高建平

（甘肅省子午嶺林業(yè)管理局正寧分局西坡林場(chǎng)，甘肅 慶陽(yáng) 745301）

油松為中生喬木，具備良好的耐干旱、耐貧瘠特性，根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)迅速、水土保持能力強(qiáng)、涵養(yǎng)水源能力大、改良土壤作用強(qiáng)，是我國(guó)西部生態(tài)環(huán)境重建過(guò)程中退耕還林的常見(jiàn)樹(shù)種[1]。合理的栽培密度可改善人工林內(nèi)的物種多樣性，促進(jìn)林分結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，因而控制和調(diào)整栽植密度是森林經(jīng)營(yíng)研究的核心工作[2-3]。近年來(lái)，已有部分學(xué)者開(kāi)始探究栽培密度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，張海東等[4]以大青山30 a 生油松人工林為試驗(yàn)對(duì)象，研究2 000～4 000 株/hm2內(nèi)不同林分密度對(duì)油松人工林生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)平均胸徑、平均樹(shù)高、平均冠幅、平均冠長(zhǎng)均隨林分密度的增加而減小，林分密度對(duì)高徑比的影響無(wú)明顯規(guī)律；姜麗芳[5]選擇4種楊樹(shù)人工林，研究不同林分密度下楊樹(shù)生長(zhǎng)狀況、林下土壤物理特性和土壤養(yǎng)分含量的變化特征，發(fā)現(xiàn)不同林分密度下楊樹(shù)的樹(shù)高、胸徑和郁閉度存在明顯差異，土壤物理特性和土壤養(yǎng)分含量存在顯著差異，當(dāng)密度為5 m×5 m、6 m×6 m 時(shí)，楊樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)較好，土壤孔隙度大、密度小、養(yǎng)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(duì)象，采取多次下層撫育間伐方式，研究了不同間伐密度對(duì)樟子松人工林生長(zhǎng)狀況的影響，發(fā)現(xiàn)從整體蓄積量、立木蓄積量、單株生長(zhǎng)趨勢(shì)、大徑材培養(yǎng)4 個(gè)方面綜合分析，密度為500 株/hm2的小區(qū)表現(xiàn)最好，密度過(guò)大的小區(qū)盡管整體蓄積量大于密度小的小區(qū)，但單株材積生長(zhǎng)量低，樹(shù)木生長(zhǎng)勢(shì)較弱，不利于培養(yǎng)大徑材。為探究甘肅子午嶺地區(qū)油松適宜的栽培密度，開(kāi)展了幾種不同栽培密度的比較研究，為當(dāng)?shù)厝斯び退闪謸嵊夹g(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于甘肅省子午嶺林區(qū)，屬大陸性氣候，年平均氣溫8.1～8.5 ℃，年日照時(shí)數(shù)2 213.4～2 540.4 h，無(wú)霜期150～160 d，太陽(yáng)總輻射量523.23～606.95 kJ/m2，地面平均蒸發(fā)量520 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年4月—2022年10月進(jìn)行。試驗(yàn)樣地為油松人工林，在造林過(guò)程中于同一苗木圃選擇苗木。2017 年選擇3 a 生容器苗進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)樣地共12 塊（每個(gè)密度3 塊），每塊面積為500 m（220 m×25 m）。在林木生長(zhǎng)過(guò)程中，各樣地均采取相同的施肥、松土、病蟲(chóng)害防治等田間管理措施。

1.3 測(cè)量指標(biāo)及方法

在2022 年10 月，分別測(cè)量各標(biāo)準(zhǔn)樣地油松人工林的胸徑、株高、冠幅。根據(jù)油松二元積材表計(jì)算油松單株積材及林分總蓄積量[7]。

2020 年10 月，采用5 點(diǎn)取樣法于各個(gè)樣地采集0～20 cm 土壤，并測(cè)量土壤含水量、密度、孔隙度、pH 值（pH 計(jì)法）、有機(jī)質(zhì)含量（外加熱法）、全氮含量（凱氏定氮法）、有效氮含量（擴(kuò)散法）、有效磷含量（鉬銻抗比色法）、速效鉀含量（火焰光度計(jì)）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 軟件及SPSS 22.0 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)分析；利用Duncan’s檢驗(yàn)法比較不同處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 栽培密度對(duì)油松人工林生長(zhǎng)的影響

不同栽培密度對(duì)油松人工林各生長(zhǎng)指標(biāo)的影響如表1所示。

表1 不同栽培密度對(duì)油松人工林各生長(zhǎng)指標(biāo)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(duì)油松人工林株高、胸徑及冠幅3 個(gè)指標(biāo)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(shì)，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(gè)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(gè)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(shì)，且各個(gè)處理間均存在顯著差異，油松人工林胸徑最高達(dá)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(yàn)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(gè)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(gè)處理時(shí)，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(yàn)條件下油松人工林高徑比在0.66～0.72。

2.2 栽培密度對(duì)油松人工林單株積材及林分蓄積影響

不同栽培密度對(duì)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(duì)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(duì)油松人工林單株積材、林分蓄積2個(gè)指標(biāo)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(shì)，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(lái)看，栽培密度為3 400 株/hm2、3 100 株/hm2、2 800 株/hm2這3 個(gè)處理時(shí)，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(duì)油松林下土壤物理性質(zhì)的影響

不同栽培密度對(duì)油松林下土壤物理性質(zhì)的影響如表3所示。

表3 不同栽培密度對(duì)油松林下土壤物理性質(zhì)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(duì)油松林下土壤含水量、密度、孔隙度這3個(gè)物理指標(biāo)存在顯著影響。從含水量情況來(lái)看，栽植密度為2 800 株/hm2時(shí)為最高（達(dá)到了53.62%，與栽植密度為2 500 株/hm2時(shí)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(shì)，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(gè)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(shì)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(gè)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(gè)處理差異不顯著，土壤孔隙度在61.92%～68.27%。

2.4 栽培密度對(duì)油松林下土壤養(yǎng)分含量的影響

不同栽培密度對(duì)油松林下土壤養(yǎng)分含量的影響如表4所示。

表4 不同栽培密度對(duì)油松林下土壤養(yǎng)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(duì)油松林下土壤pH 值影響不顯著，對(duì)有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷、速效鉀含量影響顯著。在本試驗(yàn)條件下，油松林下土壤pH 值在6.95～7.48；從土壤有機(jī)質(zhì)含量情況來(lái)看，隨著栽培密度的減小，油松林下土壤有機(jī)質(zhì)含量呈增加的趨勢(shì)，由栽培密度為3 400株/hm2的6.88 g/kg逐漸增長(zhǎng)至栽培密度為2 500株/hm2的9.54 g/kg，4個(gè)栽培密度下油松林下土壤有機(jī)質(zhì)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(xù)升高的趨勢(shì)，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(gè)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(gè)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(shí)為最高，達(dá)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(shí)，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(shí)達(dá)到了3.72 mg/kg（與密度2 800 株/hm2時(shí)處理差異不顯著）；從速效鉀含量情況來(lái)看，以栽培密度為2 800 株/hm2時(shí)為最大，明顯高于栽培密度為3 100株/hm2和3 400株/hm2這2個(gè)處理。

3 討論與結(jié)論

在森林生態(tài)系統(tǒng)中，土壤作為生命活動(dòng)的主要場(chǎng)所，可為林木提供養(yǎng)分，其生產(chǎn)力直接決定著林木的生長(zhǎng)，以及生物產(chǎn)量。本研究發(fā)現(xiàn)，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(shì)，這與祁萬(wàn)宜[8]、董健[9]等的研究結(jié)果相一致，這主要是由于栽植密度會(huì)影響植株的群體結(jié)構(gòu)，從而決定植株群體的光能利用水平、干物質(zhì)生產(chǎn)和轉(zhuǎn)運(yùn)能力，最終對(duì)植株的正常生長(zhǎng)造成影響。密度大的林分，個(gè)體間對(duì)營(yíng)養(yǎng)空間的競(jìng)爭(zhēng)激烈，這會(huì)在一定程度上抑制林木的生長(zhǎng)，與之相反，密度較小的林分，林木具備較大的個(gè)體營(yíng)養(yǎng)空間，這有利于林木的生長(zhǎng)[10]。另外，本研究發(fā)現(xiàn)，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(nèi)林木株數(shù)少有關(guān)。

合理的林分密度可提升林地養(yǎng)分水平及生產(chǎn)力，增加林地物種多樣性，從而改善林分養(yǎng)分狀況，及土壤結(jié)構(gòu)[11-12]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同密度下油松林土壤含水量、密度、孔隙度、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷、速效鉀含量差異顯著，這說(shuō)明栽培密度對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)及養(yǎng)分具備明顯的影響。綜合考慮各指標(biāo)，建議在甘肅子午嶺地區(qū)采用2 800株/hm2的栽培密度。