A Thesis for applying for the degree of Doctor of Philosophy in Forestry.Boreal forest, being a widely distributed vegetation type as well being a substantial part of the global carbon (C) cycle, must be addressed to understand the consequences of climate change. Forest ecosystems are part of the biosphere as a whole and have a role in maintaining global equilibrium. Also, forest ecosystems have the ability to regulate Earth´s climate and energy fluxes. The forests, including boreal and hemiboreal forests, can absorb CO2 from the atmosphere and store carbon in biomass. This kind of ecosystem study is conducted by the widely used eddy covariance (EC) method. It is the most adequate way to measure net ecosystem exchange (NEE) between ground and atmosphere. EC is a direct micrometeorological measurement method for identifying C-fluxes in forest ecosystems.
Clear-cutting changes the forest ecosystem C-balance. It is assumed that immediately after a clearcut, a huge amount of C is released, which make a forest stand act as a C-source. The time necessary for forest ecosystem recovery after clear-cutting also depends on the choice of regeneration method. Natural regeneration usually takes more time than artificial regeneration by planting or sowing and the proper regeneration method may shorten the recovery period. In Estonia, clear-cutting is the common forest management practice followed by planting to establish the new forest generation. Planting may speed up revegetation that increases C sequestration. Thus, proper forest management practices provide important strategies to mitigate global climate change.
After clear-cutting, a 5-year-old mixed stand acted as C-neutral forest ecosystem during the measurement period (May to August). In the 6- and 8-year-old study stands, the ecosystem showed already C-sink status during the measurement period (June to September). Literature review showed that after clear-cutting, recovery to C-sink status could take 10 years and in some cases even 20 years. Forest recovery after wildfire may take up to 50 years and most likely even more. Measurements after insect outbreaks and windstorm disturbance detected recovery after 3 to 6 years; however there were few such studies and more research is needed for further comparisons.Boreaalsed metsad katavad maakeral kõige suurema maa-ala, olles seega ka suur osa globaalsest süsinikuringest. Sellele tuginedes kannavad boreaalsed metsad ka suuremat rolli kliimamuutustes. Metsade ökosüsteemid on osa biosfäärist ja globaalses mõttes olulised, säilitades märkimisväärset osa elusloodusest. Samuti on metsadel täita tähtis roll: võime reguleerida maakera kliimat ja energiavooge. Nii boreaalsed kui ka hemiboreaalsed metsad on võimelised atmosfäärist süsinikku siduma ja säilitama seda biomassis. Metsaökosüsteemi uurimiseks on võimalik kasutada täpset ja usaldusväärset turbulentse kovariatsiooni meetodit. Selle meetodi abil saab mõõta ökosüsteemi neto süsinikuvahetust (Net Ecosystem Exchange, NEE) maapinna ja atmosfääri vahel. See on otsene meetod ökosüsteemi energiavoogude tuvastamiseks.
Pärast lageraiet metsaökosüsteemi süsinikubilanss muutub. On eeldatud, et kohe pärast sellist häiringut paisatakse suur kogus süsinikku õhku ja ökosüsteem muutub süsinikku eralduvaks. Metsaökosüsteemi taastumiseks kuluv aeg sõltub metsa valitud metsa uuendamise viisist. Taastumine loodusliku uuenemise korral võtab tavaliselt rohkem aega kui uuendamine istutamise ja külvi teel. Eestis enim kasutatud metsauuendamise võte on lageraie, millele järgneb uue metsapõlvkonna istutamine. Istutamise kaudu saab kiirendada metsaala uuendamist, mis omakorda võib suurendada süsinikusidumise potentsiaali. Oskuslikult metsi majandades on võimalik kliimamuutusi leevendada ja temperatuuritõusu pidurdada.
Uuritud viieaastane noor puistu oli mõõtmisperioodi vältel süsinikuneutraalne. Kuue- ja kaheksa-aastased metsaökosüsteemid näitasid mõõtmisperioodil süsinikusiduja rolli. Ülevaateartiklis käsitletud erinevate kirjandusallikate fookus oli suunatud metsaökosüsteemi süsinikubilansi taastumisele ja selleks kuluvale ajale erinevate häiringute järgselt. Kokkuvõttes võib selleks aega kuluda kuni kümme aastat pärast lageraiet, mõnel juhul aga kuni 20 aastat. Pärast põlengut kulub metsaalal taastumiseks märksa kauem aega, vähemalt 50 aastat. Putukarüüstete ja tormide korral näitavad mõõtmistulemused kolme kuni kuue aasta pikkust taastumisaega, kuid väheste teadusuuringute tõttu pole võimalik põhjapanevaid järeldusi teha.Publication of this dissertation is supported by the Estonian University of Life Sciences
