不同林分密度對落葉松人工林生長的影響

任君艷

(甘肅省武山縣林業和草原局，甘肅 武山 741300)

1 引言

落葉松是松科，落葉松屬喬木，高可達35 m，胸徑達90 cm，落葉松木材蓄積豐富，是荒山造林和森林更新的主要樹種。其木材略重，硬度中等，紋理直，結構細密，有樹脂，耐久用[1],可供房屋建筑、土木工程、電桿、舟車、細木加工及木纖維工業原料等用材[2]。

林分密度是影響人工林生態結構和功能的主要因素，一方面對林分生長、碳儲量、生物量、材性、林內環境產生影響，另一方面直接或間接影響森林土壤養分特性[3]。有研究認為合理的密度能夠保證資源分配和群體結構，林分密度和林分生長有密切的關系，林分密度過大容易形成競爭生長，導致光、溫、水、土等資源利用不充分，使林分長勢弱、林況差，造成側枝大量干枯，甚至整株死亡[4]。而林分密度過低則導致空間資源的浪費，還會因此使表土裸露，影響生態平衡[5]。因此，調節林分密度，能夠調整樹枝條的生長和結構變化，從而對林分的結構、功能產生影響[6]。王云霓等[7]研究表明，隨著林分密度的增加，樹高表現為略微降低，密度越大，胸徑明顯減小，林分生物量隨密度增加一直增大，且以培育大徑材為目標的林分密度不高于1500株/hm2。鄭穎等[8]研究表明，落葉松胸徑、單株材積和樹高在中等密度下林木個體間分化加劇，造林初期胸徑、單株材積在高密度下林木個體間分化最低，隨林齡增大在低密度下最低。張巖等[9]研究表明，林分密度對胸徑、樹高和單株材積總生長量、平均生長量、連年生長量都有一定程度的影響，影響程度按照胸徑、單株材積、樹高順序遞減。因此，本試驗選擇不同密度樣地對落葉松生長特性進行研究，以期為武山地區落葉松人工林持續發展，獲得更大的生態和經濟效益提供理論依據。

2 研究區域概況

試驗于甘肅省天水市武山縣進行，該地屬秦嶺西北坡與隴中黃土高原西南邊緣復合地帶。海拔1340～3120 m，地勢西高東低，南高北低，均向河谷川區傾斜。城區為渭河河谷平原，南山為中低丘陵。屬溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫10.5 ℃，無霜期195 d，年均日照1910.4 h，降水量603.1 mm左右，四季分明。試驗林于2008年營造，試驗選用日本落葉松性系為試驗材料，所選材料為兩年生扦插苗。

3 研究方法

3.1 研究樣地設置

試驗在坡向、坡度、坡位、海拔和土層厚度等立地條件相同的條件下，設置4個初植密度處理，分別為600株/hm2(T1)，1000株/hm2(T2)，1400株/hm2(T3)和1800株/hm2(T4)，每個處理面積0.5 hm2，試驗間以及試驗林四周設保護行。在造林當年和第2年進行2次撫育，第3年進行1次撫育。

3.2 落葉松人工林生長的測定

于2020年生長季結束后，對15年生落葉松進行調查，測定各樣地林分指標，采用超聲波測高儀進行測量樹高、采用測樹圍尺測量胸徑、冠幅需要測定東西和南北兩個方向的樹冠冠幅，取平均值。

3.3 環境狀況的測定

分別對各處理進行郁閉度、枯落物厚度和灌草蓋度的測定。

3.4 單株積材和蓄積量的測定

單株材積測定采用以下公式：

V落葉松=0.000051269179D1.8169987H1.1034146

(1)

公式(1)中，V為單株材積(m3)，D為胸徑(cm)，H為樹高(m)。

蓄積量=平均單株立木材積×林分保留株數。

3.5 數據分析方法

測定數據采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0版軟件進行處理和分析，多重比較釆用Tukey法。

4 結果與分析

4.1 不同林分密度對落葉松人工林生長的影響

由表1可知，不同林分密度顯著影響落葉松人工林生長，其中隨著林分密度的增加，樹高呈先升高后降低的趨勢，在T3處理時達到最大值，T4處理和CK沒有顯著差異，其它處理間差異均顯著，各處理表現為T3>T2>T1>T4。平均胸徑隨密度的增加呈逐漸降低的趨勢，表現為T1>T2>T3>T4，處理間差異均顯著。冠幅變化趨勢和平均胸徑相似，表現為T1>T2>T3>T4，處理間差異均顯著。

表1 不同林分密度對落葉松人工林生長的影響

4.2 不同林分密度對落葉松人工林環境狀況的影響

由表2可知，不同林分密度顯著影響落葉松人工林環境狀況，其中郁閉度隨種植密度的增加呈逐漸增加的趨勢，各處理表現為T4>T3>T2>T1，處理間差異均顯著。枯落物厚度變化趨勢和郁閉度相似，處理間差異均顯著。灌草蓋度隨種植密度的增加呈先升高后降低的變化趨勢，表現為T3>T2>T1>T4，在T3處理時達到最大值，處理間差異均顯著。

表2 不同林分密度對落葉松人工林環境狀況的影響

4.3 不同林分密度對落葉松人工林積材和蓄積量的影響

由表3可知，不同林分密度顯著影響落葉松積材和蓄積量，其中單株積材隨種植密度的增加呈逐漸降低的趨勢，各處理表現為T1>T2>T3>T4，處理間差異均顯著。蓄積量隨種植密度的增加呈逐漸增加的趨勢，各處理表現為T4>T3>T2>T1，T3和T4處理間差異不顯著，其它處理間差異均顯著。

表3 不同林分密度對落葉松人工林積材和蓄積量的影響

5 討論

林分密度對林分生長有顯著的影響[10]，種植密度通過對植株的群體結構造成影響，從而決定植株群體對光能利用水平、干物質生產與轉運能力，最終影響到植株的正常生長[11]。劉月等[12]研究表明，隨林分密度的增加，落葉松樹高和單株材積對冠幅的正向作用出現先減弱后增強的現象，胸徑對冠幅的影響先增大后減小，且對冠幅的變化產生的直接作用均大于間接作用。熊光康等[13]研究表明，林分平均樹高、平均胸徑、枝下高和蓄積量均隨林齡增加而增加，隨密度的減小而遞增。本研究結果表明，隨林分密度的增加，株高呈先升高后降低的趨勢，一方面，隨著密度增加，上部樹冠為爭奪光照資源從而產生競爭，從而增加樹高；另一方面，當密度過大時，土壤植株對養分的供應不足，雖然頂部生長仍在繼續，但由于物質供應不充分，導致植株生長緩慢。隨密度的增加胸徑和冠幅顯著降低，主要原因可能是養分競爭和空間減小。

郁閉度、枯落物厚度和灌草蓋度可以在一定程度上反映出生態系統的完整性[14]。大量研究表明，林分密度不僅對林分植株產生直接影響，還會影響地表植被，從而對微生態產生影響，因此，對生態環境的研究是確定林分密度的重要因素。舒韋維等[15]研究表明，草本層總生物量隨密度的增大而減少，凋落物的量則隨密度的增大而增大。密度為650株/hm2能夠促進林下植被發育，增加林下植被物種多樣性，有利于落葉松林穩定持續發展。陳聰琳等[16]研究表明，隨著林分密度的降低，灌木層H、S均先增后減，高林分密度會限制小胸徑級、小高度級個體生長。本研究結果表明，郁閉度和枯落物厚度隨種植密度的增加呈逐漸增加的趨勢，主要是由于密度增加樹木凋謝物增加，從而增加了枯落物厚度。灌草蓋度隨種植密度的增加呈先升高后降低的變化趨勢，在1400株/hm2時最大，主要是由于種植密度過大植株間空間減小，林分冠層增加，群體透光能力下降，導致下部光線變暗，可生長灌草數量降低，從而降低灌草度。本研究結果表明，單株積材隨密度增加而減小，林分蓄積量隨密度增加而增加，綜合比較，在密度為1400株/hm2時，林分生長狀況較好，對生態環境較好，且林分蓄積量較高，是較好的落葉松營造林密度。