杉木和桉樹(shù)人工林土壤碳儲(chǔ)量的比較

杉木和桉樹(shù)人工林土壤碳儲(chǔ)量的比較摘要：采用野外調(diào)查取樣和實(shí)驗(yàn)分析等方法，對(duì)廣西羅城杉木(Cunninghamialanceolata)和桉樹(shù)(Eucalyptussp.)人工林土壤碳儲(chǔ)量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：杉木和桉樹(shù)人工林土壤含碳率變化幅度為0.45%?2.17%，杉木林土壤含碳率高于桉樹(shù)林。杉木和桉樹(shù)0~20cm土層的土壤碳儲(chǔ)量分別為44.68t.hm-2和26.8t.hm-2，分別占其土壤總碳儲(chǔ)量的51.67%和42.57%，成為土壤碳儲(chǔ)量的主要碳庫(kù)。杉木和桉樹(shù)人工林土壤的含碳率和碳儲(chǔ)量均表現(xiàn)出隨著土壤深度的增加而減少，杉木人工林土壤碳儲(chǔ)量(86.48t.hm-2)高于桉樹(shù)林(62.95t.hm-2)。桉樹(shù)人工林各林齡和杉木幼齡林、中齡林、成熟林到過(guò)熟林的土壤碳儲(chǔ)量均表現(xiàn)為隨著林齡的增加而增長(zhǎng)的趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：杉木;桉樹(shù);土壤；碳儲(chǔ)量土壤作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的最大碳庫(kù)，儲(chǔ)存著大約全球陸地碳庫(kù)3/4的碳⑴，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C()濃度的較大波動(dòng)森林土壤有機(jī)碳主要來(lái)自凋落物和根系，其固碳速率受森林類型、氣候、生境、樹(shù)齡和人為干擾等因素的影響⑴，不同類型的森林土壤碳儲(chǔ)量的計(jì)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(píng)價(jià)其碳匯貢獻(xiàn)率和生態(tài)效益提供理論依據(jù)。杉木(Cunninghamialanceolata)和桉樹(shù)(Eucalyptussp.)是我國(guó)南方的速生豐產(chǎn)用材樹(shù)種，均具有易繁殖、生長(zhǎng)快和好管理等特點(diǎn)，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(wèn)題也備受關(guān)注，尤其桉樹(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響一直以來(lái)飽受爭(zhēng)議。對(duì)杉木和桉樹(shù)人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的研究較多［4-6］，但對(duì)于二者土壤碳儲(chǔ)量的比較研究尚不多見(jiàn)，對(duì)杉木和桉樹(shù)人工林土壤碳儲(chǔ)量的計(jì)量和比較研究一方面有助于我們正確評(píng)價(jià)其碳匯貢獻(xiàn)率，同時(shí)為后續(xù)研究杉木和桉樹(shù)人工林多代連載土壤碳儲(chǔ)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(yàn)地概貌研究地點(diǎn)于廣西羅城仫佬族自治縣北部的青明山林場(chǎng)，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(chǎng)位于九萬(wàn)大山南麓，最高海拔1425m。林場(chǎng)氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，無(wú)霜期300天左右，多云霧，濕度大，相對(duì)濕度78%，年平均氣溫18.8龍，年日照時(shí)數(shù)1509.4h；年平均降雨量為1630.6mm；土壤種類有紅壤、黃壤和黃紅壤3種，成土母巖以砂頁(yè)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(duì)象均為第一代林，各林分屬性見(jiàn)表1。2研究方法設(shè)立樣地和含碳率的測(cè)定選擇生境相似的杉木和桉樹(shù)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202研究方法設(shè)立樣地和含碳率的測(cè)定選擇生境相似的杉木和桉樹(shù)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20mx30m的樣地，在每個(gè)樣地內(nèi)分別設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)，在每個(gè)樣點(diǎn)挖取深約60cm的土壤剖面，每個(gè)剖面按。?20cm、2()?40cm、40?60cm用環(huán)刀取樣，用環(huán)刀法測(cè)定其容重，去除雜質(zhì)和細(xì)根，土樣經(jīng)自然風(fēng)干和過(guò)篩后用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定其含碳率。碳儲(chǔ)量的計(jì)算方法土樣碳儲(chǔ)量通過(guò)土壤容重和其含碳率計(jì)算見(jiàn)式:C='^DlxMlxHlxQ.1式中：C為一定深度內(nèi)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量(t.hm2)，Di為第i層土壤容重(g.cm-3)，Mi為第i層土壤有機(jī)碳含量(g.kg-l)，Hi為第i層土壤厚度(cm)，n為土層數(shù)。2.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法用EXCEL2016和SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，不同組分含碳率和碳儲(chǔ)量間的差異采用單因素方差分析(ANOVA)進(jìn)行分析，多重比較采用Duncan'smultiplerangetest。3結(jié)果與分析3.1杉木和桉樹(shù)人工林土壤容重和含碳率從表2可見(jiàn)，杉木人工林土壤容重在1.27?1.52g.cm-3范圍，桉樹(shù)人工林土壤容重1.15?1.52g.cm-3。杉木和桉樹(shù)人工林0?20cm深度的土壤含碳率分別為1.36?2.17%,0.98?0.89%，20?40cm的土壤含碳率分別U為0.63?0.98%,0.62?0.89%,40?60cm分別U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(shù)林各林齡間土壤含碳率沒(méi)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(shù)林。樹(shù)種林齡(a)密度(株.h/)樹(shù)高(m)胸徑(cm)SpeciesageDensityHeightDBH幼齡林Youngplantation(4)20721.531.33杉木C.lanceolata中齡林Middle-agedplantation(18)135615.414.4近熟林Pre-matureplantation(21)112215.5616.87成熟林Matureplantation(28)231114.7715.12過(guò)熟林Over-matureplantation(36)123419.4520.18桉樹(shù)Eucalyptussp.2年Two-yearplantation(1.6)156754.673年Three-yearplantation(2.6)129414.310.414年Four-yearplantation(3.6)132813.1811.66表2 杉木和桉樹(shù)人工林土壤含碳率和土壤容重樹(shù)種 林齡Species age樹(shù)種 林齡Species ageSoilcarboncontent(%) Soilbulkdensity(g.cm-3)0~20cm20~40cm40~60cm0~20cm20~40cm40~60cm杉木幼齡林Youngplantation1.36a0.63a0.54a1.271.481.43C.lanceolata中齡林Middle-agedplantation1.68a0.93a0.79a1.271.461.44近熟林Pre-matureplantation1.33a0.82a0.5a1.451.461.52成熟林Matureplantation1.71a0.78a0.91a1.311.461.4過(guò)熟林Over-matureplantation2.17a0.98a0.67a1.481.431.39桉樹(shù)2年Two-yearplantation0.98a0.62a0.57a1.151.271.2Eucalyptussp.3年Three-yearplantation1.08a0.85a0.45a1.271.321.444年Four-yearplantation1.14a0.89a0.62a1.341.381.52注：同一樹(shù)種同一豎行不同字母表示不同發(fā)育階段土壤含碳率差異顯著(P=0.05)

表3杉木和桉樹(shù)人工林的土壤碳儲(chǔ)量樹(shù)種 林齡 土壤碳儲(chǔ)量Soilcarbonstorage（t.hm-2） 合計(jì)TotaJSpeciesAge0~20cm20~40cm40~60cm(t.hm-2)杉木幼齡林Youngplantation33.91Aa18.65Ab15.4Abc67.96AC.lanceolata中齡林Middle-agedplantation42.59Aa27.19Aa22.27Aa92.05AB近熟林Pre-agedplantation38.61Aa23.86Aa15.04Aa77.51AB成熟林Matureplantation44.4Aa22.84Ab25.48Ac92.72B過(guò)熟林Over-matureplantation63.88Aa19.1Ab19.16Abc102.14BC桉樹(shù)2年Two-yearplantaion22.56Aa15.66Aa13.64Aa51.86AEucalyptussp.3年Three-yearplantation27.28Aa22.62Aa12.98Aa62.88A4年Four-yearplantation30.56Aa24.64Aa18.9Ab74.11B杉木和桉樹(shù)人工林土壤碳儲(chǔ)量的分配杉木和桉樹(shù)人工林杉木和桉樹(shù)人工林土壤碳儲(chǔ)量的分配杉木和桉樹(shù)人工林0?60cm土壤碳儲(chǔ)量均隨著土層深度的增加而減小，杉木各林齡0?20cm土層的土壤碳儲(chǔ)量占了其總土壤碳儲(chǔ)量的46.27%?62.54%范圍，桉樹(shù)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(guò)熟林土壤碳儲(chǔ)量隨著樹(shù)齡的增加而增長(zhǎng)，幼齡林、中齡林和近熟林的土壤碳儲(chǔ)量間無(wú)顯著差異,成熟林和過(guò)熟林土壤碳儲(chǔ)量分別與幼齡林存在顯著差異,而4年的桉樹(shù)林土壤碳儲(chǔ)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(chǔ)量在不同土層深度均沒(méi)有表現(xiàn)出顯著差異，成熟林和過(guò)熟林。?20cm、20?40cm與。?20cm、40?60cm土壤碳儲(chǔ)量均達(dá)到顯著性差異。2、3年桉樹(shù)林不同土層土壤碳儲(chǔ)量無(wú)顯著性差異，4年桉樹(shù)林40?60cm土壤碳儲(chǔ)量分別與0?20cm、20?40cm表現(xiàn)出顯著差異（P<0.05）。注：同一樹(shù)種同一豎行不同大寫(xiě)字母表示不同發(fā)育階段碳貯量差異顯著，同一橫行不同小寫(xiě)字母表示不同深度土壤碳儲(chǔ)量差異顯著（P=G.G5）OOOOOOOOO76543217Eq1)①烈』?；霴OOOOOOO76543217Eq1)①烈』?；靋o￡8一OSUN曜強(qiáng)W-H杉木人工林土壤碳儲(chǔ)量Chinesefirplantaionsoilcarbonstorage40-6020-40(z,ullr二a6e」otsuoq』8_osQBI^襁W-H圖1杉木和桉樹(shù)人工林土壤碳儲(chǔ)量的比較4結(jié)論與討論杉木和桉樹(shù)人工林。?60cm土壤碳儲(chǔ)量隨著土層深度的增加而減小。杉木各種林分。?20cm土壤碳儲(chǔ)量占土壤總碳儲(chǔ)量的46.27%?62.54%,桉樹(shù)各林分為41.24%?43.5%，可見(jiàn)，2種人工林樹(shù)種0~20cm的碳儲(chǔ)量是土壤碳儲(chǔ)量的主要碳庫(kù)。本研究不同發(fā)育階段的杉木人工林碳儲(chǔ)量均低于廣西環(huán)江的杉木人工林⑺，對(duì)方取樣深度為100cm，本研究為60cm，土壤采樣方式的不同是導(dǎo)致土壤碳儲(chǔ)量計(jì)算不確定性的重要因素之一河，另外土壤類型、立地條件以及計(jì)算方法都會(huì)對(duì)土壤碳儲(chǔ)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(chǔ)量為67.96?102.14t.hm-2,桉樹(shù)人工林土壤碳儲(chǔ)量為51.86?74.11t.hm-2，杉木人工林平均土壤碳儲(chǔ)量是桉樹(shù)的1.37倍，桉樹(shù)作為速生豐產(chǎn)林，其輪伐期短，采用的施肥、除草、機(jī)耕、煉山和整地等管理方式容易造成土壤有機(jī)碳的流失。杉木近熟林土壤碳儲(chǔ)量(77.51t.hm-2)低于中齡林(92.05t.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(qiáng)度最大，有學(xué)者研究指出適宜的間伐強(qiáng)度下的土壤碳儲(chǔ)量高于強(qiáng)度間伐，因高強(qiáng)度的間伐使林地內(nèi)土溫升高，林下凋落物數(shù)量減少，影響了土壤呼吸本研究的杉木和桉樹(shù)人工林土壤碳儲(chǔ)量低于我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)的土壤碳儲(chǔ)量(193.55t.hm-2)［10］，土壤碳庫(kù)的變化主要取決于林分凋落物分解和土壤呼吸兩個(gè)