桂北不同林齡桉樹人工林土壤碳庫管理指數和碳組分的變化特征

滕秋梅 沈育伊 徐廣平 黃玉清 張中峰 張德楠 周龍武 孫英杰 黃科朝 何文

摘 要：采用時空互代法，以廣西北部低山丘陵地區不同林齡（1、2、3、4、5和8 a）桉樹人工林為研究對象，探討林齡對桉樹人工林地土壤碳庫管理指數的影響及其規律。結果表明：（1） 隨著林齡的增加，土壤有機碳總體表現為增加的趨勢，1～8 a桉樹土壤有機碳范圍在5.79～15.57 g· kg-1之間，隨著土層的加深而降低;0～40 cm土層土壤有機碳平均含量表現為8 a>5 a>3 a>4 a>2 a>1 a。（2）土壤非活性有機碳、碳儲量隨林齡和土層的變化規律與土壤有機碳基本一致。土壤活性有機碳含量大小依次表現為8 a>5 a>4 a>3 a>2 a>1 a，占土壤有機碳的比例隨林齡變化無明顯規律，8 a和其他林齡間均具有顯著差異。（3）碳庫管理指數隨林齡增加整體呈上升趨勢，8 a桉樹人工林土壤碳組分含量及碳庫管理指數均高于10 a對照馬尾松林。碳庫管理指數與土壤有機碳、非活性有機碳、活性有機碳、碳儲量、碳庫活度、全氮、容重呈極顯著或顯著的相關性，不同林齡和土層間碳庫管理指數有差異性。適當延長桉樹人工林的輪伐周期，減少人為對林地凋落物和林下植被的干擾，將有利于提高土壤的有機碳含量，進而改善土壤質量。

關鍵詞：桉樹人工林， 林齡， 土壤有機碳， 土壤活性有機碳庫， 碳庫管理指數

中圖分類號：Q948

文獻標識碼：A

文章編號：1000-3142（2020）08-1111-12

Abstract：Using the space-time intergenerational method， the plantation of different ages of Eucalyptus plantations in low hilly areas at Northern Guangxi were taken as the research object. The effects of forest age on characteristics of soil organic carbon （SOC）， total nitrogen （TN）， soil labile organic carbon （LOC） and soil carbon management index （CPMI） were measured in this study. The results were as follows：（1） SOC indicated a trend of increasing with the increase of Eucalyptus forest age， and decreased with the increasing of soil depth. The content of soil organic carbon of 1-8 years old Eucalyptus varied from 5.79 to 15.57 g·kg-1 in the whole soil layer （0-40 cm） ， the order of SOC contents was 8 a>5 a>3 a>4 a>2 a>1 a. （2） The variation tendencies of soil not labile organic carbon and carbon storage were consistent with the content of SOC. The order of soil labile organic matter contents was 8 a>5 a>4 a>3 a>2 a>1 a， respectively. There were no obvious change characteristics for the proportion of soil labile organic carbon to soil organic carbon with the increase of forest age. There was significant difference between 8 year old forest age and other forest ages. （3） The carbon pool management index increased with the increase of forest age. The soil carbon pool management index and soil carbon component contents of 8 ywars old Eucalyptus had been higher compared with 10 years old Pinus massoniana forest. Moreover， correlation analysis showed that existing extremely significant or significant correlation to soil organic carbon， soil not labile organic

carbon， labile oragnic carbon， carbon storage， carbon pool activity， total nitrogen， bulk density and soil carbon pool management index. There were also differences of carbon pool management index between different forest ages and soil layers. It was concluded that under the condition of local soil fertility， 8 years old Eucalyptus could both increase SOC contents and improve CPMI， favor soil quality amelioration and soil fertility improvement. Therefore， extending Eucalyptus plantations forest harvesting time and decreasing the disturbance to forest litter and understory vegetation would improve soil quality， and it is also important for promoting sustainable development of Eucalyptus plantations.

Key words：Eucalyptus plantations， forest age， soil organic carbon， soil labile organic carbon pool， carbon pool management index

森林土壤有機碳庫是全球土壤碳庫的重要組成部分，主要存在于枯枝落葉和土壤表層（Pregitzer & Euskirchen，2010），其含量的變化對全球碳循環和二氧化碳通量的改變起到關鍵的作用（張鵬等，2009）。土壤有機碳作為土壤碳庫的重要組成部分，不僅能直接反映土壤的肥力水平，衡量土壤質量（周國模和姜培坤，2004），還能有效反映土地經營管理水平，并可以用土壤碳庫管理指數（carbon pool management index，CPMI）進行量化（Lefroy et al.， 1993）。碳庫管理指數是指示土壤經營和管理所采取方法是否科學的指標，既能反映外界管理措施對土壤總有機碳的影響，還能反映土壤有機碳組分的變化情況，CPMI值變大說明土地經營措施可以維持和提高土壤質量，其值變小則表明土壤肥力在下降，土壤質量在下降（徐明崗等，2006）。近期對碳庫管理指數的研究主要集中在不同生態恢復模式（蒲玉琳等，2017）、對模擬酸雨的響應（張慧玲等，2018）、不同耕作措施（Schiavo et al.， 2011）、不同施肥情況（藺芳等，2018）、不同土地利用方式（張亞杰等，2016）、不同還田方式（李碩等，2015）等方面，以上多數研究結果反映了長期定位研究下的累積效應。而不同的森林植被類型和林地經營歷史，一般會影響土壤有機碳庫的量及土壤剖面的分布規律（馮瑞芳等，2006）。桉樹（Eucalyptus）因其適應性強、生長快速、輪伐周期短、用途廣泛和經濟效益高等優點，被世界許多國家引種和大規模推廣，已成為當前我國解決林業資源危機的重要途徑之一。揭示桉樹人工林短期生長期內土壤碳庫管理指數的變化特征，有利于調整和優化營林措施。

研究表明，人工林能有效固持大氣中的碳（Pan et al.， 2011），也會導致土壤碳庫的巨大變化（史軍等，2006）。我國桉樹人工林面積已超過450萬hm2，廣西桉樹人工林的面積約占全國桉樹種植面積的二分之一（張健軍等，2012）。桉樹人工林土壤有機碳的變化對全球碳循環有重要影響（張蘇峻等，2010），桂北低山丘陵地區桉樹人工林多采取的是集體和個人承包，多采用施肥、農藥、除草劑等高強度、粗放型經營管理，部分在3～4 a即開始采伐，有關不同林齡桉樹人工林土壤碳庫管理指數的研究尚未見報道，在1 a到8 a間隔較短但桉樹生長變化又快的這一段時間內，不同林齡下土壤碳庫管理指數的響應特征是什么。這對于準確評價桉樹林地土壤肥力以及制定合理的管理措施有重要意義。因此，通過對廣西北部低山丘陵地區不同林齡桉樹人工林土壤有機碳和活性有機碳含量及碳庫管理指數的研究，探討林齡對桉樹人工林土壤碳庫管理指數的影響及其規律，旨在為桉樹人工林的可持續利用，提高經營與管理水平，增強桉樹人工林生態系統的碳匯功能提供科學依據。

1 研究區概況

研究區位于廣西黃冕林場波寨村，地處廣西柳州市鹿寨縣與廣西桂林永福縣交界。地理坐標為109°43′46″—109°58′18″ E、24°37′25″—24°52′11″ N。黃冕林場地形起伏大，坡面險峻，地貌主要有低山地貌和丘陵地貌，屬于中亞熱帶氣候，氣候溫和，四季分明，無霜期長，雨熱同季;年均氣溫為19 ℃，年平均降雨量為1 750～2 000 mm，降雨量集中在4—8月，年均蒸發量為1 426～1 650 mm，熱量豐富。黃冕林場林地屬地質年代屬泥盆系，林地土壤主要以砂巖、砂頁巖、夾泥巖發育而成的紅壤、山地黃紅壤為主。

2 材料與方法

2.1 土壤樣品采集

于2013年4月中旬，在野外詳細調查的基礎上，采用時空互代法，選擇由本底資料和時間一致的馬尾松次生林改種而來的6個不同林齡（1、2、3、4、5和8 a）桉樹（巨尾桉，Eucalyptus urophylla × E.grandis）為研究對象，選擇營林、管理方法、海拔、坡向、坡度、土壤母質等條件基本一致或相近的林地，各設置不同林班和間隔60～100 m的3塊面積約20 m × 20 m的樣地作為3個重復，共計18塊。同時，在鄰近未被砍伐和未被改種為桉樹的馬尾松林（Pinus massoniana，10 a），設置3塊20 m × 20 m標準樣地作為對照。采樣前去除地表凋落物，按照S型方法在各樣地中選取5個代表性樣點采取土壤樣品，按0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm和30～40 cm 4個層次用土壤取樣器（直徑5 cm）分層取土，同層土壤混勻為1個土樣。將采集的土壤樣品，裝在無菌自封袋中，帶回實驗室風干后常規處理，用于土壤理化性質的測定。

2.2 試驗方法

土壤容重采用環刀法（鮑士旦，2000）測定;土壤有機碳（SOC）采用總有機碳分析儀（島津TOC-5000A，日本）測定;全氮（TN）通過Vario ELIII元素分析儀（德國）分析;土壤活性有機碳（LOC）采用 333 mmol·L-1 KMnO4氧化法測定（Blair et al.， 1995）。相關指標的計算（徐明崗等，2006）：碳庫活度（A）=活性有機碳/非活性有機碳含量;碳庫活度指數（AI）=土壤碳庫活度/參考土壤碳庫活度;活性碳有效率（AC）=活性有機碳/有機碳;碳庫指數（CPI）=土壤有機碳/參考土壤有機碳;碳庫管理指數（CPMI）=碳庫指數×碳庫活度指數×100;土壤非活性有機碳（NLOC）=土壤有機碳-土壤活性有機碳。土壤碳儲量（S）=10C· ρ· h，式中：C（g· kg-1）為有機碳質量比;ρ（g·cm-3）為土壤容重;h（cm）為實際土層高度（李艷瓊等，2018）。本研究中，參考土壤為未被改種為桉樹的10 a馬尾松林地土壤。

2.3 數據分析

利用Excel 2016和SPSS22.0軟件對數據進行統計分析。對不同土層土壤各指標進行單因素方差分析（One-way ANOVA）和LSD多重比較（α=0.05），對土壤碳庫指數特征進行Pearson相關性分析。

3 結果與分析

3.1 不同林齡0～40 cm土層土壤碳組分平均值的變化

從表1可以看出，不同林齡桉樹人工林0～40 cm土層土壤有機碳平均值含量隨著林齡的增加呈現先增加后下降再增加的趨勢，表現為8 a>5 a>3 a>4 a>2 a>1 a，平均值范圍為3.59～10.80 g·kg-1，8 a土壤有機碳含量是1 a和2 a的2～3倍，呈顯著差異（P<0.05）。隨著林齡的增加，桉樹人工林地表枯枝落葉物增多，土壤有機碳含量隨著林齡加大，2～3 a是桉樹的生長高峰期，土壤有機碳含量增幅較大，4 a后，桉樹的生長亦趨于平緩，有機碳含量增加相對緩慢，隨著林齡的增大枯枝落葉以及細根的積累，有機碳含量在8 a達到最大值。0～40 cm土層不同林齡桉樹人工林土壤非活性有機碳含量、碳儲量的變化規律與有機碳一致，其平均值范圍分別為2.76～6.73 g·kg-1、436.10～1602.33 g·m-2。0～40 cm土層土壤活性有機碳含量則隨著林齡的增加而持續增加，表現為8 a>5 a>4 a>3 a>2 a>1 a，占土壤有機碳的比例分別為23.12%、26.05%、24.67%、28.83%、25.70%、37.69%，可見活性有機碳占有機碳比例的變化規律不明顯，而不同林齡土壤非活性有機碳是有機碳的主要部分，占有機碳的62.31%～76.88%。與對照10 a馬尾松林相比，8 a桉樹人工林土壤有機碳、活性有機碳、非活性有機碳含量以及碳儲量均高于馬尾松林，而1～5 a則相反，均小于馬尾松林，說明該地改種桉樹8 a后，土壤碳組分含量有所提高。

3.2 不同林齡對不同土層土壤碳組分含量的影響

3.2.1 土壤有機碳的變化 不同林齡桉樹人工林各土層土壤有機碳的變化情況見圖1。從圖1可以看出，1～8 a土壤有機碳含量的范圍在5.79～15.57 g·kg-1之間。各林齡0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm土層土壤有機碳含量的變化與0～40 cm土層土壤有機碳平均含量變化一致，其大小順序表現為8 a>5 a>3 a>4 a>2 a>1 a，隨著土層加深，各林齡土壤有機碳含量均逐漸降低，1 a桉樹人工林土壤0～10 cm土層有機碳含量是30～40 cm土層的5.30倍，差異顯著（P<0.05），而其他林齡0～10 cm土層有機碳含量是30～40 cm土層的2～3倍，反映出土壤有機碳的分布具有一定的表聚性。與10 a馬尾松林相比，8 a桉樹人工林各土層土壤有機碳含量均顯著大于馬尾松林，20～30 cm和30～40 cm土層5 a桉樹人工林土壤有機碳含量和10 a馬尾松林無顯著差異，而其他1～5 a，則均小于馬尾松林。

3.2.2 活性有機碳的變化 由圖2可知，各土層土壤活性有機碳含量具有相同的分布規律，均隨著林齡的增加而增加。0～10 cm土層在1～5 a中：1～2 a土壤活性有機碳含量的增量最大，為0.54 g·kg-1，2～5 a的增量范圍在0.16～0.53 g·kg-1之間。1～8 a桉樹人工林0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm土層土壤活性有機碳含量占土壤有機碳的比例分別為29.45%～43.38%、21.09%～36.28%、14.57%～36.03%、18.81%～28.62%，占比隨著林齡的增加無明顯規律。1 a各土層土壤活性有機碳含量均小于其他林齡的相應土層，8 a各土層土壤活性有機碳含量均大于其他林齡的相應土層。隨著土層的加深，各林齡土壤活性有機碳含量的變化規律與土壤有機碳一致，林齡不同，下降的幅度有所差異，如1 a各土層下降的范圍為26.93%～52.00%，3 a的為26.72%～44.50%。與10 a馬尾松林相比，8 a桉樹人工林在0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土層土壤活性有機碳含量均顯著大于對照馬尾松林。

3.2.3 非活性有機碳的變化 同一土層不同林齡桉樹人工林土壤非活性有機碳的變化規律不一致（圖3），0～10 cm土層各林齡土壤非活性有機碳的大小順序為8 a>5 a>3 a>4 a>1 a>2 a，其他土層均為8 a>5 a>3 a>4 a>2 a>1 a。雖然土壤非活性有機碳3 a大于4 a，但彼此間的差異不顯著（P>0.05），5 a和8 a均顯著大于1～4 a，土壤非活性有機碳隨著林齡的增加整體均有增加的趨勢。0～10 cm、10～20 cm土層隨林齡增加的幅度大于20～30 cm、30～40 cm土層。除30～40 cm土層外，其他土層2 a和1 a之間土壤非活性有機碳的差異均不顯著（P>0.05）。土壤非活性有機碳的變化規律與土壤有機碳一致，均隨著土層的加深而減少，減少量最大的是8 a。同一林齡不同土層間土壤非活性有機碳均表現出一定的差異（P<0.05）。

3.3 不同林齡對土壤有機碳儲量的影響

不同林齡桉樹人工林土壤有機碳儲量的變化特征見圖4。從圖4可以看出，1～8 a土壤碳儲量的范圍為140.34～264 9.42 g· m-2。不同林齡土壤碳儲量在0～10 cm、10～20 cm均隨林齡的增加而增加;在20～30 cm、30～40 cm土層的變化趨勢與土壤有機碳一致，先增加至3 a，3～4 a略減少，4～8 a再增加，但總體呈現增加的趨勢。各土層8 a的碳儲量最大，說明在林分經營過程中，適當延長林木的生長期會有利于土壤有機碳儲量的提高，輪伐周期較長能減緩土壤有機碳庫的消耗。各林齡隨著土層的加深土壤碳儲量的變化與有機碳一致，均隨著土層的加深而減少，不同林齡各土層間碳儲量均具有顯著差異（P<0.05）。與10 a馬尾松林相比，8 a桉樹人工林土壤碳儲量高于馬尾松林，說明該地改種桉樹8 a后，土壤碳儲量有所增加。

3.4 不同林齡對土壤碳庫管理指數的影響

不同林齡桉樹人工林碳庫管理指數的變化如表2所示。隨著林齡的增加，同一土層土壤碳庫活度和碳庫活度指數的變化規律不明顯，但8 a的碳庫活度和碳庫活度指數均大于其他林齡。總體而言，桉樹人工林林地0～40 cm 土層碳庫活度及碳庫活度指數隨林齡的增加整體呈增加的趨勢，說明桉樹人工林的土壤碳庫活性增大，土壤中的活性有機碳與非活性有機碳處于一種良性周轉的動態平衡之中，反映了土壤中碳素質量得到改善。隨著土層的加深，各林齡桉樹人工林地土壤碳庫活度整體呈減小的趨勢，碳庫活度指數隨土層的變化規律不明顯，如1 a為10～20 cm（0.79）>30～40 cm（0.65）>0～10 cm（0.60）>20～30 cm（0.41），8 a則是隨著土層的加深而降低。

不同土層土壤碳庫指數的變化與土壤有機碳相似，表現為8 a>5 a>3 a>4 a>2 a>1 a，隨著林齡的增加和土層的加深，整體表現為增加的趨勢。各林齡同一土層碳庫管理指數表現為隨著林齡的增加而增加。同一林齡不同土層土壤碳庫管理指數的分布趨勢不一致。除5 a外，其他林齡10～20 cm土層碳庫管理指數均大于20～30 cm和30～40 cm土層。這可能與土壤表層有機碳的來源和深層根系對礦質營養的吸收以及土壤微生物活性有關，表層有機碳主要來源于植物凋落物和分布在表層根系的凋亡，同時表層適宜的溫度和水分有利于凋落物分解轉化，同時促進了土壤微生物活動，使土壤的碳素循環加快，從而增加土壤碳庫，碳庫管理指數較高，底層因土壤根系對礦質營養的強烈吸收，促進了土壤有機碳的分解，碳庫管理指數較低。

3.5 土壤碳庫管理指數與土壤碳組分、全氮及容重之間的相關性

3.6 土壤活性有機碳、碳庫管理指數與林齡的耦合分析

如表4所示，土壤有機碳、活性有機碳、非活性有機碳和碳庫管理指數隨著林齡增長呈線性增長，相關系數均在 0.90以上，具有很好的統計學意義。隨著林齡的增加，土壤有機碳、活性有機碳、非活性有機碳和碳庫管理指數的年增長率分別為 1.012、0.445、0.567和17.685 g·kg-1，說明隨著林分年齡的延長，桉樹人工林的凋落物較豐富，土壤有機碳庫得以增加，有利于土壤碳儲量的提高和土壤碳匯功能的增強，土壤質量得到改善。

4 討論與結論

土壤有機碳是衡量土壤質量和土地可持續利用管理中一個考慮的重要指標（張金波和宋長春，2003），一般會受自然因素（氣候、地形、降水、植被、土壤質地等）和人為因素（放牧、土地利用、種植制度等）的影響（常小峰等，2013）。唐國勇等（2011）的研究表明， 種植人工林有利于增加森林土壤碳庫，表明人工林具有較強的養分富集和培肥能力。本研究結果得出，不同林齡桉樹人工林土壤有機碳、非活性有機碳、碳儲量均隨著林齡的增加而增加，這與薛萐等（2009）、張慧玲等（2018）的結論相似，說明林齡的增加，桉樹林地土壤碳庫趨于增加。隨著土層的加深，不同林齡桉樹人工林的土壤有機碳、非活性有機碳、碳儲量均逐漸減少。土壤活性有機碳是土壤碳循環的關鍵及動力，對土壤碳收支及全球變化具有重要意義。不同林分類型以及土層深度會影響到其含量。薛萐等（2011）研究表明，土壤碳庫的變化主要發生在活性碳庫部分，而蘇靜等（2005）研究碳庫的變化主要是由于非活性有機碳含量的變化。本研究表明，不同林齡土壤非活性有機碳是有機碳的主要部分，占有機碳的比例為62.31%～76.88%，土壤碳庫的變化主要是由于非活性有機碳庫的變化，這和蘇靜等（2005）的研究結果相似。該研究得出，1～8 a桉樹人工林土壤活性有機碳隨著林齡的增加而增加，且5 a和8 a土壤活性有機碳的含量顯著大于前5年或前8年，這與薛萐等（2009）、崔靜等（2013）、王紀杰等（2015）研究結論相似。說明土壤活性有機碳的含量受林齡的影響：一方面隨著桉樹的生長，林木的枯枝落葉以及林下植被的生物量較多，從而影響到了土壤有機碳的含量，而有機碳的含量在很大程度上決定了活性有機碳的含量（杜滿義等，2010）;另一方面，林齡的延長，林地土壤養分狀況會發生變化，這對活性有機碳同樣產生較大影響。隨著土層的加深，土壤活性有機碳呈現減少的現象，活性有機碳主要富集在0～10 cm以及10～20 cm土層，此結果與崔東等（2017）、藺芳等（2018）的研究結果類似。研究表明，土壤活性有機碳占有機碳的比例越高，說明有機碳活性越強，被分解礦化的潛力越大，養分循環速率越快，不利于土壤有機碳的積累（Xiao et al.， 2015）。此外，已有研究表明，土壤活性有機碳與土壤理化性質有密切的相關關系（徐明崗等，2006;祝滔等，2013）。該研究中，0～40 cm土壤活性有機碳平均值占有機碳的比例隨林齡的變化規律不明顯，活性有機碳與土壤有機碳、碳儲量、碳庫活度、碳庫管理指數均呈極顯著的正相關關系，相關系數均在0.9以上，與土壤全氮、容重呈顯著相關關系，這進一步說明土壤有機碳不僅是評價土壤質量的指標，土壤活性有機碳同樣可以作為檢驗土壤質量的關鍵指標，反映了土壤的肥力狀況和林齡對土壤質量的影響效果。

土壤碳庫管理指數指示了土地管理措施變化

引起的土壤有機碳庫的變化，不僅能對土壤質量狀況（上升或下降）或者更新程度作出反映，較全面和動態地反映外界活動對土壤碳庫中各組分質量的影響（沈宏等，1999;徐明崗，2006），還能夠反映不同林分類型對土壤質量的影響（崔靜等，2013）。碳庫管理指數越高，土壤活性有機碳的更新就越快、流通量越大，土壤腐殖質和土壤的空隙、孔隙數量以及土壤的通氣性也明顯增加和提高，說明采取的管理措施利于提高土壤質量和林木的生長發育，反之，則不利于土壤肥力（袁喆等，2010）。薛萐等（2009）研究表明，封育13 a和封育18 a的碳庫管理指數均高于封育3 a。佟小剛等（2013）研究得出，退耕40 a后土壤碳庫管理指數為刺槐林>沙棘林>檸條林。郭寶華等（2014）研究表明，不同林分下碳庫管理指數表現為木荷次生林>毛竹人工林>杉木人工林>撂荒地。本研究中，不同林齡桉樹人工林土壤碳庫指數和碳庫管理指數均表現為8 a>5 a>3 a>4 a>2 a>1 a，即隨著林齡的增加而增加;相關性分析表明，桉樹人工林林下土壤碳庫管理指數與土壤有機碳、活性有機碳、全氮、容重之間都表現為極顯著相關，且相關系數均在0.9以上，這與崔靜等（2013）對黃土丘陵區檸條林的研究結果相似。這表明，隨著桉樹人工林林齡的延長，如8 a的桉樹林，能提高土壤有機碳含量和土壤碳庫管理指數，有利于改善土壤質量，提高土壤肥力，桉樹林地土壤有機碳庫處于良性管理狀態。同時也說明，在人工林經營中被采取的4～5 a作為短期輪伐期，從長遠來說，不利于土壤碳庫功能的穩定。

有研究表明，桉樹造林會顯著降低土壤有機碳等養分含量，從而引起土地貧瘠以及退化，造成土地肥力下降乃至枯竭，不利于土壤水土功能的維持和可持續利用（呂小燕等，2017）。不同的是：鄧蔭偉等（2010）的研究發現，10 a桉樹人工林土壤有機碳、全氮等養分含量均接近或超過馬尾松林;何斌等（2016）認為，2～6 a尾巨桉人工林鐵、錳、銅等微量元素的貯存量隨著林分年齡的增加而增加;王紀杰等（2015）研究表明，桉樹人工林的輪伐周期較長有利于維持土壤有機碳庫的穩定。潘嘉雯等（2018）研究得出，林分年齡能顯著影響廣西、廣東、云南的桉樹生長。本研究結果表明，1～8 a桉樹人工林土壤有機碳等含量隨著林齡的增加呈線性增加的趨勢，且8 a桉樹人工林顯著大于對照10 a馬尾松林，適當延長桉樹人工林的輪伐周期，會有利于維持土壤有機碳庫的穩定，這與王紀杰等（2015）的研究結果相似。而與呂小燕等（2017）有所不同。這可能與桉樹輪伐周期（一般是4～5 a）有關，研究表明，輪伐期過短不僅會影響桉樹林下物種多樣性，對養分含量和養分循環也有很大的影響（平亮和謝宗強，2009），桉樹會從土壤中吸收一部分養分用于干物質生產并儲存在樹干中，桉樹養分利用率越高，樹干單位體積營養元素含量越低，砍伐后這部分養分流失得越少，桉樹一般在生長7 a后養分利用率達到最大，從而使單位體積樹干中營養元素含量下降。如果輪伐期過短，就會導致桉樹在養分利用率較低的情況下被砍伐，樹干中的養分較高，砍伐后樹干或者剩余枝條被帶離土壤，從土壤中吸收的那部分養分沒有及時歸還，導致土壤養分減少，不利于土地資源的可持續利用，特別是退化土地上的植被恢復（Davidson et al.， 1993）。此外，如果砍伐后，將主干以外的枝條和凋落物帶走，也會影響到桉樹人工林地養分的循環，因為桉樹可以通過大枝等木質殘體和凋落物歸還一定量的養分（Bargali et al.， 1992）。在本研究中的8 a桉樹，林下的凋落物和腐爛根系相對有一定累積，土壤結構得到了一定的改善。首先，這與研究區域土壤的屬性有關，Schmidt et al.（2011）的研究表明，土壤環境因子（土壤微生物、濕度、養分情況等）對土壤有機碳起作用，有機碳作用于土壤的同時其自身性質也依賴于土壤環境。其次，還可能與桉樹的經營管理措施有關，該研究區桉樹的生長前期雖然均采用了除草劑，包括人為砍斷等對林下植被進行清除，但隨著林齡的增加，8 a桉樹林地地表土壤還是保留有一定量的凋落物或者植被覆蓋，林地土壤微環境較好，有利于微生物生存和活動，對于主要來源是凋落物和腐爛根系的土壤碳組分，具有良好的促進效應。

綜上所述，廣西北部低山丘陵地區不同林齡（1 a、2 a、3 a、4 a、5 a和8 a）的桉樹人工林，相對于對照馬尾松林，桉樹人工林的土壤有機碳、活性有機碳、非活性有機碳、碳儲量以及碳庫管理指數均隨林齡的延長而增加，尤其在8 a差異更顯著，表明林齡的延長會有利于林地土壤碳含量的積累，土壤碳庫顯著增加。因此，從提高土壤碳庫方面考慮，在滿足木材供應的情況下可以適當延長林木的輪伐周期，同時減少人為對凋落物和林下植被的干擾，適當保留地面枯落物和凋落物，并采用較為合理的管理和撫育措施以及采伐行為，將有助于減緩桉樹林地土壤碳庫的消耗，以防止林地土壤碳庫的衰退，提高桉樹林土壤碳庫儲量，以實現桉樹人工林的可持續經營和發展。

致謝 對程桂霞，蔣玉龍，李翠玲在樣品分析方面給予的大力協助，謹此致謝！

參考文獻：

BAO SD， 2000. Soil agricultural chemical analysis [M]. Beijing：China Agriculture Press：14-112. ?[鮑士旦， 2000. 土壤農化分析 [M]. 北京：中國農業出版社：14-112.]

BARGALI SS， SINGH SP， SINGH RP， 1992. Structure and function of anageseries of eucalypt plantations incentral Himalaya. 1. dry-matter dynamics [J]. Annal Bot， 69：405-411.

CHANG XF， WANG SP， XU GP， et al.， 2013. Key factors affecting soil organic carbon pool and its uncertainty [J]. Guihaia， 33（5）：710-716. ?[常小峰， 汪詩平， 徐廣平， 等， 2013. 土壤有機碳庫的關鍵影響因素及其不確定性 [J]. 廣西植物， 33（5）：710-716.]

CUI D， XIAO ZG， ZHAO Y， et al.， 2017. Effects of different land use types on soil active organic carbon pool and carbon pool management index in Yili area ?[J]. J Soil Water Conserv， 1：61-67. ?[崔東， 肖治國， 趙玉， 等， 2017. 不同土地利用類型對伊犁地區土壤活性有機碳庫和碳庫管理指數的影響 [J]. 水土保持研究， 1：61-67.]

CUI J， CHEN YM， CAO Y， et al.， 2013. Evolution of soil organic carbon components and carbon pool management index of artificial Caragana korshinskii forest in loess hilly region [J]. J Soil Water Conserv， 20（1）：52-56. ?[崔靜， 陳云明， 曹楊， 等， 2013. 黃土丘陵區人工檸條林土壤有機碳組分和碳庫管理指數演變 [J]. 水土保持研究， 20（1）：52-56.]

DAVIDSON J， 1993. Ecological aspects of Eucalyptus plantations [M]//WHITE K， BALL J， KASHIO M， eds. Proceedings of the Regional Expert Consultationon Eucalyptus， 4-8， October， 1993， Vol. 1. Bangkok：FAO Regional Office for Asiaand the Pacific：35-60.

DENG YW， LI F， WEI J， et al.， 2010. Investigation on vegetation and soil factors of Eucalyptus， Pinus massoniana and Cunninghamia lanceolata in Guilin City [J]. J Guangxi For Sci， 39（3）：140-143. ?[鄧蔭偉， 李鳳， 韋杰， 等， 2010. 桂林市桉樹、馬尾松、杉木林下植被與土壤因子調查 [J]. 廣西林業科學， 39（3）：140-143.]

DU MY， FAN SH， QI LH， et al.， 2010. Soil carbon and nitrogen characteristics and their coupling relationships in different types of bamboo forests [J]. J Soil Water Conserv， 24（4）：198-202. ?[杜滿義， 范少輝， 漆良華， 等， 2010. 不同類型毛竹林土壤碳、氮特征及其耦合關系 [J].水土保持學報， 24（4）：198-202.]

FENG RF， YANG WQ， ZHANG J， 2006.Plantation management and global change mitigation [J]. Acta Ecol Sin， 26（11）：3870-3877. ?[馮瑞芳， 楊萬勤， 張健， 2006. 人工林經營與全球變化減緩 [J]. 生態學報， 26（11）： 3870-3877.]

GUO BH， FAN SH， DU MY， et al.， 2014. Effects of land use patterns on soil activated carbon pool and carbon pool management index [J]. Chin J Ecol， 33（3）：723-728. ?[郭寶華， 范少輝， 杜滿義， 等， 2014. 土地利用方式對土壤活性碳庫和碳庫管理指數的影響 [J]. 生態學雜志， 33（3）：723-728.]

HE B， LIAO QY， YANG WX， et al.， 2016. Characteristics of acumulation and biological cycling of microelements in Eucalyptus urophylla × E. grandis plantations in continuous age sequences [J]. J Soil Water Conserv， 30（2）：200-207. ?[何斌， 廖倩苑， 楊衛星， 等， 2016. 連續年齡序列尾巨桉人工林微量元素積累及其生物循環特征 [J]. 水土保持學報， 30（2）：200-207.]

LEFROY RDB， BLAIR GJ， STRONG WM， 1993. Changes in soil organic matter with cropping as measured by organic carbon fractions and 13C natural isotope abundance [J]. Plant Soil， 155-156（1）：399-402.

LI F， XING JX， REN SM， et al.， 2018. Effects of chicken manure and chemical fertilizer application on fractal characteristics of soil aggregates and carbon pool management index of forage rye/maize rotation [J]. J Soil Water Conserv， 32（5）：183-189. ?[藺芳， 邢晶鑫， 任思敏， 等， 2018. 雞糞與化肥配施對飼用小黑麥/玉米輪作土壤團聚體分形特征與碳庫管理指數的影響 [J]. 水土保持學報， 32（5）：183-189.]

LI S， LI YB， WANG SJ， et al.， 2015. Effect of different cropping methods on soil organic carbonand carbon pool management index in Guanzhong Plain [J]. Chin J Appl Ecol， 26（4）：1215-1222. ?[李碩， 李有兵， 王淑娟， 等， 2015. 關中平原作物秸稈不同還田方式對土壤有機碳和碳庫管理指數的影響 [J]. 應用生態學報， 26（4）：1215-1222.]

LI YQ， HUANG YQ， XU GP， et al.， 2018. Characteristics of soil nutrients and microbial activities of reed vegetation in the Huixiankarst wetland， Guilin， China ?[J]. Chin J Ecol， 37（1）：64-74. ?[李艷瓊， 黃玉清， 徐廣平， 等， 2018. 桂林會仙喀斯特濕地蘆葦群落土壤養分及微生物活性特征 [J]. 生態學雜志， ?37（1）：64-74.]

L XY， HE B， WU YF， et al.， 2017. The soil organic carbon and nitrogen storage and the evolutioncharacteristics of Eucalyptus plantations under successive rotation [J]. J Trop Crop， 38（10）：1874-1880. ?[呂小燕， 何斌， 吳永富， 等， 2017. 連栽桉樹人工林土壤有機碳氮儲量及其分布特征 [J]. 熱帶作物學報， 38（10）：1874-1880.]

PAN JW， LIN N， HE Q， et al.， 2018. Factors influencing the productivity of three Eucalyptus plantation areas in China [J]. Acta Ecol Sin， 38（19）：6932-6940. ?[潘嘉雯， 林娜， 何茜， 等， 2018. 我國3個桉樹人工林種植區生產力影響因素 [J]. 生態學報， 38（19）：6932-6940.]

PAN YD， BIRDSEY RA， FANG JY， et al.， 2011. A large and persistent carbon sink in the worlds forests [J]. Science， 333（6045）：988-993.

PING L， XIE ZQ， 2009. Effects of introducing Eucalyptus on indigenous biodiversity hinese [J]. Chin J Appl Ecol， 20（7）：1765-1774. ?[平亮， 謝宗強， 2009. 引種桉樹對本地生物多樣性的影響 ?[J]. 應用生態學報， 20（7）：1765-1774.]

PREGITZER KS， EUSKIRCHEN ES， 2010. Carbon cycling and storage in world forests：biome patterns related to forest age [J]. Global Change Biol， 10（12）：2052-2077.

PU YL， YE C， ZHANG SR， et al.， 2017. Changes of soil active organic carbon and carbon pool management index in different ecological restoration models of Zoige sandy grassland ?[J]. Acta Ecol Sin， 37（2）：367-377. ?[蒲玉琳， 葉春， 張世榕， 等， 2017. 若爾蓋沙化草地不同生態恢復模式土壤活性有機碳及碳庫管理指數變化 [J]. 生態學報， 37（2）：367-377.]

SCHIAVO JA， ROSSET JS，PEREIRA MG， 2011. Carbon management index and chemical attributes of an Oxisol under different management systems [J]. Pesqui Agropec Bras， 46（10）： 1332-1338.

SCHMIDT MWI， TORN M， ABOVEN S， et al.， 2011. Persistence of soil organic matter as an ecosystem property [J]. Nature， 478（7367）：49-56.

SHEN H，CAO ZH， WANG ZM， 1999. Study of carbon pool management index in soil under different agroecosystems [J]. J Nat Res， 14（3）：206-211. ?[沈宏， 曹志洪， 王志明， 1999. 不同農田生態系統土壤碳庫管理指數的研究 [J]. 自然資源學報， 14（3）：206-211.]

SHI J， LIU JY， GAO ZQ， et al.， 2005. Study on the effect of afforestation on soil carbon storage ?[J]. Chin J Ecol ， 24（4）：410-416. ?[史軍， 劉紀遠， 高志強， 等， 2005. 造林對土壤碳儲量影響的研究 [J]. 生態學雜志， 24（4）：410-416.]

SU J， ZHAO SW， MA JD， et al.， 2005. Influence of man-made vegetation on carbon pool in southern Ningxia region in loess plateau [J]. J Soil Water Conserv， （3）：50-52. ?[蘇靜， 趙世偉， 馬繼東， 等， 2005. 寧南黃土丘陵區不同人工植被對土壤碳庫的影響 [J]. 水土保持研究， （3）：50-52.]

TANG GY， LI K， SUN YY， et al.， 2011. Impacts of land use on soil organic carbon and carbon pool management index [J]. For Res， 24（6）：754-759. ?[唐國勇， 李昆， 孫永玉， 等， 2011. 土地利用方式對土壤有機碳和碳庫管理指數的影響 [J]. 林業科學研究， 24（6）：754-759.]

TONG XG， HAN XH， YANG GH， et al.， 2013. Indicative role of carbon pool management index on soil organic carbon pool change in returning farmland to forest [J]. Chin Environ Sci， 33（3）：466-473. ?[佟小剛， 韓新輝， 楊改河， 等， 2013. 碳庫管理指數對退耕還林土壤有機碳庫變化的指示作用 [J]. 中國環境科學， 33（3）：466-473.]

WANG JJ， BAO S， LIANG GF， et al.， 2015. Change of soil organic carbon content of Eucalyptus plantation in different age [J]. J Sichuan For Sci Technol， 36（4）：19-21. ?[王紀杰， 鮑爽， 梁關峰， 等， 2015. 不同林齡桉樹人工林土壤有機碳的變化 [J]. 四川林業科技， 36（4）：92-95.]

XIAO Y， HUANG Z， LU XG， 2015. Characteristics of soil labile organic carbon fractions and their relation to soil microbial characteristics in four typical wetlands of Sanjiang Plain，Northeast China ?[J]. Ecol Engin， 82：381-389.

XU MG， YU R， SUN XF， et al.， 2006. Effects of long-term fertilization on typical soil active organic matter and carbon pool management index in China [J]. J Plant Nutr Fert， 12（4）：459-465. ?[徐明崗， 于榮， 孫小鳳， 等， 2006. 長期施肥對我國典型土壤活性有機質及碳庫管理指數的影響 [J]. 植物營養與肥料學報， 12（4）：459-465.]

XUE Y， LIU GB， PAN YP， et al.， 2009. Evolution of soil active organic carbon and carbon pool management index of artificial Robinia pseudoacacia forest in loess hilly region [J]. Chin Agric Sci， 42（4）：1458-1464. ?[薛萐， 劉國彬， 潘彥平， 等， 2009. 黃土丘陵區人工刺槐林土壤活性有機碳與碳庫管理指數演變 [J]. 中國農業科學， 42（4）：1458-1464.]

XUE Y， LIU GB， BU SH， et al.， 2011. Characteristics of soil carbon management index of different farmland types in hilly loess plateau ?[J]. Acta Agric Boreal-Occident Sin， 20（10）：192-195. ?[薛萐， 劉國彬， 卜書海， 等， 2011. 黃土丘陵區不同農田類型土壤碳庫管理指數分異研究 [J]. 西北農業學報， 20（10）：192-195.]

YUAN Z， LUO CD， LI XW， et al.， 2010. Effects of thinning intensity on soil oxidizable carbon and carbon pool management index of artificial alpine spruce forest in western Sichuan [J]. J Soil Water Conserv， 24（6）：127-131. ?[袁喆， 羅承德， 李賢偉， 等， 2010. 間伐強度對川西亞高山人工云杉林土壤易氧化碳及碳庫管理指數的影響 [J]. 水土保持學報， 24（6）：127-131.]

ZHANG HL， WU JP， XIONG X， et al.， 2018. Effects of simulated acid rain on soil labile organic carbon and carbon management indexin subtropical forests of China [J]. Acta Ecol Sin， 38（2）：657-667. ?[張慧玲， 吳建平， 熊鑫， 等， 2018. 南亞熱帶森林土壤碳庫穩定性與碳庫管理指數對模擬酸雨的響應 [J]. 生態學報， 38（2）：657-667.]

ZHANG JB， SONG CC， 2003. Sensitivity evaluation index of land use mode on soil carbon pool [J]. Ecol Environ， 12（4）：500-504. ?[張金波， 宋長春， 2003. 土地利用方式對土壤碳庫影響的敏感性評價指標 [J]. 生態環境， 12（4）：500-504.]

ZHANG JJ， WEI XJ， FU F， et al.， 2012. Investigation and economic benefit evaluation of fast-growing and high-yield forest of Eucalyptus in Guangxi [J]. Green Chin， 9：34-37. ?[張健軍， 韋曉娟， 傅鋒， 等， 2012. 廣西桉樹速生豐產林調查與經濟效益評價 [J]. 綠色中國， ?9：34-37.]

ZHANG P， ZHANG T， CHEN NL， 2009. Distribution characteristics and influencing factors of ?soil carbon and nitrogen in vertical belt of Beijiao Mountain， Qilian Mountains [J]. Chin J Appl Ecol， 20（3）：518-524. ?[張鵬， 張濤， 陳年來， 2009. 祁連山北麓山體垂直帶壤碳氮分布特征及影響因素 [J]. 應用生態報， 20（3）：518-524.]

ZHANG SJ， LI YM， ZHOU Y， et al.， 2010. Soil total organic carbon density and its influencing factors in Eucalyptus plantations in western Guangdong ?[J]. J Central S For Technol， 30（5）：22-28. ?[張蘇峻， 黎艷明， 周毅， 等， 2010. 粵西桉樹人工林土壤總有機碳密度及其影響因素 [J]. 中南林業科技大學學報， 30（5）：22-28.]

ZHANG YJ， QIAN HH， LI FS， et al.， 2016. Differences in nutrient and carbon pool management indices between karst slopes in different land management and utilization methods ?[J]. Carsol Sin， 35（1）：27-35. ?[張亞杰， 錢慧慧， 李伏生， 等， 2016. 不同土地管理和利用方式喀斯特坡地養分和碳庫管理指數的差異 [J]. 中國巖溶， 35（1）：27-35.]

ZHOU GM， JIANG PK， 2004. Effects of different vegetation restorations on the active carbon pool of invasive red soils ?[J]. J Soil Water Conserv， 18（6）：68-70. ?[周國模， 姜培坤， 2004. 不同植被恢復對侵蝕型紅壤活性碳庫的影響 [J]. 水土保持學報， 18（6）：68-70.]

ZHU T， HAO QJ， XU P， et al.， 2013. Effects of land use patterns on soil active organic matter and its carbon pool management index in Jinyun Mountain [J]. Environ Sci， 34（10）：4009-4016. ?[祝滔， 郝慶菊， 徐鵬， 等， 2013. 縉云山土地利用方式對土壤活性有機質及其碳庫管理指數的影響 [J]. 環境科學， 34（10）：4009-4016.]

（責任編輯 周翠鳴）