不同撫育方式對油松人工林生態效益的影響

楊延玲

摘 要 為探索撫育方式對油松人工林生長和生態效益的影響，選取經不同程度撫育間伐后的4種林分密度下的油松人工林標準樣地，并對樣地及樣方內的林木生長、林下生物多樣性及土壤有機質等進行調查和測定，結果表明：油松人工林油松胸徑、樹高和冠幅均隨著林分密度的增加而減少，以撫育間伐后林分密度為2 280～2 660株??hm-2的油松生長最好，林分密度對高徑比無明顯影響。林分密度為3 120株??hm-2時，林下物種數量最多，豐富度指數、辛普森指數、香農-威納指數和均勻度指數均為最大，植被生物多樣性穩定，但不利于土壤養分的積累。在林分密度為2 280～2 660株??hm-2時，土壤有機質含量高，利于土壤養分的積累。油松人工林林分密度為2 280～2 660株??hm-2更適合林木的生長及土壤養分蓄積，有助于形成良好的生態效益。

關鍵詞 撫育方式;林分密度;油松人工林;生態效益

中圖分類號：S753.7 ? ? ? 文獻標識碼：A ? doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2021.02.005

Abstract In order to explore the influence of tending methods on the growth and ecological benefits of Pinus tabuliformis plantations，standard plots of Pinus tabuliformis plantations under four forest densities after different degrees of tending and thinning were selected，and the plots and plots The survey and measurement of forest growth，understory biodiversity and soil organic matter showed that the DBH，height and crown of ?Pinus tabuliformis plantation forest decreased with the increase of forest density，in order to cultivate the thinned forest. Pinus tabuliformis with a density of 2 280-2 660 trees??hm-2 grows optimally，and the forest density has no significant effect on the height-to-diameter ratio. When the stand density is 3 120 trees??hm-2，the number of understory species is the largest，and the richness index，Simpson index，Shannon-Wiener index and evenness index are all the largest. The vegetation biodiversity is stable，but it is not conducive to the accumulation of soil nutrients. When the stand density is 2 280-2 660 trees??hm2，the soil organic matter content is high，which is conducive to the accumulation of soil nutrients. Therefore，the stand density of Pinus tabuliformis plantation is 2 280-2 660 trees??hm-2，which is more suitable for tree growth and soil nutrient accumulation，and helps to form good ecological benefits.

Key words tending method;stand density;Pinus tabuliformis plantation;ecological benefit

油松（Pinus tabuliformis）是松科（Pinaceae）松屬（Pinus）針葉型常綠喬木，是我國特有樹種，具有重要的生態和經濟價值[1]。其具有耐干旱、耐貧瘠，生長迅速，根系發達，水土保持能力強，涵養水源作用大，改良土壤能力強等特點[2]，是我國西部地區實施退耕還林、改善生態環境最常見的樹種之一。油松在我國自然分布較廣，是我國西北、華北及東北南部的主要造林樹種之一。林分密度是指單位面積林地上林木的數量[3]，林分密度控制作為人工林撫育的重要措施，對維持林地生態作用和實現林業可持續發展具有重要意義[4]。關于林分密度的控制和調整一直是森林管理者及研究人員關注的問題。莫日根等[5]研究了撫育間伐對油松和落葉松人工林生長量的影響，認為在一定密度范圍內，撫育可提高林分單株材積生長量。尤健健等[6]對油松人工中齡林的密度效應進行了研究，認為間伐保留密度對油松林木生長及樹干形質有顯著影響。賈春芳等[7]研究了造林密度對西寧油松人工林生長影響，認為造林密度對油松人工林的優勢木高度無明顯影響，而對油松胸徑、冠幅、枝下高和蓄積量有顯著影響。還有研究表明油松人工林的土壤有機碳含量與林分密度存在一定關系，有機碳含量隨林分密度增加而呈波動趨勢[8]。但有關油松人工林撫育管理的研究較少，因此，從林木的生長、植被多樣性、土壤有機物含量等方面來闡述林分密度對油松人工林生態效益的影響，以期為油松人工林生態經營技術的優化及評價提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗在西安市周至縣陜西省樓觀臺國有生態實驗林場進行。該地區屬于溫帶半濕潤大陸性季風氣候區，四季分明，年平均氣溫13.2 ℃，年降雨量500～750 mm，無霜期208～230 d，全年日照時間1 500 h左右。試驗地土壤為黃棕壤土和棕壤土，林場分布有高山灌叢草甸、針葉林、針闊混交林和落葉闊葉林等自然植被類型。自然植被中野生植物資源豐富，計有野生植物138科681屬2 224種，為中國種子植物的重要基因庫之一。

1.2 試驗設置

試驗于2019年4月至2020年10月進行。選擇5年生油松人工林作為試驗樣地，造林時所選苗木均來源于同一苗木圃。該樣地約在同一海拔高度按水平分布分別在撫育過程中（2017—2020年間伐）形成了4種不同密度的油松人工林（編號分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），每塊樣地林地面積約為1 050 m2（30 m×35 m），并在試驗前選擇樣地核心區域作為本次試驗的標準樣地500 m2（20 m×25 m）。在林木生長過程中進行統一的施肥、松土、病蟲害防治等田間管理措施，其他基本無人工干擾。樣地基本信息如表1所示。

1.3 研究方法

1.3.1 林分生長情況調查

于2020年10月對撫育后4種林分密度下的油松人工林進行調查，對每塊標準地進行每木檢尺，測量胸徑、樹高和冠幅等。

1.3.2 林下植被生物量及生物多樣性調查

在每個標準樣地對角線分別選取5個2 m×2 m的樣方，對每個樣方內所有植被進行分類采集，稱其鮮質量。并調查物種個體數，計算物種豐富度、Simpson指數、Shannon-Wiener指數、Pielou指數，對比3種林分密度下生物多樣性差異，計算公式如下：

1.3.3 土壤中有機質含量測定

在油松人工林不同林分密度下的3個標準樣地內對土壤進行分層環刀取土，取樣深度分別為0～20、>20～40、>40～60和>60～100 cm，同一土層土壤均勻混合，裝入土壤袋中，各個樣地每層土壤重復取樣3份。采用重鉻酸鉀-水合加熱法測定自然風干的土壤碳含量。

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel 2007和SPSS 22.0軟件匯總及進行統計分析，以單因素方差分析中Duncan’s比較不同處理間的差異顯著性（P=0.05）。

2 結果與分析

2.1 林分密度對油松生長的影響

從表2中可看出，不同林分密度對油松生長存在一定影響。隨著林分密度的增加，油松胸徑、株高及冠幅變化規律一致，均呈逐漸降低的趨勢。林分密度為2 280株??hm-2時，油松胸徑為9.62 cm，顯著大于其他林分密度油松胸徑（P<0.05）。林分密度為2 280和2 660株??hm-2時，油松株高和冠幅分別為6.33、6.24 m和2.45、2.32 m，顯著高于其他林分密度（P<0.05）。因此，4種林分密度下，以最大林分密度3 980株??hm-2下的油松生長狀況最差。

高徑比是林分平均株高與平均胸徑之比，其反映了樹干的通直度和圓滿程度，直接影響到木材的出材率和經濟價值。從表中可知，不同林分密度對油松高徑比無明顯影響，差異不顯著（P>0.05）。

2.2 林分密度對林下植被生物多樣性的影響

從表3中可知，不同林分密度下林下植被生物量及生物多樣性存在較大差異。林分密度為3 120株??hm-2時，林下植物生物種類最多，為176個，顯著高于其他林分密度（P<0.05）。通過對生物多樣性各指數與林分密度變化進行差異分析，結果表明，豐富度指數、辛普森指數、香農—威納指數和均勻度指數均與林分密度存在顯著差異，其中林分密度為3 120株??hm-2時，豐富度指數、辛普森指數、香農—威納指數顯著高于其他林分密度（P<0.05），而均勻度指數雖較高，但與林分密度3 980株??hm-2差異不顯著（P>0.05）。從生物量上看，3 120株??hm-2的林分密度下生物量最高，為5.32 t??hm-2，顯著高于其他林分密度（P<0.05），其次為3 120株??hm-2的林分密度，生物量為4.16 t??hm-2，而以林分密度為2 280株??hm-2和3 980株??hm-2的生物量最低。

2.3 林分密度對油松林地土壤有機質含量的影響

從表4中可看出，不同油松林分密度下各土層土壤有機質含量存在差異。在各土層中有機質含量基本隨著林分密度的增加而呈逐漸減少的趨勢。在0～20 cm土層，各個林分密度間油松人工林土壤有機質差異顯著，林分密度為2 280株??hm-2和2 660株??hm-2土壤有機質含量顯著高于其他2種林分密度（P<0.05）。在>20～40 cm土層，林分密度以2 280株??hm-2的有機質含量最高，為25.27 g??kg-1，顯著高于其他3種林分密度（P<0.05），而林分密度為3 120株??hm-2和2 660株??hm-2的有機質含量差異不顯著（P>0.05）。在>40～60 cm和>60～100 cm土層，林分密度為2 280株??hm-2和2 660株??hm-2土壤有機質含量顯著高于其他2種林分密度（P<0.05），而兩者間有機質含量差異不顯著（P>0.05）。從表4中還可看出，在同一林分密度下，土壤有機質含量隨著土層深度的增加而逐漸減少，有機質均以土壤表面土層（0～20 cm土層）含量最高。

3 結論與討論

試驗結果表明，油松人工林平均胸徑、平均樹高和冠幅均隨著林分密度的增加而減少。林分密度對胸徑的影響大于對株高和冠幅的影響，而油松人工林林分密度對油松高徑比的變化無明顯影響，表明林分密度對油松樹干的通直度影響不大，這與張海東等[9]研究結果一致。林分密度處于2280～2 660株??hm-2為油松適宜生長密度;密度過大，會導致林木輪枝生長速度下降，不利于林木成材。

本研究中不同林分密度下的油松人工林下物種數量及物種多樣性存在較大差異。林分密度為3 120株??hm-2時物種數量最多。在豐富度指數上，在林分密度為3 120株??hm-2時達到最大，這與杉木、馬尾松等研究結果不同[10，11]，這可能與油松的立木結構有關：單株油松高大筆直挺拔，多數枝葉存留在林冠部分，較其他喬木或闊葉樹種枝葉量少，太陽照射時能夠有較多的陽光透過，油松的低密度種植增加了林下生態環境的復雜性與多樣性，使得林下物種種類增多。但林分密度為3 980株??hm-2時，豐富度指數僅為7.2，這可能因為種植密度過大，透光率較低，不利于林下喜光植物的生長，導致林下植物豐富度減少。辛普森指數、香農—威納指數和均勻度指數均隨著油松人工林林分密度的增加表現為先增大后降低的趨勢，其中辛普森指數、香農-威納指數和均勻度指數均在林分密度為3 120株??hm-2時達到最大，這說明林分密度在3 120株&nbsp;?hm-2時，油松人工林內的溫濕度、光照等環境條件更適合林下生物的生長。有關學者在對杉木、格式栲林的林分密度與林下生物多樣性的相關性研究中也呈現相同結果[11]。在不同密度林分生物量上，也呈現出隨著林分密度的增加生物量呈先增加后降低的趨勢，其中以林分密度為3 120株??hm-2的生物量最高。

不同類型人工林林分密度對土壤養分及理化性質有顯著影響[12]。在本研究中，不同密度油松人工林對林下土壤有機質含量有顯著影響，在同一土層中，土壤有機質含量均隨著林分密度的增加而逐漸減少，在0～20 土層中，以林分密度為2 280和2 660株??hm-2有機質含量最高，表明低密度油松人工林有助于其生長環境中土壤有機質的積累。周樹平等[12]在對不同密度柚木人工林下土壤理化性質進行研究時表明，在密度為650～1 450株??hm-2范圍內，土壤理化性質隨著林分密度的增加呈先增加后減少的趨勢，與本文研究相一致。本研究油松林分密度在2 280～2 660株??hm-2時，有利于油松人工林土壤有機質的積累。對不同土層有機質含量研究結果表明，各林分密度下土壤有機質含量均隨著土層深度的增加而減小，這一結論與程小琴[8]的研究結果相一致，這可能與表層土壤中有較多落葉、樹枝等有機物留存有關。

綜上所述，油松人工林林分密度為2 280～2 660株??hm-2對油松生長、生物量和有機質影響顯著，但油松生長與土壤肥力和理化性質密切相關，密度對油松人工林土壤肥力和土壤酶活性的影響尚待進一步研究。

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