采伐对大兴安岭非连续冻土区毛赤杨沼泽碳源/汇的影响

【目的】气候变暖引起冻土退化将会增加冻土之上湿地的温室气体排放,但有关采伐干扰对冻土湿地温室气体排放有何影响仍不清楚。【方法】运用静态箱-气相色谱,相对生长方程等方法,测定寒温带大兴安岭冻土生境毛赤杨沼泽林4种不同采伐处理(对照(D)、轻度择伐15%(Qz)、重度择伐45%(Zz)及皆伐(J))的土壤呼吸年碳排放量(ACE)(CO2和CH4),植被净初级生产力(NPP)与年净固碳量(VNCS)及相关环境因子(土壤温度、水位、化冻深度、土壤碳氮含量、雪被厚度等),依据生态系统净碳收支平衡,揭示采伐干扰对冻土生境毛赤杨沼泽林生态系统碳源/汇的影响规律及其机制。【结果】(1) Zz和J显著降低土壤CH4年均通量(0.008~0.019 mg/(m2·h))52.6%~57.9%,而Qz与对照相近(-10.5%,P>0.05),且其季节动态趋势存在2种类型(D、Qz双峰型-低排放及Zz和J双峰型-低吸收)。(2) Qz、Zz和J显著降低土壤CO2年均通量(103.69~133.65 mg/(m2·h))14.4%~22.4%(P <0.05),且其季节动态趋势存在2种类型(D、Qz单峰型-峰值于夏末及Zz和J单峰型-峰值提前于盛夏)。(3)其土壤CH4通量受土壤温度、水位、雪被厚度综合控制,土壤CO2通量受土壤温度、土壤有机碳含量、化冻深度综合控制。(4) NPP(5.07~8.83 t/(hm2·a))和VNCS(2.10~3.83 t/(hm2·a))呈现随采伐强度增大而递减趋势,Qz与D相近(P> 0.05),Zz和J显著低于D 13.7%~36.9%和14.2%~43.5%(P <0.05),J又显著低于Zz 26.9%和34.2%(P <0.05)。(5)净生态系统碳收支(-0.42~1.30 t/(hm2·a))存在显著差异性,D、Qz、Zz均表现为碳的吸收汇,且Qz的汇强显著高于D和Zz 1.6和1.2倍(P <0.05),但J已转化为碳的排放源(-0.42 t/(hm2·a),P <0.05)。【结论】择伐干扰8年后寒温带冻土区毛赤杨沼泽林的碳汇功能已恢复,而皆伐后仍维持碳源,故在湿地碳汇管理中适宜采取择伐而应避免皆伐。