采伐對(duì)森林土壤呼吸影響的研究進(jìn)展

朱文見，張 慧，王懿祥

（1. 浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 311300；2. 浙江農(nóng)林大學(xué) 省部共建亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 311300）

全球土壤碳儲(chǔ)量約為1 500 Pg，超過全球陸地植被碳儲(chǔ)量和大氣碳儲(chǔ)量之和[1]。土壤呼吸年均釋放80～95 Pg二氧化碳-碳(CO2-C)到大氣中[2?3]，是化石燃料燃燒產(chǎn)生二氧化碳排放量的11倍以上[4?5]，是陸地生態(tài)系統(tǒng)第二大碳通量。全球范圍內(nèi)，森林在減緩氣候變化方面發(fā)揮著重要的作用[6]。作為地下生態(tài)過程的土壤呼吸顯著影響著陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)[7]，其通量過程已成為全球變化生態(tài)學(xué)研究的核心和焦點(diǎn)之一。一方面，大氣中CO2等溫室氣體的增加是導(dǎo)致全球氣候變化的主要原因。另外一方面，全球氣候變化也會(huì)加速土壤呼吸速率，進(jìn)一步增加CO2年排放量。CO2排放與全球氣候變化的正反饋?zhàn)饔脤⒎糯笕驓夂蜃兓瘜?duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響，因此備受學(xué)術(shù)界和各國(guó)政府關(guān)注[5, 8]。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，其面積約占陸地面積的1/3，對(duì)全球碳收支有著重要影響。森林土壤碳儲(chǔ)量約占森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的2/3，約占全球土壤碳儲(chǔ)量的39%[9?10]。森林土壤不僅是植被生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，也是CO2的源、匯地之一，通過土壤呼吸排放到大氣中的CO2是大氣的重要碳源[11]。在碳中和背景下，被關(guān)注的重點(diǎn)是非自然變動(dòng)引起的森林土壤呼吸的增加或減少，這種變化量才是森林生態(tài)系統(tǒng)的有效碳源或碳匯。森林生態(tài)系統(tǒng)中的人為干擾(如森林經(jīng)營(yíng)活動(dòng))能在很大程度上影響土壤CO2排放[12]。其中，森林采伐作為最重要的經(jīng)營(yíng)措施及干擾程度最大的人為干擾活動(dòng)之一，通過改變植被組成、林內(nèi)光照、凋落物質(zhì)量、數(shù)量及土壤溫濕度等進(jìn)而影響著土壤CO2排放。學(xué)者們針對(duì)不同氣候帶的森林開展了多種采伐方式對(duì)土壤呼吸影響的研究，但是結(jié)論并不一致，存在很大的不確定性?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)采伐干擾下森林土壤CO2排放的特征，探討減少土壤呼吸的森林經(jīng)營(yíng)措施對(duì)于增強(qiáng)森林的固碳減排功能具有重要的科學(xué)意義和實(shí)踐價(jià)值。為此，本研究綜述了不同采伐方式對(duì)森林土壤呼吸的影響及其機(jī)制，主要包括不同采伐方式處理下、不同森林類型對(duì)于森林土壤呼吸總量、土壤呼吸組分及其溫度敏感性(Q10)的影響，并總結(jié)了采伐對(duì)土壤呼吸影響的調(diào)控因子，在此基礎(chǔ)上，提出了該領(lǐng)域的研究前景，以期為中國(guó)選擇合理的采伐方式，降低森林土壤CO2排放，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和提供參考。

1 土壤呼吸的組成

土壤釋放CO2的過程稱為土壤呼吸，包括3個(gè)生物學(xué)過程和1個(gè)非生物學(xué)過程[13]。3個(gè)生物學(xué)過程分別是自養(yǎng)呼吸、土壤微生物異養(yǎng)呼吸和土壤動(dòng)物異養(yǎng)呼吸。植物根系與根際呼吸產(chǎn)生的CO2排放，稱為自養(yǎng)呼吸；微生物分解土壤有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生的CO2排放，稱為土壤微生物異養(yǎng)呼吸；土壤動(dòng)物呼吸產(chǎn)生的CO2排放，稱為土壤動(dòng)物異養(yǎng)呼吸[13]。非生物學(xué)過程是指土壤含碳礦物質(zhì)化學(xué)氧化產(chǎn)生的CO2排放[13]，其產(chǎn)生的CO2量遠(yuǎn)少于生物學(xué)過程而通常被忽略不計(jì)。

土壤呼吸組分因其產(chǎn)生途徑、產(chǎn)生部位和所利用碳源的不同有著不同的術(shù)語表達(dá)，且經(jīng)常存在土壤呼吸組分術(shù)語混用的問題[14]。在分析森林采伐對(duì)土壤呼吸的影響時(shí)，可以以采伐影響土壤呼吸的產(chǎn)生途徑、產(chǎn)生部位和碳源等某一方面為主進(jìn)行分析。從土壤CO2排放的產(chǎn)生途徑來分析，可以分為自養(yǎng)呼吸 (autotrophic respiration)和異養(yǎng)呼吸 (heterotrophic respiration)[8, 15]。從土壤 CO2排放的產(chǎn)生部位來分析，可分為根際區(qū)、無根系影響的土壤和凋落物層3個(gè)部位[16]。從土壤CO2排放所利用的碳源來分析，可以分為土壤有機(jī)質(zhì)源CO2和植物源CO2(包括凋落物源、死根源、活根源)[17?19]。

2 采伐對(duì)森林土壤總呼吸的影響

森林采伐是一種非常普遍的經(jīng)營(yíng)作業(yè)方式，一般分為針對(duì)成熟林或過熟林的皆伐、擇伐和漸伐等主伐、針對(duì)中幼齡林的間伐以及針對(duì)防護(hù)林的更新采伐。皆伐是將伐區(qū)上的林木一次性全部伐除或幾乎伐除(保留部分母樹)的主伐方式。擇伐、漸伐、間伐、更新采伐都是僅將伐區(qū)上的林木移除一部分，為方便敘述，本研究統(tǒng)一稱它們?yōu)椴糠植煞ァＩ植煞ヒ撤チ址种械乃谢虿糠至帜?，?shì)必會(huì)降低冠層覆蓋，去除林分或改變林分結(jié)構(gòu)，影響各種環(huán)境因子，進(jìn)而影響土壤呼吸。

2.1 皆伐對(duì)森林土壤總呼吸的影響

目前，關(guān)于皆伐影響土壤總呼吸的研究有很多，結(jié)果并不一致(表1)，可以分為增加、不變、減少3種結(jié)論。通常認(rèn)為皆伐短期內(nèi)會(huì)增加土壤總呼吸[20]：銳齒櫟Quercus aliena皆伐4個(gè)月后土壤總呼吸增加5%[21]；挪威云杉Picea abies林皆伐后第2年土壤總呼吸增加29%，第3年增加52%[22]；云杉Picea asperata林皆伐后2 a土壤總呼吸增加50%[23]。其主要原因有：①土壤溫度升高提升了異養(yǎng)呼吸速率。林地皆伐后土壤受陽光直射，其溫度會(huì)發(fā)生劇烈的變化[24]，從而提升了土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率和土壤微生物異養(yǎng)呼吸[21]，大量研究表明土壤溫度提升可以解釋85%～98%的土壤呼吸變化[25?29]。②土壤有機(jī)質(zhì)增加。皆伐林地內(nèi)殘留的死根、凋落物和伐木殘留物的豐富和礦化導(dǎo)致土壤呼吸在皆伐后幾年內(nèi)增加[23]。③土壤理化性質(zhì)變化。皆伐會(huì)通過影響土壤理化性質(zhì)，進(jìn)而影響土壤呼吸。皆伐影響土壤氮含量，土壤氮能加速植物生長(zhǎng)，影響土壤根呼吸，同時(shí)土壤氮也是土壤微生物的重要影響因子；皆伐還會(huì)影響土壤pH，土壤pH通過調(diào)控土壤中化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程和土壤酶活性來間接影響土壤呼吸[30]。還有研究表明皆伐會(huì)影響土壤全碳、全氮、碳氮比、速效氮磷鉀和土壤容重等，而這些都是土壤呼吸的影響因子[31?35]。

也有少數(shù)研究認(rèn)為，皆伐造成的根呼吸降低大于采伐造成的異養(yǎng)呼吸增加，因此皆伐造成土壤總呼吸的降低[36]。杉闊混交林皆伐第5年土壤呼吸減少48%[37]。云杉林皆伐1 a后土壤呼吸減少29%[38]。皆伐減少土壤呼吸的原因主要有：①皆伐后土壤自養(yǎng)呼吸顯著下降。根呼吸占土壤呼吸的50%[39]，皆伐跡地植被活根的減少會(huì)導(dǎo)致土壤自養(yǎng)呼吸速率下降[40]，當(dāng)自養(yǎng)呼吸下降幅度大于異養(yǎng)呼吸的增加幅度時(shí)土壤總呼吸速率表現(xiàn)為降低[21]。②皆伐后采伐剩余物的清除方式。皆伐后火燒或清除采伐剩余物、清理凋落物等都會(huì)減少土壤有機(jī)質(zhì)輸入，從而減少碳輸入[41]，微生物的異養(yǎng)呼吸會(huì)在一段時(shí)間后消耗掉大量的土壤碳[42]，減少皆伐跡地土壤碳含量，進(jìn)而降低土壤呼吸。③皆伐跡地植被恢復(fù)的時(shí)間不同。從皆伐后立即開展研究到皆伐后若干年開展研究，觀察到的皆伐跡地恢復(fù)階段不統(tǒng)一，導(dǎo)致相同氣候和人為干擾措施可能因?yàn)椴煌脖换謴?fù)階段而得到不同的研究結(jié)論。

還有研究發(fā)現(xiàn)皆伐對(duì)土壤呼吸無顯著影響。例如：杉木Cunninghamia lanceolata林皆伐后第25年土壤呼吸未發(fā)生明顯變化[43]。楊玉盛等[25]發(fā)現(xiàn)杉木林皆伐后土壤呼吸的變化不顯著。皆伐后土壤呼吸變化不大的原因可能有：①土壤異養(yǎng)呼吸的增加彌補(bǔ)了根呼吸的減少導(dǎo)致了土壤總呼吸基本不變。皆伐后根系呼吸的下降和物質(zhì)輸入的消失可降低土壤自養(yǎng)呼吸，而采伐剩余物的分解增加及新近死亡的根系分解可能促進(jìn)土壤異養(yǎng)呼吸，兩方面綜合作用可能導(dǎo)致土壤總呼吸的不變[25]。也有研究表明，皆伐后土壤微生物呼吸的增加與根呼吸的減少相抵消，從而使得土壤總呼吸未發(fā)生明顯變化[44?45]。②研究區(qū)微地形的影響和地下潛在因素眾多，尤其是皆伐后林區(qū)排水能力的變化影響地下水位，進(jìn)一步影響微生物活性，本應(yīng)增加的土壤微生物呼吸未發(fā)生明顯變化，導(dǎo)致土壤呼吸未發(fā)生明顯變化[43]。

綜上可見，皆伐對(duì)土壤呼吸影響的效果因皆伐措施的不同、森林類型的不同和伐后恢復(fù)時(shí)間的不同呈現(xiàn)顯著的時(shí)空和地域異質(zhì)性[46?47]。

2.2 部分采伐對(duì)森林土壤呼吸的影響

部分采伐對(duì)森林土壤呼吸影響的研究相對(duì)于皆伐較少[48]。部分采伐收獲了部分林木，對(duì)林分及其土壤的干擾程度相比皆伐較低。從目前的研究情況(表2)來看，部分采伐對(duì)土壤呼吸影響的研究結(jié)果也不一致，有增加[49?50]，減少[36, 51]和基本不變[52?54]共3類。有關(guān)部分采伐對(duì)土壤呼吸影響的研究常聚焦于不同采伐強(qiáng)度的影響上。如馬尾松Pinus massoniana林間伐15%和間伐70%后1 a內(nèi)土壤呼吸分別為保持不變和增加17%[55]；杉闊混交林間伐35%、49%和68%第5年土壤呼吸分別增加15%、增加16%和減少10%[37]。毛竹Phyllostachys edulis林擇伐24%第3～8個(gè)月土壤呼吸減少16%[56]。糖楓Acer saccharum林間伐35%第5～10個(gè)月土壤呼吸減少19%[57]。白樺Betula platyphylla沼澤林漸伐45%第8～13個(gè)月土壤呼吸減少15%[58]。

部分采伐增加土壤呼吸的原因有：①部分采伐減小了森林郁閉度，林下光照強(qiáng)度增加導(dǎo)致土壤溫度增加，促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)分解，從而增加土壤異養(yǎng)呼吸，同時(shí)也促進(jìn)植物根系的生長(zhǎng)，增加土壤自養(yǎng)呼吸[49]；②部分采伐后采伐剩余物例如木屑和樹枝樹葉等進(jìn)入土壤，為土壤微生物活動(dòng)提供底物，增加土壤異養(yǎng)呼吸[59]。部分采伐降低土壤呼吸可以歸因?yàn)椋孩俨糠植煞r(shí)整株植物被移除，凋落物減少，碳底物供應(yīng)下降導(dǎo)致土壤呼吸減弱[56]。②部分采伐后喬木層減少，樹木蒸騰作用減弱，地下水位上升，土壤孔隙減少，導(dǎo)致土壤呼吸減小[58]。部分采伐對(duì)土壤呼吸無顯著影響可能是因?yàn)椋孩俨糠植煞ヌ岣吡送寥喇愷B(yǎng)呼吸，但又同時(shí)降低了根呼吸，綜合作用下部分采伐對(duì)土壤呼吸無影響[55]。②部分采伐后林地凋落物儲(chǔ)量、有機(jī)碳儲(chǔ)量、土壤總孔隙度及細(xì)根生物量仍能維持較高的水平，與對(duì)照相比土壤呼吸未發(fā)生顯著變化[37]。

總體上，部分采伐對(duì)土壤濕度、細(xì)根生物量和土壤碳儲(chǔ)量(包括土壤總碳含量、土壤有機(jī)碳和微生物量碳)無顯著影響。但是部分采伐會(huì)導(dǎo)致凋落物等顯著減少，土壤溫度升高，土壤總呼吸上升。輕度和中度部分采伐顯著增加土壤呼吸，尤其是在植被恢復(fù)的早期階段(≤2 a)[60]。

3 采伐對(duì)森林土壤呼吸組分的影響

雖然近些年來對(duì)土壤呼吸組分的研究大幅度增加(表1和表2)，但是與采伐對(duì)森林土壤呼吸影響的研究相比，采伐對(duì)土壤呼吸組分影響的研究要少得多。土壤自養(yǎng)呼吸和土壤異養(yǎng)呼吸受到土壤溫度、土壤濕度和細(xì)根生物量等一系列因素的影響[44]。

表1 土壤呼吸及其組分對(duì)皆伐的響應(yīng)Table 1 Response of soil respiration and its components to clear cutting

表2 土壤呼吸及其組分對(duì)部分采伐的響應(yīng)Table 2 Response of soil respiration and its components to partial cutting

3.1 皆伐對(duì)森林土壤呼吸組分的影響

皆伐導(dǎo)致細(xì)根大量死亡，土壤自養(yǎng)呼吸顯著下降[37]。皆伐后森林喬木層消失，太陽直射地表導(dǎo)致土壤溫度升高，地表水分加速蒸發(fā)[61]。地表溫度的上升促進(jìn)了枯枝落葉層和表層土壤有機(jī)質(zhì)的分解[29]；皆伐帶來的新鮮采伐剩余物為土壤微生物提供了大量的碳源[62]，以上2點(diǎn)原因?qū)е铝私苑ズ笸寥喇愷B(yǎng)呼吸增加[63]。但此部分碳源分解較快，長(zhǎng)時(shí)間土壤異養(yǎng)呼吸下降會(huì)導(dǎo)致土壤異養(yǎng)呼吸短時(shí)間內(nèi)增加長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)減少，其他研究也佐證了這一結(jié)論。例如蘇格蘭松Pinus sylvestris皆伐第1年土壤異養(yǎng)呼吸增加23%，第2年減少16%，第3年減少20%[64]。這是因?yàn)榻苑r(shí)產(chǎn)生的碎木屑進(jìn)入土壤，增加了土壤微生物呼吸的底物，導(dǎo)致了土壤異養(yǎng)呼吸的增加，但是這部分底物很少，在第2年和第3年時(shí)底物分解殆盡，土壤異養(yǎng)呼吸下降。杉闊混交林皆伐第5年土壤自養(yǎng)呼吸減少48%，土壤異養(yǎng)呼吸減少34%[37]。這是因?yàn)榻苑ナ斋@了林木，植物根大量死亡，土壤自養(yǎng)呼吸顯著下降，同時(shí)皆伐后林地凋落物、土壤總孔隙度和土壤有機(jī)質(zhì)都出現(xiàn)了明顯的下降，土壤異養(yǎng)呼吸顯著下降。蘇格蘭松和挪威云杉在皆伐第22年土壤異養(yǎng)呼吸減少10%[65]。而這可能是因?yàn)榇搜芯坎捎猛诰驒C(jī)收獲伐樁，比起用帶有刀片的推土機(jī)，對(duì)土壤的擾動(dòng)更小，不同收獲方式導(dǎo)致土壤呼吸的變化不同。

總體來看，與對(duì)照組相比，皆伐破壞了森林地上植被，導(dǎo)致根系死亡，土壤自養(yǎng)呼吸下降；皆伐后保留采伐剩余物短時(shí)間內(nèi)土壤異養(yǎng)呼吸增加，長(zhǎng)時(shí)間后則土壤異養(yǎng)呼吸會(huì)下降。這是因?yàn)楸Ａ舨煞ナＳ辔餅橥寥牢⑸锖粑屯寥绖?dòng)物呼吸提供了碳源，但是這種碳源易分解，短時(shí)間內(nèi)會(huì)釋放大量CO2，長(zhǎng)時(shí)間后則易分解有機(jī)質(zhì)減少，土壤異養(yǎng)呼吸下降。同時(shí)皆伐砍伐灌木、清除草本和根系分解可能補(bǔ)償根系和根際呼吸的減少[66]。

3.2 部分采伐對(duì)森林土壤呼吸組分的影響

部分采伐主要通過以下兩方面影響土壤呼吸組分：①不同的采伐剩余物處理方法對(duì)土壤微生物底物的供應(yīng)不同，影響土壤微生物呼吸，從而影響土壤異養(yǎng)呼吸。②部分采伐強(qiáng)度不同，對(duì)植物根的破壞程度不同，對(duì)土壤自養(yǎng)呼吸的影響也不同。例如，馬尾松林間伐15%和70%在1 a內(nèi)(僅移除樹干)土壤自養(yǎng)呼吸分別減少14%和增加11%，土壤異養(yǎng)呼吸分別增加11%和22%。這是因?yàn)?5%間伐清除了林下灌木和部分林下樹種，這些植被細(xì)根比例大且分布較淺，清除后可能會(huì)顯著降低表層土壤根系生物量，導(dǎo)致土壤自養(yǎng)呼吸減少[55]；70%間伐導(dǎo)致地上植被減少，但是充足的養(yǎng)分會(huì)促進(jìn)剩余植被的生長(zhǎng)，

導(dǎo)致根系生物量增加，進(jìn)而增加根呼吸，原本應(yīng)減少的根呼吸無顯著變化[55]；2種強(qiáng)度的采伐后林地殘留的伐根死亡為土壤異養(yǎng)呼吸增加了底物，同時(shí)活立木的減少改變了林木微環(huán)境，為土壤微生物活動(dòng)創(chuàng)造了適宜的條件，導(dǎo)致土壤異養(yǎng)呼吸增加[67?68]。油松Pinus tabulaeformis人工林擇伐20%、30%和40%第2～7個(gè)月(采伐剩余物清除)土壤自養(yǎng)呼吸分別增加18%、64%和290%，土壤異養(yǎng)呼吸分別減少6%、增加19%和增加30%[69]。此研究中隨著林分密度的遞減，林地總活根量密度增大，而總活根量在一定程度上決定根呼吸，故隨采伐強(qiáng)度增加，土壤自養(yǎng)呼吸越強(qiáng)。隨著采伐強(qiáng)度的增加，進(jìn)入土壤的枯枝落葉增加，而枯枝落葉層的覆蓋對(duì)土壤CO2的排放有一定的阻礙[70]，故對(duì)照組異養(yǎng)呼吸低于處理組。毛竹林間伐24%第3～8個(gè)月土壤異養(yǎng)呼吸增加28%，土壤自養(yǎng)呼吸減少29%[56]。這是因?yàn)椴煞ズ罅值乇砻鏈囟壬?，地上碳供?yīng)減少，根基分泌物減少，導(dǎo)致土壤有機(jī)碳分解增加，土壤礦質(zhì)呼吸增加，而根呼吸的下降可能是因?yàn)榈孜锕?yīng)的下降[71]。杉闊混交林擇伐35%、49%和68%第5年(采伐剩余物長(zhǎng)度5 cm以上收集以下歸堆清理)土壤自養(yǎng)呼吸分別增加14%、增加13%和減少5%，土壤異養(yǎng)呼吸分別增加15%、增加17%和減少12%[37]，而這些差異在統(tǒng)計(jì)學(xué)上并不顯著。這是因?yàn)閾穹ズ罅值氐蚵湮飪?chǔ)量、土壤總孔隙度、有機(jī)碳儲(chǔ)量、有機(jī)質(zhì)和細(xì)根生物量仍維持在較高的水平，土壤呼吸組分未發(fā)生顯著變化。

可以看出，部分采伐對(duì)土壤呼吸組分的影響會(huì)隨著采伐剩余物處理方式的不同而發(fā)生顯著的變化，保留采伐剩余物短時(shí)間內(nèi)通常會(huì)增加土壤異養(yǎng)呼吸；同時(shí)林分根系的生長(zhǎng)也會(huì)隨著伐后恢復(fù)的程度而得到增強(qiáng)，伐后恢復(fù)時(shí)間越久，部分采伐對(duì)土壤呼吸組分的影響越小。

4 采伐對(duì)土壤呼吸溫度敏感性的影響

土壤溫度是影響土壤呼吸的重要環(huán)境因子，土壤呼吸的溫度敏感性用Q10來表示，是指土壤呼吸隨溫度每升高10 ℃所增加的倍數(shù)。Q10值不僅隨地理位置、森林生態(tài)系統(tǒng)的不同而不同，也會(huì)受到人為干擾活動(dòng)如采伐的影響。

皆伐對(duì)土壤呼吸溫度敏感性的影響主要取決于皆伐跡地植被恢復(fù)的時(shí)間。例如歐洲云杉皆伐1～3 a Q10連年上升，第1年增加16%，第2年增加17%，第3年增加25%[22]，闊葉紅松林皆伐13 a后生長(zhǎng)季Q10減少35%[72]，但杉木林皆伐1～3 a無論是移除還是保留采伐剩余物Q10皆下降[79]。而杉闊混交林皆伐5 a后Q10減少17%[37]。由于皆伐后采伐剩余物管理方式的不同，進(jìn)入土壤的易分解有機(jī)質(zhì)有多有少，短期內(nèi)Q10也表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，但長(zhǎng)期后因?yàn)榻苑ホE地植被的恢復(fù)，土壤溫度敏感性基本呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

部分采伐對(duì)土壤溫度敏感性的影響主要取決于部分采伐的強(qiáng)度，但是不同研究的結(jié)果并不統(tǒng)一。低強(qiáng)度部分采伐下，短時(shí)間內(nèi)Q10通常增加，毛竹林23%間伐1 a后Q10增加3%[83]，油松人工林20%間

伐1 a后生長(zhǎng)季Q10增加6%[69]，毛竹林24%間伐1 a后生長(zhǎng)季Q10增加9%[56]，杉闊混交林35%和49%間伐5～6 a內(nèi)Q10分別增加52%和34%[37]，華北落葉松15%間伐3～4 a內(nèi)生長(zhǎng)季Q10增加47%[84]。但是也有結(jié)果相反的研究，例如杉闊混交林28%間伐1、2 a后Q10分別減少25%和6%，這和此研究中夏季降雨量減小有關(guān)。高強(qiáng)度采伐后Q10的變化并不統(tǒng)一，例如油松人工林40%間伐1 a后生長(zhǎng)季Q10減少 13%[69]，杉闊混交林間伐 68% 5～6 a內(nèi) Q10減少 1%[37]，華北落葉松 50% 間伐 3～4 a Q10增加15%[74]。這可能是因?yàn)楦邚?qiáng)度部分采伐后林窗面積增大，其他植物蔭蔽林窗的能力受到當(dāng)?shù)貧夂虻纫蛩氐挠绊?。從以上研究中可以看出，一部分研究結(jié)果呈現(xiàn)輕度、中度部分采伐短時(shí)間內(nèi)Q10增加的趨勢(shì)，隨著植被的恢復(fù)，Q10也逐漸接近對(duì)照林。但是也有部分研究受到其它因素例如降雨量變化的影響，結(jié)果與上述研究相反。

5 展望

總體上皆伐會(huì)破壞森林植被，造成植物根系大量死亡，土壤自養(yǎng)呼吸降低，同時(shí)皆伐將更多的枯枝落葉帶入土壤，加上死亡的植物根系，土壤異養(yǎng)呼吸增加。兩者共同作用決定了土壤總呼吸的變化，如果皆伐后對(duì)皆伐跡地進(jìn)行清理，土壤總呼吸往往會(huì)下降，如果皆伐跡地內(nèi)采伐剩余物較多，土壤總呼吸可能會(huì)先上升后下降。與皆伐相比，部分采伐對(duì)森林的干擾程度不同，一定強(qiáng)度的部分采伐可能會(huì)增加土壤總呼吸，隨著部分采伐強(qiáng)度的增大，土壤呼吸的變化接近皆伐跡地內(nèi)土壤呼吸的變化。

森林土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分，在全球氣候變化中起著重要的作用。皆伐或部分采伐作為重要的人為干擾經(jīng)營(yíng)措施，對(duì)森林林冠、覆蓋率、枝葉雨水截流、土壤溫度、土壤濕度等土壤理化性質(zhì)和土壤呼吸有著顯著的影響。森林不同強(qiáng)度部分采伐對(duì)伐后植被不同恢復(fù)階段土壤呼吸和土壤碳儲(chǔ)量的影響尚不清晰，建議加強(qiáng)土壤呼吸組分對(duì)部分采伐強(qiáng)度響應(yīng)的長(zhǎng)期研究。除此之外，森林采伐和林下除灌、除草、定期打枝等其他經(jīng)營(yíng)措施的交互作用以及全球大氣CO2濃度上升等全球變化因子對(duì)區(qū)域森林變化也應(yīng)納入考量中。