摘 要：桉树是中国南方的重要用材树种，研究桉树人工林固碳释氧和土壤碳氮含量关系为其可持续经营提供理论支撑。本研究以不同林龄桉树为研究对象，探讨其固碳释氧变化和土壤碳氮含量关系，结果表明，桉树的树高、胸径和单株生物量均随着林龄增加逐渐提高，但后期增长幅度较小，二代林优于一代林。其固碳释氧能力和生长因子变化趋势一致，但土壤碳氮变化有所差异，一代林与二代林均以1年生、4年生和5年生含量较高，与植株生长速度变化一致。土壤有机碳含量是调控地上植株固碳释氧的重要因素，全氮含量对地上植株固碳释氧量的调控较弱。
关键词：不同林龄;桉树人工林;固碳释氧;土壤碳氮含量
固碳释氧是森林生态系统最重要的生态服务功能之一，是指森林生态系统通过森林植被、土壤动物和微生物固定碳素、释放氧气的功能，减少环境污染。森林组成、种植密度以及人类经营活动等均对森林生态系统碳储量有较大影响。速生树种这几年的大力发展，全国大面积栽培，研究速生树种固碳释氧对林业系统具有重要指导意义。
桉树是中国的主要速生树种之一，南方大面积栽培以满足木材需求。桉树不仅具有较高的经济价值，对其生态价值的研究也尤为重要。关于桉树人工林的固碳释氧研究也日益突出，梁宏温等研究表明桉树人工林是巨大碳库，土壤层和乔木层均具有较强的固碳功能。夏新丰也研究了桉树人工林固碳释氧功能，认为其具有较强的固碳释氧价值。陶玉华等对马尾松、杉木与桉树人工林碳储量变化研究得出桉树林碳储量明显低于其他两种林分，但桉树林下植被碳储量却表现较高。由此可见，桉树人工林具有较强的固碳释氧功能，但在不同时期、不同区域推算有所差异，关于桉树人工林固碳释氧功能仍值得探讨。
一、试验方法
选取维都林场维都分场不同林龄（1a、2a、3a、4a、5a）的一代植苗桉树林与二代萌芽桉树林为研究对象，不同林龄桉树人工林均选取3块不同小样地（20×20m2）为重复处理，所选样地尽量保证其立地条件与土壤质地一致，分上中下三个坡度。于2018年4月进行林分因子调查，即对林分进行每木调查，并选取标准木约5～8株，按分层切割法测定标准木的生物量。土壤采样按照“S”型选取具有代表性的5个样点，每个样地重复3次，将采集样品做好标记并带回实验室测定土壤有机碳和全氮含量。评估不同林种起源（一代植苗、二代萌芽）及林龄桉树人工林样地中桉树固碳释氧量。其中，利用桉树生物量与胸径、树高（D2H）回归模型计算出乔木层生物量，进而通过生物量推算不同林龄桉树CO2吸收量、固碳量以及释氧量。
采用Excel2010整理统计数据，运用SPSS19.0进行方差分析、多重比较（Ducan）与相关性分析等数据处理，采用sigmaplot13.0软件制图。
二、结果分析
（一）不同林龄林木因子差异
树高、胸径、单位蓄积以及单位面积生物量均随着林龄增加而增加。且二代林林木因子指标均高于一代林，但增长幅度较小。对比不同林龄桉树生长状况，1a生与2a生之间增长幅度最大，是速生期。一代、二代树高分别增加63.09%、74.46%，后期增长率逐渐减小，4～5a之间增长率仅为13.12%，24.05%，不同代次桉树树高均以5a生显著高于1～4a生，胸径与树高变化趋势基本一致，均以1～2a生长率最大，后期逐渐减小，但胸径4a、5a生无显著差异。单位蓄积以及生物量与胸径变化趋势也基本一致，其中4a生、5a生显著高于1～3a生，一代林1a、2a生单位蓄积与单位生物量无显著差异，二代林2a生桉树林单位蓄积与生物量显著高于1a生（表1）。
（二）固碳释氧变化
二代萌芽桉树林蓄积与生物量均高于一代林，故其固碳释氧量也显著高于一代林。二代林1～5a生固碳释氧量分别比一代提高5.31%、3.01%、5.10%、4.37%、1.48%。随着林龄的增长，桉树的固碳释氧能力逐渐增强，且3a生桉树显著高于1a、2a生桉树，不同林龄桉树人工林单位面积固碳释氧量的增长率则呈先增后减变化趋势。两者均以桉树蓄积为基础进行计算，其变化趋势完全一致。一代林每相鄰年间增长率分别为38.97%、87.24%、38.90%、7.80%，二代林逐年增长35.68%、91.34%、37.84%、4.64%，接近轮伐期后其固碳释氧增长率急剧下降，变化较为平缓（图1）。
（三）土壤有机碳和全氮含量变化
由表2可知，1～3a生二代林有机碳和全氮含量分别比一代林提高10.95%～31.16%和0.77%～7.06%，但4a、5a生以二代林含量低于一代林，降低幅度较小，在2.36%～19.28%之间。不同林龄对土壤有机碳和土壤全氮含量的影响也有所差异，一代林1a、5a生表现较高水平，显著高于其他林龄（p<0.05）。二代林不同林龄之间土壤有机碳含量表现有所差异，以1a生最高，显著高于2～5a生，全氮含量则以5a生显著高于1～4a生桉树林。不同代次土壤有机碳含量受林龄影响规律不一致
（四）相关性分析
由图2可知，土壤有机碳含量和植株固碳释氧量呈指数关系，相关系数R=0.45，土壤有机碳含量显著影响植株固碳释氧量。土壤全氮含量与植株固碳释氧量相关性微弱于土壤有机碳，R=0.43，两者相关性系数接近。
三、讨论与结论
林木因子是反映林分生产力的关键因素，林木生长状况也间接决定着土壤质量变化。本文研究发现，随着林龄增长，桉树树高、胸径均呈递增趋势变化，前期增长速度较快，4～5a期间增长速度极慢，一代、二代树高仅增长13.12%和24.05%，胸径增长了7.52%和5.92%（表1）。由于后期树高胸径增长较慢，进而使得其生物量、固碳释氧量增长幅度也逐渐减小，这可能是因为后期土壤环境变化引起。在本研究中，一代林的全氮含量高于二代林，4a、5a生桉树林土壤有机碳含量也以一代林高于二代林（表2），说明桉树一代林前期对养分的消耗大，也是树高、胸径快速生长对养分含量的响应。值得说明的是，不同代次桉树人工林在第5a土壤有机碳和全氮含量均有小幅度提高，这可能是由于凋落物的腐解释放养分，增强了土壤微生物活动，促使养分回归。 二代林的树高、胸径、单位蓄积、生物量以及固碳释氧量等因子均略高于一代林，可能是因为二代萌芽，其根系已存在土壤中，根系生长能摄取更深层土壤中的营养养分，促进桉树地上部分生长。不同林龄对桉树各生长因子影响也有所不同，一代与二代5a生桉树树高均显著高于1～4a生，但4a、5a生胸径、单位蓄积以及生物量固碳释氧量等因子变化无显著差异，然而均显著高于1～3a生，说明胸径的差异对桉树林生物量和固碳释氧起到决定性作用，这与不同龄级刺槐固碳释氧结果相似。其次，土壤有机碳含量显著影响桉树固碳释氧量，但全氮含量对其调控较弱。因此，桉树固碳释氧量的变化仍取决于植株自身生物量累积，值得强调的，桉树植株生产力是由土壤养分含量的驱动，也间接表明土壤养分含量是调控桉树固碳释氧量的主要因素，即土壤碳氮含量会间接影响地上部分植株固碳释氧量。本文研究结果表明，桉树的固氮释氧功能较强，对生态系统有一定贡献能力。
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