土壤呼吸在調(diào)節(jié)土壤碳庫與陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中扮演著重要的角色，而森林作為全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，被認(rèn)為具有重要的碳匯功能。因此，理解林業(yè)實踐活動（如間伐）對森林土壤CO2的排放動態(tài)及影響因素是準(zhǔn)確評估全球碳收支的關(guān)鍵。但我國許多重要的生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)公益林均按木材需求造林和管理等，普遍具有密度大，土壤退化、水土流失嚴(yán)重、生物多樣性缺失、碳匯功能不足等生態(tài)環(huán)境問題，急需要加強(qiáng)對這部分人工林的管理。而探討在環(huán)境條件復(fù)雜的山地生態(tài)系統(tǒng)中（坡度大、地形復(fù)雜），如何在不劇烈干擾現(xiàn)有人工林生態(tài)系統(tǒng)（盡可能減少水土流失與土壤擾動），同時完成低效人工林的生態(tài)效益提升與改造是當(dāng)前十分必要的任務(wù)。
中國科學(xué)院成都生物研究所生態(tài)恢復(fù)學(xué)科組包維楷研究員團(tuán)隊龐學(xué)勇博士等，針對上述問題，分別建立了松林和云杉低效人工林改造的小林窗間伐技術(shù)試驗平臺，通過調(diào)整人工林林地結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到改善林地微氣候、促進(jìn)林下喬木層再生長（Zhao et al., 2015 Trees）和土壤養(yǎng)分循環(huán)。通過小林窗間伐試驗,繼前期研究了土壤呼吸及其溫度敏感性對人工油松與華山松人工混交林間伐的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)間伐改變了松林地土壤水分的年際動態(tài)進(jìn)而對土壤呼吸及其溫度敏感性的影響（Pang et al., 2013 AFM），進(jìn)而分析和評價了云杉人工林不同小林窗間伐對土壤CO2動態(tài)及主要影響因子(Pang et al., 2016 AFM)。發(fā)現(xiàn)，間伐降低了細(xì)根生物量、凋落物貯量、土壤可深溶性碳，而總體上增加了土壤水分和溫度(圖1a-b)，但其變化依賴于間伐后的時間和林窗大小。土壤呼吸在間伐后的最初階段明顯下降，然后隨著林下植被的演替而逐漸增加，最后趨向接近對照的水平(圖1c)?？傮w而言，相對于對照，土壤呼吸在小、中和大林窗下分別下降了14.9%, 15.8% 和 25.8%。我們得出結(jié)論，云杉人工林間伐后土壤呼吸下降主要是由于樹根呼吸減少和可溶性底物減少驅(qū)動所致，間伐后土壤溫度對土壤呼吸的正效應(yīng)可能被其它因子的負(fù)效應(yīng)掩蓋，另外，間伐后林下植被迅速發(fā)育也可逐漸補(bǔ)償間伐誘導(dǎo)的土壤呼吸的降低。
結(jié)果綜合闡釋了在預(yù)測森林土壤碳循環(huán)對森林管理實踐的反應(yīng)中應(yīng)該考慮一系列由于間伐強(qiáng)度而引起的生物物理因子的變化。該研究成果發(fā)表于國際農(nóng)林期刊Agricultural and Forest Meteorology 2016，220:1-9，該研究得到中國科學(xué)院碳專項、國家自然科學(xué)基金和科技部支撐課題的資助。
圖1 云杉人工林不同大小林窗下土壤溫度（a）、水分（b）和土壤呼吸動態(tài)（2008-2012年）