不同林分密度对落叶松人工林生长的影响

任君艳

(甘肃省武山县林业和草原局，甘肃 武山 741300)

1 引言

落叶松是松科，落叶松属乔木，高可达35 m，胸径达90 cm，落叶松木材蓄积丰富，是荒山造林和森林更新的主要树种。其木材略重，硬度中等，纹理直，结构细密，有树脂，耐久用[1],可供房屋建筑、土木工程、电杆、舟车、细木加工及木纤维工业原料等用材[2]。

林分密度是影响人工林生态结构和功能的主要因素，一方面对林分生长、碳储量、生物量、材性、林内环境产生影响，另一方面直接或间接影响森林土壤养分特性[3]。有研究认为合理的密度能够保证资源分配和群体结构，林分密度和林分生长有密切的关系，林分密度过大容易形成竞争生长，导致光、温、水、土等资源利用不充分，使林分长势弱、林况差，造成侧枝大量干枯，甚至整株死亡[4]。而林分密度过低则导致空间资源的浪费，还会因此使表土裸露，影响生态平衡[5]。因此，调节林分密度，能够调整树枝条的生长和结构变化，从而对林分的结构、功能产生影响[6]。王云霓等[7]研究表明，随着林分密度的增加，树高表现为略微降低，密度越大，胸径明显减小，林分生物量随密度增加一直增大，且以培育大径材为目标的林分密度不高于1500株/hm2。郑颖等[8]研究表明，落叶松胸径、单株材积和树高在中等密度下林木个体间分化加剧，造林初期胸径、单株材积在高密度下林木个体间分化最低，随林龄增大在低密度下最低。张岩等[9]研究表明，林分密度对胸径、树高和单株材积总生长量、平均生长量、连年生长量都有一定程度的影响，影响程度按照胸径、单株材积、树高顺序递减。因此，本试验选择不同密度样地对落叶松生长特性进行研究，以期为武山地区落叶松人工林持续发展，获得更大的生态和经济效益提供理论依据。

2 研究区域概况

试验于甘肃省天水市武山县进行，该地属秦岭西北坡与陇中黄土高原西南边缘复合地带。海拔1340～3120 m，地势西高东低，南高北低，均向河谷川区倾斜。城区为渭河河谷平原，南山为中低丘陵。属温带大陆性季风气候，年平均气温10.5 ℃，无霜期195 d，年均日照1910.4 h，降水量603.1 mm左右，四季分明。试验林于2008年营造，试验选用日本落叶松性系为试验材料，所选材料为两年生扦插苗。

3 研究方法

3.1 研究样地设置

试验在坡向、坡度、坡位、海拔和土层厚度等立地条件相同的条件下，设置4个初植密度处理，分别为600株/hm2(T1)，1000株/hm2(T2)，1400株/hm2(T3)和1800株/hm2(T4)，每个处理面积0.5 hm2，试验间以及试验林四周设保护行。在造林当年和第2年进行2次抚育，第3年进行1次抚育。

3.2 落叶松人工林生长的测定

于2020年生长季结束后，对15年生落叶松进行调查，测定各样地林分指标，采用超声波测高仪进行测量树高、采用测树围尺测量胸径、冠幅需要测定东西和南北两个方向的树冠冠幅，取平均值。

3.3 环境状况的测定

分别对各处理进行郁闭度、枯落物厚度和灌草盖度的测定。

3.4 单株积材和蓄积量的测定

单株材积测定采用以下公式：

V落叶松=0.000051269179D1.8169987H1.1034146

(1)

公式(1)中，V为单株材积(m3)，D为胸径(cm)，H为树高(m)。

蓄积量=平均单株立木材积×林分保留株数。

3.5 数据分析方法

测定数据采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0版软件进行处理和分析，多重比较釆用Tukey法。

4 结果与分析

4.1 不同林分密度对落叶松人工林生长的影响

由表1可知，不同林分密度显著影响落叶松人工林生长，其中随着林分密度的增加，树高呈先升高后降低的趋势，在T3处理时达到最大值，T4处理和CK没有显著差异，其它处理间差异均显著，各处理表现为T3>T2>T1>T4。平均胸径随密度的增加呈逐渐降低的趋势，表现为T1>T2>T3>T4，处理间差异均显著。冠幅变化趋势和平均胸径相似，表现为T1>T2>T3>T4，处理间差异均显著。

表1 不同林分密度对落叶松人工林生长的影响

4.2 不同林分密度对落叶松人工林环境状况的影响

由表2可知，不同林分密度显著影响落叶松人工林环境状况，其中郁闭度随种植密度的增加呈逐渐增加的趋势，各处理表现为T4>T3>T2>T1，处理间差异均显著。枯落物厚度变化趋势和郁闭度相似，处理间差异均显著。灌草盖度随种植密度的增加呈先升高后降低的变化趋势，表现为T3>T2>T1>T4，在T3处理时达到最大值，处理间差异均显著。

表2 不同林分密度对落叶松人工林环境状况的影响

4.3 不同林分密度对落叶松人工林积材和蓄积量的影响

由表3可知，不同林分密度显著影响落叶松积材和蓄积量，其中单株积材随种植密度的增加呈逐渐降低的趋势，各处理表现为T1>T2>T3>T4，处理间差异均显著。蓄积量随种植密度的增加呈逐渐增加的趋势，各处理表现为T4>T3>T2>T1，T3和T4处理间差异不显著，其它处理间差异均显著。

表3 不同林分密度对落叶松人工林积材和蓄积量的影响

5 讨论

林分密度对林分生长有显著的影响[10]，种植密度通过对植株的群体结构造成影响，从而决定植株群体对光能利用水平、干物质生产与转运能力，最终影响到植株的正常生长[11]。刘月等[12]研究表明，随林分密度的增加，落叶松树高和单株材积对冠幅的正向作用出现先减弱后增强的现象，胸径对冠幅的影响先增大后减小，且对冠幅的变化产生的直接作用均大于间接作用。熊光康等[13]研究表明，林分平均树高、平均胸径、枝下高和蓄积量均随林龄增加而增加，随密度的减小而递增。本研究结果表明，随林分密度的增加，株高呈先升高后降低的趋势，一方面，随着密度增加，上部树冠为争夺光照资源从而产生竞争，从而增加树高；另一方面，当密度过大时，土壤植株对养分的供应不足，虽然顶部生长仍在继续，但由于物质供应不充分，导致植株生长缓慢。随密度的增加胸径和冠幅显著降低，主要原因可能是养分竞争和空间减小。

郁闭度、枯落物厚度和灌草盖度可以在一定程度上反映出生态系统的完整性[14]。大量研究表明，林分密度不仅对林分植株产生直接影响，还会影响地表植被，从而对微生态产生影响，因此，对生态环境的研究是确定林分密度的重要因素。舒韦维等[15]研究表明，草本层总生物量随密度的增大而减少，凋落物的量则随密度的增大而增大。密度为650株/hm2能够促进林下植被发育，增加林下植被物种多样性，有利于落叶松林稳定持续发展。陈聪琳等[16]研究表明，随着林分密度的降低，灌木层H、S均先增后减，高林分密度会限制小胸径级、小高度级个体生长。本研究结果表明，郁闭度和枯落物厚度随种植密度的增加呈逐渐增加的趋势，主要是由于密度增加树木凋谢物增加，从而增加了枯落物厚度。灌草盖度随种植密度的增加呈先升高后降低的变化趋势，在1400株/hm2时最大，主要是由于种植密度过大植株间空间减小，林分冠层增加，群体透光能力下降，导致下部光线变暗，可生长灌草数量降低，从而降低灌草度。本研究结果表明，单株积材随密度增加而减小，林分蓄积量随密度增加而增加，综合比较，在密度为1400株/hm2时，林分生长状况较好，对生态环境较好，且林分蓄积量较高，是较好的落叶松营造林密度。