栽培密度对油松人工林生长的影响

高建平

（甘肃省子午岭林业管理局正宁分局西坡林场，甘肃 庆阳 745301）

油松为中生乔木，具备良好的耐干旱、耐贫瘠特性，根系发达、生长迅速、水土保持能力强、涵养水源能力大、改良土壤作用强，是我国西部生态环境重建过程中退耕还林的常见树种[1]。合理的栽培密度可改善人工林内的物种多样性，促进林分结构的优化，因而控制和调整栽植密度是森林经营研究的核心工作[2-3]。近年来，已有部分学者开始探究栽培密度对植物生长的影响，张海东等[4]以大青山30 a 生油松人工林为试验对象，研究2 000～4 000 株/hm2内不同林分密度对油松人工林生长的影响，发现平均胸径、平均树高、平均冠幅、平均冠长均随林分密度的增加而减小，林分密度对高径比的影响无明显规律；姜丽芳[5]选择4种杨树人工林，研究不同林分密度下杨树生长状况、林下土壤物理特性和土壤养分含量的变化特征，发现不同林分密度下杨树的树高、胸径和郁闭度存在明显差异，土壤物理特性和土壤养分含量存在显著差异，当密度为5 m×5 m、6 m×6 m 时，杨树长势较好，土壤孔隙度大、密度小、养分含量较高，是较为合理的种植密度；曹怡立等[6]以辽宁省科尔沁沙地樟子松人工林为对象，采取多次下层抚育间伐方式，研究了不同间伐密度对樟子松人工林生长状况的影响，发现从整体蓄积量、立木蓄积量、单株生长趋势、大径材培养4 个方面综合分析，密度为500 株/hm2的小区表现最好，密度过大的小区尽管整体蓄积量大于密度小的小区，但单株材积生长量低，树木生长势较弱，不利于培养大径材。为探究甘肃子午岭地区油松适宜的栽培密度，开展了几种不同栽培密度的比较研究，为当地人工油松林抚育技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于甘肃省子午岭林区，属大陆性气候，年平均气温8.1～8.5 ℃，年日照时数2 213.4～2 540.4 h，无霜期150～160 d，太阳总辐射量523.23～606.95 kJ/m2，地面平均蒸发量520 mm。

1.2 试验设计

试验于2017年4月—2022年10月进行。试验样地为油松人工林，在造林过程中于同一苗木圃选择苗木。2017 年选择3 a 生容器苗进行造林，最终形成密度分别为2 500 株/hm2、2 800 株/hm2、3 100 株/hm2、3 400 株/hm2的油松人工林标准样地共12 块（每个密度3 块），每块面积为500 m（220 m×25 m）。在林木生长过程中，各样地均采取相同的施肥、松土、病虫害防治等田间管理措施。

1.3 测量指标及方法

在2022 年10 月，分别测量各标准样地油松人工林的胸径、株高、冠幅。根据油松二元积材表计算油松单株积材及林分总蓄积量[7]。

2020 年10 月，采用5 点取样法于各个样地采集0～20 cm 土壤，并测量土壤含水量、密度、孔隙度、pH 值（pH 计法）、有机质含量（外加热法）、全氮含量（凯氏定氮法）、有效氮含量（扩散法）、有效磷含量（钼锑抗比色法）、速效钾含量（火焰光度计）。

1.4 数据处理

采用Excel 2007 软件及SPSS 22.0 软件对试验数据进行汇总、统计分析；利用Duncan’s检验法比较不同处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 栽培密度对油松人工林生长的影响

不同栽培密度对油松人工林各生长指标的影响如表1所示。

表1 不同栽培密度对油松人工林各生长指标的影响Tab.1 Effects of different cultivation densities on growth indexes of Pinus tabulaeformis plantation

由表1 可知，不同栽培密度对油松人工林株高、胸径及冠幅3 个指标存在显著影响。随着栽培密度的降低，油松人工林株高呈逐渐升高的趋势，由3 400株/hm2的5.47 m 逐渐升高至2 500 株/hm2的6.44 m，其中2 500株/hm2和2 800 株/hm2这2 个栽植密度下油松人工林株高差异不显著，在6.35～6.44 m，明显高于其余2个处理；随着栽培密度的降低，油松人工林胸径也呈逐渐升高的趋势，且各个处理间均存在显著差异，油松人工林胸径最高达到了9.73 cm、最低仅为7.62 cm；不同处理的油松人工林栽培密度由高到低排序依次为：栽培密度为2 500株/hm2、2 800株/hm2、3 100株/hm2、3 400株/hm2，本试验中油松人工林冠幅在2.13～2.56 m，其中栽培密度为2 500 株/hm2、2 800 株/hm2这2 个处理油松人工林冠幅差异不显著，栽培密度为3 100株/hm2、3 400株/hm2这2个处理时，油松人工林冠幅差异不显著。不同栽培密度油松人工林高径比不存在显著差异，本试验条件下油松人工林高径比在0.66～0.72。

2.2 栽培密度对油松人工林单株积材及林分蓄积影响

不同栽培密度对油松人工林单株积材及林分蓄积的影响如表2所示。

表2 不同栽培密度对油松人工林单株积材及林分蓄积的影响Tab.2 Effects of different cultivation densities on individual tree accumulation and stand accumulation of Pinus tabulaeformis plantation

由表2 可知，不同栽培密度对油松人工林单株积材、林分蓄积2个指标均存在显著差异。随着栽培密度的降低，油松人工林单株积材呈逐渐升高的趋势，由栽培密度为3 400 株/hm2的0.037 m3/株逐渐升高至2 500株/hm2的0.044 m3/株，其中栽培密度为2 800 株/hm2处理与2 500 株/hm2处理油松人工林单株积材差异不显著；从林分蓄积的情况来看，栽培密度为3 400 株/hm2、3 100 株/hm2、2 800 株/hm2这3 个处理时，油松人工林林分蓄积差异不显著，在120.02～126.93 m3/hm2，明显高于栽培密度为2 500株/hm2处理。

2.3 栽培密度对油松林下土壤物理性质的影响

不同栽培密度对油松林下土壤物理性质的影响如表3所示。

表3 不同栽培密度对油松林下土壤物理性质的影响Tab.3 Effects of different cultivation densities on soil physical properties under Pinus tabulaeformis forest

由表3 可知，栽培密度对油松林下土壤含水量、密度、孔隙度这3个物理指标存在显著影响。从含水量情况来看，栽植密度为2 800 株/hm2时为最高（达到了53.62%，与栽植密度为2 500 株/hm2时差异不显著），明显高于栽植密度为3 400 株/hm2、3 100 株/hm2处理（二者差异不显著，土壤含水量在45.24%～46.28%）；随着栽培密度的减小，林下土壤容重也呈逐渐降低的趋势，由栽培密度3 400 株/hm2的1.23 g/cm3逐渐降低至栽培密度2 500株/hm2的0.99 g/cm3，其中栽培密度2 500株/hm2和2 800 株/hm2这2 个处理林下土壤密度差异不显著；不同处理油松林下土壤孔隙度变化趋势与含水量基本一致，栽培密度为2 500 株/hm2和2 800 株/hm2这2 个处理差异不显著，土壤孔隙度在76.06%～78.10%，栽培密度为3 100 株/hm2和3 400 株/hm2这2 个处理差异不显著，土壤孔隙度在61.92%～68.27%。

2.4 栽培密度对油松林下土壤养分含量的影响

不同栽培密度对油松林下土壤养分含量的影响如表4所示。

表4 不同栽培密度对油松林下土壤养分含量的影响Tab.4 Effects of different cultivation densities on soil nutrient content under Pinus tabulaeformis forest

由表4 可知，不同栽培密度对油松林下土壤pH 值影响不显著，对有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾含量影响显著。在本试验条件下，油松林下土壤pH 值在6.95～7.48；从土壤有机质含量情况来看，随着栽培密度的减小，油松林下土壤有机质含量呈增加的趋势，由栽培密度为3 400株/hm2的6.88 g/kg逐渐增长至栽培密度为2 500株/hm2的9.54 g/kg，4个栽培密度下油松林下土壤有机质含量均差异不显著；随着栽培密度的减小，土壤全氮含量也呈持续升高的趋势，在2.41～2.98 g/kg，其中栽培密度为2 500株/hm2和2 800株/hm2这2个处理林下土壤全氮含量差异不显著，栽培密度为2 800/hm2、3 100 株/hm2、3 400 株/hm2这3 个处理土壤全氮含量差异不显著；油松林下土壤速效氮含量以栽培密度为2 800 株/hm2时为最高，达到了359.98 mg/kg，接着依次为栽培密度为2 500 株/hm（2324.56 mg/kg）、3 100 株/hm2（301.39 mg/kg）、3 400 株/hm（2277.80 mg/kg）时，栽培密度越低，油松林下土壤速效磷含量越高，在栽培密度为2 500 株/hm2时达到了3.72 mg/kg（与密度2 800 株/hm2时处理差异不显著）；从速效钾含量情况来看，以栽培密度为2 800 株/hm2时为最大，明显高于栽培密度为3 100株/hm2和3 400株/hm2这2个处理。

3 讨论与结论

在森林生态系统中，土壤作为生命活动的主要场所，可为林木提供养分，其生产力直接决定着林木的生长，以及生物产量。本研究发现，随着栽培密度的降低，油松人工林株高、胸径、冠幅、单株积材均呈升高的趋势，这与祁万宜[8]、董健[9]等的研究结果相一致，这主要是由于栽植密度会影响植株的群体结构，从而决定植株群体的光能利用水平、干物质生产和转运能力，最终对植株的正常生长造成影响。密度大的林分，个体间对营养空间的竞争激烈，这会在一定程度上抑制林木的生长，与之相反，密度较小的林分，林木具备较大的个体营养空间，这有利于林木的生长[10]。另外，本研究发现，密度较小的林分其林分蓄积量较低，这主要是与其单位面积内林木株数少有关。

合理的林分密度可提升林地养分水平及生产力，增加林地物种多样性，从而改善林分养分状况，及土壤结构[11-12]。本研究发现，不同密度下油松林土壤含水量、密度、孔隙度、有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾含量差异显著，这说明栽培密度对土壤物理结构及养分具备明显的影响。综合考虑各指标，建议在甘肃子午岭地区采用2 800株/hm2的栽培密度。