森林经营措施与土壤呼吸【批木网】
发布时间: 2016年05月31日 11:27:00
木材人都在用的神器—扫一扫下载ＡＰＰ
1、森林主伐和疏伐与土壤呼吸
森林采收一般会导致地上碳储量和通量发生巨大变化，但它对土壤碳的影响我们依然所知甚少。在成熟林分中，通过比较伐后林地土壤CO2释放量并观察对森林土壤呼吸作用的影响，得出了不一致的结论。森林采伐对森林土壤呼吸的影响有不变、升高和降低3种情况。在研究中，采收后时间长度、树种组成丰富度和林龄是导致结论不同的重要因素。Rannik等发现，一个5年生皆伐样地是一个相当大的碳源，而38年生樟子松林则是CO2的净碳汇。还有报道指出，在择伐后的一个混交针叶林和一个阔叶林中，森林土壤呼吸分别增加了43%和14%。
森林采收会导致根密度和根产物、日照量、凋落物输入和土壤微生物活性的改变，从而使森林土壤呼吸发生明显化。Yanai等证实采收对土壤碳的短期和长期效应十分复杂，可能森林土壤呼吸增强导致土壤碳的减少，也可能增加采收后的碎木屑输入导致土壤碳的增加。几项研究表明，皆伐后森林土壤呼吸最初会立即降低，随即会增大到与成熟林相近的森林土壤呼吸水平。然而在不同的研究中，森林土壤呼吸恢复到采收前水平所需时间各异:山杨林为2年，加拿大短叶松林则是8年。在加拿大不列颠哥伦比亚省，在采收后至少10年内，伐区都作为碳源存在。Butnor等研究发现，在北卡罗来纳东部的10年生火炬松人工林中，整树和森林地被物的移除对伐后10年的森林地被层森林土壤呼吸没有影响。在已发表的采伐对森林土壤呼吸影响的研究中，大多数论述了森林土壤呼吸对皆伐的反应，只有少数去验证择伐或疏伐对森林土壤呼吸的影响，因而不能为森林土壤呼吸在采伐后的时空变异模式提供充足证明。
在营林措施中，疏伐是为了获取木材并取得经济效益而采取的最常见措施，是一种重要的营林方式。疏伐可以减少林分密度和叶面积，增加透光率和营养供应，改变土壤温度和含水量以及地下根密度和微生物群落，提高保留木的产量，减少林火风险，保持森林健康。疏伐对树高的影响已有广泛研究，但对地上净初级生产力的影响效果、对森林地被层或土壤碳汇作用的研究相对较少。
【批木网】
不同的研究已经证明了在针叶林中疏伐对森林土壤呼吸的影响，但都未直接验证这些影响的时间顺序。森林土壤呼吸在疏伐后的反应是多样的。一些研究表明疏伐可增加森林土壤呼吸，如疏伐后的日本雪松林土壤呼吸是2.57-3.06 kg C/(m2•a)，而未疏伐的对照林分是1.83-2.17 kg C/(m2•a)。而在加利福尼亚州内华达山脉，当疏伐减少生物量30%时，某一特定温度和含水量的土壤呼吸却降低。这可能是由于疏伐后根密度和碳底物供应下降导致的。通过比较疏伐林分与对照林分森林土壤呼吸的反应，可以了解根呼吸在其中的关联作用。通过移除树木和其他植被可以直接减少活根的生物量(减少根呼吸)。但是，疏伐还可以减轻保留木之间对土壤水分和营养物质的竞争，从而通过增加根的活性剌激保留木的生长。尽管疏伐后总根呼吸可能减小，但由于光合速率的增加、新根的生长和竞争的减少，保留木的根呼吸速率可能提高。
2、计划火烧与土壤呼吸
营林工作者越来越将计划火烧(又称规定火烧)作为恢复生态系统健康和保持依赖过火群落生物多样性的经营措施。火干扰具有显著改变森林生态系统碳循环的功能。火干扰消耗储存在森林生态系统中的碳，通过影响叶子的生物量和分解来改变碳循环速率。凋落物能够补给被火消耗的枯枝落叶层、土壤碳和营养物质的储备。火烧通过改变土壤温度、湿度或破坏植物根系来影响森林土壤呼吸。火烧使植被冠层的遮阴效果被移除，表土得到更多能量;蒸散发损失的能量减少，使得火烧迹地土壤温度通常高于未干扰区域。较高温度持续的时间取决于火强度，从几小时到几年。温度升高会剌激土壤微生物活性，土壤呼吸随之增加。过火后的灰分向土壤中释放碱离子，提高土壤pH值，有利于土壤微生物生长。而过火后可分解物质的减少、根系的死亡以及微生物数量的减少都会导致土壤呼吸减弱。
可见，在讨论火烧对土壤呼吸作用影响时，需综合考虑所有环境要素的改变，其变化程度具有很大时空变异性，目前尚无定论。Amy Concilio在美国加州的混交针叶林和阔叶林中的火烧试验表明，尽管火烧处理样地土壤呼吸速率的范围和凋落物厚度都比对照小很多，但火烧处理祥地的森林土壤呼吸与对照相比并没有明显差异。这并不表明森林土壤呼吸对火烧没有反应，而是因为火烧对森林土壤呼吸既有正反馈也有负反馈。Hubbard对阿巴拉契亚山脉南部的松栋林研究表明，火烧后森林土壤呼吸比对照降低，但差异不明显。Hubbard把这归因于凋落物层生物量减少造成根呼吸降低而促使了森林土壤呼吸的降低。火烧降低凋落物厚度的变化可能有助于森林土壤呼吸的同质性。较早的研究发现，基于火强度的计划火烧会减少微生物的数量，推断出异养呼吸的降低。火烧能够改变土壤pH值和其他土壤性状从而加速其矿质化，影响植物和微生物的生长并因此改变两者的自养和异养呼吸速率。Sawamoto等在西伯利亚地区的研究发现，火灾后土壤呼吸降低，而异养呼吸升高。Richter等在阿拉斯加的研究也发现，火灾后区域的土壤呼吸大约是未干扰区域的1/2。他认为这是自养呼吸降低而异养呼吸可能升高的结果。Hicke等模拟研究发现，火灾后大量可分解物质造成异养呼吸迅速升高。但在系统恢复初期较低的净初级生产力使异养呼吸在火灾第2年后开始降低，约在5年以后开始低于火灾前水平。
来源：互联网
