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森林经营活动对森林生态系统碳循环的各个要素和过程都有着重要的影响。为了研究不同森林经营活动(采伐、造林等)对阔叶红松林生念系统碳循环造成的影响,对长白山地区受不同森林经营方式干扰后形成的不同森林生态系统碳循环过程中植被、地表凋落物和土壤碳密度,生物量净增量和年凋落物输入量以及土壤呼吸的实际观测,构建受不同森林经营方式干扰后形成的森林生态系统的碳循环模式,结果表明:
1.皆伐后,人工种植落叶松显著地增加了凋落物层碳密度(58.01 MgC·ha-1),而自然更新的白桦林中的凋落物碳密度(10.29 MgC·ha-1)则显著低于原始阔叶红松林(18.61 MgC·ha-1)。植被碳密度与择伐强度呈显著的负相关关系,而与恢复的时间呈显著地正相关关系。森林经营活动对阔叶红松林土壤碳密度的影响主要集中在土壤表层0-20cm深度。采伐后,阔叶红松林生态系统土壤碳密度随恢复时间的增加而增加,不同的择伐强度与阔叶红松林森林土壤碳密度无显著线性相关性。
2.择伐对阔叶红松林生长季土壤碳排放量影响并不显著,植被类型则对其有显著影响:白桦林(8.6 MgC·ha-1·a-1)显著高于原始阔叶红松林(5.8-7.75MgC·ha-1·a-1),落叶松林(5.67 MgC·ha-1·a-1)显著低于原始阔叶红松林。中等强度择伐显著的增加了生长季土壤矿化碳释放量(3.9 MgC·ha-1·a-1);白桦林中凋落呼吸碳排放量(2.48 MgC·ha-1·a-1)显著高于其他森林类型,而落叶松林(0.81 MgC·ha-1·a-1)则显著低于其他森林类型。生长季不同月份的土壤呼吸速率变异以很好地用温度解释,而同时间土壤呼吸速率的变化则与土壤体积含水量的变化关系密切。生长季土壤呼吸速率和碳排放量与土壤有机碳和全氮的含量无显著地相关性,但与土壤碳氮比有显著地负相关关系。
3.轻度择伐林(8.93 mg/g)与落叶松林(8.99 mg/g)能够维持较高的土壤微生物生物量,原始阔叶红松林(10.05 mg/g)相近;经过中等强度择伐的阔叶红松林(6.01mg/g)和白桦林(6.32 mg/g)的微生物量则相对较少。落叶松林中土壤碳氮比(7.56)显著高于原始和次生阔叶红松林(原始林:6.8,轻度择伐林6.3:,中度择伐林:6.83)显著高于白桦林(4.47),而土壤微生物生物量与土壤碳氮比显著负相关。
4.不同植被类型的凋落物组成和输入量有显著差异。植被年生长量:白桦林(2.56 MgC·ha-1·a-1)>落叶松林(1.74 MgC·ha-1·a-1)>原始阔叶红松林(0.39MgC·ha-1·a-1)、轻度择伐林(1.11 MgC·ha-1·a-1)和中度择伐林(0.84 MgC·ha-1·a-1)。中度择伐林(4.80 MgC·ha-1·a-1)和白桦林(5.91 MgC·ha-1·a-1)土壤碳排放高于原始阔叶红松林(4.51 MgC·ha-1·a-1).轻度择伐林(4.34 MgC·ha-1·a-1)与原始林相近,落叶松林(3.39 MgC·ha-1·a-1)土壤碳排放则低于原始林轻度择伐对阔叶红松林生态系统碳汇能力影响不显著,中度择伐使阔叶红松林碳汇能力大幅下降;白桦林的碳汇作用低于阔叶红松林的,落叶松林的生态系统的固碳能力显著高于阔叶红松林。