初植密度對油松人工林生長情況與土壤含水量的影響

摘 要：油松是我國北方地區(qū)主要的人工造林樹種之一，其初植密度關(guān)系著造林成效。以甘肅省小隴山國家級自然保護(hù)區(qū)為研究區(qū)域，分析初植密度對油松人工林生長情況與土壤含水量的影響。研究結(jié)果表明：初植密度對油松人工林的樹高增長量、地徑增長量、冠幅增長量及不同深度的土壤含水量均具有顯著影響。從整體上看，無論是樹高增長量、地徑增長量，還是冠幅增長量，均以初植密度為3 400株/hm²時造林效果最優(yōu)，初植密度為9 600株/hm²時造林效果最差。同時，初植密度為1 700株/hm²時土壤含水量最高。這表明較高的造林密度會影響油松人工林的生長，而適當(dāng)增加初植密度可提高造林效果。

關(guān)鍵詞：初植密度；油松；人工造林；生長情況；土壤水分

中圖分類號：S791 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1674-7909（2023）19-121-4

0 引言

森林生態(tài)系統(tǒng)是地球上重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，在固碳、保護(hù)生物多樣性、提供林業(yè)資源等方面具有重要意義［1］。尤其是干旱及半干旱地區(qū)，森林可以涵養(yǎng)水源、減緩?fù)寥狼治g、改善局部小氣候，在一定程度上減緩干旱［2］。受極端氣候、林木老化、病蟲害侵襲等因素影響，部分森林生態(tài)系統(tǒng)逐漸退化，而通過人工造林，可在一定程度上恢復(fù)森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能［3-4］。油松（Pinus tabuliformis Carrière）是松科松屬的常綠針葉樹種，生長速度快、適應(yīng)性強、樹形優(yōu)美、木材質(zhì)量高，因此常被用作人工造林樹種，在我國北方黃土高原、丘陵山地和平原沿海地區(qū)廣泛種植［5-6］。而在人工造林時，種植密度是重要指標(biāo)，種植密度過高，林木之間的競爭（光照、土壤養(yǎng)分和水分等）激烈，會導(dǎo)致林木生長受限［7］；而造林密度過低，雖然林木間競爭會減小，但部分樹種會存在生長緩慢的現(xiàn)象，同時會造成人工林郁閉緩慢、林內(nèi)整體蓄積量偏低等問題，影響造林效果［8］。筆者以甘肅省小隴山國家級自然保護(hù)區(qū)為研究區(qū)域，分析初植密度對油松人工林生長情況與土壤含水量的影響，旨在為該地區(qū)的人工造林工作提供參考。

1 試驗材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

小隴山國家級自然保護(hù)區(qū)（東經(jīng)104°22′～106°43′，北緯33°30′～34°49′）位于我國甘肅省東南部中秦嶺西段，屬典型的熔巖地貌，部分地區(qū)為喀斯特地貌，平均海拔1 600 m，平均坡度30°，屬暖溫帶濕潤區(qū)，年平均氣溫12 ℃，年降水量600～900 mm，相對濕度68%～78%［9］。小隴山國家級自然保護(hù)區(qū)是暖溫帶南部落葉櫟林亞地帶和北亞熱帶常綠、落葉闊葉混交林地帶的交匯帶［10］，常見樹種包括油松、華山松、白樺、山楊、銳齒槲櫟、連翹、木槿及黃櫨等。

1.2 試驗材料

試驗材料為油松容器苗，由小隴山國家級自然保護(hù)區(qū)培育。

1.3 試驗設(shè)計

于2016年在小隴山國家級自然保護(hù)區(qū)選擇3個立地條件基本一致的地區(qū)進(jìn)行油松人工造林，共設(shè)置3個初植密度梯度（1 700、3 400、9 600株/hm²），采用常規(guī)撫育管理。在每個造林地內(nèi)隨機選取3個30 m×30 m的試驗樣地，在每個樣地內(nèi)通過五點布點法（即樣地四角和樣地中心點）設(shè)置小樣地，造林后每2年（2018年、2020年和2022年）進(jìn)行1次油松人工林生長情況與土壤含水量的調(diào)查。

1.4 項目測定

1.4.1 生長指標(biāo)測定

根據(jù)造林時及不同測定時間記錄的油松苗木的樹高、地徑和冠幅計算樹高增長量、地徑增長量及冠幅增長量，以3種增長量作為油松生長指標(biāo)。測定時在小樣地內(nèi)對林木進(jìn)行每木檢尺，使用米尺測定林木樹高；使用游標(biāo)卡尺在林木地表處測定林木地徑；使用米尺測定林木東西方向和南北方向的冠幅，取二者的平均值作為林木的冠幅；以5個小樣方內(nèi)平均值作為最終取值。

1.4.2 土壤含水量指標(biāo)測定

以土壤含水量作為土壤水分指標(biāo)，在每個小樣方內(nèi)挖掘土壤剖面，利用環(huán)刀采集不同深度的土壤樣品，采樣步長為10 cm，即0～10、11～20、21～30、31～40、41～50 cm；樣品取出后，立即使用野外天平稱量其濕質(zhì)量。將樣品帶回實驗室后，置于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)于105 ℃連續(xù)烘干48 h，直至其質(zhì)量趨于恒定，使用同一個野外天平稱量其干質(zhì)量，然后根據(jù)下列公式計算土壤含水量。

土壤含水量=（濕質(zhì)量-干質(zhì)量）/濕質(zhì)量×100%" " " " （1）

1.5 統(tǒng)計分析

使用Excel軟件記錄測定的相關(guān)指標(biāo)，并進(jìn)行初步處理。使用SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用最小顯著差數(shù)法（Least Significant Difference，LSD）進(jìn)行比較。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 初植密度對油松人工林樹高增長量的影響

由表1可知，初植密度對油松人工林的樹高增長量存在顯著影響（Plt;0.05）。

2018年調(diào)查結(jié)果表明：初植密度為1 700株/hm²和9 600株/hm²時，油松人工林的樹高增長量較大，分別為（36.557±2.953）cm和（36.176±2.135）cm，且二者之間未見顯著差異（Pgt;0.05），但二者均與初植密度為3 400株/hm²時存在顯著差異（Plt;0.05）；初植密度為3 400株/hm₂時，其樹高增長量較小。

2020年調(diào)查結(jié)果表明：初植密度為3 400株/hm²時，油松人工林樹高增長量最大，為（49.913±4.506）cm，且與初植密度為1 700株/hm²和9 600株/hm²時存在顯著差異（Plt;0.05）；初植密度為1 700株/hm²和9 600株/hm²時，其樹高增長量相對較小，且二者之間未見顯著差異（Pgt;0.05）。

2022年調(diào)查結(jié)果表明：初植密度為3 400株/hm²時，油松人工林樹高增長量最大，為（44.768±3.225）cm，且與初植密度為1 700株/hm²和9 600株/hm²時存在顯著差異（Plt;0.05）；其次是初植密度為1 700株/hm²時，其樹高增長量為（37.513±2.308）cm；初植密度為9 600株/hm2時，其樹高增長量最低，為（27.123±1.009）cm。

3種初植密度條件下，隨著油松的增長，油松人工林樹高增長量呈先升高后降低的趨勢，且均為2020年增長量最大。相對而言，以初植密度3 400株/hm²進(jìn)行造林可顯著提高苗木的樹高增長，其他兩種初植密度雖然在造林初期保持著較高的樹高增長量，但到了造林后第6年，苗木樹高增長量顯著下降，尤其是以高密度（9 600株/hm²）進(jìn)行造林時。

2.2 初植密度對油松人工林地徑增長量的影響

由表2可知，初植密度對油松人工林的地徑增長量存在顯著影響（Plt;0.05）。

2018年調(diào)查結(jié)果表明：初植密度為1 700株/hm²時，油松人工林地徑增長量最大，為（1.134±0.094）cm，且與其他兩種初植密度之間存在顯著差異（Plt;0.05）；其次是初植密度為3 400株/hm²和9 600株/hm²時，其地徑增長量分別為（1.021±0.087）cm和（1.005±0.021）cm，且二者之間未見顯著差異（Pgt;0.05）。

2020年調(diào)查結(jié)果表明：初植密度為1 700株/hm²時，油松人工林地徑增長量最大，為（1.347±0.101）cm，且與其他兩種初植密度之間存在顯著差異（Plt;0.05）；其次是初植密度為3 400株/hm²時，其地徑增長量為（1.295±0.115）cm；而初植密度為9 600株/hm²時，其地徑增長量最低，為（0.993±0.087）cm。

2022年調(diào)查結(jié)果表明：初植密度為3 400株/hm²時，油松人工林地徑增長量最大，為（1.123±0.098）cm，且與初植密度為1 700株/hm²和9 600株/hm²時存在顯著差異（Plt;0.05）；其次是初植密度為1 700株/hm²時，其地徑增長量為（0.793±0.052）cm，且與初植密度為9 600株/hm²時存在顯著差異（Plt;0.05）；初植密度為9 600株/hm²時，其地徑增長量最小。

隨著油松的增長，初植密度為1 700株/hm²和3 400株/hm²時，油松人工林地徑增長量呈先升高后降低的趨勢，且均為2020年增長量最大；初植密度為9 600株/hm²時，其地徑增長量呈逐漸降低的趨勢。相對而言，以初植密度3 400株/hm²進(jìn)行造林可顯著促進(jìn)苗木地徑增長，以初植密度1 700株/hm²進(jìn)行造林，造林前期其地徑增長量與初植密度為3 400株/hm²相近，但在造林后第6年長勢漸緩；而以初植密度9 600株/hm²進(jìn)行高密度造林會顯著影響苗木地徑的增長，6年間油松人工林地徑增長速度顯著慢于中密度（3 400株/hm²）、低密度（1 700株/hm²）造林。

2.3 初植密度對油松人工林冠幅增長量的影響

由表3可知，初植密度對油松人工林的冠幅增長量存在顯著影響（Plt;0.05）。

2018年調(diào)查結(jié)果表明：初植密度為1 700株/hm²時，油松人工林的冠幅增長量最大，為（38.245±2.278）cm，且與其他兩種初植密度之間存在顯著差異（Plt;0.05）；其次是初植密度為3 400株/hm²和9 600株/hm²時，其冠幅增長量分別為（25.312±1.257）cm和（26.244±1.857）cm，且二者之間未見顯著差異（Pgt;0.05）。

2020年調(diào)查結(jié)果表明：初植密度為1 700株/hm²時，油松人工林冠幅增長量最大，為（29.121±1.945）cm，且與其他兩種初植密度之間存在顯著差異（Plt;0.05）；其次是初植密度為3 400株/hm²時，其冠幅增長量為（26.212±1.845）cm，且與初植密度為9 600株/hm2時存在顯著差異（Plt;0.05）；而初植密度為9 600株/hm²時，其冠幅增長量最小，為（13.998±1.003）cm。

2022年調(diào)查結(jié)果表明：初植密度為3 400株/hm²時，油松人工林冠幅增長量最大，為（32.586±3.042）cm，且與初植密度為1 700株/hm²和9 600株/hm²時存在顯著差異（Plt;0.05）；其次是初植密度為1 700株/hm²時，其冠幅增長量為（26.571±2.145）cm，且與初植密度為9 600株/hm²時存在顯著差異（Plt;0.05）；初植密度為9 600株/hm²時，其冠幅增長量最小。

隨著油松的增長，初植密度為1 700株/hm²和9 600株/hm²時，油松人工林冠幅增長量呈逐漸降低的趨勢，而初植密度為3 400株/hm²時，其冠幅增長量呈逐漸增加的趨勢。2020年以前，初植密度為1 700株/hm²時，油松人工林冠幅增長量高于其他兩種初植密度，這與其較低的初植密度導(dǎo)致林內(nèi)間隙較大有關(guān)；而到了2022年，初植密度為3 400株/hm²時，其生長速率較快，因此其冠幅增長量最高。而隨著油松人工林的生長，以高密度（9 600株/hm²）進(jìn)行造林的林木間距越來越小，冠幅增長量也逐漸降低，且遠(yuǎn)低于中密度（3 400株/hm²）、低密度（1 700株/hm²）造林。

2.4 初植密度對油松人工林土壤含水量的影響

由表4可知，初植密度對油松人工林不同深度的土壤含水量存在顯著影響（Plt;0.05）。其中，土層深度為0～10 cm、初植密度為1 700株/hm²時，油松人工林土壤含水量顯著高于初植密度3 400株/hm²和初植密度9 600株/hm²；土層深度為11～50 cm時，不同初植密度的油松人工林土壤含水量的差異情況相似，初植密度為1 700株/hm²時，油松人工林土壤含水量最大，且與其他兩種初植密度存在顯著差異（Plt;0.05），其次是初植密度為9 600株/hm²時，與初植密度為3 400株/hm²時存在顯著差異（Plt;0.05），而初植密度為3 400株/hm²時，其土壤含水量最低。

3 結(jié)束語

初植密度是人工造林工作的一項重要指標(biāo)，關(guān)系著造林的成效。筆者以甘肅省小隴山國家級自然保護(hù)區(qū)為研究區(qū)域，分析了初植密度對油松人工林樹高、地徑、冠幅和土壤含水量的影響，結(jié)果表明：初植密度對油松人工林的樹高增長量、地徑增長量、冠幅增長量及不同深度的土壤含水量均存在顯著影響（Plt;0.05）。

①隨著油松的增長，3種初植密度條件下，油松人工林樹高增長量均呈先升高后降低的趨勢，且均為2020年增長量最大。②初植密度為1 700株/hm²和3 400株/hm²時，油松地徑增長量呈先升高后降低的趨勢，且均為2020年增長量最大；初植密度為9 600株/hm²時，油松地徑增長量呈逐漸降低的趨勢。③初植密度為1 700株/hm²和9 600株/hm²時，油松人工林冠幅增長量呈逐漸降低的趨勢，而初植密度為3 400株/hm²時，其冠幅增長量呈逐漸增加的趨勢。④無論是樹高增長量、地徑增長量還是冠幅增長量，均以初植密度為3 400株/hm²時最大。⑤土層深度為0～10 cm、初植密度1 700株/hm²時，油松人工林土壤含水量顯著高于其他兩種初植密度，而土層深度為11～50 cm時，不同初植密度的油松人工林土壤含水量的差異情況相似，均為初植密度1 700株/hm²gt;9 600株/hm²gt;3 400株/hm²，且三者之間差異顯著（Plt;0.05）。

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