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采伐作为森林培育的重要经营措施,会影响林分生长、植被更新、空间结构、物种多样性等多个方面,同时对森林生态系统生物量、碳储量以及碳平衡等方面也会产生重要影响。针阔混交林作为东北林区重要的森林类型之一,其分布范围广,面积大,研究采伐对其碳储量和碳平衡的影响,会对深入研究我国乃至全球森林生态系统碳平衡状况起到至关重要的作用,同时为探索人为干扰和经营过程对森林生态系统碳循环的影响提供基础数据。本研究以4个采伐强度样地和4个不同发育阶段样地为研究对象,构建了研究区内12个乔木树种和20个灌木树种生物量方程,根据两次调查数据估算了采伐强度和发育阶段样地各组分生物量、碳储量和碳固定量;同时利用LI-cor8100对样地内土壤呼吸进行测定,计算CO2年碳释放量,根据森林CO2年碳固定量和释放量的差值评估研究区采伐强度和发育阶段森林生态系统碳源/汇能力。通过系统研究得出如下结果和结论: (1)12个乔木树种各组分生物量最优模型均具有较高的解释能力,解释能力均超过90%,能够很好的估算各组分生物量。12个树种各组分生物量分配比例以干最多,占50%以上,其次为枝和干,各占20%左右,叶生物量最低,一般低于10%。20个灌木树种各组分生物量最优模型同样具有较好的解释能力,各树种生物量分配比例来看,干、枝和根分配比例大致相等,均占30%左右,叶生物量约占10%。 (2)采伐强度和发育阶段乔木层各组分生物量分配大小顺序为干(约占50%)>枝(约占25%)>根(约占23%)>叶(约占2%)。随采伐强度加大,植被层总生物量逐渐降低,其中轻度、中度和强度采伐植被层总生物量分别为195.73、170.82和118.94t·ha-1,不同发育阶段植被层总生物量大小顺序依次为:成熟林(313.61t·ha-1)>过熟林(271.63t·ha-1)>中龄林(199.31t·ha-1)>近熟林(196.71t·ha-1)。 (3)不同采伐强度样地森林生态系统碳储量随采伐强度增大逐渐降低,对照处理、轻度采伐、中度采伐和强度采伐生态系统碳储量分别为457.184、420.299、357.224和360.292t·C·ha-1。采伐样地生态系统各组分碳储量大小顺序大致表现为:土壤层>乔木层>凋落物层>枯倒木层>草本层>灌木层。各发育阶段森林生态系统总碳储量随发育阶段进行逐渐增大,中龄林、近熟林、成熟林和过熟林总碳储量分别为472.518、514.710、592.129和638.445t·C·ha-1。各采伐样地和发育阶段各组分碳储量中土壤层具有最高的分配比例高达75%-85%,而整个植被层碳储量仅占15%-25%,且在植被层中乔木层占80%以上。 (4)不同采伐强度土壤总呼吸存在差异,对照处理、轻度采伐、中度采伐和强度采伐土壤总呼吸速率分别为3.449、4.053、4.123和3.361μmol m-2s-1,各发育阶段土壤总呼吸中龄林、近熟林、成熟林和过熟林分别为2.659、3.247、2.858和4.322μmol m-2s-1,过熟林显著高于其他三个阶段,其他三个发育阶段间无显著差异(p<0.05),根呼吸表现出同样的规律。从土壤各组分的分配比例来看,各处理间均表现为根呼吸分配比例最高(41.31%~45.78%),其次为异养呼吸(32.05%~34.46%),凋落物呼吸最低(22.17%~24.64%),各处理间同一组分的分配比例相差不大,采伐未改变各组分土壤呼吸速率的分配比例。 (5)不同采伐强度森林生态系统NEP均为正值,四块样地均表现出碳汇功能。采伐处理后,森林生态系统NEP均提高,中度采伐、强度采伐和轻度采伐比对照处理分别提高了122.8、104.5和76.5%;不同发育阶段NEP同样表现出碳汇功能,其大小顺序为成熟林(2.156t·C·ha-1·a-1)>中龄林(1.994t·C·ha-1·a-1)>近熟林(1.759t·C·ha-1·a-1)>过熟林(1.604t·C·ha-1·a-1)。