隆衛(wèi)革 ，曹書閣 ，陶玉華

（1.廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西柳州 545004；2.欽州學(xué)院廣西北部灣海洋災(zāi)害研究重點實驗室，廣西欽州 535011；3.廣西北部灣海岸科學(xué)與工程重點實驗室，廣西欽州 535011）

土壤作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的最大碳庫，儲存著大約全球陸地碳庫3/4 的碳［1］，在全球碳收支中占主導(dǎo)地位，在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著極其重要的作用，其較小的變化可能導(dǎo)致大氣中CO2濃度的較大波動［2］。森林土壤有機碳主要來自凋落物和根系，其固碳速率受森林類型、氣候、生境、樹齡和人為干擾等因素的影響［3］，不同類型的森林土壤碳儲量的計量可以豐富區(qū)域水平碳匯數(shù)據(jù)資源，為碳循環(huán)研究提供數(shù)據(jù)支撐。為評價其碳匯貢獻率和生態(tài)效益提供理論依據(jù)。

杉木（Cunninghamia lanceolata）和桉樹（Eucalyptus sp.）是我國南方的速生豐產(chǎn)用材樹種，均具有易繁殖、生長快和好管理等特點，二者均可多代連載，其土壤地力衰退、生產(chǎn)力下降和生物多樣性減少問題也備受關(guān)注，尤其桉樹對生態(tài)環(huán)境的影響一直以來飽受爭議。對杉木和桉樹人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量的研究較多［4-6］，但對于二者土壤碳儲量的比較研究尚不多見，對杉木和桉樹人工林土壤碳儲量的計量和比較研究一方面有助于我們正確評價其碳匯貢獻率，同時為后續(xù)研究杉木和桉樹人工林多代連載土壤碳儲量的變化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為森林的碳匯管理、可持續(xù)發(fā)展和制定森林管理政策提供理論依據(jù)。

1 試驗地概貌

研究地點于廣西羅城仫佬族自治縣北部的青明山林場，地理坐標(biāo)為東經(jīng) 108°48′00″～108°55′27″，北緯24°59′00″～25°9′36″，林場位于九萬大山南麓，最高海拔1425 m。林場氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，無霜期300 天左右，多云霧，濕度大，相對濕度78%，年平均氣溫18.8 ℃，年日照時數(shù)1509.4 h；年平均降雨量為1630.6 mm；土壤種類有紅壤、黃壤和黃紅壤3 種，成土母巖以砂頁巖為主；植被主要以人工杉木林和天然闊葉林為主。研究選擇的調(diào)查對象均為第一代林，各林分屬性見表1。

表1 廣西羅城杉木和桉樹人工林樣地概況

2 研究方法

2.1 設(shè)立樣地和含碳率的測定

選擇生境相似的杉木和桉樹不同發(fā)育階段人工林，在每種林分內(nèi)依上、中和下坡分別設(shè)立20 m×30 m的樣地，在每個樣地內(nèi)分別設(shè)置3個采樣點，在每個樣點挖取深約60 cm 的土壤剖面，每個剖面按0～20 cm、2O～40 cm、40～60 cm 用環(huán)刀取樣，用環(huán)刀法測定其容重，去除雜質(zhì)和細根，土樣經(jīng)自然風(fēng)干和過篩后用重鉻酸鉀外加熱法測定其含碳率。

2.2 碳儲量的計算方法

土樣碳儲量通過土壤容重和其含碳率計算見式：

式中：C 為一定深度內(nèi)土壤有機碳儲量（t.hm-2），Di 為第 i 層土壤容重（g.cm-3），Mi 為第 i 層土壤有機碳含量（g.kg-1），Hi為第i層土壤厚度（cm），n為土層數(shù)。

2.3 統(tǒng)計學(xué)方法

用EXCEL2016 和SPSS17.0 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)整理和分析，不同組分含碳率和碳儲量間的差異采用單因素方差分析（ANOVA）進行分析，多重比較采用Duncan’s multiple range test。

3 結(jié)果與分析

3.1 杉木和桉樹人工林土壤容重和含碳率

從表2可見，杉木人工林土壤容重在1.27～1.52 g.cm-3范圍，桉樹人工林土壤容重1.15～1.52 g.cm-3。杉木和桉樹人工林0～20 cm 深度的土壤含碳率分別為1.36～2.17%、0.98～0.89%，20～40 cm 的土壤含碳率分別為0.63～0.98%、0.62～0.89%，40～60 cm 分別為0.54～0.91%、0.45～0.62%范圍，各林分土壤含碳率均表現(xiàn)為隨著土層深度的增加而減小，杉木和桉樹林各林齡間土壤含碳率沒有顯著差異（P＜0.05），各深度土層的平均含碳率均表現(xiàn)為杉木林大于桉樹林。

表2 杉木和桉樹人工林土壤含碳率和土壤容重

3.2 杉木和桉樹人工林土壤碳儲量的分配

杉木和桉樹人工林0～60 cm 土壤碳儲量均隨著土層深度的增加而減小，杉木各林齡0～20 cm 土層的土壤碳儲量占了其總土壤碳儲量的46.27%～62.54%范圍，桉樹林則為41.24%～43.5%范圍（表3 和圖1）。杉木幼齡林、中齡林、成熟林、過熟林土壤碳儲量隨著樹齡的增加而增長，幼齡林、中齡林和近熟林的土壤碳儲量間無顯著差異，成熟林和過熟林土壤碳儲量分別與幼齡林存在顯著差異，而4 年的桉樹林土壤碳儲量分別與2～3 年生的存在顯著差異。杉木中齡林、近熟林土壤碳儲量在不同土層深度均沒有表現(xiàn)出顯著差異，成熟林和過熟林0～20 cm、20～40 cm 與0～20 cm、40～60 cm 土壤碳儲量均達到顯著性差異。2、3年桉樹林不同土層土壤碳儲量無顯著性差異，4 年桉樹林40～60 cm 土壤碳儲量分別與0～20 cm、20～40 cm 表現(xiàn)出顯著差異（P＜0.05）。

表3 杉木和桉樹人工林的土壤碳儲量

圖1 杉木和桉樹人工林土壤碳儲量的比較

4 結(jié)論與討論

杉木和桉樹人工林0～60 cm 土壤碳儲量隨著土層深度的增加而減小。杉木各種林分0～20 cm 土壤碳儲量占土壤總碳儲量的46.27%～62.54%，桉樹各林分為41.24%～43.5%，可見，2 種人工林樹種0～20 cm的碳儲量是土壤碳儲量的主要碳庫。

本研究不同發(fā)育階段的杉木人工林碳儲量均低于廣西環(huán)江的杉木人工林［7］，對方取樣深度為100 cm，本研究為60 cm，土壤采樣方式的不同是導(dǎo)致土壤碳儲量計算不確定性的重要因素之一［8］，另外土壤類型、立地條件以及計算方法都會對土壤碳儲量的估算結(jié)果產(chǎn)生重要影響。

杉木人工林各林分土壤碳儲量為67.96～102.14 t.hm-2，桉樹人工林土壤碳儲量為51.86～74.11 t.hm-2，杉木人工林平均土壤碳儲量是桉樹的1.37 倍，桉樹作為速生豐產(chǎn)林，其輪伐期短，采用的施肥、除草、機耕、煉山和整地等管理方式容易造成土壤有機碳的流失。

杉木近熟林土壤碳儲量（77.51 t.hm-2）低于中齡林（92.05 t.hm-2），近熟林的林分密度為 1122 株.ha-2，在5 種林齡中密度最低，表明間伐強度最大，有學(xué)者研究指出適宜的間伐強度下的土壤碳儲量高于強度間伐，因高強度的間伐使林地內(nèi)土溫升高，林下凋落物數(shù)量減少，影響了土壤呼吸［9］。

本研究的杉木和桉樹人工林土壤碳儲量低于我國森林生態(tài)系統(tǒng)的土壤碳儲量（193.55 t.hm-2）［10］，土壤碳庫的變化主要取決于林分凋落物分解和土壤呼吸兩個方面［11］，由于中、南亞熱帶氣候區(qū)氣溫高和降雨量大，土壤呼吸速率高，枯落物易分解，分解后的產(chǎn)物以大量CO2形式釋放到大氣中，使得土壤有機碳積累少，同時再采用的造林手段如機耕、整地和煉山也會加快土壤碳的流失。

輪伐期、施肥、樹種選擇、采伐和造林方式等生產(chǎn)措施會對土壤碳儲量產(chǎn)生影響［12］，土壤碳儲量與入土的植物凋落物和地上生物量表現(xiàn)出線性正相關(guān)性［13-14］。在林地經(jīng)營管理過程中，應(yīng)采取合理的經(jīng)營管理方法，如采伐時只取走干材部分，留下采伐剩余物，避免對土壤增匯的干擾，從而提高森林的固碳能力。