森林采伐干扰研究进展
1 *
（单位）
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Key words:
森林是陆地生态系统的主体，其不仅向人类发展提供大量的木材和非木质林产品，而且在调节全球气候变化、保护生态环境和维持生物多样性等方面起着重要作用。人类活动对自然环境的影响，改变了所有陆地和不同气候带的生态系统
【李博，1997】。随着生态环境的变化，相关学者更加关注“受干扰”生态系统方面的研究，森林生态系统结构和生态功能受干扰的影响及其对干扰的响应机理等问题，已经成为森林生态领域的研究重点与热点。【朱教君，2004】【康乐，1990；金永焕等，2004；刘明国等，2009】
人类发展历史就是森林受干扰的历史，森林受干扰是非常普遍且不可避免的，干扰影响着森林的不同阶段【刘增文等，1997】。人类对森林存在着不科学开发利用，绝大多数情况下，人类活动和破坏是密切相关的，因此，人为干扰比自然干扰对森林的影响较大【DRURYEW H et al，1973】。到目前为止，由于人类不合理的采伐干扰，世界范围内的森林植被严重退化已经到达十分严峻的后果。如何从自然干扰中收获经验，科学合理地控制和利用采伐干扰，维持森林生态系统健康的生态功能，提高生产力，实现森林生态系统多种效益的高效、稳定和可持续。促进人与森林的和谐共处和可持续经营将是干扰生态领域研究面临的重要问题。
2 森林干扰的基本理论
森林生态系统受干扰的因素很多，如风干扰、火干扰、地震干扰和人为干扰等，不同学者对干扰概念的定义是有差别的，如【Pickett 等[4]】对干扰概念的定义：指使生态系统、群落或物种结构遭受破坏时，其基质和物理环境的有效性发生显著变化的一种离散性事件。【White ，1985】则认为：自然群落和生态系统都是存在动态变化和空间异质性，干扰是群落结构、动态变化和空间异质性的项目基金：
第一作者：
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主要来源。
森林干扰生态研究中，研究者对森林干扰概念及其内涵的界定仍是存在差异，但其共同点：森林干扰是群落结构发生改变后，使物理环境因子或资源有效性发生改变的相对独立的事件【Pickett et al.，1985；伍业钢等，1992】。而景观生态学对干扰定义：干扰是形成景观异质性的主要原因，可改变景观格局，但又受景观格局的制约。无论森林干扰的概念是如何定义，干扰在决定森林结构和功能方面都发挥着关键作用，是森林生态系统广泛分布的非常规现象【Oliver ，1981；Pickett et al.，1989；Rydgren et al.，2004；Patrick et al.，2005】，【Attiwill ，1994】。
森林受干扰主要表现为森林生态系统可利用资源发生改变、个体的竞争关系和物种死亡率直接反映种群和群落动态【Denslow et al.，1998】。种群受干扰是通过对种群发生过程中的年龄、大小、遗传结构以及个体的空间分布格局直接影响【张金屯等，1988；申太波等，1998；Denslow et al.，1998；何志斌等，2009；Stueve et al. ，2007】。而群落受干扰时，通常表现为森林群落演替发生改变
【Turner ，1987；Tilman et al.，1997；Peng ，1996；朱教君等，2002；刘明国等，2009】。这些研究表明，森林受干扰对生态系统环境条件造成一定的影响【朱教君等，2004】。
3森林干扰类型
森林干扰类型根据干扰起源分为自然干扰和人为干扰【Pickett et al.，1985；徐化成，1998】。
自然干扰是自然环境条件下没有人类活动的参与而发生的干扰。森林生态系统受自然干扰的影响因素很多，根据森林受干扰的作用程度，可以分大干扰和小干扰，如林冠层的林木完全被破坏为大干扰，只有部分林冠层的林木受到破坏则为小干扰。根据自然干扰的机制还可以分为生物性干扰和非生物性干扰，比如病虫害、微生物活动和动物危害等属于生物性干扰，风、火、雨雪、地震和洪水等属于非生物性干扰。【【【森林生态系统受自然干扰方面的研究较多，包括一些频繁发生，持续时间短且具有一定规律性的干扰，如森林火灾、风灾害、雨雪灾害和病虫害等；还有干扰持续时间和间隔周期较长，如地震灾害、冰川退化等方面的报道【00】【[9]】】】。森林火灾、风、野生动物和病虫害等干扰普遍存在，地震、滑坡和泥石流等发生在特殊地域，而水热条件、土壤类型及理化性质等与特定自然地理区域的气候和地形因子密切相关。
人为干扰是指由于人类生产、生活和其他社会活动形成的干扰体对自然环境和生态系统施加的各种影响【盛连喜，环境生态学】。随着人类社会和经济的发展，森林生态系统受人为干扰远超过了自然干扰，甚至改变了原有的自然森林景观。森林受人为干扰主要包括毁林开荒、林木采伐、采集种子、狩猎、放牧、旅
游和污染等。而森林受人为干扰也不断出现新的形式，比如游憩和野外探险等都能对森林生态系统造成不同程度的破坏。人为干扰并不全是对森林生态系统的一种破坏行为，按其性质可分为破坏性干扰和增益性干扰；破坏性干扰通常是指导致森林正常结构破坏、生态平衡失调和生态功能退化，如森林乱砍滥伐、皆伐和过度放牧等掠夺式经营对森林生态系统是毁灭性，应该杜绝类似的人为干扰行为。增益性干扰则是指人类经营利用森林时，适当地进行合理采伐、修枝、人工更新和低产、低效林份改造等，促进森林生态系统植被更新和稳定。
森林未被开发利用前，主要受风干扰、火干扰和病虫灾害等自然因素影响。随着人类对森林开发利用，森林生态系统开始受到采伐、放牧和游憩等强烈的人为干扰，其中，采伐干扰是森林群落结构和生态功能发生较大改变的最主要影响因素。
4采伐干扰对森林生态系统的影响
森林采伐是指人类为获得木材和林产品而对森林进行的经营活动，这种重要的人为干扰对森林生态系统产生较大的破坏【周宇爝等，2009】。采伐干扰对森林生态系统的影响很大，林木的采伐、木材运输、集运材道路和机械设备等均可使森林植被和土壤不可避免地遭受不同程度的损害，大量的林下植物拦腰折断而影响森林天然更新；由于土壤破坏程度受采伐强度、集运材方式和机械设备的使用等主要因素的影响，使土壤中养分、水分和空气之间交换受阻，土壤微生物和真菌的活动受到限制，土壤地力严重衰退。因此，科学合理的森林采伐才可以促进林木生长、改善林分、有利于森林更新恢复、动植物多样性的维护和森林经营的可持续等。
人类为获得木材和林产品同时，改变森林资源的空间异质性，导致森林的光、温、水分和养分等环境因子发生变化，使森林植物的生理生态、植被组成以及生态系统的群落结构和更新演替进程受到不同程度的影响【Aubert et al.，2003；Zhu et al.，2004；Patrick et al.，2005； Hubbert et al.，2006；江波等，2004；王惠等，2007；Frank et al.，2009】。
4.1 采伐干扰对森林生态环境的影响
森林生态系统是森林与环境在互为影响、相互制约两个方面的统一体。采伐干扰对森林生态环境的影响一直倍受国内外学者关注【Foster et al.，1976；White et al.，2000；Midgley ，2001；臧润国等，1998，朱教君等，2004；Gotmark et al.，2011；Guo et al.，2010】。森林采伐是以森林生态系统为对象，获取木材和林产品而进行的经营活动，发挥森林的经济效益；同时，根据森林是再生资源的特点，通过采育结合、及时更新等重要措施，藉以维护森林环境的稳定和发挥生态效益。由此说明，采伐干扰只有森林生态环境不被破坏，持续地保持生态平衡的情况下，才能很好地发挥森林的生态效益和经济效益。
由于不同程度上的森林采伐方式和采伐强度，对森林生态环境的影响作用有着较大差别。未被采伐的森林内环境较湿润，光照相对少，林内耐阴植物较多；随着采伐强度的不断增大，林地内的光照强度升高出现较大温差，水源涵养能力降低，使森林气候向干燥化方向发展。特别是森林皆伐后，直接改变了森林环境及其小气候因子，林地裸露被阳光直射，蒸发量迅速增加，湿度明显下降。虽然皆伐增加了阳性草本侵入的机会，也是导致水土流失严重、洪涝灾害和干旱等森林生态平衡失调的重要因素【Adrienne ，1999；Kneeshaw ，1998；郝占庆，1994；吴刚等，1998；臧润国，1999；张荣瑛，2006，马万里等，2007】。
4.2 采伐干扰对森林生物多样性的影响
森林生物多样性是指森林生态系统及其所有植物、动物和微生物组成的全部物种，包括这些物种在森林生态系统的生态过程【陈梦，2005】。它是生物多样性的重要组成部分，而森林植物多样性则是其生物多样性研究的重要基础。
森林采伐导致生态环境发生改变，使森林群落的生物多样性发生变化
【Collins et al.，1985；Belsky ，1986；Adrienne ，1999；Kneeshaw ，1998】。采伐干扰对植物多样性影响主要是在不同采伐时间、采伐强度的森林进行研究。采伐干扰后生物多样性随即增大，但小环境的变化对生物生存超过一定的阈值后，原来的生态环境和生物多样性也将改变，导致许多物种毁灭，物种多样性和遗传多样性受到严重威胁【周莉等，2003；Polley et al.，2005】，当然这种变化因采伐干扰的方式和强度不同而变化【Williams ，1990；Welsh ，1990，1991；Black ，1992；Halward ，1992；Clouscard ，1994；Stephen ，1994；臧润国等，1997；Kerr ，1999；Lahde ，1999；江波等，2004；刘庆等，2004】。
目前，关于森林采伐干扰对生物多样性的影响存在两种不同的观点：一是采伐后对森林植物多样性的影响较小，一些研究表明，森林采伐强度为20%和30%或者皆伐后对物种多样性影响无不显著变化，而择伐干扰的物种丰富度和Shannon-Wiener 多样性指数变化较小【Gilliam 等，1995，雷相东等2005，金永焕等2006】。另一种观点认为不同的采伐干扰对物种多样性产生较大的影响，如 相关学者利用抚育间伐对油松人工林的林分生长和林下植物多样性的影响研究发现，采伐干扰对物种多样性的影响是显著的【马履一等，2007】；而人为干扰导致雷竹林层次减少、草本层盖度和高度也明显下降，随着干扰强度增大植物多样性指数减少，对立地条件差的林分群落多样性的影响会更明显【余树全等，2003】；随着间伐干扰强度增加，红松人工林下植物种类、数量反而增多且明显高于对照区，在组成上表现为共有物种增加【于立忠等。2006】；马万里等【2007】研究发现，长白山采伐干扰后核桃楸林草本植物多样性变化是显著的，皆伐干扰的林分变化比择伐干扰变化较大。
4.3 采伐干扰对森林群落结构的影响
由于植物相对不移动性，其生长主要取决于立地条件和环境资源的利用状况，同种或者异种相邻个体为实现自身生长的最佳状态，必然争夺有限环境资源，导致种内或种间的干扰和竞争。采伐干扰使原有的森林环境发生了改变，主要表现为优势种的退化，特别是关键种的物种组成、空间结构及格局和种间关系发生变化，森林的生态过程失衡引起群落植物重新选择、分化，导致森林群落发生演替。相关研究表明，采伐干扰的方式、强度、频度和大小等对森林群落结构变化有着密切的关系。【Abrams et al.，1986；张金屯，1988；Petraitis et al.，1989；Sagar et al.，2003；徐化成，2001；Hèrault. ，2005】。
不同的采伐干扰方式中，皆伐就是将林木一次性全部伐光；渐伐是一定时期内分阶段将林木伐光，且完成森林群落天然更新；择伐则是以单株或团状形式采伐成熟林木，其特点是采伐间期短和采伐量较小【Leak et al.，1977】。由此可知，皆伐对森林群落结构的改变最大，渐伐次之，而择伐较小。
一些研究表明，不同间伐干扰强度对红松人工林的群落物种组成有较大影响，随人为干扰强度增加共有物种增加，且共有种和相似系数明显高于原始林【于立忠等，2006】。相关研究者分析了落叶松林下层植物组成结构与采伐干扰的关系，获得林冠下的灌草阳性旱生种类和阴性湿生种类的数量及其盖度明显增加，优势层片的植物种类和盖度变化显著【张明如等，1999】。利用Levins 生态位宽度指数对阔叶红松林采伐干扰下主要灌木种群生态位动态研究发现，采伐干扰后一定时间范围内（10a ）促进灌木生态位的释放，与原始林相比生态位宽度增大，优势灌木对资源和空间的利用程度增加。随着乔木树种的生长更新，灌木的生态位又逐渐降低，采伐后20 a基本接近原来的生态位宽度【王惠等，2007】。而对常绿阔叶林不同干扰程度迹地群落结构的研究结果：微干扰下形成的常绿阔叶林在高生长、径级生长以及物种多样性方面均优于持续干扰下形成的杉木林，且林木生长方面也优于后者【蔡小虎等，2003】。此外，有学者认为人为干扰是引起群落的层次结构简单化、灌木层消失、草本层不明显、植物盖度下降、高度降低的主要原因，这种趋势在人为干扰梯度上得到明显表现【余树全等，2003】。
4.4 采伐干扰对森林群落更新及演替的影响
森林演替是森林群落内部各组分之间运动变化和发展的必然结果，且存在于所有森林演替过程的长短不同【Kimmins ，1994】。采伐干扰与森林生态系统的更新及演替关系密切，森林天然更新从种子、扩散、萌发、定居和生长等环节都到其有利或者有害的影响。科学合理的采伐干扰能够为森林天然更新及演替创造良好的条件；不合理的采伐对森林更新及演替产生不利的影响，甚至可能导致森林生态系统失衡。如皆伐就是采伐森林伐区的全部林木，如果面积过大则种源不足、落种不均匀，同时更新迹地失去遮阴、湿润的森林环境，造成幼树分布不均和更新幼树株数不足【沈国舫，2003；刘明国等，2009】。我国学者对云南松林
林下幼苗调查研究显示，该林分下1～3年生幼苗不能生长成幼树，采伐后大量林下更新的幼苗则可以成长幼林，也可能导致林内水分蒸发量大于降雨量，土壤水分不足，使幼苗大批量死亡【杨永祥等，2003】；而Urban Nilsson等【2002】对瑞典南部4个不同间伐强度的挪威云杉林林下幼苗研究发现，挪威云杉幼苗出苗率随着间伐保留的林木密度增大而升高，对白桦和苏格兰松幼苗的萌发的影响不显著，不同采伐干扰方式对森林天然更新及演替效果影响的差异较大。
林木的采伐方式和采伐强度，对森林采伐干扰后林分天然更新显得极为重要。大量研究表明，森林采伐干扰强度应该限定在较低水平上，林木尽量实施择伐特别是弱度择伐，否则森林天然更新不能及时恢复采伐干扰前的状态【韩景军等，2000；赵来顺，2000；刘慎谔，1954，1986；王镇等，2001；亢新刚，2001】。因此，通过合理采伐（间伐或者择伐）调节林分郁闭度、改善林内光环境、提高土壤的含水量和促进枯枝落叶分解等，为种子发芽、幼苗成活及幼树生长创造有利条件，从而促进天然更新【朱教君等，2002；刘明国等，2009】；
目前，森林生态系统演替一般是利用空间代替时间法【Kimmins ，1996；Peng ，1996；Breckle ，1999】，主要集中在森林采伐干扰对群落演替影响和采伐后群落演替过程进行研究【D.Mueller-Dombois ，1986；彭少麟等，1998；安树青，1997；张金屯等，2000；余树全，2003；Yang et al.，2005；范玮熠等，2006】。由于高强度、大面积和长时间的采伐干扰破坏森林生态系统的稳定性，使森林群落结构和功能破损并处于过渡状态，最终导致生态系统严重的退化。如人为干扰频繁导致阿尔卑斯山边缘区和平原丘陵区的森林群落天然更新和演替功能被严重改变，几乎不存在有近似天然的森林，而内山区的大部分森林仍近似天然或仅被轻中度改变【Grabherr et al.，1998】。此外，森林生态系统受干扰也是演替的外在驱动力，自然的和人为干扰引起生态系统的对称性破缺，推动了系统的进化和演变。
4.5采伐干扰对森林养分循环的影响
森林生态系统的植物生死过程受内部因素和外部环境因子干扰调节的影响，这种调控机制决定着处于不断发展变化的森林养分循环【朱教君等，2007】。采伐干扰将导致森林养分循环发生变化，尤其是皆伐后林冠消失，使采伐林地的生态环境和土壤理化性质发生明显改变【满秀玲等，1997，1998；Andrew ，2005；Piirainen et al.，2004】，从而对森林生态系统内的养分循环和土壤水肥含量产生巨大的影响【Weetman et al.，1972；Foster ，1976；Johnson et al.，1988；Homann ，1994；姜金波等，1995；Heilman et al.，1997；Iseman et al.，1999；Smith et al.，2000；赵永泉等，2000；DeLuca et al.，2000；Parffit et al.，2001；Zhu ，et al.，2004；谢锦升等，2005】。
20世纪70年代以来，森林采伐干扰导致林地的养分衰竭的问题被广泛关注
【Rennie ，1955；刘增文等，1997】。采伐林木、修枝和清扫凋落物等可能引起
林地土壤侵袭而造成养分的流失，在森林植被不能及时恢复的情况下，林木减少养分吸收而流失和淋溶损失，使森林生态系统的养分循环失衡【Ballard ，2000；Weetman et al.，1972；Foster ，1976；Heilman et al.，1997；Weetman et al.，1972；满秀玲等，1998；Johnson et al.，1988；Homann ，1994；Iseman et al.，1999；Smith et al.，2000 ；DeLuca et al.，2000；Parffit et al.，2001】
相关研究表明，森林采伐后初期林地条件的剧变加速了枯枝落叶和有机质分解加快，土壤养分会迅速增加，由于不能被植物及时地充分吸收而随径流迅速流失【邱仁辉等，2003；满秀玲等，1998；张荣瑛，2006；郝广明等，2002；郑丽凤等，2008】。伐倒林木和集材作业都能让土壤的机械破坏，导致土壤团聚体粉碎【罗沛韬等，2004】；尤其是机器设备集材对地表的破坏，使土壤空隙、容重和透水性等物理性质发生改变【董希斌等，1997】，破坏森林养分循环，而这些变化需要恢复的周期长，还与采伐干扰方式和采伐强度有着密切联系。天然林林地采伐10a 后土壤理化分析表明，强度择伐、极强度择伐和皆伐对土壤团粒结构稳定性、水分、孔隙状况和养分均造成不利影响且随采伐强度的增大而加剧；林地采伐后的初期土壤有机质、全量养分和速效养分含量均增加，随后就迅速减少，以至低于采伐前的水平，尤其是表层土壤变化更为明显，伐后10a 仍未得到恢复
【郑丽凤等； 2008】。由于森林的不合理开发利用，采伐干扰使素有“绿色金库”之称的闽北水土流失面积达1950.82km 2，且造林多是实行大面积皆伐、劈草炼山和全垦整地，而幼林期在炼山1年内，地表径流量增加5~6倍。我国有大面积森林的健康和安全遭到严重破坏，人类的采伐干扰强度已经超出了森林生态系统的承受能力。【陈高等，2003；王根绪等，2003；何浩等，2005；靳芳等，2005；陈高等，2005】。因此，应该合理控制森林采伐强度，积极推广低强度（弱度或中度）择伐【周新年等，1998；邱仁辉等，2001】，减少高强度（强度或极强度）择伐，特别是避免皆伐，使采伐林地的土壤破坏程度降到最低。
5 采伐干扰与森林经营管理
森林采伐完成林木收获和维持森林生态系统完整性，是森林经营者和生态学家共同关注的问题。任何一种森林经营管理活动看作是不同采伐强度获得木材的干扰计划，其影响森林的生态环境特征不均一，进而影响生态系统结构和功能以及生物多样性等【4,55】。森林经营的主要目标是以生产木材为主、并维持生物多样性和生态功能【Mitchell 等；27,38】。而自然干扰理论是经营森林维持生物多样性最好方法之一，它在干扰生态范围内考虑人类对森林开发利用，改变营林体系中的采伐方式，创造适宜许多树种生存的微生境（特别是有粗枝落叶和阔叶树种），为我们提供森林可持续经营提供一个基础模型指导营林实践【38】。
采伐干扰明显改变森林资源有限性，因此将不同采伐方式和采伐强度与树种生物学特性紧密结合，是全面了解森林生态系统结构和功能的变化规律、森林群
落与环境因子之间相互作用的重要基础【69】。
森林经营依据重要的近自然营林理论，严格坚持保护、管理与利用森林之间相联系【1，44】。森林资源主要依赖尺度相关的管理体系，来维持和提高生物多样性。而不同采伐方式和采伐强度是对森林生态系统进行调控，如利用低强度（弱度或中度）择伐干扰的正面效应完成森林天然更新，并为天然更新的种群生长发育创造良好的环境，利用近自然经营模式使森林生态系统逐渐过渡到群落结构合理、人工-天然林生态稳定的状态，发挥森林经营合理高效的生态效益和经济效益。
在林业生产活动中经常采用小面积的皆伐、择伐是模仿风倒、林火等自然干扰进行的。上述森林采伐移走了林木生物量，但这种采伐方式比大面积皆伐专业对森林群落的影响要小【62】。尤其是作为森林经营最重要的管理手段的择伐，在森林可持续发展中是不可缺的【29，42】，对许多林型群落动态发展来说，择伐创造的林隙(GAP)或者林窗是起到关键作用的【10，18】。尤其是在森林天然更新、演替和维持物种多样性中，通常认为择伐干扰创造和填充的林窗过程起到了非常重要的作用【75】。
5 结语
陆地约80%以上的生态系统受到各种自然和人类干扰，森林生态系统也不可避免【朱教君等，2004】。在森林生态系统结构和功能方面，干扰发挥着关键作用【Oliver ，1981；Pickett et al.，1989；Rydgren et al.，2004；Patrick et al.，2005】，它通过改变空间资源、个体竞争关系和林木死亡率直接影响森林群落动态【Denslow et al.，1998；Posy et al.，2006；Archambault et al.，2006】。而人类活动与森林群落密切相关，人为干扰在绝大多数情况下与破坏有着一定联系的
【Drury et al.，1973；陈利顶等，2000】，导致采伐干扰对森林生态环境产生较大的影响。森林采伐是开发利用森林资源的重要经营手段，科学合理的采伐方式和采伐强度不仅收获木材，还有利于树木生长、改善群落结构、促进天然更新和维持生物多样性【赵康，1997】。如为满足人类社会需求和经济发展，大规模地采伐森林，特别是皆伐造成林冠消失而截留能力丧失，木材移走养分等都会改变森林生态环境和土壤理化性质，使森林生态系统的生态功能过程遭受负面影响
【姜金波等，1995；满秀玲等，1997，1998；Ballard ，2000；赵永泉等，2000】。
我国天然森林资源极少加上不合理经营和严重破坏，国内有高达90%的天然林生态系统存在不同程度的退化（除自然保护区的森林），森林可利用资源以及出现枯竭的局面【张佩昌，1999】。因此，揭示森林生态系统受采伐干扰的影响及天然林资源恢复成为森林经营者和生态领域迫切需要解决的问题。
近年来，森林采伐干扰相关领域的研究发展较快，对采伐方式和采伐强度的选择，森林受干扰程度、森林演替天然更新机制已经采伐迹地土壤环境变化等方
面进行了大量研究【侯向阳等，1996；徐化成等，1997；梁建萍等，2002；Robinson et al.，2010；Chiang et al.，2008；Thomas et al.，2008 ；Hannam et al.，2005；Matejek et al.，2010】。 一些相关学者利用树木年轮生态学理论阐述了森林干扰事件及恢复时间，提供了认识森林干扰特征更为精确的研究方法【Patrick et al.，2005；何志斌等，2009】。关于森林采伐干扰事件、采伐干扰后恢复过程以及在时空尺度上林木生长的动态规律尚不清楚，而这些对森林经营管理具有非常重要的意义。因此，需要建立长期固定监测的森林采伐迹地，对采伐干扰后森林结构、动态特征及其生态恢复过程的规律进行系统研究，使受干扰的森林生态系统及时重建和恢复生态功能的稳定性，为森林经营管理提供理论支持。
【修改到此】
森林采伐干扰研究进展
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（单位）
摘要：
关键词：
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森林是陆地生态系统的主体，其不仅向人类发展提供大量的木材和非木质林产品，而且在调节全球气候变化、保护生态环境和维持生物多样性等方面起着重要作用。人类活动对自然环境的影响，改变了所有陆地和不同气候带的生态系统
【李博，1997】。随着生态环境的变化，相关学者更加关注“受干扰”生态系统方面的研究，森林生态系统结构和生态功能受干扰的影响及其对干扰的响应机理等问题，已经成为森林生态领域的研究重点与热点。【朱教君，2004】【康乐，1990；金永焕等，2004；刘明国等，2009】
人类发展历史就是森林受干扰的历史，森林受干扰是非常普遍且不可避免的，干扰影响着森林的不同阶段【刘增文等，1997】。人类对森林存在着不科学开发利用，绝大多数情况下，人类活动和破坏是密切相关的，因此，人为干扰比自然干扰对森林的影响较大【DRURYEW H et al，1973】。到目前为止，由于人类不合理的采伐干扰，世界范围内的森林植被严重退化已经到达十分严峻的后果。如何从自然干扰中收获经验，科学合理地控制和利用采伐干扰，维持森林生态系统健康的生态功能，提高生产力，实现森林生态系统多种效益的高效、稳定和可持续。促进人与森林的和谐共处和可持续经营将是干扰生态领域研究面临的重要问题。
2 森林干扰的基本理论
森林生态系统受干扰的因素很多，如风干扰、火干扰、地震干扰和人为干扰等，不同学者对干扰概念的定义是有差别的，如【Pickett 等[4]】对干扰概念的定义：指使生态系统、群落或物种结构遭受破坏时，其基质和物理环境的有效性发生显著变化的一种离散性事件。【White ，1985】则认为：自然群落和生态系统都是存在动态变化和空间异质性，干扰是群落结构、动态变化和空间异质性的项目基金：
第一作者：
通讯作者：
主要来源。
森林干扰生态研究中，研究者对森林干扰概念及其内涵的界定仍是存在差异，但其共同点：森林干扰是群落结构发生改变后，使物理环境因子或资源有效性发生改变的相对独立的事件【Pickett et al.，1985；伍业钢等，1992】。而景观生态学对干扰定义：干扰是形成景观异质性的主要原因，可改变景观格局，但又受景观格局的制约。无论森林干扰的概念是如何定义，干扰在决定森林结构和功能方面都发挥着关键作用，是森林生态系统广泛分布的非常规现象【Oliver ，1981；Pickett et al.，1989；Rydgren et al.，2004；Patrick et al.，2005】，【Attiwill ，1994】。
森林受干扰主要表现为森林生态系统可利用资源发生改变、个体的竞争关系和物种死亡率直接反映种群和群落动态【Denslow et al.，1998】。种群受干扰是通过对种群发生过程中的年龄、大小、遗传结构以及个体的空间分布格局直接影响【张金屯等，1988；申太波等，1998；Denslow et al.，1998；何志斌等，2009；Stueve et al. ，2007】。而群落受干扰时，通常表现为森林群落演替发生改变
【Turner ，1987；Tilman et al.，1997；Peng ，1996；朱教君等，2002；刘明国等，2009】。这些研究表明，森林受干扰对生态系统环境条件造成一定的影响【朱教君等，2004】。
3森林干扰类型
森林干扰类型根据干扰起源分为自然干扰和人为干扰【Pickett et al.，1985；徐化成，1998】。
自然干扰是自然环境条件下没有人类活动的参与而发生的干扰。森林生态系统受自然干扰的影响因素很多，根据森林受干扰的作用程度，可以分大干扰和小干扰，如林冠层的林木完全被破坏为大干扰，只有部分林冠层的林木受到破坏则为小干扰。根据自然干扰的机制还可以分为生物性干扰和非生物性干扰，比如病虫害、微生物活动和动物危害等属于生物性干扰，风、火、雨雪、地震和洪水等属于非生物性干扰。【【【森林生态系统受自然干扰方面的研究较多，包括一些频繁发生，持续时间短且具有一定规律性的干扰，如森林火灾、风灾害、雨雪灾害和病虫害等；还有干扰持续时间和间隔周期较长，如地震灾害、冰川退化等方面的报道【00】【[9]】】】。森林火灾、风、野生动物和病虫害等干扰普遍存在，地震、滑坡和泥石流等发生在特殊地域，而水热条件、土壤类型及理化性质等与特定自然地理区域的气候和地形因子密切相关。
人为干扰是指由于人类生产、生活和其他社会活动形成的干扰体对自然环境和生态系统施加的各种影响【盛连喜，环境生态学】。随着人类社会和经济的发展，森林生态系统受人为干扰远超过了自然干扰，甚至改变了原有的自然森林景观。森林受人为干扰主要包括毁林开荒、林木采伐、采集种子、狩猎、放牧、旅
游和污染等。而森林受人为干扰也不断出现新的形式，比如游憩和野外探险等都能对森林生态系统造成不同程度的破坏。人为干扰并不全是对森林生态系统的一种破坏行为，按其性质可分为破坏性干扰和增益性干扰；破坏性干扰通常是指导致森林正常结构破坏、生态平衡失调和生态功能退化，如森林乱砍滥伐、皆伐和过度放牧等掠夺式经营对森林生态系统是毁灭性，应该杜绝类似的人为干扰行为。增益性干扰则是指人类经营利用森林时，适当地进行合理采伐、修枝、人工更新和低产、低效林份改造等，促进森林生态系统植被更新和稳定。
森林未被开发利用前，主要受风干扰、火干扰和病虫灾害等自然因素影响。随着人类对森林开发利用，森林生态系统开始受到采伐、放牧和游憩等强烈的人为干扰，其中，采伐干扰是森林群落结构和生态功能发生较大改变的最主要影响因素。
4采伐干扰对森林生态系统的影响
森林采伐是指人类为获得木材和林产品而对森林进行的经营活动，这种重要的人为干扰对森林生态系统产生较大的破坏【周宇爝等，2009】。采伐干扰对森林生态系统的影响很大，林木的采伐、木材运输、集运材道路和机械设备等均可使森林植被和土壤不可避免地遭受不同程度的损害，大量的林下植物拦腰折断而影响森林天然更新；由于土壤破坏程度受采伐强度、集运材方式和机械设备的使用等主要因素的影响，使土壤中养分、水分和空气之间交换受阻，土壤微生物和真菌的活动受到限制，土壤地力严重衰退。因此，科学合理的森林采伐才可以促进林木生长、改善林分、有利于森林更新恢复、动植物多样性的维护和森林经营的可持续等。
人类为获得木材和林产品同时，改变森林资源的空间异质性，导致森林的光、温、水分和养分等环境因子发生变化，使森林植物的生理生态、植被组成以及生态系统的群落结构和更新演替进程受到不同程度的影响【Aubert et al.，2003；Zhu et al.，2004；Patrick et al.，2005； Hubbert et al.，2006；江波等，2004；王惠等，2007；Frank et al.，2009】。
4.1 采伐干扰对森林生态环境的影响
森林生态系统是森林与环境在互为影响、相互制约两个方面的统一体。采伐干扰对森林生态环境的影响一直倍受国内外学者关注【Foster et al.，1976；White et al.，2000；Midgley ，2001；臧润国等，1998，朱教君等，2004；Gotmark et al.，2011；Guo et al.，2010】。森林采伐是以森林生态系统为对象，获取木材和林产品而进行的经营活动，发挥森林的经济效益；同时，根据森林是再生资源的特点，通过采育结合、及时更新等重要措施，藉以维护森林环境的稳定和发挥生态效益。由此说明，采伐干扰只有森林生态环境不被破坏，持续地保持生态平衡的情况下，才能很好地发挥森林的生态效益和经济效益。
由于不同程度上的森林采伐方式和采伐强度，对森林生态环境的影响作用有着较大差别。未被采伐的森林内环境较湿润，光照相对少，林内耐阴植物较多；随着采伐强度的不断增大，林地内的光照强度升高出现较大温差，水源涵养能力降低，使森林气候向干燥化方向发展。特别是森林皆伐后，直接改变了森林环境及其小气候因子，林地裸露被阳光直射，蒸发量迅速增加，湿度明显下降。虽然皆伐增加了阳性草本侵入的机会，也是导致水土流失严重、洪涝灾害和干旱等森林生态平衡失调的重要因素【Adrienne ，1999；Kneeshaw ，1998；郝占庆，1994；吴刚等，1998；臧润国，1999；张荣瑛，2006，马万里等，2007】。
4.2 采伐干扰对森林生物多样性的影响
森林生物多样性是指森林生态系统及其所有植物、动物和微生物组成的全部物种，包括这些物种在森林生态系统的生态过程【陈梦，2005】。它是生物多样性的重要组成部分，而森林植物多样性则是其生物多样性研究的重要基础。
森林采伐导致生态环境发生改变，使森林群落的生物多样性发生变化
【Collins et al.，1985；Belsky ，1986；Adrienne ，1999；Kneeshaw ，1998】。采伐干扰对植物多样性影响主要是在不同采伐时间、采伐强度的森林进行研究。采伐干扰后生物多样性随即增大，但小环境的变化对生物生存超过一定的阈值后，原来的生态环境和生物多样性也将改变，导致许多物种毁灭，物种多样性和遗传多样性受到严重威胁【周莉等，2003；Polley et al.，2005】，当然这种变化因采伐干扰的方式和强度不同而变化【Williams ，1990；Welsh ，1990，1991；Black ，1992；Halward ，1992；Clouscard ，1994；Stephen ，1994；臧润国等，1997；Kerr ，1999；Lahde ，1999；江波等，2004；刘庆等，2004】。
目前，关于森林采伐干扰对生物多样性的影响存在两种不同的观点：一是采伐后对森林植物多样性的影响较小，一些研究表明，森林采伐强度为20%和30%或者皆伐后对物种多样性影响无不显著变化，而择伐干扰的物种丰富度和Shannon-Wiener 多样性指数变化较小【Gilliam 等，1995，雷相东等2005，金永焕等2006】。另一种观点认为不同的采伐干扰对物种多样性产生较大的影响，如 相关学者利用抚育间伐对油松人工林的林分生长和林下植物多样性的影响研究发现，采伐干扰对物种多样性的影响是显著的【马履一等，2007】；而人为干扰导致雷竹林层次减少、草本层盖度和高度也明显下降，随着干扰强度增大植物多样性指数减少，对立地条件差的林分群落多样性的影响会更明显【余树全等，2003】；随着间伐干扰强度增加，红松人工林下植物种类、数量反而增多且明显高于对照区，在组成上表现为共有物种增加【于立忠等。2006】；马万里等【2007】研究发现，长白山采伐干扰后核桃楸林草本植物多样性变化是显著的，皆伐干扰的林分变化比择伐干扰变化较大。
4.3 采伐干扰对森林群落结构的影响
由于植物相对不移动性，其生长主要取决于立地条件和环境资源的利用状况，同种或者异种相邻个体为实现自身生长的最佳状态，必然争夺有限环境资源，导致种内或种间的干扰和竞争。采伐干扰使原有的森林环境发生了改变，主要表现为优势种的退化，特别是关键种的物种组成、空间结构及格局和种间关系发生变化，森林的生态过程失衡引起群落植物重新选择、分化，导致森林群落发生演替。相关研究表明，采伐干扰的方式、强度、频度和大小等对森林群落结构变化有着密切的关系。【Abrams et al.，1986；张金屯，1988；Petraitis et al.，1989；Sagar et al.，2003；徐化成，2001；Hèrault. ，2005】。
不同的采伐干扰方式中，皆伐就是将林木一次性全部伐光；渐伐是一定时期内分阶段将林木伐光，且完成森林群落天然更新；择伐则是以单株或团状形式采伐成熟林木，其特点是采伐间期短和采伐量较小【Leak et al.，1977】。由此可知，皆伐对森林群落结构的改变最大，渐伐次之，而择伐较小。
一些研究表明，不同间伐干扰强度对红松人工林的群落物种组成有较大影响，随人为干扰强度增加共有物种增加，且共有种和相似系数明显高于原始林【于立忠等，2006】。相关研究者分析了落叶松林下层植物组成结构与采伐干扰的关系，获得林冠下的灌草阳性旱生种类和阴性湿生种类的数量及其盖度明显增加，优势层片的植物种类和盖度变化显著【张明如等，1999】。利用Levins 生态位宽度指数对阔叶红松林采伐干扰下主要灌木种群生态位动态研究发现，采伐干扰后一定时间范围内（10a ）促进灌木生态位的释放，与原始林相比生态位宽度增大，优势灌木对资源和空间的利用程度增加。随着乔木树种的生长更新，灌木的生态位又逐渐降低，采伐后20 a基本接近原来的生态位宽度【王惠等，2007】。而对常绿阔叶林不同干扰程度迹地群落结构的研究结果：微干扰下形成的常绿阔叶林在高生长、径级生长以及物种多样性方面均优于持续干扰下形成的杉木林，且林木生长方面也优于后者【蔡小虎等，2003】。此外，有学者认为人为干扰是引起群落的层次结构简单化、灌木层消失、草本层不明显、植物盖度下降、高度降低的主要原因，这种趋势在人为干扰梯度上得到明显表现【余树全等，2003】。
4.4 采伐干扰对森林群落更新及演替的影响
森林演替是森林群落内部各组分之间运动变化和发展的必然结果，且存在于所有森林演替过程的长短不同【Kimmins ，1994】。采伐干扰与森林生态系统的更新及演替关系密切，森林天然更新从种子、扩散、萌发、定居和生长等环节都到其有利或者有害的影响。科学合理的采伐干扰能够为森林天然更新及演替创造良好的条件；不合理的采伐对森林更新及演替产生不利的影响，甚至可能导致森林生态系统失衡。如皆伐就是采伐森林伐区的全部林木，如果面积过大则种源不足、落种不均匀，同时更新迹地失去遮阴、湿润的森林环境，造成幼树分布不均和更新幼树株数不足【沈国舫，2003；刘明国等，2009】。我国学者对云南松林
林下幼苗调查研究显示，该林分下1～3年生幼苗不能生长成幼树，采伐后大量林下更新的幼苗则可以成长幼林，也可能导致林内水分蒸发量大于降雨量，土壤水分不足，使幼苗大批量死亡【杨永祥等，2003】；而Urban Nilsson等【2002】对瑞典南部4个不同间伐强度的挪威云杉林林下幼苗研究发现，挪威云杉幼苗出苗率随着间伐保留的林木密度增大而升高，对白桦和苏格兰松幼苗的萌发的影响不显著，不同采伐干扰方式对森林天然更新及演替效果影响的差异较大。
林木的采伐方式和采伐强度，对森林采伐干扰后林分天然更新显得极为重要。大量研究表明，森林采伐干扰强度应该限定在较低水平上，林木尽量实施择伐特别是弱度择伐，否则森林天然更新不能及时恢复采伐干扰前的状态【韩景军等，2000；赵来顺，2000；刘慎谔，1954，1986；王镇等，2001；亢新刚，2001】。因此，通过合理采伐（间伐或者择伐）调节林分郁闭度、改善林内光环境、提高土壤的含水量和促进枯枝落叶分解等，为种子发芽、幼苗成活及幼树生长创造有利条件，从而促进天然更新【朱教君等，2002；刘明国等，2009】；
目前，森林生态系统演替一般是利用空间代替时间法【Kimmins ，1996；Peng ，1996；Breckle ，1999】，主要集中在森林采伐干扰对群落演替影响和采伐后群落演替过程进行研究【D.Mueller-Dombois ，1986；彭少麟等，1998；安树青，1997；张金屯等，2000；余树全，2003；Yang et al.，2005；范玮熠等，2006】。由于高强度、大面积和长时间的采伐干扰破坏森林生态系统的稳定性，使森林群落结构和功能破损并处于过渡状态，最终导致生态系统严重的退化。如人为干扰频繁导致阿尔卑斯山边缘区和平原丘陵区的森林群落天然更新和演替功能被严重改变，几乎不存在有近似天然的森林，而内山区的大部分森林仍近似天然或仅被轻中度改变【Grabherr et al.，1998】。此外，森林生态系统受干扰也是演替的外在驱动力，自然的和人为干扰引起生态系统的对称性破缺，推动了系统的进化和演变。
4.5采伐干扰对森林养分循环的影响
森林生态系统的植物生死过程受内部因素和外部环境因子干扰调节的影响，这种调控机制决定着处于不断发展变化的森林养分循环【朱教君等，2007】。采伐干扰将导致森林养分循环发生变化，尤其是皆伐后林冠消失，使采伐林地的生态环境和土壤理化性质发生明显改变【满秀玲等，1997，1998；Andrew ，2005；Piirainen et al.，2004】，从而对森林生态系统内的养分循环和土壤水肥含量产生巨大的影响【Weetman et al.，1972；Foster ，1976；Johnson et al.，1988；Homann ，1994；姜金波等，1995；Heilman et al.，1997；Iseman et al.，1999；Smith et al.，2000；赵永泉等，2000；DeLuca et al.，2000；Parffit et al.，2001；Zhu ，et al.，2004；谢锦升等，2005】。
20世纪70年代以来，森林采伐干扰导致林地的养分衰竭的问题被广泛关注
【Rennie ，1955；刘增文等，1997】。采伐林木、修枝和清扫凋落物等可能引起
林地土壤侵袭而造成养分的流失，在森林植被不能及时恢复的情况下，林木减少养分吸收而流失和淋溶损失，使森林生态系统的养分循环失衡【Ballard ，2000；Weetman et al.，1972；Foster ，1976；Heilman et al.，1997；Weetman et al.，1972；满秀玲等，1998；Johnson et al.，1988；Homann ，1994；Iseman et al.，1999；Smith et al.，2000 ；DeLuca et al.，2000；Parffit et al.，2001】
相关研究表明，森林采伐后初期林地条件的剧变加速了枯枝落叶和有机质分解加快，土壤养分会迅速增加，由于不能被植物及时地充分吸收而随径流迅速流失【邱仁辉等，2003；满秀玲等，1998；张荣瑛，2006；郝广明等，2002；郑丽凤等，2008】。伐倒林木和集材作业都能让土壤的机械破坏，导致土壤团聚体粉碎【罗沛韬等，2004】；尤其是机器设备集材对地表的破坏，使土壤空隙、容重和透水性等物理性质发生改变【董希斌等，1997】，破坏森林养分循环，而这些变化需要恢复的周期长，还与采伐干扰方式和采伐强度有着密切联系。天然林林地采伐10a 后土壤理化分析表明，强度择伐、极强度择伐和皆伐对土壤团粒结构稳定性、水分、孔隙状况和养分均造成不利影响且随采伐强度的增大而加剧；林地采伐后的初期土壤有机质、全量养分和速效养分含量均增加，随后就迅速减少，以至低于采伐前的水平，尤其是表层土壤变化更为明显，伐后10a 仍未得到恢复
【郑丽凤等； 2008】。由于森林的不合理开发利用，采伐干扰使素有“绿色金库”之称的闽北水土流失面积达1950.82km 2，且造林多是实行大面积皆伐、劈草炼山和全垦整地，而幼林期在炼山1年内，地表径流量增加5~6倍。我国有大面积森林的健康和安全遭到严重破坏，人类的采伐干扰强度已经超出了森林生态系统的承受能力。【陈高等，2003；王根绪等，2003；何浩等，2005；靳芳等，2005；陈高等，2005】。因此，应该合理控制森林采伐强度，积极推广低强度（弱度或中度）择伐【周新年等，1998；邱仁辉等，2001】，减少高强度（强度或极强度）择伐，特别是避免皆伐，使采伐林地的土壤破坏程度降到最低。
5 采伐干扰与森林经营管理
森林采伐完成林木收获和维持森林生态系统完整性，是森林经营者和生态学家共同关注的问题。任何一种森林经营管理活动看作是不同采伐强度获得木材的干扰计划，其影响森林的生态环境特征不均一，进而影响生态系统结构和功能以及生物多样性等【4,55】。森林经营的主要目标是以生产木材为主、并维持生物多样性和生态功能【Mitchell 等；27,38】。而自然干扰理论是经营森林维持生物多样性最好方法之一，它在干扰生态范围内考虑人类对森林开发利用，改变营林体系中的采伐方式，创造适宜许多树种生存的微生境（特别是有粗枝落叶和阔叶树种），为我们提供森林可持续经营提供一个基础模型指导营林实践【38】。
采伐干扰明显改变森林资源有限性，因此将不同采伐方式和采伐强度与树种生物学特性紧密结合，是全面了解森林生态系统结构和功能的变化规律、森林群
落与环境因子之间相互作用的重要基础【69】。
森林经营依据重要的近自然营林理论，严格坚持保护、管理与利用森林之间相联系【1，44】。森林资源主要依赖尺度相关的管理体系，来维持和提高生物多样性。而不同采伐方式和采伐强度是对森林生态系统进行调控，如利用低强度（弱度或中度）择伐干扰的正面效应完成森林天然更新，并为天然更新的种群生长发育创造良好的环境，利用近自然经营模式使森林生态系统逐渐过渡到群落结构合理、人工-天然林生态稳定的状态，发挥森林经营合理高效的生态效益和经济效益。
在林业生产活动中经常采用小面积的皆伐、择伐是模仿风倒、林火等自然干扰进行的。上述森林采伐移走了林木生物量，但这种采伐方式比大面积皆伐专业对森林群落的影响要小【62】。尤其是作为森林经营最重要的管理手段的择伐，在森林可持续发展中是不可缺的【29，42】，对许多林型群落动态发展来说，择伐创造的林隙(GAP)或者林窗是起到关键作用的【10，18】。尤其是在森林天然更新、演替和维持物种多样性中，通常认为择伐干扰创造和填充的林窗过程起到了非常重要的作用【75】。
5 结语
陆地约80%以上的生态系统受到各种自然和人类干扰，森林生态系统也不可避免【朱教君等，2004】。在森林生态系统结构和功能方面，干扰发挥着关键作用【Oliver ，1981；Pickett et al.，1989；Rydgren et al.，2004；Patrick et al.，2005】，它通过改变空间资源、个体竞争关系和林木死亡率直接影响森林群落动态【Denslow et al.，1998；Posy et al.，2006；Archambault et al.，2006】。而人类活动与森林群落密切相关，人为干扰在绝大多数情况下与破坏有着一定联系的
【Drury et al.，1973；陈利顶等，2000】，导致采伐干扰对森林生态环境产生较大的影响。森林采伐是开发利用森林资源的重要经营手段，科学合理的采伐方式和采伐强度不仅收获木材，还有利于树木生长、改善群落结构、促进天然更新和维持生物多样性【赵康，1997】。如为满足人类社会需求和经济发展，大规模地采伐森林，特别是皆伐造成林冠消失而截留能力丧失，木材移走养分等都会改变森林生态环境和土壤理化性质，使森林生态系统的生态功能过程遭受负面影响
【姜金波等，1995；满秀玲等，1997，1998；Ballard ，2000；赵永泉等，2000】。
我国天然森林资源极少加上不合理经营和严重破坏，国内有高达90%的天然林生态系统存在不同程度的退化（除自然保护区的森林），森林可利用资源以及出现枯竭的局面【张佩昌，1999】。因此，揭示森林生态系统受采伐干扰的影响及天然林资源恢复成为森林经营者和生态领域迫切需要解决的问题。
近年来，森林采伐干扰相关领域的研究发展较快，对采伐方式和采伐强度的选择，森林受干扰程度、森林演替天然更新机制已经采伐迹地土壤环境变化等方
面进行了大量研究【侯向阳等，1996；徐化成等，1997；梁建萍等，2002；Robinson et al.，2010；Chiang et al.，2008；Thomas et al.，2008 ；Hannam et al.，2005；Matejek et al.，2010】。 一些相关学者利用树木年轮生态学理论阐述了森林干扰事件及恢复时间，提供了认识森林干扰特征更为精确的研究方法【Patrick et al.，2005；何志斌等，2009】。关于森林采伐干扰事件、采伐干扰后恢复过程以及在时空尺度上林木生长的动态规律尚不清楚，而这些对森林经营管理具有非常重要的意义。因此，需要建立长期固定监测的森林采伐迹地，对采伐干扰后森林结构、动态特征及其生态恢复过程的规律进行系统研究，使受干扰的森林生态系统及时重建和恢复生态功能的稳定性，为森林经营管理提供理论支持。
【修改到此】