生态型采伐与森林生态系统稳定性维持.doc

生态采伐与森林生态系统稳定性维持摘要：采伐是人类影响森林生态系统的一种重要方式，直接改变着森林景观和森林的生态结构。传统的采伐方式前期以皆伐为主，严重破坏生态系统稳定，加剧了森林景观的破碎化，降低了森林的生态效益。后期采取的择伐方式由于缺少生态学原理的指导，仍对森林生态系统具有较大的威胁。择伐不等于生态采伐，它仍是传统采伐方式的延续。本文在综述生态采伐的理论和模型的基础上，探讨了生态采伐和森林生态系统稳定性维持的关系，对森林采运理论的研究和森林生态系统的保护具有一定的参考价值。关键词：采伐 生态采伐 森林生态系统Ecology-based logging and the maintenance for stability of forest ecosystemAbstract: Logging is an important human affection on forest ecosystem，changing the landscape and ecological structure of forest directly. The traditional method is clear logging，which destructed the stability of ecosystem seriously, increased the fragment of forest landscape, and reduced the ecological benefits of forest. Selective logging with no ecological principle guiding, which is the later way, is still a large threaten to forest ecosystem. Selective logging doesnt mean ecology-based logging; it is the perpetuation of the traditional way. Based on the summary of principles and models of ecology-based logging, this paper discussed the relationship between ecology-based logging and the maintenance for stability of forest ecosystem, so there is some reference value in the study of forest logging theory and the protection of forest ecosystem.Keywords: logging，ecology-based logging，forest ecosystem引言森林作为陆地生态系统的主体，承担着涵养水源、保持水土、防风固沙、调节气候、净化空气、美化环境、提供木材和其他林产品等功能。采伐作为人类对森林的一种重要干扰方式，直接影响着森林生态系统和森林景观。传统的采伐方式以取材为目的，过度追求经济效益，采用大面积皆伐，森林被剃光头之后，其生态效益也随之下降，土壤退化、生物多样性锐减等问题接踵而来，人类的居住环境受到威胁，社会发展受到制约。皆伐方式受到质疑之后，人们开始呼吁择伐，规定一定面积内只能择伐一定百分比的蓄积量或株数，这个百分比具有一定的主观性和经验性，并没有充分的科学依据1。实践证明，择伐依然对森林生态系统产生破坏作用，阻碍森林资源的可持续利用，因为择伐没有处理好何地采、采什么留什么的问题，只是将大面积皆伐变成了局部性采伐，依然存在采大留小的拔大毛现象，不符合生态规律，是传统采伐方式的延续。如何采伐才能既获得经济效益又能维持森林生态系统的稳定性这一问题引起了人们的思考，针对这一问题的生态型采伐得到了人们的重视。本文在综述生态采伐理论和模型的基础上，讨论了生态采伐与森林生态系统稳定性维持的关系。1 生态采伐的概念生态采伐又被称为“无害于环境的采伐”或“环境友好型采伐”，是指在采伐过程中运用生态学原理，合理的进行采伐规划，兼生产和保护为一体，既能取得经济效益，又能维持森林生态系统的平衡，实现系统稳定和森林资源的可持续利用。在我国，陈陆圻（1986）首次提出了“生态型森林采运”这一名词，他将森林生态采伐定义为用森林生态学原理指导采伐作业，作业中尽可能减少对森林生态系统的破坏，做好采伐迹地的清理与处理，为下一代森林创造更好的生态环境，并采取措施保护好幼树幼苗。1999年，徐庆福2又提出了森林生态采伐的定义，他认为生态采伐是以现代生态学、生态经济学原理为指导，以森林资源永续利用和可持续发展为原则，运用系统工程方法及先进科学技术，在维护森林生态系统平衡和促进森林生产力提高的前提下，经济、高效地收获木材、从而达到实现森林的经济效益与生态效益、森林采伐与培育开发、森林的近期效益与长远效益的相互统一，为实现林业高效、协调持续发展创造条件。2000年，赵秀海等3将森林生态采伐定义为以生态学原理为指导，根据森林的生态学特性进行伐区区划、设计、山场作业及组织管理等森林经营活动，把森林资源的利用和保护结合起来，以达到持续发展森林资源的目的。2006年，张会儒等4将森林生态采伐定义为依照森林生态理论指导森林采伐作业，使采伐和更新达到既高效利用森林又促进森林生态系统的健康与稳定，达到森林可持续利用目的。其共同点都是以生态学原理为指导，强调在维持森林生态效益的前提下，实现森林资源的充分利用，提高森林资源的经济效益。2 森林生态采伐的基本理论2.1 生态采伐的原则根据森林生态采伐的环境友好型特点，其采伐的原则应为：采伐不影响或尽可能不影响森林生态系统，不造成森林生态系统结构、功能的损伤。其采伐设计不仅考虑木材收获，而且要考虑维持森林固有的生物多样性、树种组成和搭配、林相和森林景观及其功能等因素，这是生态采伐与传统采伐方式的根本区别8。2.2 生态采伐的内涵由于采伐干扰主要是以林分为基本单位，而干扰的结果往往从景观上体现出来，因此林分和景观是森林可持续经营的两个关键尺度，一个林分被皆伐就意味着景观中出现一个裸露斑块，如果多个林分被皆伐，景观的破碎化程度将加剧，水土流失和物种消失的可能性也将提高。所以对森林的经营活动必须综合林分和景观两个方面，考虑采伐对森林空间结构的影响，保证森林生态功能的正常发挥。在林分水平上，要重视林分植被多样性的维护，采伐前要确定采伐木和保留木，根据林分条件，树种的生态学特性和立地条件等确定择伐树种和径级，低于该径级予以保留，高于该径级的理论上可定为采伐木。每公顷应保留12株大径级老龄林木，在一定面积内要考虑保留下来的老龄木的树种搭配问题，它们可成为天然更新种源，也可为一些野生动物和微生物提供必要的生境3，此外还要保留一定的采伐剩余物，包括枯枝落叶，枯木和倒木，以满足动物觅食和求偶等活动的需要，陡坡和石塘等伐后很难恢复或易造成水土流失的地区应严格控制采伐或禁伐。在景观水平上，采伐前进行合理的景观规划，在采伐设计时要考虑采伐后的林地给人的视觉感受，不能造成千疮百孔的破碎景观。另外要维持森林景观上的稳定，必须认清伐区的建群种或关建种，如果过度采伐关键种，可能导致食物链中断，造成系统不稳定，久而久之，系统就会退化，景观破碎化会加剧，因此采伐时应保留一定数量的建群种，以保证采伐后的林区能顺利的完成自我恢复，保留建群种是保护森林景观的一个重要方面。2.3 生态采伐的作业技术采伐方式的选择，主要是从减轻操作人员的劳动强度、提高工作效率、加强作业安全性、减少立木摔伤和砸伤率，以及保护保留木等方面考虑7。有研究表明，油锯带动液压伐术楔不但能减少对采伐木的摔伤率，提高采伐木质量，而且有利于保护幼树幼苗。另外，采伐时应严格控制树倒方向，避免倒向岩石、幼树等，以保证采伐木的质量并减少对保留木的砸伤。集材方式的选择，畜力集材和索道集材对林地生态的破坏较小，农用车和轮式拖拉机集材对迹地土壤影响较大，特宽低压轮胎集材机和履带式集材机对土壤影响较小。张正雄5等研究表明农用车集材对集材道土壤理化性质有较大的影响，集材后除土壤容重和团聚体结构体破坏率等指标增大外，其余土壤性能指标均下降，其影响随土层深度的增大而呈下降趋势。赵秀海6等研究得出，在履带式拖拉机集材道上，土壤的硬度和孔隙度都比轮式拖拉机集材道上的大，就苗木生长而言，履带式拖拉机比轮式拖拉机的损害要小。因此，集材方式应选择畜力集材或履带集材机集材，以减少集材机的接地压力。另外，对一些珍贵树种或其他设备不可及的山区，可考虑直升飞机集材或架空索道集材，以减少对迹地植被及表土层的破坏，并减轻对保留木的损伤。伐区清理方式的选择，采伐剩余物作为生物学遗物具有保持水土，促进树木自肥的作用，应予以保留。在我国南方经常采用炼山法处理采伐剩余物，有研究表明，炼山初期由于短期激肥效应幼木的生长速度较高，但34年后的生长速度明显低于不炼山的林地。赵秀海等9研究表明，火烧清理方式造成的水土流失与养分流失都大大超过未清理和带堆清理的林地。因此，为减少对林地土壤的干扰，应避免使用炼山法处理采伐剩余物，可用散铺或带状堆腐的方法，既为下一代林分更新创造了良好的物质基础又保留了种源，也满足了野生动物觅食和求偶等活动的需要，这是森林生态恢复的重要途径。采伐迹地的生态恢复，由于采伐活动对林地植被的破坏以及集材机械对土壤的压实和其多次在林地上行走形成的辙沟，造成植被的水土保持能力大大下降，如不及时进行生态恢复，难免造成水土流失。对采伐迹地进行生态恢复按照适地适树的原则，根据立地条件和原生植被的分布规律，选择在现有立地条件下适宜生长的乡土植物，加快生态恢复的速度，营造稳定的次生群落。3 采伐林区的生态稳定性评价模型3.1 景观破碎化指数，其中，式中：为类斑块破碎化指数；为景观样区总面积；为类斑块面积；为类斑块个数。3.2 物种多样性指数（1）重要值：=相对多度+相对优势度+相对频度 （2）多样性指数：Simpson指数： 式中：为Simpson多样性指数；为总个体数；为第个种的个体数，为种数。 Shannonwiener指数： 式中：为Shannonwiener多样性指数；，代表第个物种的相对多度。3.3 景观连接度指数式中：为景观要素连接度指数；为第类景观要素第斑块的面积。3.4 森林恢复能力的计算计算森林系统的恢复力时，一般选择关键物种、活力、组织和优势度中的某一项作为指标13。计算公式为：式中：R为森林恢复力；为从胁迫状态恢复到稳定状态的时间；为可承受的最大采伐强度。4 生态采伐与森林生态系统稳定性的关系生态采伐兼采伐林木和保护环境为一体，伐前进行采伐规划，确定采伐木和保留木，伐后合理集材，正确设置集材道路和贮材场，不仅能有效减少采伐对森林生态系统的干扰，还能起到优化森林生态结构，促进群落演替的作用。采伐时保留一定数量的关键种和老龄木不仅能提供种源，还能维持稳定的食物链，改善林分的年龄结构，促进整个森林群落的稳定，例如，壳斗科树种在中亚热带常绿阔叶林中是关键种，它的果实是许多森林动物的食物，这些动物又是其他一些植物例如猕猴桃、木通、荚莲等的种源传播者，因此采伐时保留一定数量的壳斗科树种对维持整个森林系统的稳定具有重要意义。生态采伐引用近自然林业(close to nature forestry)的经营模式，模仿自然干扰，采伐和抚育的方式与潜在的天然植被的自然关系相接近12，兼顾混交-异龄-复层林的营造，应用接近自然的森林经营方法实现森林群落的动态平衡，改善林分结构，采伐林木的同时注重保持水土，维护地力。对采伐迹地进行生态恢复时，充分利用适合当地生态环境的乡土植物，以促进群落稳定，提高林分的植被多样性。同时，保护一些珍贵树种，维持森林生态系统基因库的完整。采伐干扰对林窗的形成作用较大，小面积采伐形成的林窗能改善林内的透光、温度、湿度、风速等，可以促进林木生长，维持系统的生物多样性10。有研究证明，适度的采伐干扰不但不会影响林分的防护功能，反而能够形成林窗促进天然更新。郝清玉11等通过对阔叶林不同采伐年限的大林窗进行调查分析得出，如果林窗尺寸不超过0.06hm2，对林木生长和更新均不会产生不利影响，边界树种多样性指数与采伐年限成正比。因此，生态采伐产生的林窗对促进森林天然更新，形成异龄复层林，提高森林生态系统的稳定性具有重要意义。5 结语生态采伐融生产和保护为一体，既重视林木生产又强调保护森林环境，采伐时选择小型机械，避免使用大型机械，以减轻强度作业对保留木的损伤；集材时选择畜力集材或履带集材机集材，尽量减轻设备的接地压力，减少对林地土壤的干扰；清林时避免使用炼山法，采取散铺或带状堆腐法，既提高肥力又保护种源；采伐迹地的恢复按照适地适树原则，采用适合立地条件的乡土种，加快恢复步伐。生态采伐引用近自然林经营的理论和林窗干扰学说的理论，采伐时兼顾抚育，使采伐活动不仅能获取林木，还能改善林分组成，优化林分年龄结构，其复层异龄经营一方面显著提高了林分的抗风灾能力，有利于森林防护功能不间断的持续发挥，另一方面也有利于林分内合理的自然竞争，促进目标树木的生长，不同龄级林木的演替生长，增强了木材生产的可持续供给和森林的可持续经营。参考文献：1 邝先松，刘仁林.生态采伐在未来林业发展中的意义J.江西林业科技.2001(1):26