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准确估算森林的碳储量和生产力对于评价森林生态系统在全球碳循环中的作用具有重要意义。本研究以小兴安岭典型森林生态系统(原始阔叶红松(Pinuskoraiensis)林、谷地云冷杉林、白桦(Betulaplatyphylla)次生林、红松人工林和兴安落叶松(Larixgmelinii)人工林)为研究对象,探讨森林类型转换(原始林—次生林—人工林)对森林生态系统碳储量、净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)的影响,量化处于衰退状态的谷地云冷杉林的固碳能力,并结合特定森林生态系统分析不同碳库(植被碳库、碎屑碳库和土壤碳库)碳储量的影响因素。研究结果如下:(1)4种森林生态系统(阔叶红松林、白桦次生林、红松人工林和兴安落叶松人工林)的碳储量差异显著,其中阔叶红松林的碳储量最高,为315.4 t C·hm-2。土壤有机碳储量占生态系统总碳储量的比例最高(55-70%),其次是植被碳储量(28-43%),碎屑碳库最低(2-6%)。两种人工林生态系统的土壤有机碳储量显著低于阔叶红松林和次生白桦林。4种森林生态系统之间总NPP没有显著差异,但其分配(地上部分NPP(NPPA)和地下部分NPP(NPPB))却显著不同。凋落物(44%-60%)和细根(43%-47%)生产分别是NPPA和NPPB的最大组分。4种森林生态系统中,红松人工林(328.0 gC·m-2·yr-1)的NEP最高,其次依次是阔叶红松林(311.9 gC·m-2·yr-1)、白桦次生林(231.1 gC·n-2·yr-1)和兴安落叶松人工林(187.9gC·m-2·yr-1)。(2)2011年谷地云冷杉林生态系统总碳储量为268.14 tC·hm-2,其中植被、碎屑和土壤的碳储量分别为74.25 tC·hm-2、16.86 tC·hm-2和 177.03 tC·hm-2。2006-2011 年,乔木层碳储量从80.86 t C·hm-2减少到71.73 t C·hm-2,优势树种冷杉(Abiea ephrolepis)、云杉(Picea spp.)和兴安落叶松的碳储量年均减少比例分别为0.5%、2.7%和3.7%。森林NPP为4.69tC hm-2.yr-1,NPPB与NPPA的比值为0.56,凋落物是总NPP的最大组分。森林生态系统中2个主要碳输出途径土壤异养呼吸和粗木质残体(CWD)分解的年通量分别为293.67和119.29gC·m-2·yr-1。森林NEP为55.90gC·m-2·yr-1。研究结果表明处于衰退状态的谷地云冷杉林仍具有一定的碳汇功能。(3)处于演替初期阶段的白桦次生林的植被碳储量和NPPA均仅受林分密度的影响,与其呈线性正相关关系(P<0.05)。而处于演替后期阶段的阔叶红松林的植被碳储量和NPPA受林分密度和物种丰富度的共同影响,植被碳储量随林分密度和物种丰富度的增加呈现出先增加后减少的驼峰型分布(P<0.05);NPPA随林分密度的增加而增加(P<0.05),但与物种丰富度的关系则是驼峰型格局(P<0.05)。研究结果认为森林生态系统林分密度和物种丰富度与植被碳储量和NPPA的关系受到森林演替阶段的影响。(4)CWD作为谷地云冷杉林碎屑碳库的主要组成部分,其碳储量为13.25 t C·hm-2,其中云杉、冷杉和兴安落叶松的CWD碳储量分别为3.59、2.61和3.06 tC·hm-2。不同腐烂等级下CWD碳储量呈近正态分布,多集中在Ⅱ和Ⅲ等级,分别占总量的42.7%和35.4%。不同径级的CWD碳储量也呈近正态分布,主要分布在30-40 cm和40-50 cm径级上。干中折断、拔根倒、枯立木和干基折断为谷地云冷杉林CWD碳储量的主要存在方式。CWD碳储量表现出较强的空间异质性,其随着林分平均胸径、最大胸径和胸高断面积的增加而下降(P<0.05);而与林分密度、多样性指数和均匀度指数均无显著相关性。(5)阔叶红松林固定样地表层土壤有机碳含量(SOC)平均值为70.13 g·kg-1,变异系数为54.93%,表现为中等程度变异。SOC存在强烈的空间自相关性,自相关变化尺度为18.0 m。随着采样密度的降低,SOC的空间自相关程度变弱,空间分布格局越来越趋于均质化。土壤含水率是影响表层SOC空间分布格局的最主要因素,其次依次是凋落叶干重、加权的倒木腐烂等级和土壤pH值,4个因子共同解释了 SOC空间变异的51.9%。SOC与倒木体积不存在显著关系,而与其加权的腐烂等级呈显著正相关,说明倒木的腐烂程度而非倒木的数量对于SOC起着更为重要的作用。未发现林分结构和地形因子对表层SOC的显著影响。