栽培密度對油松人工林生長的影響

高建平

（甘肅省子午嶺林業管理局正寧分局西坡林場，甘肅 慶陽 745301）

油松為中生喬木，具備良好的耐干旱、耐貧瘠特性，根系發達、生長迅速、水土保持能力強、涵養水源能力大、改良土壤作用強，是我國西部生態環境重建過程中退耕還林的常見樹種[1]。合理的栽培密度可改善人工林內的物種多樣性，促進林分結構的優化，因而控制和調整栽植密度是森林經營研究的核心工作[2-3]。近年來，已有部分學者開始探究栽培密度對植物生長的影響，張海東等[4]以大青山30 a 生油松人工林為試驗對象，研究2 000～4 000 株/hm2內不同林分密度對油松人工林生長的影響，發現平均胸徑、平均樹高、平均冠幅、平均冠長均隨林分密度的增加而減小，林分密度對高徑比的影響無明顯規律；姜麗芳[5]選擇4種楊樹人工林，研究不同林分密度下楊樹生長狀況、林下土壤物理特性和土壤養分含量的變化特征，發現不同林分密度下楊樹的樹高、胸徑和郁閉度存在明顯差異，土壤物理特性和土壤養分含量存在顯著差異，當密度為5 m×5 m、6 m×6 m 時，楊樹長勢較好，土壤孔隙度大、密度小、養分含量較高，是較為合理的種植密度；曹怡立等[6]以遼寧省科爾沁沙地樟子松人工林為對象，采取多次下層撫育間伐方式，研究了不同間伐密度對樟子松人工林生長狀況的影響，發現從整體蓄積量、立木蓄積量、單株生長趨勢、大徑材培養4 個方面綜合分析，密度為500 株/hm2的小區表現最好，密度過大的小區盡管整體蓄積量大于密度小的小區，但單株材積生長量低，樹木生長勢較弱，不利于培養大徑材。為探究甘肅子午嶺地區油松適宜的栽培密度，開展了幾種不同栽培密度的比較研究，為當地人工油松林撫育技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省子午嶺林區，屬大陸性氣候，年平均氣溫8.1～8.5 ℃，年日照時數2 213.4～2 540.4 h，無霜期150～160 d，太陽總輻射量523.23～606.95 kJ/m2，地面平均蒸發量520 mm。

1.2 試驗設計

試驗于2017年4月—2022年10月進行。試驗樣地為油松人工林，在造林過程中于同一苗木圃選擇苗木。2017 年選擇3 a 生容器苗進行造林，最終形成密度分別為2 500 株/hm2、2 800 株/hm2、3 100 株/hm2、3 400 株/hm2的油松人工林標準樣地共12 塊（每個密度3 塊），每塊面積為500 m（220 m×25 m）。在林木生長過程中，各樣地均采取相同的施肥、松土、病蟲害防治等田間管理措施。

1.3 測量指標及方法

在2022 年10 月，分別測量各標準樣地油松人工林的胸徑、株高、冠幅。根據油松二元積材表計算油松單株積材及林分總蓄積量[7]。

2020 年10 月，采用5 點取樣法于各個樣地采集0～20 cm 土壤，并測量土壤含水量、密度、孔隙度、pH 值（pH 計法）、有機質含量（外加熱法）、全氮含量（凱氏定氮法）、有效氮含量（擴散法）、有效磷含量（鉬銻抗比色法）、速效鉀含量（火焰光度計）。

1.4 數據處理

采用Excel 2007 軟件及SPSS 22.0 軟件對試驗數據進行匯總、統計分析；利用Duncan’s檢驗法比較不同處理間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 栽培密度對油松人工林生長的影響

不同栽培密度對油松人工林各生長指標的影響如表1所示。

表1 不同栽培密度對油松人工林各生長指標的影響Tab.1 Effects of different cultivation densities on growth indexes of Pinus tabulaeformis plantation

由表1 可知，不同栽培密度對油松人工林株高、胸徑及冠幅3 個指標存在顯著影響。隨著栽培密度的降低，油松人工林株高呈逐漸升高的趨勢，由3 400株/hm2的5.47 m 逐漸升高至2 500 株/hm2的6.44 m，其中2 500株/hm2和2 800 株/hm2這2 個栽植密度下油松人工林株高差異不顯著，在6.35～6.44 m，明顯高于其余2個處理；隨著栽培密度的降低，油松人工林胸徑也呈逐漸升高的趨勢，且各個處理間均存在顯著差異，油松人工林胸徑最高達到了9.73 cm、最低僅為7.62 cm；不同處理的油松人工林栽培密度由高到低排序依次為：栽培密度為2 500株/hm2、2 800株/hm2、3 100株/hm2、3 400株/hm2，本試驗中油松人工林冠幅在2.13～2.56 m，其中栽培密度為2 500 株/hm2、2 800 株/hm2這2 個處理油松人工林冠幅差異不顯著，栽培密度為3 100株/hm2、3 400株/hm2這2個處理時，油松人工林冠幅差異不顯著。不同栽培密度油松人工林高徑比不存在顯著差異，本試驗條件下油松人工林高徑比在0.66～0.72。

2.2 栽培密度對油松人工林單株積材及林分蓄積影響

不同栽培密度對油松人工林單株積材及林分蓄積的影響如表2所示。

表2 不同栽培密度對油松人工林單株積材及林分蓄積的影響Tab.2 Effects of different cultivation densities on individual tree accumulation and stand accumulation of Pinus tabulaeformis plantation

由表2 可知，不同栽培密度對油松人工林單株積材、林分蓄積2個指標均存在顯著差異。隨著栽培密度的降低，油松人工林單株積材呈逐漸升高的趨勢，由栽培密度為3 400 株/hm2的0.037 m3/株逐漸升高至2 500株/hm2的0.044 m3/株，其中栽培密度為2 800 株/hm2處理與2 500 株/hm2處理油松人工林單株積材差異不顯著；從林分蓄積的情況來看，栽培密度為3 400 株/hm2、3 100 株/hm2、2 800 株/hm2這3 個處理時，油松人工林林分蓄積差異不顯著，在120.02～126.93 m3/hm2，明顯高于栽培密度為2 500株/hm2處理。

2.3 栽培密度對油松林下土壤物理性質的影響

不同栽培密度對油松林下土壤物理性質的影響如表3所示。

表3 不同栽培密度對油松林下土壤物理性質的影響Tab.3 Effects of different cultivation densities on soil physical properties under Pinus tabulaeformis forest

由表3 可知，栽培密度對油松林下土壤含水量、密度、孔隙度這3個物理指標存在顯著影響。從含水量情況來看，栽植密度為2 800 株/hm2時為最高（達到了53.62%，與栽植密度為2 500 株/hm2時差異不顯著），明顯高于栽植密度為3 400 株/hm2、3 100 株/hm2處理（二者差異不顯著，土壤含水量在45.24%～46.28%）；隨著栽培密度的減小，林下土壤容重也呈逐漸降低的趨勢，由栽培密度3 400 株/hm2的1.23 g/cm3逐漸降低至栽培密度2 500株/hm2的0.99 g/cm3，其中栽培密度2 500株/hm2和2 800 株/hm2這2 個處理林下土壤密度差異不顯著；不同處理油松林下土壤孔隙度變化趨勢與含水量基本一致，栽培密度為2 500 株/hm2和2 800 株/hm2這2 個處理差異不顯著，土壤孔隙度在76.06%～78.10%，栽培密度為3 100 株/hm2和3 400 株/hm2這2 個處理差異不顯著，土壤孔隙度在61.92%～68.27%。

2.4 栽培密度對油松林下土壤養分含量的影響

不同栽培密度對油松林下土壤養分含量的影響如表4所示。

表4 不同栽培密度對油松林下土壤養分含量的影響Tab.4 Effects of different cultivation densities on soil nutrient content under Pinus tabulaeformis forest

由表4 可知，不同栽培密度對油松林下土壤pH 值影響不顯著，對有機質、全氮、速效氮、速效磷、速效鉀含量影響顯著。在本試驗條件下，油松林下土壤pH 值在6.95～7.48；從土壤有機質含量情況來看，隨著栽培密度的減小，油松林下土壤有機質含量呈增加的趨勢，由栽培密度為3 400株/hm2的6.88 g/kg逐漸增長至栽培密度為2 500株/hm2的9.54 g/kg，4個栽培密度下油松林下土壤有機質含量均差異不顯著；隨著栽培密度的減小，土壤全氮含量也呈持續升高的趨勢，在2.41～2.98 g/kg，其中栽培密度為2 500株/hm2和2 800株/hm2這2個處理林下土壤全氮含量差異不顯著，栽培密度為2 800/hm2、3 100 株/hm2、3 400 株/hm2這3 個處理土壤全氮含量差異不顯著；油松林下土壤速效氮含量以栽培密度為2 800 株/hm2時為最高，達到了359.98 mg/kg，接著依次為栽培密度為2 500 株/hm（2324.56 mg/kg）、3 100 株/hm2（301.39 mg/kg）、3 400 株/hm（2277.80 mg/kg）時，栽培密度越低，油松林下土壤速效磷含量越高，在栽培密度為2 500 株/hm2時達到了3.72 mg/kg（與密度2 800 株/hm2時處理差異不顯著）；從速效鉀含量情況來看，以栽培密度為2 800 株/hm2時為最大，明顯高于栽培密度為3 100株/hm2和3 400株/hm2這2個處理。

3 討論與結論

在森林生態系統中，土壤作為生命活動的主要場所，可為林木提供養分，其生產力直接決定著林木的生長，以及生物產量。本研究發現，隨著栽培密度的降低，油松人工林株高、胸徑、冠幅、單株積材均呈升高的趨勢，這與祁萬宜[8]、董健[9]等的研究結果相一致，這主要是由于栽植密度會影響植株的群體結構，從而決定植株群體的光能利用水平、干物質生產和轉運能力，最終對植株的正常生長造成影響。密度大的林分，個體間對營養空間的競爭激烈，這會在一定程度上抑制林木的生長，與之相反，密度較小的林分，林木具備較大的個體營養空間，這有利于林木的生長[10]。另外，本研究發現，密度較小的林分其林分蓄積量較低，這主要是與其單位面積內林木株數少有關。

合理的林分密度可提升林地養分水平及生產力，增加林地物種多樣性，從而改善林分養分狀況，及土壤結構[11-12]。本研究發現，不同密度下油松林土壤含水量、密度、孔隙度、有機質、全氮、速效氮、速效磷、速效鉀含量差異顯著，這說明栽培密度對土壤物理結構及養分具備明顯的影響。綜合考慮各指標，建議在甘肅子午嶺地區采用2 800株/hm2的栽培密度。