Carbon and nitrogen fluxes in birch and grey alder stands growing on different sites

Английский. Increase in carbon (C) sequestration in different ecosystems is a crucial task in mitigating climate change. Among terrestrial ecosystems, boreal and hemiboreal forests have been reported as ecosystems with high C sink capacity and thus studies of C cycling in different forest ecosystems is highlighted. Moreover, since available soil nitrogen (N) affects tree growth and thereby C accumulation, C and N cycling strongly interrelated.In the present study the main fluxes of C and N in birch and grey alder stands, growing at different sites, were estimated, as well as the effect of some forest management methods (draining, harvesting thinning) on ecosystem CN cycling was studied.The decomposition dynamics of above- and belowground litter in grey alder and silver birch stands was estimated. Decomposition has a great impact on the soil in terms of C and nutrient cycling, which in turn affects stands growth. Also C emission from forest soils is significantly linked to decomposition of organic matter.On the basis of the compiled C budgets, C accumulation dynamics was studied in grey alder stands of different ages. The results demonstrate that grey alder stands are effective C sequestration ecosystems, accumulating C mainly in biomass of trees. The C budgets were compiled for downy birch stands growing on drained fertile Histosols. The dynamics of C accumulation showed that the young and middle-aged downy birch stands acted as effective C sinks. The over-matured downy birch stand was a C emitting ecosystem. Thus, in terms of more effective C accumulation, optimization of rotation length for management of such stands is an essential issue. The annual Rh flux did not depend on stand age or depth of the peat layer. The productivity of downy birch ecosystems on drained Histosols is partly induced by high soil N content which is the result of intensive net nitrogen mineralization (NNM) process. In forests, N cycling and C cycling arestrongly inter-related: intensive NNM promotes the growth of plants and thereby C accumulation.Harvesting thinning in the fertile silver birch stand increased annual NNM intensity for short term. It can be expected that increased soil mineral N content might contribute to enhanced post-thinning growth of remaining trees. At the same time, increased soil N content did not induce more intensive N leaching.

Boreaalsed ja hemiboreaalsed metsad on olulised süsiniku (C) sidujad ja seeläbi kliimamuutuste leevendajad; seetõttu onmetsadeC ringe uuringud tänapäeva metsateaduses aktuaalne teema. Erinevate metsaökosüsteemide C sidumise võime sõltub suurel määral mullaviljakusest, lämmastik (N) on peamine taimede kasvu limiteeriv toiteelement ning C ja N ringed metsades on omavahel tihedalt seotud. Käesolevas doktoritöös uuriti peamisi CN vooge ja varusid erinevates kasvukohtades kasvavates kaasikutes ning hall-lepikutes, samuti kuivendamise ja harvendusraiemõju neile voogudele.Selgitati lehe- ja juurevarise lagunemise dünaamikat hall-lepikutes ja arukaasikutes. Lagunemine on oluline protsess metsa aineringes, mille kaudu vabanevad bioproduktsioonis seotud C ja N, samuti sõltub mullahingamisel vabanev C voog otseselt lagunemise intensiivsusest.Koostatud bilansside põhjal selgitatiC sidumise dünaamikat erivanuselistes hall-lepikutes, mis võimaldab hinnata nende puistute rolli Eesti metsade C bilansis laiemalt. Hall-lepikud osutusid olulisteks C siduvateks ökosüsteemideks, kus C seotaksepeamiselt kasvavate puude biomassis. Koostati C bilansid erivanuseliste jänesekapsa-kõdusookaasikute kohta. Saadud tulemused näitasid, et noored ja keskealised puistud on C-d siduvad, aga vanad sookaasikud C-demiteerivad, st. sellistes metsades on optimaalse raieringi rakendamine efektiivse C sidumise seisukohaltoluline.C emissioonivood mullast ei sõltunud puistu vanusest ega turba tüsedusest ning jäid samasse suurusjärku mineraalmuldadel kasvavates metsades hinnatuga.Kõdusookaasikud on produktiivsed, seda osaliselttänu nende muldade kõrgele N sisaldusele. Taimede jaoks omastatava mineraalse N suur sisaldus mullason intensiivse N netomineralisatsiooni(NNM) tulemus.Hea N kättesaadavus soodustab puude juurdekasvu ning seeläbi C sidumist.Ka harvendusraie viljaka kasvukoha arukaasikus intensiivistas lühiajaliselt NNM-i. Seega on raiejärgne suurem puude kasvukiirus teatud määral mõjutatud mineraalse N suuremast sisaldusest. Samas ei põhjustanud suurenenud N sisaldus N leostumistmullas.