林分密度对杨树人工林生长和土壤养分含量的影响

●王传江 周 晨 翟春龙 曾凡霞 郑开军

（1.费县国有祊河林场 山东 临沂 273400；2.费县国有林场总场 山东 临沂 273400）

杨树（PopulusL.）是杨柳科杨属植物，主要分布于华中、华北、西北、东北等广阔地区。杨树迅速成林、高大笔直、整齐标致，广泛用于生态农林的防护林，具有较高的经济价值和生态意义[1]。密度是影响林分生长、空间结构和林下生态的重要因素，在造林过程中常根据不同的营林目的进行密度的调整[2]。栽培密度差异还会使林下凋落物和土壤生物结构发生变化，从而影响林地土壤结构和养分[3]，土壤的理化特性和养分结构直接影响树木的根系生长和地上部的木材生长，从而使林分结构和木材的蓄积量发生变化。本试验研究不同密度下人工林杨树生长和土壤养分差异，为杨树人工林管理和林业产业发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究地基本状况

研究于2022年在山东省临沂市费县国有祊河林场进行，属温带季风气候，年平均气温13.1～13.9℃，年平均降雨量850.0 mm，年无霜期197 d，年平均日照时数2532.1 h。试验样地为2018年人工林。

1.2 试验设计

试验样地选择3个造林密度，其株行距分别为4 m×3 m（D1），5 m×3 m（D2），6 m×4 m（D3），每个密度设置3个30 m×60 m的试验小区。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 杨树生长指标的测定 每个样地选择10株杨树，于2022年9月使用胸径尺测量胸径，使用激光测距测高仪测定树高。

1.3.2 土壤养分的测定 采用5点取样法，每个样地取0～20，20～40，40～60 cm土层的土壤，风干过筛后用于测定化学特性。参考《土壤农化分析》，用高温外热重铬酸钾氧化—容量法测定有机质，用半微量凯氏法测定全氮，碱解氮用碱解蒸馏法测定，用高氯酸消化、钼锑抗比色法测定全磷，用钼锑抗比色法测定速效磷，用氢氧化钠熔融、火焰光度计法测定全钾，用火焰光度计法测定速效钾。

1.4 数据处理及分析

采用Excel 2010统计和计算数据，采用SPSS 24.0进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 林分密度对杨树人工林生长的影响

不同林分密度下杨树生长指标，见表1。

表1 不同林分密度下杨树生长指标

从表1能够看出，杨树的平均树高和平均胸径在不同林分密度间存在显著差异，平均树高随造林株行距的增加呈先增加后降低的趋势，表现为D2＞D3＞D1，D2和D3处理无显著差异，均显著高于D1处理，分别高4.31%，3.89%。平均胸径随造林株行距的增加呈逐渐增加的趋势，表现为D3＞D2＞D1，D2和D3处理无显著差异，均显著高于D1处理，分别比D1高15.01%，15.77%。

2.2 林分密度对杨树人工林土壤养分的影响

不同林分密度下杨树人工林土壤养分情况，见表2。

表2 不同林分密度下杨树人工林土壤养分含量

土壤养分是影响植物生长和林木积材的重要因素。由表2可以看出，在不同林分密度下土壤养分情况存在显著差异。0～20 cm土层的有机质和速效钾含量表现为D2＞D3＞D1，处理间差异均显著；全氮、速效磷含量D2处理最大，D1和D3处理间没有显著差异；速效氮含量D3处理最高，与D2处理无显著差异，但显著高于D1处理；全磷含量表现为D2＞D1＞D3，D1和D2处理间无显著差异。

20～40 cm土层，有机质、全氮、速效磷和速效钾含量表现为D2＞D3＞D1，随造林株行距的增加呈先增加后降低的趋势，处理间差异均显著；速效氮含量D3处理最高，与D2处理无显著差异，但显著高于D1处理；全磷含量表现为D1＞D2＞D3，D1和D2处理间无显著差异。

40～60 cm土层，各处理下有机质含量无显著差异，全氮、速效磷和速效钾含量表现为D2＞D3＞D1，随造林株行距的增加呈先增加后降低的趋势，处理间差异均显著；速效氮含量D3处理最高，与D2处理无显著差异，但显著高于D1处理；全磷含量表现为D2＞D1＞D3。总体比较，D2处理土壤养分含量较高。

3 讨论

研究表明，栽植密度是影响苗木生长的重要因素[4]，主要是由于密度影响地上部对光、温、水资源的分配和利用，还会影响地下根系的空间分布和物质转运，从而在外观形态特征上表现出差异[5]。本研究结果表明，平均树高随造林株行距的增加呈先增加后降低的趋势，平均胸径随造林株行距的增加呈逐渐增加的趋势，主要是由于在高密度下，植株间为争夺光照资源产生竞争关系，从而使更多的物质向顶端转运，以得到更多的光照，而在低密度条件下外界资源的供应充分，从而能够维持树木的正常生长，使物质转运更多贡献于树胸径的增加。因此，合理的栽植密度能够调控群体透光能力，提高林分冠层，从而促进植株干物质的形成和转运。

土壤质量及其指标的变化是复杂的生物化学过程，受气候、植物生长、土壤性质以及人为活动等众多因素的影响。土壤的理化性质是影响植物生长发育和评价区域水土保持功能的重要指标。密度对土壤养分的影响主要是掉落物在表层土壤的分解影响土壤矿质分解和生物多样性[6]。本研究结果表明，在株行距为5 m×3 m时，0～20 cm和20～40 cm土层有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量较高，而高密度下土壤养分含量较低，主要是林分密度过大，虽然有较多的凋落物，但是林下通风透光能力较弱，使得生态和土壤生物的生长受到一定的抑制作用。在低密度下由于植株掉落物较少，因此对土壤有机质和矿质元素的补充相对较少，对土壤生物多样性的影响较小。因此，合理进行密度配置是维持土壤较高养分环境的重要措施。

4 结论

本研究中，株行距为5 m×3 m时树高最高，林地土壤0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量较高。从林地土壤养分结构和树势来看，5 m×3 m的密度模式最佳。