林分密度對楊樹人工林生長和土壤養分含量的影響

●王傳江 周 晨 翟春龍 曾凡霞 鄭開軍

（1.費縣國有祊河林場 山東 臨沂 273400；2.費縣國有林場總場 山東 臨沂 273400）

楊樹（PopulusL.）是楊柳科楊屬植物，主要分布于華中、華北、西北、東北等廣闊地區。楊樹迅速成林、高大筆直、整齊標致，廣泛用于生態農林的防護林，具有較高的經濟價值和生態意義[1]。密度是影響林分生長、空間結構和林下生態的重要因素，在造林過程中常根據不同的營林目的進行密度的調整[2]。栽培密度差異還會使林下凋落物和土壤生物結構發生變化，從而影響林地土壤結構和養分[3]，土壤的理化特性和養分結構直接影響樹木的根系生長和地上部的木材生長，從而使林分結構和木材的蓄積量發生變化。本試驗研究不同密度下人工林楊樹生長和土壤養分差異，為楊樹人工林管理和林業產業發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究地基本狀況

研究于2022年在山東省臨沂市費縣國有祊河林場進行，屬溫帶季風氣候，年平均氣溫13.1～13.9℃，年平均降雨量850.0 mm，年無霜期197 d，年平均日照時數2532.1 h。試驗樣地為2018年人工林。

1.2 試驗設計

試驗樣地選擇3個造林密度，其株行距分別為4 m×3 m（D1），5 m×3 m（D2），6 m×4 m（D3），每個密度設置3個30 m×60 m的試驗小區。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 楊樹生長指標的測定 每個樣地選擇10株楊樹，于2022年9月使用胸徑尺測量胸徑，使用激光測距測高儀測定樹高。

1.3.2 土壤養分的測定 采用5點取樣法，每個樣地取0～20，20～40，40～60 cm土層的土壤，風干過篩后用于測定化學特性。參考《土壤農化分析》，用高溫外熱重鉻酸鉀氧化—容量法測定有機質，用半微量凱氏法測定全氮，堿解氮用堿解蒸餾法測定，用高氯酸消化、鉬銻抗比色法測定全磷，用鉬銻抗比色法測定速效磷，用氫氧化鈉熔融、火焰光度計法測定全鉀，用火焰光度計法測定速效鉀。

1.4 數據處理及分析

采用Excel 2010統計和計算數據，采用SPSS 24.0進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 林分密度對楊樹人工林生長的影響

不同林分密度下楊樹生長指標，見表1。

表1 不同林分密度下楊樹生長指標

從表1能夠看出，楊樹的平均樹高和平均胸徑在不同林分密度間存在顯著差異，平均樹高隨造林株行距的增加呈先增加后降低的趨勢，表現為D2＞D3＞D1，D2和D3處理無顯著差異，均顯著高于D1處理，分別高4.31%，3.89%。平均胸徑隨造林株行距的增加呈逐漸增加的趨勢，表現為D3＞D2＞D1，D2和D3處理無顯著差異，均顯著高于D1處理，分別比D1高15.01%，15.77%。

2.2 林分密度對楊樹人工林土壤養分的影響

不同林分密度下楊樹人工林土壤養分情況，見表2。

表2 不同林分密度下楊樹人工林土壤養分含量

土壤養分是影響植物生長和林木積材的重要因素。由表2可以看出，在不同林分密度下土壤養分情況存在顯著差異。0～20 cm土層的有機質和速效鉀含量表現為D2＞D3＞D1，處理間差異均顯著；全氮、速效磷含量D2處理最大，D1和D3處理間沒有顯著差異；速效氮含量D3處理最高，與D2處理無顯著差異，但顯著高于D1處理；全磷含量表現為D2＞D1＞D3，D1和D2處理間無顯著差異。

20～40 cm土層，有機質、全氮、速效磷和速效鉀含量表現為D2＞D3＞D1，隨造林株行距的增加呈先增加后降低的趨勢，處理間差異均顯著；速效氮含量D3處理最高，與D2處理無顯著差異，但顯著高于D1處理；全磷含量表現為D1＞D2＞D3，D1和D2處理間無顯著差異。

40～60 cm土層，各處理下有機質含量無顯著差異，全氮、速效磷和速效鉀含量表現為D2＞D3＞D1，隨造林株行距的增加呈先增加后降低的趨勢，處理間差異均顯著；速效氮含量D3處理最高，與D2處理無顯著差異，但顯著高于D1處理；全磷含量表現為D2＞D1＞D3。總體比較，D2處理土壤養分含量較高。

3 討論

研究表明，栽植密度是影響苗木生長的重要因素[4]，主要是由于密度影響地上部對光、溫、水資源的分配和利用，還會影響地下根系的空間分布和物質轉運，從而在外觀形態特征上表現出差異[5]。本研究結果表明，平均樹高隨造林株行距的增加呈先增加后降低的趨勢，平均胸徑隨造林株行距的增加呈逐漸增加的趨勢，主要是由于在高密度下，植株間為爭奪光照資源產生競爭關系，從而使更多的物質向頂端轉運，以得到更多的光照，而在低密度條件下外界資源的供應充分，從而能夠維持樹木的正常生長，使物質轉運更多貢獻于樹胸徑的增加。因此，合理的栽植密度能夠調控群體透光能力，提高林分冠層，從而促進植株干物質的形成和轉運。

土壤質量及其指標的變化是復雜的生物化學過程，受氣候、植物生長、土壤性質以及人為活動等眾多因素的影響。土壤的理化性質是影響植物生長發育和評價區域水土保持功能的重要指標。密度對土壤養分的影響主要是掉落物在表層土壤的分解影響土壤礦質分解和生物多樣性[6]。本研究結果表明，在株行距為5 m×3 m時，0～20 cm和20～40 cm土層有機質、全氮、速效氮、速效磷和速效鉀含量較高，而高密度下土壤養分含量較低，主要是林分密度過大，雖然有較多的凋落物，但是林下通風透光能力較弱，使得生態和土壤生物的生長受到一定的抑制作用。在低密度下由于植株掉落物較少，因此對土壤有機質和礦質元素的補充相對較少，對土壤生物多樣性的影響較小。因此，合理進行密度配置是維持土壤較高養分環境的重要措施。

4 結論

本研究中，株行距為5 m×3 m時樹高最高，林地土壤0～20 cm和20～40 cm土層土壤有機質、全氮、速效氮、速效磷和速效鉀含量較高。從林地土壤養分結構和樹勢來看，5 m×3 m的密度模式最佳。