采伐强度对阔叶红松林生态系统碳密度恢复的影响

  目的  通过对不同采伐强度干扰阔叶红松林生态系统碳密度的估算，探讨其伐后30年的恢复状况，解析采伐强度、生态系统各组分碳密度及其与林分结构间的关系，为以生态系统碳汇功能提升和物种多样性保护等为目标的森林经营提供科学依据。  方法  以汪清林业局不同采伐强度干扰的阔叶红松林为对象，通过对未采伐和Ⅰ级（30%）、Ⅱ级（40%）、Ⅲ级（50%）、Ⅳ级（60%以上）、Ⅴ级（皆伐）采伐强度干扰林分植被、枯落物和土壤特征的调查和样品采集与测试分析，系统估算其植被、枯落物和土壤的碳密度，并对比分析其差异，以及他们之间及其与采伐强度、林分结构之间的关系。  结果  虽经30年的恢复，因采伐强度的显著负效应影响，阔叶红松林的植被碳密度仍显著低于对照，但在除皆伐外的其他采伐强度之间已恢复至无差异水平。虽然伐后林分乔木层碳密度的小径级和中小径级林木比例有一定程度的增加，但仍无法弥补40 cm以上大径林木的碳密度损失；幼树和草本植物的碳密度受采伐强度的影响不显著；灌木植物的碳密度与采伐强度呈极显著的正相关，但仅皆伐干扰显著增加。皆伐干扰显著降低了枯落物和B层土壤的碳密度，而其他采伐强度的土壤碳密度则因B层的增加而整体接近或高于对照林分。与对照相比，皆伐和Ⅰ、Ⅱ级采伐强度干扰的生态系统碳密度显著降低，Ⅲ、Ⅳ级采伐强度干扰的生态系统碳密度则分别恢复为与之接近和略高。生态系统碳密度的组成以土壤的碳密度占比最高，冠下植被和枯落物的碳密度合计不足生态系统碳密度的3%。采伐强度对树高均匀度指数、胸径香农指数和胸径均匀度指数的负效应仍显著，林分结构对乔木层碳密度产生了显著的正效应，对灌木植物碳密度为显著的负效应。受采伐的强烈负效应影响，乔木层碳密度与灌木植物的碳密度、枯落物碳密度、草本植物丰富度，以及枯落物碳密度与土壤碳密度和草本植物丰富度间均存在显著的相关关系。  结论  阔叶红松林伐后30年，除皆伐干扰外的生态系统碳密度已基本接近或超过未采伐林分，碳密度的恢复主要源于土壤相对快速的累积，而植被的碳密度损失还尚需一定时间的恢复。采伐强度、生态系统各组分碳密度及其与林分结构间存在着显著的相关关系，主要动因为采伐负效应引起的林分结构改变，导致了乔木层、冠下植被、枯落物和土壤的联动变化。