全 文 ：小兴安岭森林采伐对河川径流的影响 3
朱道光　蔡体久 3 3 　姚月峰　琚存勇
(东北林业大学林学院 ,哈尔滨 150040)
【摘要】　采用大流域径流测定与小流域对比实验相结合的方法 ,利用 35 年的径流和森林资源变化资料 ,
对小兴安岭林区森林采伐后河川径流发生的一系列变化进行了全面系统的研究. 结果表明 ,森林采伐后营
造落叶松人工林 ,造林初期 10 年内 ,河川径流量表现为增加趋势 ;随着落叶松人工林的不断生长和郁闭成
林 ,采伐流域的径流量逐渐减少 ,并趋于采伐前水平或低于采伐前水平 (与对照流域相比) . 河川年径流量
与年降水量、森林采伐面积及更新造林面积密切相关. 森林采伐面积与年径流量呈正相关 ,森林采伐能增
加河川年径流量 ;更新造林面积与年径流量呈负相关 ,更新造林能减少年径流量. 而森林采伐对洪峰流量
和融雪径流量均有显著增加作用.
关键词 　小兴安岭林区 　森林采伐 　径流量 　洪峰流量 　融雪径流量
文章编号 　1001 - 9332 (2005) 12 - 2259 - 04 　中图分类号 　S718 　文献标识码 　A
Effects of forest harvesting on river runoff in Xiaoxing′anling. ZHU Daoguang ,CAI Tijiu , YAO Yuefeng ,J U
Cunyong ( School of Forest ry , Northeast Forest ry U niversity , Harbin 150040 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,
2005 ,16 (12) :2259～2262.
By the method of runoff determination in large basin combined with contrast experiment in small watershed ,and
based on the runoff and forest resources data in past 35 years ,this paper studied the serial changes of river runoff
in Xiaoxinganling after forest harvesting. The results showed that the river flow was increased in the early 10
years after forest harvesting ,but decreased gradually with the growth and crown closure of artificial larch forest ,
tended towards or even lower than the level before harvesting. The river runoff had a close correlation with annu2
al rainfall and the areas of forest harvesting and regeneration. Significant positive correlation was observed be2
tween annual flow and forest harvesting area ,which resulted in the increase of river runoff after forest harvest2
ing. Forest harvesting could also significantly increase the peak flood and snowmelt runoff . There was a negative
correlation between regenerated forest area and annual flow ,and thus ,forest regeneration would decrease annual
flow.
Key words 　Xiaoxing′anling forest region , Forest harvesting , Runoff , Peak flood , Snowmelt runoff amount .3 国家自然科学基金项目 (30471424)和黑龙江省科技攻关资助项目
(Z98214) .3 3 通讯联系人.
2004 - 10 - 05 收稿 ,2005 - 09 - 30 接受.
1 　引 　　言
森林采伐是人类开发利用森林资源的主要手段
之一 ,一直作为人们经营森林的主要目标. 然而 ,森
林采伐在获取一定经济效益的同时 ,也伴随着多种
生态效益的损失 ,而且这一损失要高出经济效益的
几倍至几十倍[1～4 ,7 ,9 ] . 小兴安岭林区为我国重要的
木材生产基地 ,也是著名的“红松故乡”,以其森林茂
密、物种丰富的特点维持着该地区良好的生态环境.
但由于长期的过度采伐和乱砍滥伐 ,该林区已暴露
出许多生态危机 :集材道水土流失严重、河流泥沙量
增多、河床抬高、洪水暴发等[13 ,14 ,22 ,27 ,28 ,30 ] ,已引起
人们的广泛关注. 本文仅从森林采伐后河川径流的
变化特点来探讨森林采伐对生态环境的影响 ,为合
理经营森林及维护良好的区域生态环境提供科学依
据.
2 　研究地区与研究方法
211 　研究地区概况
研究地区位于黑龙江省北部的小兴安岭林区 (127°37′
～129°54′E ,46°37′～48°56′N) . 整个地势东高西低、北高南
低 ,平均海拔高度 400 m 左右. 汤旺河为贯穿境内的最大河
流 ,全长 506 km ,流域面积为 21 245 km2 . 主要支流有西南
岔河、大丰河、伊春河、友好河、红旗河及西汤汪河. 本区具有
明显的大陆性气侯 ,冬长夏短 ,夏季温凉多雨 ,冬季严寒干
燥 ,年平均气温 - 1 ℃,最高气温 3714 ℃,最低气温 - 4717
℃.全年 ≥10 ℃的积温为 1 995～2 335 ℃,无霜期为 100～
125 d. 年平均降水量为 61512 mm ,多集中在 7～8 月份.
本区地带性植被为以红松为主的针阔叶混交林 ,主要优
势树种为红松 ( Pinus koraiensis) , 伴生树种主要有紫椴
应 用 生 态 学 报 　2005 年 12 月 　第 16 卷 　第 12 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Dec. 2005 ,16 (12)∶2259～2262
( Tilia am urensis) 、糠椴 ( Tilia m andshurica) 、枫桦 ( B atula
cortata) 、蒙古栎 ( Quercus mongolica) 、大青杨 ( Populus
ussuriensis) 、裂叶榆 ( Ul m us laciniata) 、水曲柳 ( Fraxinus
m andshurica) 、黄菠萝 ( Phellodendron am urense) 和胡桃楸
( J uglams m andshurica) 等. 另外伴生一些欧亚针叶林中的
寒温性树种 ,如红皮云杉 ( Picea koraiensis) 、鱼鳞云杉 ( Picea
jezoensis) 、臭冷杉 ( A bies nephrolopis) 和兴安落叶松 ( L arix
gmelinii) 等 ,还有许多灌木和藤本植物. 由于多次的森林采
伐利用 ,原始森林已所剩无几 ,大部分成为过伐林、天然次生
林及人工林. 本区土壤有棕色森林土、暗棕壤、黑土、白浆土、
草甸土、沼泽土和泥炭土等[16 ,24 ,26 ] . 暗棕壤为本区主要土
壤 ,约占总面积的 80 %.
212 　研究方法
采用大流域径流实验和小流域对比实验相结合的研究
方法. 1)小流域对比实验 :选择带岭林业实验局寒月林场的
两个相邻小流域育林沟和新林沟为研究对象 ,其中 ,育林沟
为森林采伐实验区 ,集水面积为 8128 km2 ,1969 年对其进行
85 %的皆伐 ,伐后营造落叶松人工林 ;新林沟 (对照区) 为红
松针阔混交林 ,集水面积 28 km2 ,不进行森林采伐. 两个小
流域其他自然条件基本一致. 2) 大流域径流实验 :选择汤旺
河支流西南岔河的南岔站 (集水面积 2 582 km2)和汤旺河下
游干流的晨明站 (集水面积 19 186 km2) . 以上 4 个径流观测
站均为黑龙江省水文局设立的水文站 ,已连续积累了 30 多
年的径流资料 ,还有一些资料可直接从黑龙江省水文局刊印
的《黑龙江流域水文资料》中获得.
本文应用的森林资源资料均从伊春林业管理局、带岭林
业实验局、黑龙江省森林工业总局和黑龙江省森林资源管理
局获得. 主要来自《黑龙江省森林资源统计表》、《黑龙江省森
工国有林区森林资源一类清查资源汇编》、《黑龙江省森林资
源统计表》以及带岭林业实验局森林资源调查统计表 ,统计
年限为 1960～2004 年.
3 　结果与分析
311 　森林采伐对河川径流量的影响
由图 1 可以看出 ,两个对比流域 6～8 月份降雨
量基本一致 ,而二者的径流量则相差较大. 具体表现
为在采伐后的前 10 年 6～8 月份径流量 ,采伐流域
均高于未采伐流域 ;随后二者趋于一致 ,并逐渐表现
出采伐流域的径流量低于未采伐流域的趋势. 其原
因主要是森林采伐后 ,减少了林冠截留损失和林木
蒸腾耗水 ,使森林采伐后最初几年内径流量增加. 随
着落叶松人工林的生长 ,林冠截留损失及林木蒸腾
耗水量不断增加 ,采伐流域径流量相应减少 ,并逐渐
接近于对照流域. 随着落叶松人工林郁闭成林 ,森林
覆盖率不断提高并超过对照流域 (图 2) ,林冠截留
量和林木蒸腾耗水量进一步加大 ,从而使采伐流域
的径流量有低于对照流域的趋势 (图 1) .
图 1 　采伐流域与对照流域 6～8 月份河川径流量 (R)和降雨量 ( P)
Fig. 1 Run2off (R) and precipitation ( P) between harvested and contrsat
basin during J une to August .
Ⅰ1 采伐流域 Harvested basin ; Ⅱ1 对照流域 Contrast basin. 下同 The
same below.
　　经方差分析 ,采伐流域的径流量与未采伐流域
的径流量差异不显著 ( F = 0133 < F0105 = 4100) ,说
明森林采伐后立即造林不会显著影响河川径流量的
变化 ,尽管采伐后初期河川径流量有一定的增加 ,但
随着植被的恢复和人工林的郁闭 ,河川径流量会逐
渐恢复到采伐前水平.
图 2 　采伐流域与对照流域森林覆盖率变化
Fig. 2 Change of forest cover percent between harvested and contrast
basin.
　　为了研究大流域范围内森林采伐后年径流的变
化 ,选择控制整个小兴安岭林区的汤旺河晨明站 (面
积 19 186 km2)和森林流域面积较大的西南岔河的
南岔站 (面积 2 582 km2) 为研究对象 ,利用 1964～
1994 年间的水文资料与各年相对应的森林采伐、造
林等森林资源资料建立相关关系 ,分析森林的变化
对年径流量的影响. 以年径流量 ( y) 与更新造林面
积 ( x 1) 、采伐面积 ( x 2) 及降水量 ( x 3) 建立多元回归
模型 :
汤旺河晨明站 :
y = - 3421413 - 010182 x 1 + 010179 x 2 +
0622 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
019786 x 3 , R2 = 0186
西南岔河南岔站 :
Y = - 4351916 - 010008 x 1 + 010003 x 2 +
01856 x 3 , R2 = 0180
由以上回归模型可以看出 ,河川年径流量与采
伐面积及降水量呈正相关 ,与更新造林面积呈负相
关. 这说明森林采伐能增加年径流量 ,而更新造林则
有减少年径流量的趋势. 这与小流域径流实验所得
结果基本一致.
312 　森林采伐对洪水径流的影响
抽取两个对比流域的 10 次实测洪水资料进行
对比 ,研究森林采伐对洪水径流的影响 (图 3) ,结果
表明 ,采伐流域的 10 次洪水流量模数均高于未采伐
流域. 经方差分析 ,两个对比流域洪峰流量模数差异
显著 ( F = 4193 > F0105 = 4141) ,尤其是在采伐后的
初期阶段 ,说明森林采伐对洪水流量产生显著影响.
实测结果还表明 ,在暴雨量小、历时短 ,且前期降雨
量小的情况下 ,采伐流域的洪峰流量显著增加 ,而在
相邻的对照区内 ,由于森林有较大的调蓄能力 ,洪峰
流量较小 ;在暴雨量大、连续时间长的情况下 ,采伐
流域与对照流域洪峰流量接近相等. 如 1985 年 8 月
7 日的一场洪水. 在洪水产生之前连续 8 天降雨 ,森
林流域几乎处于饱和状态 ,8 月 7 日仅 60 mm 一次
降雨 ,便导致了新林沟 (未采伐流域) 历年来最大的
洪水. 由此说明森林削峰减洪的能力是有限的 ,当一
次降雨量超过 100 mm 时 ,森林的拦洪蓄水能力逐
渐减弱 ;当一次降雨量超过 150 mm 时 ,森林几乎丧
失拦洪能力[12 ,19 ,21 ,29 ] .
图 3 　采伐流域与对照流域 10 次洪峰流量模数
Fig. 3 Ten peak flood modulus between harvested and contrast basin.
313 　森林采伐对融雪径流的影响
图 4 结果表明 ,采伐流域 4 月份融雪径流明显
高于对照流域 ,经方差分析 ,两个流域的融雪径流差
异显著 ( F = 6151 > F0105 = 4126) . 森林采伐增加融
雪径流的原因可以从两个方面得到解释 :1) 采伐前
流域内植被为原始红松林 ,林冠截留降雪量较大 ;森
林采伐后消除了林冠的截留量 ,采伐迹地积雪量大
大提高 ,从而使融雪径流增加[10 ,15 ,17 ,18 ,20 ,23 ] . 2) 森
林采伐后 ,营造的落叶松人工林及天然更新的阔叶
树在冬季均落叶 ,对降雪的截留量较少 ,同时又对林
地起到了防风护雪作用 ,减少了积雪蒸发 ,有利于 4
月融雪径流的提高.
图 4 　采伐流域与对照流域 4 月份融雪径流量
Fig. 4 Snowmelt runoff between harvested and contrast basin during
April.
4 　讨 　　论
　　小流域径流对比实验表明 ,森林采伐后营造落
叶松人工林 ,初期的 10 年内 ,河川径流量表现为增
加趋势 ;随着落叶松人工林的生长和郁闭成林 ,采伐
流域的河川径流量逐渐减少 ,并趋于采伐前水平或
低于采伐前水平 (与对照流域相比) . 方差分析表明 ,
森林采伐后立即造林不会显著影响河川径流量的变
化.大流域径流实验表明 ,河川年径流量与年降水
量、森林采伐面积及更新造林面积有着密切关系. 森
林采伐面积与年径流量呈正相关 ,森林采伐能增加
河川年径流量. 更新造林面积与年径流量呈负相关 ,
更新造林能减少年径流量 ,这与小流域实验结果基
本一致. 而森林采伐对洪峰流量和融雪径流均有显
著增加作用.
当然 ,小流域对比实验条件基本为一次性森林
采伐和一次性造林 ,而大流域径流实验条件为连年
都有森林采伐与连年的更新造林 ,森林采伐与更新
造林对河川径流量的影响交替进行. 因此 ,大小流域
实验中森林采伐对河川径流的影响过程并不完全一
致.而大小流域的实验得到的共同结果为森林采伐
能增加河川径流量 ,但差异不显著. 此外 ,择伐和皆
伐对河川径流的影响也不同. 皆伐比择伐更利于导
致洪峰的形成和洪水的发生 ,而择伐比皆伐更有利
162212 期 　　　　　　　　　　　　　　朱道光等 :小兴安岭森林采伐对河川径流的影响 　　　　　　　　　　　
于融雪径流的增加 ,因择伐既减少了林木对降雪的
截留损失 ,利于林地积雪的增加 ,同时森林环境变化
不大 ,有利于融雪径流的增加和延缓[5 ,6 ,8 ,11 ,25 ] . 而
小兴安岭林区多为异龄针阔混交林 ,采伐方式多采
用择伐. 这对于增加和延缓春季融雪径流 ,缓解东北
的春旱 ,增加下游工农业用水有着重要的现实意义.
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作者简介 　朱道光 ,男 ,1972 年生 ,硕士研究生. 主要从事森
林水文、生态学等方面研究. Tel : 0451282190615 ; E2mail :
zhudgl @163. com
2622 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷