辽西半干旱地区油松人工林不同密度对其生长及土壤养分含量的影响

张洪伟

摘要：为探索促进油松人工林生长的最佳保留密度，以3年生油松人工幼龄林作为研究对象，分别设置3个不同处理，测定不同密度设计下油松人工幼龄林的生长情况和土壤性状。结果表明：（1）不同密度设计下，油松人工幼龄林的生长情况有显著差异，在密度设计为1200株/hm²时，油松人工幼龄林树高、地径、冠幅等生长指标最佳，其次分别是1000株/hm²和1400株/hm²；（2）不同密度设计下，有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮和含水量等土壤养分指标，1200株/hm²和1400株/hm²比较差异不明显，而1000株/hm²各项指标较低。速效钾、有效磷在1200株/hm²密度设计下更高，1400株/hm²次之，1000株/hm²最低，差异显著。结论油松人工幼龄林密度设计在1200株/hm²时，其生长情况最为理想，土壤性状也比较好，适宜辽西半干旱地区油松幼龄林种植。

关键词：辽西半干旱地区；密度设计；油松人工幼龄林

Effect of density design on artificial young forest of pinus tabulaeformis in semi-arid areas of western Liaoning

Zhang Hongwei

Liaoning Ecological Experimental Forest Farm，  Chaoyang Liaoning 122000

Abstract：Objective To determine the growth of the young forest in the best condition for growth. MethodsThe growth and soil traits of artificial young forests under different density design were determined.Result 1） Growth： The growth of young forests was significantly different under different density designs： 1200 plants / hm 2， tree height， ground diameter and crown size， followed by 1000 plants / hm 2 and 1400 plants / hm 2; 2） Soil traits： organic carbon， total nitrogen， nitrate， ammonium nitrogen and moisture content， 1200 plants / hm 2 and 1400 plants / hm 2， while 1000 plants / hm 2. Fast potassium and effective phosphorus were higher at 1200 strains / hm 2 density， followed by 1400 strains / hm 2， and 1000 strains / hm 2， a significant difference.ConclusionThe density of artificial young forests is designed at 1200 plants / hm 2， with the most ideal growth and good soil characteristics， which is suitable for the cultivation of young forests in the semi-arid area of western Liaoning.

Key words： semi-arid area in western Liaoning; density design; artificial young forest;

辽宁西部常年气候较为干旱，水土流失严重，为改善当地生态环境，特大规模开展防护林工程建设，但因为地理位置影响，辽西地区水资源匮乏，再加上树种选择不当等因素制约，导致防护林建设效果不理想^[1-2]。油松属松科常绿针叶乔木树种，最大特点即耐干旱、耐贫瘠，且适应环境能力较强，适合辽西半干旱地区造林^[3]。有研究结果表明^[4]，在油松人工林生长过程中，密度设计会直接不仅影响油松生长情况，而且也会改变土壤养分，如果种植密度设计不合理，一方面会限制油松生长和生存，另一方面也容易导致土壤中水分过度被消耗，进而造成土壤退化，最终影响整个生态系统^[5-6]。因此，为探寻油松人工幼龄林最佳生长密度，本研究特设置3个不同种植密度，以期为油松人工造林提供理论依据。

1 試验区概况

朝阳市处于辽西半干旱地区，位于辽宁省西北部，辖境北纬40°25′～42°22′和东经118°50′～121°17′之间，属温带大陆性季风气候，北与内蒙古自治区赤峰市及通辽接壤；南与辽宁省葫芦岛及河北省秦皇岛毗连；东与辽宁省阜新市、锦州市为邻；西与河北省承德市、秦皇岛市交界，地形以低山、丘陵为主，地势为北及北西、西南偏高，向东变低，全年四季分明，雨热同季，日照充足，降水量偏低，年平均气温5.4～8.7℃，年平均降水量450～580mm，春秋两季多风易旱，无霜期120～155d。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验所用油松人工幼龄林均为3年生的油松苗木，于2022年1月已栽至苗圃。

2.2 试验设计

试验共设置3组不同种植密度，密度A1（种植密度：1000株/hm²），密度A2（種植密度：1200株/hm²），密度A3（1400株/hm²），各密度设计分别重复3次，移栽后均按照相同抚育措施进行林间管理。

2.3 测定指标和方法

2.3.1油松人工幼龄林的生长情况

于2023年5月进行指标测定。分别在3组处理中各选择10株长势一致的幼苗进行测定，使用卷尺测量地上部树高，使用游标卡尺测量地径，于幼苗生长点东西、南北部，使用卷尺测量其冠幅，计算每组平均值。

2.3.2油松人工幼龄林的土壤性状

每个样地分别在上、中、下标记三点位置取土样，将地表凋落物以及土壤腐殖层去除后，挖取土壤剖面，采集表层（深度0～20 cm）土壤。将土壤带回实验室后，采用四分法选出土壤，并在室内环境中自然风干、过筛。测定不同密度下土壤性状，包括有机碳（铬酸钾容量法测定^[7]）、全氮（硫酸钾-硫酸铜-硒粉消化凯氏定氮法测定^[8]）、硝态氮（连续流动分析仪）、铵态氮（连续流动分析仪）、含水量（烘干法）、速效钾（乙酸铵提取-火焰分光光度法^[9]）、有效磷（碳酸氢钠浸提-钼蓝比色法^[10]）。为确保测定结果准确性，每个指标取3个样品进行3次测定，取平均值。

2.3 统计方法

采用Excel表格对本试验所记录数据进行整理，单因素方差、相关性分析采用SPSS25.0软件，多重比较采用新复极差法（Duncan's），用（）形式表示结果，当P＜0.05表示差异显著。

3 结果与分析

3.1 不同密度设计下油松人工幼龄林生长情况对比

不同密度设计下，油松人工幼龄林生长趋势表现出显著差异，密度A2油松人工幼龄林的树高、地径和冠幅显著高于A1和A3，表现为A2>A1>A3（P<0.05），由此证明，合理设计油松人工幼龄林的种植密度有助于促进植株生长发育，当种植密度设计为1400株/hm²时，会在一定程度上抑制油松人工幼龄林的长势，详见表1。

3.2 不同密度设计下油松人工幼龄林土壤性状对比

由表2可知，不同种植密度会对油松人工幼龄林有机碳（SOC）、全氮（N）、硝态氮（No3-N）、铵态氮（NH₄-N）、含水量、速效钾、有效磷等土壤性状产生显著影响。A2和A3有机碳（SOC）、全氮（N）、硝态氮（NO₃-N）、铵态氮（NH₄-N）、含水率比较差异不明显（P>0.05），但A1较低，A1P<0.05）；A2速效钾和有效磷显著高于A3和A1，且A3>A1（P<0.05）。

4 结论

4.1不同密度设计对油松人工幼龄林生长情况的影响

在油松人工幼龄种植过程中，种植密度会直接影响植株生长发育情况。总的来说，密度设计对植株生长最为明显影响即通过调节植株分布结构，影响植株群体对水分、光照和温度的利用率，最终决定植株干物质运转和积累。有研究结果表明，当植株密度设计合理时，树木树高、地径和冠幅也会随之提升，但如果密度设计过于密集，也容易形成养分不足情况，进而影响到植株生长与发育。另外，不同设计密度下，对植株生长空间结构也会产生一定影响，改变植株生长方向^[11]。在本次研究结果中表明，密度设计为1200株/hm²时，油松人工幼龄林生长情况越良好，究其原因，主要是因为合理设计种植密度，可以改变植株之间透光度，强化光合作用，增加植株对养分的吸收，进而促进植株生长和发育。相比于1400株/hm²密度设计，1000株/hm²密度下，树高、地径和冠幅等生长指标明显更高，这也进一步说明适当降低植株种植密度，有利于促进油松人工幼龄林生长，其中以1200株/hm²密度较为理想，油松人工幼龄林的长势较好。左利萍^[12]等人研究中，结果表明，不同同初植密度对人工林平均树高、地径、冠幅和年度新梢生长变化有影响。低、中密度样地林木高和当年新梢生长随着林龄增大趋于一致，高密度林木生长速度随着林龄增大明显低于中、低密度，该结果与本研究结果相近。

4.2不同密度设计对油松人工幼龄土壤性状的影响

良好的土壤环境是促进植株生长重要条件，换而言之，植株生长情况与土壤性状和结构关系密切。根据本次研究结果表明，不同密度设计下，对油松人工幼龄林有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、含水量、速效钾、有效磷等土壤性状指标产生较为明显影响^[13]。密度设计为1200株/hm²和1400株/hm²时，土壤中有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮和含水率较高，相互比较无明显差异，而1000株/hm²密度设计下，各项指标明显降低，不仅如此，1200株/hm²种植密度时，速效钾和有效磷也明显高于另外两组。在土壤中，有机碳作为其重要构成部分之一，会直接影响土壤水分、养分以及植株和土壤生物之间关系，本次研究结果显示，1200株/hm²和1400株/hm²密度设计下，有机碳含量明显提升，究其原因，可能因为林分密度越大，土壤微生物含量越少，进而降低土壤养分，导致土壤水分消耗超出天然降雨补偿范围，造成土壤生态系统水平衡紊乱，影响植株生长速度，通过适当增加植株密度设计，在植株繁殖过程中，可以有效提升土壤养分含量，改变土壤性状和结构，而土壤养分得到优化后，将直接反馈给植株，使植株摄入充足营养，达到促进植株生长目的。

综上所述，油松人工幼龄林种植过程中，不同密度设计对其生长情况、土壤养分均有较为显著影响，经研究结果证实，油松人工幼龄林种植密度设计1200株/hm²时，植株长势较为理想，且土壤含水量比较高，适合在辽西半干旱地区种植。

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