林分密度對楊樹人工林生長和土壤養(yǎng)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(qū)。楊樹迅速成林、高大筆直、整齊標(biāo)致，廣泛用于生態(tài)農(nóng)林的防護(hù)林，具有較高的經(jīng)濟(jì)價值和生態(tài)意義[1]。密度是影響林分生長、空間結(jié)構(gòu)和林下生態(tài)的重要因素，在造林過程中常根據(jù)不同的營林目的進(jìn)行密度的調(diào)整[2]。栽培密度差異還會使林下凋落物和土壤生物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而影響林地土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分[3]，土壤的理化特性和養(yǎng)分結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和木材的蓄積量發(fā)生變化。本試驗研究不同密度下人工林楊樹生長和土壤養(yǎng)分差異，為楊樹人工林管理和林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)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(jìn)行，屬溫帶季風(fēng)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(shù)2532.1 h。試驗樣地為2018年人工林。

1.2 試驗設(shè)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(shè)置3個30 m×60 m的試驗小區(qū)。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 楊樹生長指標(biāo)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(yǎng)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(fēng)干過篩后用于測定化學(xué)特性。參考《土壤農(nóng)化分析》，用高溫外熱重鉻酸鉀氧化—容量法測定有機質(zhì)，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(shù)據(jù)處理及分析

采用Excel 2010統(tǒng)計和計算數(shù)據(jù)，采用SPSS 24.0進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)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(biāo)，見表1。

表1 不同林分密度下楊樹生長指標(biāo)

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(xiàn)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(xiàn)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(yǎng)分的影響

不同林分密度下楊樹人工林土壤養(yǎng)分情況，見表2。

表2 不同林分密度下楊樹人工林土壤養(yǎng)分含量

土壤養(yǎng)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(yǎng)分情況存在顯著差異。0～20 cm土層的有機質(zhì)和速效鉀含量表現(xiàn)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(xiàn)為D2＞D1＞D3，D1和D2處理間無顯著差異。

20～40 cm土層，有機質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量表現(xiàn)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(xiàn)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(zhì)含量無顯著差異，全氮、速效磷和速效鉀含量表現(xiàn)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(xiàn)為D2＞D1＞D3。總體比較，D2處理土壤養(yǎng)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(zhì)轉(zhuǎn)運，從而在外觀形態(tài)特征上表現(xiàn)出差異[5]。本研究結(jié)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(chǎn)生競爭關(guān)系，從而使更多的物質(zhì)向頂端轉(zhuǎn)運，以得到更多的光照，而在低密度條件下外界資源的供應(yīng)充分，從而能夠維持樹木的正常生長，使物質(zhì)轉(zhuǎn)運更多貢獻(xiàn)于樹胸徑的增加。因此，合理的栽植密度能夠調(diào)控群體透光能力，提高林分冠層，從而促進(jìn)植株干物質(zhì)的形成和轉(zhuǎn)運。

土壤質(zhì)量及其指標(biāo)的變化是復(fù)雜的生物化學(xué)過程，受氣候、植物生長、土壤性質(zhì)以及人為活動等眾多因素的影響。土壤的理化性質(zhì)是影響植物生長發(fā)育和評價區(qū)域水土保持功能的重要指標(biāo)。密度對土壤養(yǎng)分的影響主要是掉落物在表層土壤的分解影響土壤礦質(zhì)分解和生物多樣性[6]。本研究結(jié)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(zhì)、全氮、速效氮、速效磷和速效鉀含量較高，而高密度下土壤養(yǎng)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(fēng)透光能力較弱，使得生態(tài)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(zhì)和礦質(zhì)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(jìn)行密度配置是維持土壤較高養(yǎng)分環(huán)境的重要措施。

4 結(jié)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(zhì)、全氮、速效氮、速效磷和速效鉀含量較高。從林地土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)和樹勢來看，5 m×3 m的密度模式最佳。