土壤呼吸在调节土壤碳库与陆地生态系统碳循环中扮演着重要的角色，而森林作为全球陆地生态系统的组成部分，被认为具有重要的碳汇功能。因此，理解林业实践活动（如间伐）对森林土壤CO2的排放动态及影响因素是准确评估全球碳收支的关键。但我国许多重要的生态功能区的生态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、水土流失严重、生物多样性缺失、碳汇功能不足等生态环境问题，急需要加强对这部分人工林的管理。而探讨在环境条件复杂的山地生态系统中（坡度大、地形复杂），如何在不剧烈干扰现有人工林生态系统（尽可能减少水土流失与土壤扰动），同时完成低效人工林的生态效益提升与改造是当前十分必要的任务。
中国科学院成都生物研究所生态恢复学科组包维楷研究员团队庞学勇博士等，针对上述问题，分别建立了松林和云杉低效人工林改造的小林窗间伐技术试验平台，通过调整人工林林地结构，进而达到改善林地微气候、促进林下乔木层再生长（Zhao et al., 2015 Trees）和土壤养分循环。通过小林窗间伐试验,继前期研究了土壤呼吸及其温度敏感性对人工油松与华山松人工混交林间伐的反应，发现间伐改变了松林地土壤水分的年际动态进而对土壤呼吸及其温度敏感性的影响（Pang et al., 2013 AFM），进而分析和评价了云杉人工林不同小林窗间伐对土壤CO2动态及主要影响因子(Pang et al., 2016 AFM)。发现，间伐降低了细根生物量、凋落物贮量、土壤可深溶性碳，而总体上增加了土壤水分和温度(图1a-b)，但其变化依赖于间伐后的时间和林窗大小。土壤呼吸在间伐后的最初阶段明显下降，然后随着林下植被的演替而逐渐增加，最后趋向接近对照的水平(图1c)。总体而言，相对于对照，土壤呼吸在小、中和大林窗下分别下降了14.9%, 15.8% 和 25.8%。我们得出结论，云杉人工林间伐后土壤呼吸下降主要是由于树根呼吸减少和可溶性底物减少驱动所致，间伐后土壤温度对土壤呼吸的正效应可能被其它因子的负效应掩盖，另外，间伐后林下植被迅速发育也可逐渐补偿间伐诱导的土壤呼吸的降低。
结果综合阐释了在预测森林土壤碳循环对森林管理实践的反应中应该考虑一系列由于间伐强度而引起的生物物理因子的变化。该研究成果发表于国际农林期刊Agricultural and Forest Meteorology 2016，220:1-9，该研究得到中国科学院碳专项、国家自然科学基金和科技部支撑课题的资助。
图1 云杉人工林不同大小林窗下土壤温度（a）、水分（b）和土壤呼吸动态（2008-2012年）