付德剛 高贊東 李 可 于曉燕 欒義峰 李 輝?

（1.山東省林業保護和發展服務中心，山東 濟南 250014；2.濟南市林場，山東 濟南 250014；3.臨沂大學農林科學學院，山東 臨沂 276000）

林分密度是指單位面積上樹木株數，是森林生長發育的重要因子。林分密度影響林木樹高、胸徑、冠層等指標，是引起森林種群競爭的重要因素。合理的林分密度不僅能優化森林結構，還有助于增加人工林物種多樣性，提高林木生產力等。

坡位是指坡面所處的地貌部位，代表著土壤水分、養分等的生態梯度變化，對森林的生長和健康狀態有重要作用。在針葉樹人工林中，喬木層養分分解歸還土壤速度慢，因而林分密度和坡位的作用更為重要。

樹木生長指標主要包括樹木胸徑、樹高、枝下高、生物量、碳儲量等。有學者研究表明，林分密度和坡位對樹木的生長指標產生重要影響，如鄭穎等研究發現林木蓄積量隨林分隨密度的升高而增大；宋依璇等研究表明坡位是影響樹木生長的重要因素；杜振宇等發現側柏林木在林分密度較低時，胸徑和樹高均有大幅提高；范葉青等發現下坡林分生物量明顯大于上坡。總之，林分密度和坡位對樹木的生長發育具有重要意義。

側柏是山東省主要造林樹種之一，因其對土壤條件要求不嚴，極耐干旱等原因，在干旱瘠薄山地丘陵廣泛栽植。同時，側柏又具有水土保持、涵養水源、凈化空氣等功能，被廣泛用于生態公益林栽植。但大部分林地由于撫育不及時，出現林分結構不合理、生長不良、低質低效等問題，亟需改造提升。

為此本研究以側柏（Platycladus orientalis（L.）Franco）近熟人工純林為研究對象，分析林分密度和坡位對側柏生長的影響，探究側柏人工林合理的林分密度及適宜的種植坡位，為側柏人工林林分結構改造和可持續發展與經營提供科學依據。

1.材料與方法

1.1 研究區域概況

研究區位于山東省濟南市華山林場（36°22′-36°28′N，117°22′-117°33′E）內，屬魯中南山地泰山支脈，境內山巒起伏，溝壑縱橫，巖石為火成巖山地，基巖以片麻巖、花崗巖類為主，土壤類型為山地棕壤；屬溫帶大陸性季風氣候，四季分明，雨熱同期，年均降水量800 mm。林場有喬木50科200多種，形成以側柏、松類、刺槐為主體的森林群落結構。

研究區域選取側柏人工林，屬于純林，林齡65年，林分為公益林，禁伐。隨著時間的推移，因自然稀疏、人為間伐和旅游開發干擾等因素，密度逐漸產生差異。

1.2 樣地設置及數據調查

上395±4 陽坡 0.9 2025（M4）下370±3 陽坡 0.9

根據實地調查，通過典型樣地法，選取4種現存林分密度 M1（1125±75）株 /hm2、M2（1425±75）株 /hm2、M3（1725±75）株 /hm2、M4（2025±75）株 /hm2的側柏人工林，每種林分密度根據坡位（上坡、下坡）各設置4個25.8m×25.8m標準地，每個樣地的坡向及海拔等條件基本一致，并對樣地內的喬木（胸徑≥5cm）進行每木檢尺，記錄每株樹木的胸徑、樹高、第一活枝高、第一死枝高等指標。樣地基本情況見表1。

表1 樣地基本概況

1.3 數據統計分析

數據采用SPSS18.0統計分析軟件處理，應用單因素方差分析（one-way ANOVA）和最小顯著差異法（LSD），在5%水平上檢驗不同樣地測定結果的差異性。

2.結果與分析

2.1 林分密度對不同坡位側柏胸徑的影響

圖2所示，在相同坡位上，側柏冠幅隨著林分密度的升高而降低，其中林分密度1125株/hm2的樹木冠幅最大，2025株/hm2的最小。就上坡而言，林分密度1125株/hm2、1425株/hm2、1725株/hm2、2025株/hm2樹木冠幅分別為4.03m、3.75m、3.25m、2.88m，通過單因素方差分析可以看出，除樹木冠幅在1125株/hm2和1425株/hm2林分密度之間差異不明顯外（P＞0.05），其他各林分密度之間差異顯著（P ≤ 0.05）；在下坡，林分密度1125株/hm2、1425株/hm2、1725株/hm2、2025株/hm2樹木冠幅分別4.55m、4.10m、3.70m、3.20m，各林分密度之間差異顯著（P ≤ 0.05）。在一定程度上說明，林分密度越大，樹木間距越小，透光性越差，冠幅生長越小。

在相同林分密度上，下坡樹木冠幅明顯高于上坡，其中林分密度1125株/hm2、1425株/hm2、1725株/hm2、2025株/hm2時，上坡樹木冠幅分別為下坡的88.46%、91.46%、87.84%、89.85%（圖2），說明下坡較上坡樹木枝葉繁茂，生長力強。這是否由于上坡受雨水沖刷嚴重，營養物質部分流入下坡造成的還需要進一步研究。

圖1所示，在不同林分密度和坡位條件下，側柏株數隨著樹木胸徑的增大呈現先升高后降低的變化趨勢。林分密度1125株/hm2時，上坡樹木在胸徑15-17cm范圍內分布最多，占樹木總數的20.44%，下坡在17-19cm徑級范圍內分布最多，為樹木總數的20.12%；其中上坡側柏胸徑＞19cm的株數明顯少于下坡。

林分密度為1425株/hm2時，側柏在15-17cm徑級范圍內分布最多，其中上坡株數為樹木總數的21.2%，下坡株數為樹木總株數的24.6%；胸徑＜17cm的側柏上坡明顯多于下坡。

林分密度為1725株/hm2時，上坡側柏株數在13-15cm徑級范圍內分布最多，占樹木總數的20.9%，下坡株數在15-17cm徑級范圍內分布最多，占樹木總數的18.4%。

當林分密度達到2025株/hm2時，小徑級的樹木明顯增多，其中上坡11-13cm徑級范圍內的側柏分布最多，為樹木總數的22.5%；上坡胸徑＜11cm的側柏株數占樹木總數的比例明顯高于下坡，胸徑＞15cm明顯低于下坡。

總體來看，樹木株數隨著胸徑大小呈現近似拋物線狀分布，呈現近似拋物線狀分布，與天然雜木林表現的下凹雙曲線狀，存在一定的差異，在一定程度上說明該側柏林存在一定的人為干擾。在相同林分密度下，下坡側柏大徑級的樹木株數明顯多于上坡，小徑級的樹木株數比明顯少于下坡（P ≤ 0.05）；相同坡位條件下，林分密度越低大徑級的樹木株數占樹木總數的比例越高，小徑級的越低。這可能由于上、下坡水土流失情況不同及林分透光度不同等造成的。

2.2 林分密度對不同坡位側柏冠幅的影響

2.2 林分密度對不同坡位側柏樹高的影響

樹高是指樹木從地面上根部到樹梢之間的高度，表示樹木高矮的因子，同一種樹木在不同的生長環境下樹高不同。

圖3所示，在同一坡位上，隨著林分密度等級的增加，側柏的樹高呈現先升高后降低的變化趨勢。其中，上坡林分密度1425株/hm2時，樹木平均樹高達到最大16.70m，分別為1125株/hm2、1725株/hm2、2025株/hm2的1.24倍、1.19倍、1.25倍；而下坡中，林分密度1725株/hm2時最大，分別為1125株/hm2、1425株/hm2、2025株/hm2的1.16倍、1.07倍、1.09倍，且下坡達到最大樹高的林分密度明顯高于上坡。

從同一林分密度來看，除1725株/hm2的上坡、下坡樹高方差分析差異不顯著外（P ＞ 0.05），其他各密度的側柏樹高下坡明顯低于上坡（P ≤ 0.05）。如林分密度1125株/hm2、1425株/hm2、2025株/hm2的下坡樹高分別為上坡的85.63%、74.31%、91.34%。可見，坡位也是影響樹木生長的重要環境因子。

2.3 林分密度對不同坡位側柏第一活枝和第一死枝高的影響

樹木第一活枝高又稱干高，是指樹干基部到樹冠第一活枝的高度。其高度在一定程度上可反映樹冠的衰退情況，當樹木衰退時，底部的枝條會逐漸死亡，第一活枝高逐漸升高。

圖4A所示，在下坡第一活枝高隨著林分密度的升高而升高，其中林分密度1125株/hm2的第一活枝高分別為 1 425株 / hm2、1725株 / hm2、2025株 / hm2的 8 2.03%、72.03%、71.55%，說明林分密度可影響側柏樹冠衰退進度，且林分密度越大，樹冠衰退越強，森林質量越差。

在上坡中，側柏第一活枝高雖然隨著林分密度的升高呈現先升高后降低的變化趨勢（圖4A），但方差分析發現，在林分密度1125株/hm2、1725株/hm2、2025株/hm2之間差異不顯著（P＞0.05），而林分密度1425株/hm2的第一活枝明顯高于其他林分密度的原因可能是此林分密度的樹高最高引起的。

樹木第一死枝高是指樹干基部到樹冠第一死枝的高度。圖3B所示，林分密度和坡位對側柏的第一死枝高影響不大，筆者認為可能是由于研究樣地為生態公益林，側柏死枝被定期清理造成的。

2.4 林分密度對不同坡位側柏蓄積量的影響

林木蓄積量是指一定的森林面積內現有林木的材積總量，在一定程度上可反映森林生產力、出材量等。圖5所示，在同一林分密度上，下坡的側柏林木蓄積量明顯高于上坡，其中下坡1125株/hm2、1425株/hm2、1725株/hm2、2025株/hm2的蓄積量分別為上坡的1.23倍、1.17倍、1.18倍、1.25倍，說明此區域下坡更有利于側柏的生長，使其生產力和出材量明顯升高。

隨著林分密度的升高，側柏蓄積量呈偏正態分布，其中林分密度1425株/hm2時，側柏的蓄積量最大（圖5）。上坡1425株/hm2和1725株/hm2密度之間側柏蓄積量差異不顯著（P ＞ 0.05），但和1125株/hm2、2025株/hm2之間差異顯著（P ≤ 0.05）；從下坡來看，1425株/hm2的側柏蓄積量明顯高于其他林分密度（P ＞ 0.05），分別為1125株/hm2、1725株/hm2、2025株/hm2的1.30倍、1.14倍、1.17倍。說明在上述林分密度中，1425株/hm2的側柏生產力最高，但結合樹木胸徑來看，此林分密度的樹木偏細，達到標準的木材產量是否最高還有待進一步研究。

3.討論與結論

有學者研究發現，林分密度、坡位、坡向等環境因素對樹木的生長發育產生較大影響，如謝哲根等研究表明，胸徑在10-15cm范圍內的樹木獲取自身生長資源的能力很大程度上取決于環境。

而本研究中，側柏株數在胸徑上的分布受林分密度和坡位的雙重影響，其中胸徑在10-15cm范圍內的側柏，林分密度1125株/hm2、1425株/hm2、1725株/hm2、2025株/hm2時，上坡側柏株數分別為樹木總數的29.51%、38.26%、49.71%、57.27%、下坡側柏株數分別為樹木總數的23.40%、36.43%、32.50%、53.29%，株數基本隨著林分密度的升高而升高，且同一林分密度中，上坡株數明顯多于下坡；當樹木胸徑＞19cm時，側柏株數隨著林分密度的升高而降低，且同一林分密度中，上坡株數明顯少于下坡。可見森林的透光性及土壤剖面養分對側柏胸徑的影響較大。

林分密度影響樹木個體之間的營養空間。在同一坡位上，隨著林分密度的增加，側柏樹高呈現先升高后降低的變化趨勢。其中上坡林分密度1425株/hm2，下坡1725株/hm2時，樹木平均樹高達到最大，且下坡達到最大樹高的林分密度明顯高于上坡。

樹木在不同年齡階段，根系和樹冠發育情況不同，其資源獲取能力差異較大，林分密度和坡位對樹木的影響有所不同。當樹木生長到一定階段，樹冠開始衰退，活冠底部的枝條會逐漸死亡，第一活枝高增大。冠幅是用于指導森林經營的生長重要研究指標，樹冠是樹木進行光合作用的主要場所，它決定樹木生產力的高低，同時也是樹木在生長過程中反映長期競爭水平的重要指標，樹冠衰退會導致冠幅狹窄。本研究中，下坡側柏林第一活枝高隨著林分密度的升高而升高；上、下坡樹木冠幅都隨著林木密度的升高而降低，可見，林分密度越大，樹木間距越小，透光性越差，冠幅生長越小，樹冠衰退越強，森林質量越差。樹冠衰退可發生在任何坡位的森林中，下坡樹木冠幅明顯大于上坡原因的可能由于上坡受雨水沖刷嚴重，營養物質部分流入下坡造成的。

林木蓄積量是衡量森林產量、林木生產力及森林多種效益的重要指標。有學者研究表明，不同林分密度和坡位對林木蓄積量產生一定影響。

本研究中隨著林分密度的升高，側柏蓄積量呈現偏正態分布，其中林分密度1425株/hm2時，側柏蓄積量最大，上、下坡分別為103.68m3/hm2、121.73m3/hm2，但結合樹木胸徑來看，此林分密度的樹木偏細，達到標準的木材產量是否最高還有待進一步研究。