遼西半干旱地區油松人工林不同密度對其生長及土壤養分含量的影響

張洪偉

摘要：為探索促進油松人工林生長的最佳保留密度，以3年生油松人工幼齡林作為研究對象，分別設置3個不同處理，測定不同密度設計下油松人工幼齡林的生長情況和土壤性狀。結果表明：（1）不同密度設計下，油松人工幼齡林的生長情況有顯著差異，在密度設計為1200株/hm²時，油松人工幼齡林樹高、地徑、冠幅等生長指標最佳，其次分別是1000株/hm²和1400株/hm²；（2）不同密度設計下，有機碳、全氮、硝態氮、銨態氮和含水量等土壤養分指標，1200株/hm²和1400株/hm²比較差異不明顯，而1000株/hm²各項指標較低。速效鉀、有效磷在1200株/hm²密度設計下更高，1400株/hm²次之，1000株/hm²最低，差異顯著。結論油松人工幼齡林密度設計在1200株/hm²時，其生長情況最為理想，土壤性狀也比較好，適宜遼西半干旱地區油松幼齡林種植。

關鍵詞：遼西半干旱地區；密度設計；油松人工幼齡林

Effect of density design on artificial young forest of pinus tabulaeformis in semi-arid areas of western Liaoning

Zhang Hongwei

Liaoning Ecological Experimental Forest Farm，? Chaoyang Liaoning 122000

Abstract：Objective To determine the growth of the young forest in the best condition for growth. MethodsThe growth and soil traits of artificial young forests under different density design were determined.Result 1） Growth： The growth of young forests was significantly different under different density designs： 1200 plants / hm 2， tree height， ground diameter and crown size， followed by 1000 plants / hm 2 and 1400 plants / hm 2; 2） Soil traits： organic carbon， total nitrogen， nitrate， ammonium nitrogen and moisture content， 1200 plants / hm 2 and 1400 plants / hm 2， while 1000 plants / hm 2. Fast potassium and effective phosphorus were higher at 1200 strains / hm 2 density， followed by 1400 strains / hm 2， and 1000 strains / hm 2， a significant difference.ConclusionThe density of artificial young forests is designed at 1200 plants / hm 2， with the most ideal growth and good soil characteristics， which is suitable for the cultivation of young forests in the semi-arid area of western Liaoning.

Key words： semi-arid area in western Liaoning; density design; artificial young forest;

遼寧西部常年氣候較為干旱，水土流失嚴重，為改善當地生態環境，特大規模開展防護林工程建設，但因為地理位置影響，遼西地區水資源匱乏，再加上樹種選擇不當等因素制約，導致防護林建設效果不理想^[1-2]。油松屬松科常綠針葉喬木樹種，最大特點即耐干旱、耐貧瘠，且適應環境能力較強，適合遼西半干旱地區造林^[3]。有研究結果表明^[4]，在油松人工林生長過程中，密度設計會直接不僅影響油松生長情況，而且也會改變土壤養分，如果種植密度設計不合理，一方面會限制油松生長和生存，另一方面也容易導致土壤中水分過度被消耗，進而造成土壤退化，最終影響整個生態系統^[5-6]。因此，為探尋油松人工幼齡林最佳生長密度，本研究特設置3個不同種植密度，以期為油松人工造林提供理論依據。

1 試驗區概況

朝陽市處于遼西半干旱地區，位于遼寧省西北部，轄境北緯40°25′～42°22′和東經118°50′～121°17′之間，屬溫帶大陸性季風氣候，北與內蒙古自治區赤峰市及通遼接壤；南與遼寧省葫蘆島及河北省秦皇島毗連；東與遼寧省阜新市、錦州市為鄰；西與河北省承德市、秦皇島市交界，地形以低山、丘陵為主，地勢為北及北西、西南偏高，向東變低，全年四季分明，雨熱同季，日照充足，降水量偏低，年平均氣溫5.4～8.7℃，年平均降水量450～580mm，春秋兩季多風易旱，無霜期120～155d。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗所用油松人工幼齡林均為3年生的油松苗木，于2022年1月已栽至苗圃。

2.2 試驗設計

試驗共設置3組不同種植密度，密度A1（種植密度：1000株/hm²），密度A2（種植密度：1200株/hm²），密度A3（1400株/hm²），各密度設計分別重復3次，移栽后均按照相同撫育措施進行林間管理。

2.3 測定指標和方法

2.3.1油松人工幼齡林的生長情況

于2023年5月進行指標測定。分別在3組處理中各選擇10株長勢一致的幼苗進行測定，使用卷尺測量地上部樹高，使用游標卡尺測量地徑，于幼苗生長點東西、南北部，使用卷尺測量其冠幅，計算每組平均值。

2.3.2油松人工幼齡林的土壤性狀

每個樣地分別在上、中、下標記三點位置取土樣，將地表凋落物以及土壤腐殖層去除后，挖取土壤剖面，采集表層（深度0～20 cm）土壤。將土壤帶回實驗室后，采用四分法選出土壤，并在室內環境中自然風干、過篩。測定不同密度下土壤性狀，包括有機碳（鉻酸鉀容量法測定^[7]）、全氮（硫酸鉀-硫酸銅-硒粉消化凱氏定氮法測定^[8]）、硝態氮（連續流動分析儀）、銨態氮（連續流動分析儀）、含水量（烘干法）、速效鉀（乙酸銨提取-火焰分光光度法^[9]）、有效磷（碳酸氫鈉浸提-鉬藍比色法^[10]）。為確保測定結果準確性，每個指標取3個樣品進行3次測定，取平均值。

2.3 統計方法

采用Excel表格對本試驗所記錄數據進行整理，單因素方差、相關性分析采用SPSS25.0軟件，多重比較采用新復極差法（Duncan's），用（）形式表示結果，當P＜0.05表示差異顯著。

3 結果與分析

3.1 不同密度設計下油松人工幼齡林生長情況對比

不同密度設計下，油松人工幼齡林生長趨勢表現出顯著差異，密度A2油松人工幼齡林的樹高、地徑和冠幅顯著高于A1和A3，表現為A2>A1>A3（P<0.05），由此證明，合理設計油松人工幼齡林的種植密度有助于促進植株生長發育，當種植密度設計為1400株/hm²時，會在一定程度上抑制油松人工幼齡林的長勢，詳見表1。

3.2 不同密度設計下油松人工幼齡林土壤性狀對比

由表2可知，不同種植密度會對油松人工幼齡林有機碳（SOC）、全氮（N）、硝態氮（No3-N）、銨態氮（NH₄-N）、含水量、速效鉀、有效磷等土壤性狀產生顯著影響。A2和A3有機碳（SOC）、全氮（N）、硝態氮（NO₃-N）、銨態氮（NH₄-N）、含水率比較差異不明顯（P>0.05），但A1較低，A1P<0.05）；A2速效鉀和有效磷顯著高于A3和A1，且A3>A1（P<0.05）。

4 結論

4.1不同密度設計對油松人工幼齡林生長情況的影響

在油松人工幼齡種植過程中，種植密度會直接影響植株生長發育情況?？偟膩碚f，密度設計對植株生長最為明顯影響即通過調節植株分布結構，影響植株群體對水分、光照和溫度的利用率，最終決定植株干物質運轉和積累。有研究結果表明，當植株密度設計合理時，樹木樹高、地徑和冠幅也會隨之提升，但如果密度設計過于密集，也容易形成養分不足情況，進而影響到植株生長與發育。另外，不同設計密度下，對植株生長空間結構也會產生一定影響，改變植株生長方向^[11]。在本次研究結果中表明，密度設計為1200株/hm²時，油松人工幼齡林生長情況越良好，究其原因，主要是因為合理設計種植密度，可以改變植株之間透光度，強化光合作用，增加植株對養分的吸收，進而促進植株生長和發育。相比于1400株/hm²密度設計，1000株/hm²密度下，樹高、地徑和冠幅等生長指標明顯更高，這也進一步說明適當降低植株種植密度，有利于促進油松人工幼齡林生長，其中以1200株/hm²密度較為理想，油松人工幼齡林的長勢較好。左利萍^[12]等人研究中，結果表明，不同同初植密度對人工林平均樹高、地徑、冠幅和年度新梢生長變化有影響。低、中密度樣地林木高和當年新梢生長隨著林齡增大趨于一致，高密度林木生長速度隨著林齡增大明顯低于中、低密度，該結果與本研究結果相近。

4.2不同密度設計對油松人工幼齡土壤性狀的影響

良好的土壤環境是促進植株生長重要條件，換而言之，植株生長情況與土壤性狀和結構關系密切。根據本次研究結果表明，不同密度設計下，對油松人工幼齡林有機碳、全氮、硝態氮、銨態氮、含水量、速效鉀、有效磷等土壤性狀指標產生較為明顯影響^[13]。密度設計為1200株/hm²和1400株/hm²時，土壤中有機碳、全氮、硝態氮、銨態氮和含水率較高，相互比較無明顯差異，而1000株/hm²密度設計下，各項指標明顯降低，不僅如此，1200株/hm²種植密度時，速效鉀和有效磷也明顯高于另外兩組。在土壤中，有機碳作為其重要構成部分之一，會直接影響土壤水分、養分以及植株和土壤生物之間關系，本次研究結果顯示，1200株/hm²和1400株/hm²密度設計下，有機碳含量明顯提升，究其原因，可能因為林分密度越大，土壤微生物含量越少，進而降低土壤養分，導致土壤水分消耗超出天然降雨補償范圍，造成土壤生態系統水平衡紊亂，影響植株生長速度，通過適當增加植株密度設計，在植株繁殖過程中，可以有效提升土壤養分含量，改變土壤性狀和結構，而土壤養分得到優化后，將直接反饋給植株，使植株攝入充足營養，達到促進植株生長目的。

綜上所述，油松人工幼齡林種植過程中，不同密度設計對其生長情況、土壤養分均有較為顯著影響，經研究結果證實，油松人工幼齡林種植密度設計1200株/hm²時，植株長勢較為理想，且土壤含水量比較高，適合在遼西半干旱地區種植。

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