盖 、铺设 5cm、
15cm和 20cm厚砾石的集材道指出，裸土路面引起的水中沉积物最多，草本覆盖的仅为其 1／2，铺设 15cm、
20cm砾石的水中沉积物仅为裸土的 1／10。
采伐作业对保 留木的损伤。伐木时树木倒下会砸伤周围树木，使保留木树干被压，产生折顶等，集材机
械的运行亦会擦刮、拖压保留木和幼树幼苗 ，降低木材质量 ，损伤程度以集材道旁树木最为严重。保留木损
伤后易遭受病虫害，影响下一代森林更新。Mats H．等 对比机械化采伐系统与传统采伐系统对保留木的
损伤结 果表 明，传统 采伐 系统对保 留木树 干损 伤率为 22％ ～44％，机械 化采 伐 系统 为 20％ ～31％。
Cromen 研究表明，在雨林择伐作业择伐强度为 37m ／hm 时保留木受损伤程度为 12m ／hm ，损伤株数与择
伐强度存在明显线性关系。笔者调查表明，常绿阔叶林随择伐强度的增加，其保留木损伤程度呈增大趋势，
采伐木平均胸径越大 ，受损伤的保留木越多 。
采伐作业对林木更新与生长的影响。采伐 、集材作业对土壤的干扰与压实导致土壤孑L隙度减小，容重增
加 ，土壤透气性 、水分渗透性及饱和导水率减小 ，地表水渗透能力降低，树木根系的穿透性阻力增大 ，土壤中
矿物质与水的接触面积减小 ，o，和 CO，的扩散变慢 ，养分离子团流和扩散运动减弱，植物细根数量减少 ，抑
制菌根菌丝的存在和分解者的有益活动 ，进而影响养分循环速率，造成土壤有效水分 、养分供应能力减弱，严
重影响现存林分或更新幼苗 、幼树的生长 ，导致林分生产力下降。对温室生长火炬松的研究表 明，其实生苗
根重与土壤容重成反比，被压实土壤火炬松苗木成活率低于非压实土壤 ，茎干物质量亦大大降低。赵秀海
等 研究表明，拖拉机集材道土壤压实后更新苗木成活率<70％，且生长状况较差。当履带式拖拉机行走达
到 500次时，集材道内2年生苗木生长率仅为集材道外采伐迹地的 50％，轮式拖拉机集材对更新苗木生长
的不利影响更大 。Forelich H．A． 预测拖拉机集材使林分蓄积量生长降低 15％，土壤密度每增加 10％，
树木生长则降低 6％。
2 森林采伐作业环境保护技术与对策
2．1 优化采伐方式与伐 区配置
采伐方式选择的合理与否在于其适用条件 ，应避免大面积连片皆伐作业 ，控制择伐作业的强度。实践表
明，采用低强度集中凑载、原木或原条等多种工艺方案相结合的作业方式更适合 目前的林分资源状况，可降
低作业成本，有效保护保留林分 ，又有利于土壤 、生物多样性 、生态系统和景观维护。伐区配置目前最常见的
是小面积块状和带状皆伐，伐区相邻布置。美国“新林业”理论创立者 Franklin教授从景观生态学原理出发，
对美国西北部天然林棋盘式伐区配置提出异议 ，认为应用适当集中伐区取代现行的分散小块伐区配置，有利
于降低森林景观的破碎程度和降低伐区作业生产成本。
2．2 选择集材方式与改进集材机械
改进作业机械、完善作业技术可减少集材作业对林地生境的影响，新的作业系统和采伐机械既要保护生
态 ，又要提高劳动生产效率，应满足经济、轻便 、灵活 、快速、能保护地表和幼树等要求 。特宽低压轮式集材机
可减少集材拖拉机的接地压力，对土壤的破坏较小。在山地林区为减少采伐对林地生境的破坏，索道集材得
到广泛应用。德国、奥地利等国架空索道集材比例已由 12年前的 8％提高到 25％；挪威对高山移动式索道
集材给予补贴已有 10余年之久。近几年我国在架空集材索道的结构和类型完善方面进行了一些有益探索 ，
适合山地条件的天然林择伐集材索道和轻型人工林间伐集材索道已开始应用。畜力集材具有对土壤破坏和
幼树幼苗损伤较小、无废气污染等优点 ，是发展中国家既经济又满足生态保护的可行集材方式。我国东北林
区近几年使用牛、马车等畜力集材的比例有所上升。印度、泰国等国家利用驯象等集材已有悠久历史。直升
飞机和飞艇集材近几年在瑞士、加拿大、日本等国得到发展，主要用于其他设备不可及的山区以采伐珍贵树
种 ，该法可保留 75％的幼树 。坡度小的伐区仍沿用传统拖拉机集材为主方式，可通过提高林道网密度，减
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少集材拖拉机的通过次数 ，装车场铺设灌木和枝桠 ，采用犁耕法等加速恢复土壤，伐区作业尽量避开雨季，在
寒冷地带增加冬季作业比重以充分利用冰雪道集材等措施均能减少作业对森林生境的不利影响。
2．3 保护保留木及伐 区清理技术措施
降低采伐作业对保留木损伤的措施主要有定向伐木、合理选择机械设备、认真规划好集材道、合理设置
楞场、限制采伐强度等 ，通过培训熟练工人提高伐木操作技术 ，增强作业时的环保意识，加强作业 中工人的合
作，严格管理等均可有效减少保留木损伤。作业前伐除藤本植物，作业中通过深开下 口、多打锲子、树将倒前
快拉锯等使伐木倒 向准确均可减少周围树木的损伤，林内造材 、集材中定方向定线路可避免对保留木大面积
干扰和损害。在南方山地林区天然林采伐后应尽量采用不炼山方法清理林地，将剩余物散铺或带状堆腐 ，以
减少对土壤干扰 ，降低成本 ，增加幼林地地表覆盖度，保持水土 ，保蓄养分 ，提高土壤肥力。Franklin教授认
为伐区清理应尽量将采伐剩余物留在迹地 ，保留一些倒木 、站杆或活立木 ，为下一代森林更新提供有机物 ，维
持和恢复森林生态系统 ，并为野生动物提供必需的生境 ，为下一代更新提供种源，增加林分结构异质性。
2．4 完善采伐技术政策
有些国家注重从生态环境保护出发审视和修订采伐技术政策 ，如 20世纪 80年代中期前苏联营林部 门
就对森工部长期采取的主要发展机械化大面积皆伐采伐方式且不保留幼树的技术政策提出异议 ，并基于国
家发展区域经济的背景 ，为各区域、各类型的森林确定最优采伐方式和更新方式。对择伐、渐伐、保留幼树的
皆伐及不保留幼树的皆伐 4种方式进行经济论证结果表明，当前能满足最低营林要求即能保护幼树 的惟一
机械是伐木归堆机，应加速研制非皆伐用机械系统。基于我国国情和林情，要大力提高森林采集作业机械化
程度，因地制宜采取机械化与手工生产并存 ，在一定时期内形成人、机、畜并用的多层次结构，采伐机具宜采
用油锯为主 ，推广轻型油锯打枝，在坡度 20。以下积极发展拖拉机集材 ，在坡度 20。以上发展架空索道集材。
森林采伐作业环境保护技术研究涉及森林采伐学、森林生态学等多个学科 ，需 吸纳各有关学科人员参
加 ，摸索 出适 合各地 的研究 方法及研究 内容 。建议 应优 化选 择 主要森 林类 型 ，针 对不 同立 地条 件 和作业 特
点 ，开展采伐作业对林地生态系统影响的研究，科学制定各类林分应采取的采伐方式 、更新方式和集材方式 ，
修订《森林采伐更新技术规程》。应尽快建立伐区作业的综合评价指标体系 ，着重研究其生态评价如评价采
伐作业后的幼树保存率和天然更新的可能性、土壤侵蚀和土壤肥力 、小气候变化、水及动植物资源变化、生物
多样性的维持等 ，建立伐区作业生态损失补偿制度，对采伐迹地不符合验收标准而形成的生态损失费可从企
业利润中提取，或依采伐方式 、坡度 、所用机械的不同，在林价上添加生态损失加价，并作为山区森林生态保
护基金，其中一部分将用于奖励新工艺和新设备研制。应加强研究开发对林地生态环境影响较小的新型机
械 ，加速研制择伐作业机械系统，如对保留木损伤小的适应山地林区的择伐集材索道等。
参 考 文 献
周新年，邱仁辉 ，杨玉盛等．不同采伐、集材作业对林地土壤理化性质影响的研究．林业科学 ，1998，34(3)：18～25
邱仁辉，周新年 ．不同强度的择伐作业对保留木与幼树幼苗的影响．森林工程，1997，13(3)：5～7
赵秀海，范秀华 ，张伟森．拖拉机对集材道土壤及苗木生长影响的研究．林业科学 ，1994，30(2)：159～165
陈如平．发达国家木材采运工业现状和发展趋势．世界林业研究，1993(6)：10～15
Kimmins J．P．著 ，文剑平等译．森林生态学．北京 ：中国林业出版社 ，1992．246～247
Rab．Changes in physical properties of soil associated with logging of Eucalyptus regnans forest in southeastern Australia．Forest Ecology and
M anagement，1994，104：215～219
Aust W ．M ．，Lea R．Comparative effects of aerial and ground logging on soil properties in a tupelo—cypress wetland．Forest Ecology and M an—
agement，1992，50：57～ 73
Rosen．Effects of clear-cutting on stream water quality in forest catchment in central Sweden．Forest Ecology and Management，1996
， 83：
237——244
Rummer B．Sedimentation associated with forest road surfacing in a bottom land hardwood ecosystem．Forest Ecology and Management，
1997．90：195～200
10 Swift L．W ．Gravel and gras surfacing reduces soil los from mountain roads．Forestry Science，1984，30(3)：657～670
11 Mats H．Effects on flora in Norway spruce forests following clea r cutting and shelterw ood cutting．Forest Ecology and M anagement，1997，
90：29～49
12 Crome，el a1．The efects on vegetation of loging virgin upland rain forest in north Queensland，Australia．Forest Ecology and Management，
1992．49：1～ 29
13 Forelich H．A．，McNabb D．H．M inimizing soil compaction in northwest forest．Forest Soils and Treatment Impacts．Proceedings of 6th
North America Forest So ils Co nference．University of Tennessee，Knoxville，TN．1984．152～ 192
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