不同造林密度下深山含笑人工林生長(zhǎng)和生態(tài)效應(yīng)分析

摘 要 為探索不同造林密度深山含笑人工林生長(zhǎng)量、林下植物多樣性及土壤理化性質(zhì)的變化情況，開(kāi)展密度分別為2 001、1 600、1 334、1 112株·hm-2的造林試驗(yàn)，進(jìn)行人工林生長(zhǎng)量和林下植物調(diào)查及土壤理化性質(zhì)測(cè)定。研究結(jié)果表明，造林密度影響林分生產(chǎn)力，隨著造林密度增大，林分的平均樹(shù)高、平均胸徑和平均單株材積均降低，林分蓄積量先增加后降低；造林密度影響林下植物的多樣性和生長(zhǎng)，隨著林分密度增大，林下植物的種類、數(shù)量、生物量和蓋度減少；造林密度影響林分土壤的結(jié)構(gòu)和肥力，隨著林分密度的增大，土壤黏性增強(qiáng)，通透性降低，土壤結(jié)構(gòu)變差，土壤中各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量減少。本試驗(yàn)中，深山含笑的造林密度以1 112·hm-2和1 334·hm-2更優(yōu)。

關(guān)鍵詞 深山含笑；造林密度；生長(zhǎng)量；林下植物多樣性；土壤理化性質(zhì)

中圖分類號(hào)：S725.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.17.062

造林密度是影響人工林生長(zhǎng)的一個(gè)主要因素，對(duì)林分的生產(chǎn)力起著決定性作用，確定合理的造林密度是營(yíng)造人工林的關(guān)鍵技術(shù)[1-2]。密度通過(guò)改變林分地上和地下生長(zhǎng)空間、林內(nèi)光照條件、土壤養(yǎng)分和水分的分配等，促進(jìn)或降低林分生長(zhǎng)，影響林下植物種類、數(shù)量以及植物根系分布、土壤理化性狀等。有學(xué)者研究認(rèn)為，黑木相思、尾巨桉等樹(shù)種的樹(shù)高、胸徑和單株材積均隨著造林密度的增大而降低[3-4]；林開(kāi)敏等研究發(fā)現(xiàn)，杉木人工林密度增加，林下植物的生物量和土壤肥力降低[5]；婁清等研究表明，馬尾松低密度人工林中林下植物豐富度和多樣性指數(shù)，以及土壤有機(jī)質(zhì)、全氮等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)均高于高密度的林分[6]。

深山含笑（Michelia maudiae）是木蘭科含笑屬常綠喬木樹(shù)種，具有生長(zhǎng)快、材質(zhì)好等特點(diǎn)，木材是建筑和家具上等的原料[7]。深山含笑樹(shù)型美觀，春天滿樹(shù)白花，是優(yōu)良的觀賞樹(shù)種[8]。因此，深山含笑是閩北山區(qū)廣大林農(nóng)樂(lè)于栽培的樹(shù)種。目前，深山含笑的研究集中在育苗技術(shù)[9-11]、人工林生長(zhǎng)規(guī)律[12]和混交造林[13-14]等方面，而造林密度對(duì)深山含笑人工林的生長(zhǎng)和生態(tài)效應(yīng)研究鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。為給深山含笑人工林經(jīng)營(yíng)管理提供參考，探討了不同造林密度對(duì)深山含笑生長(zhǎng)量，林下植物的種類、數(shù)量，土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等的影響。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于明溪縣瀚仙鎮(zhèn)石珩村景成坑山場(chǎng)。亞熱帶山地氣候類型，多年平均氣溫18.5 ℃，多年平均降雨量1 850 mm，年有霜的天數(shù)約100 d。試驗(yàn)地海拔約600 m，坡向朝東，坡度在22°左右，土壤類型屬于山地紅壤，立地類型為Ⅱ類地，土層厚度約110 cm。林下植被有鹽麩木（Rhus chinensis）、烏飯（Vaccinium bracteatum）、桃金娘（Rhodomyrtus tomentosa）、鐵線蕨（Adiantum capillus-veneris）、山蒼子（Litsea cubeba）、狗脊（Cibotium barometz）、菝葜（Smilax china）、黃瑞木（Adinandra millettii）、芒萁（Dicranopteris dichotoma）等。

1.2? 研究方法

1.2.1? 試驗(yàn)林建立

2014年春，在石珩村景成坑營(yíng)造深山含笑不同密度的試驗(yàn)林，造林密度分別為2 001、1 600、1 334、1 112株·hm-2。密度試驗(yàn)的小區(qū)在山場(chǎng)隨機(jī)布設(shè)，重復(fù)3次，共12塊試驗(yàn)小區(qū)，各小區(qū)面積均為400 m2。造林前種植穴規(guī)格為60 cm×40 cm×40 cm，春天雨季植苗，苗木為2年生的容器苗。

1.2.2? 試驗(yàn)資料收集

試驗(yàn)林建成后，每年進(jìn)行試驗(yàn)林生長(zhǎng)情況調(diào)查。2021年10月，對(duì)試驗(yàn)林進(jìn)行全面調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括生長(zhǎng)量、林下植物多樣性和土壤理化性質(zhì)。生長(zhǎng)量調(diào)查方法：對(duì)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)每株深山含笑活立木測(cè)定其胸徑、樹(shù)高，統(tǒng)計(jì)平均值。林下植物多樣性調(diào)查：在各試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)布設(shè)2 m×2 m的樣方5個(gè)，在各樣方內(nèi)調(diào)查灌木和草本的種類、數(shù)量、高度、蓋度并挖取稱重。土壤樣品采集：在各試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取3～4個(gè)土壤采樣點(diǎn)，挖垂直剖面并用環(huán)刀在土層10 cm處取土用于土壤物理性質(zhì)測(cè)定，同時(shí)在0～20 cm土層取土樣用于土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定[15-16]。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同造林密度深山含笑人工林生長(zhǎng)變化分析

2021年10月，對(duì)7.5年生不同造林密度深山含笑的生長(zhǎng)量進(jìn)行調(diào)查（見(jiàn)表1），從中可知，隨著造林密度的降低，深山含笑林分的平均樹(shù)高、平均胸徑、平均單株材積均呈現(xiàn)出增加的變化規(guī)律，造林密度為1 112株/hm2林分的平均樹(shù)高、平均胸徑和平均單株材積均最大，造林密度為2 001株·hm-2林分的平均樹(shù)高、平均胸徑和平均單株材積均最小。與造林密度為2 001、1 600、1 334株·hm-2的林分相比，造林密度為1 112株·hm-2林分的平均樹(shù)高分別增加50.9%、31.1%和8.1%，平均胸徑分別增加33.9%、20.3%和5.1%，平均單株材積分別增加140.3%、71.3%和12.6%。方差分析表明，不同造林密度林分的平均樹(shù)高、平均胸徑和平均單株材積均存在顯著差異（FH=5.59*，F(xiàn)D=6.31*，F(xiàn)V=6.80**）。這與陳德相[17]、李榮珍等[18]、黃彩霞等[19]及林開(kāi)敏等[20]對(duì)造林密度影響人工林生長(zhǎng)的研究結(jié)果相一致。隨著造林密度的降低，深山含笑林分的平均蓄積量先增加后減少，造林密度為1 334株·hm-2林分的平均蓄積量最大，與造林密度為2 001、1 600、1 112株·hm-2的林分相比，蓄積量分別增加了52.3%、32.6%和11.4%。方差分析顯示，不同造林密度林分的平均蓄積量差異達(dá)到顯著水平（FG=7.25*）?？梢?jiàn)，深山含笑造林密度為1 334、1 112株·hm-2的林分生長(zhǎng)最快，生長(zhǎng)量和蓄積量最大。

2.2? 不同造林密度深山含笑人工林下植物變化分析

林內(nèi)植物種類和生長(zhǎng)發(fā)育狀況主要受林內(nèi)小生境的影響，在光照條件充足、土壤肥沃的林下環(huán)境中，陽(yáng)性植物占據(jù)主導(dǎo)地位，不僅種類多，而且生長(zhǎng)茂盛，相反，在陰暗潮濕的環(huán)境，陰生植物發(fā)育良好。對(duì)不同造林密度的深山含笑林下植物的調(diào)查結(jié)果表明（見(jiàn)表2），林分密度不同，林下植物的種類、數(shù)量、高度、蓋度和生物量隨之發(fā)生變化，總的變化規(guī)律是林分密度降低，林下植物生長(zhǎng)繁茂，種類和數(shù)量增多，蓋度增大，生物量提高。其中，造林密度1 112株·hm-2的林分中林下植物的種類、數(shù)量最多，高度、蓋度和生物量最大，而造林密度2 001株·hm-2的林分中林下植物的種類、數(shù)量最少，高度、蓋度和生物量最??；造林密度1 112株·hm-2的林分中林下植物的種類、數(shù)量、高度、蓋度和生物量與造林密度2 001株·hm-2的林分中林下植物相比，分別提高了66.7%、39.1%、50.2%、24.0%和19.1%。隨著林分密度的增大，深山含笑林下植物的生長(zhǎng)減弱，植物的種類也發(fā)生變化，陽(yáng)性植物減少，陰生植物增多。這種結(jié)果與黃登銀[21]、婁清等[6]、林開(kāi)敏等[5]對(duì)馬尾松、杉木林下植物研究結(jié)果基本一致。林下植物是森林生態(tài)系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，對(duì)涵養(yǎng)水源、降低地表徑流和增加土壤肥力等均有重要作用。人工林經(jīng)營(yíng)中，通過(guò)合理的密度調(diào)節(jié)控制，不僅可提高喬木層生長(zhǎng)量，而且由于改善了林下生境條件，能促進(jìn)林下植物的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.3? 不同造林密度深山含笑人工林土壤物理性質(zhì)變化分析

將不同造林密度深山含笑試驗(yàn)地用環(huán)刀取得土樣測(cè)定土壤含水量、土壤密度和孔隙度、通氣度，結(jié)果見(jiàn)表3。土壤密度即容重表現(xiàn)為隨林分密度增大而增加，如造林密度為2 001株·hm-2的林分與造林密度分別為1 112、1 334、1 600株·hm-2的林分相比，土壤容重分別增加14.8%、15.6%、11.3%。土壤孔隙度、通氣度和含水量則表現(xiàn)為隨林分造林密度增大而降低，即不同造林密度林分的土壤中這些指標(biāo)表現(xiàn)為2 001株·hm-2<1 600株·hm-2<1 334株·hm-2<1 112株·hm-2，如造林密度為2 001株·hm-2的林分與造林密度分別為1 600、1 334、1 112株·hm-2的林分相比，土壤總孔隙度分別減少7.3%、13.5%、17.6%，土壤通氣度分別減少6.9%、13.4%、17.3%，自然含水量分別減少1.9%、4.3%、8.2%，毛管持水量分別減少10.3%、18.5%、22.7%?？梢?jiàn)，深山含笑林分密度增大，土壤粘性增強(qiáng)，土壤的通透性和持水能力降低。這是由于密度大的林分中，林內(nèi)光照條件差，林下環(huán)境陰暗潮濕，林下植物種類、數(shù)量少，主要是偏陰的植物生長(zhǎng)，土壤粘重，土壤孔隙度和通氣度小。

2.4? 不同造林密度深山含笑人工林土壤化學(xué)性質(zhì)變化分析

對(duì)不同造林密度深山含笑人工林0～20 cm土層的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行測(cè)定（見(jiàn)表4），總體表現(xiàn)為低密度林分的土壤中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高于高密度林分的土壤。如造林密度為1 112株·hm-2的林分與造林密度為1 334、1 600、2001株·hm-2的林分相比，土壤中有機(jī)質(zhì)含量分別增加2.8%、10.3%、10.0%，水解性氮含量分別增加1.5%、5.4%、8.3%，速效磷含量分別增加4.0%、10.2%、5.3%，速效鉀含量分別增加2.5%、5.0%、7.1%。這可能是因?yàn)槊芏鹊偷牧址至帜緮?shù)量少，從土壤中吸收的養(yǎng)分總量少；另一方面是低密度林分內(nèi)光照充足，林下植物新陳代謝旺盛，林下植物的凋落物和干枯器官腐爛分解對(duì)土壤的肥力起到一定的補(bǔ)充。

3? 結(jié)論與討論

造林密度影響深山含笑人工林的生長(zhǎng)，隨著造林密度的增大，深山含笑的平均樹(shù)高、平均胸徑和平均單株材積均下降，這與以往學(xué)者研究造林密度對(duì)臺(tái)灣巒大杉、西南樺、新疆楊和杉木等樹(shù)種生長(zhǎng)影響所得出的結(jié)果基本一致[17-20]。深山含笑的蓄積量是隨造林密度的增大表現(xiàn)為先增加后減少。本試驗(yàn)中，造林密度為1 334、1 112株·hm-2的林分生長(zhǎng)最快，生長(zhǎng)量和蓄積量最大。

林下植物對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的水分、養(yǎng)分循環(huán)有重要作用，林下植物的豐富度和多樣性間接反映了森林生長(zhǎng)發(fā)育和土壤肥力的狀況。不同造林密度深山含笑人工林下植物的種類和數(shù)量隨著喬木層密度的增大而減少，生物量和覆蓋度均降低，土壤趨于黏重，土壤透氣性和持水能力減弱，土壤肥力呈下降的變化規(guī)律。

深山含笑是優(yōu)良的用材和美化樹(shù)種，具有很高的經(jīng)濟(jì)和觀賞價(jià)值。在深山含笑人工林經(jīng)營(yíng)中，需要根據(jù)經(jīng)營(yíng)目的和林分的生長(zhǎng)狀況適時(shí)進(jìn)行密度調(diào)節(jié)，通過(guò)撫育間伐的手段控制林分密度，一方面提高林分生長(zhǎng)量，另一方面改善林分生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)林下植物新陳代謝，改良土壤結(jié)構(gòu)和肥力狀況，確保深山含笑人工林較高的生產(chǎn)力和生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）

收稿日期：2023-03-24

作者簡(jiǎn)介：馮淑琴（1972—），女，福建明溪人，本科，林業(yè)工程師，從事森林培育研究和經(jīng)營(yíng)。E-mail：13605992186@163.com，smmxhx@163.com。