不同造林密度下深山含笑人工林生長和生態效應分析

摘 要 為探索不同造林密度深山含笑人工林生長量、林下植物多樣性及土壤理化性質的變化情況，開展密度分別為2 001、1 600、1 334、1 112株·hm-2的造林試驗，進行人工林生長量和林下植物調查及土壤理化性質測定。研究結果表明，造林密度影響林分生產力，隨著造林密度增大，林分的平均樹高、平均胸徑和平均單株材積均降低，林分蓄積量先增加后降低；造林密度影響林下植物的多樣性和生長，隨著林分密度增大，林下植物的種類、數量、生物量和蓋度減少；造林密度影響林分土壤的結構和肥力，隨著林分密度的增大，土壤黏性增強，通透性降低，土壤結構變差，土壤中各種營養物質含量減少。本試驗中，深山含笑的造林密度以1 112·hm-2和1 334·hm-2更優。

關鍵詞 深山含笑；造林密度；生長量；林下植物多樣性；土壤理化性質

中圖分類號：S725.6 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.17.062

造林密度是影響人工林生長的一個主要因素，對林分的生產力起著決定性作用，確定合理的造林密度是營造人工林的關鍵技術[1-2]。密度通過改變林分地上和地下生長空間、林內光照條件、土壤養分和水分的分配等，促進或降低林分生長，影響林下植物種類、數量以及植物根系分布、土壤理化性狀等。有學者研究認為，黑木相思、尾巨桉等樹種的樹高、胸徑和單株材積均隨著造林密度的增大而降低[3-4]；林開敏等研究發現，杉木人工林密度增加，林下植物的生物量和土壤肥力降低[5]；婁清等研究表明，馬尾松低密度人工林中林下植物豐富度和多樣性指數，以及土壤有機質、全氮等營養指標均高于高密度的林分[6]。

深山含笑（Michelia maudiae）是木蘭科含笑屬常綠喬木樹種，具有生長快、材質好等特點，木材是建筑和家具上等的原料[7]。深山含笑樹型美觀，春天滿樹白花，是優良的觀賞樹種[8]。因此，深山含笑是閩北山區廣大林農樂于栽培的樹種。目前，深山含笑的研究集中在育苗技術[9-11]、人工林生長規律[12]和混交造林[13-14]等方面，而造林密度對深山含笑人工林的生長和生態效應研究鮮有文獻報道。為給深山含笑人工林經營管理提供參考，探討了不同造林密度對深山含笑生長量，林下植物的種類、數量，土壤物理性質、化學性質等的影響。

1? 材料與方法

1.1? 試驗地概況

試驗地位于明溪縣瀚仙鎮石珩村景成坑山場。亞熱帶山地氣候類型，多年平均氣溫18.5 ℃，多年平均降雨量1 850 mm，年有霜的天數約100 d。試驗地海拔約600 m，坡向朝東，坡度在22°左右，土壤類型屬于山地紅壤，立地類型為Ⅱ類地，土層厚度約110 cm。林下植被有鹽麩木（Rhus chinensis）、烏飯（Vaccinium bracteatum）、桃金娘（Rhodomyrtus tomentosa）、鐵線蕨（Adiantum capillus-veneris）、山蒼子（Litsea cubeba）、狗脊（Cibotium barometz）、菝葜（Smilax china）、黃瑞木（Adinandra millettii）、芒萁（Dicranopteris dichotoma）等。

1.2? 研究方法

1.2.1? 試驗林建立

2014年春，在石珩村景成坑營造深山含笑不同密度的試驗林，造林密度分別為2 001、1 600、1 334、1 112株·hm-2。密度試驗的小區在山場隨機布設，重復3次，共12塊試驗小區，各小區面積均為400 m2。造林前種植穴規格為60 cm×40 cm×40 cm，春天雨季植苗，苗木為2年生的容器苗。

1.2.2? 試驗資料收集

試驗林建成后，每年進行試驗林生長情況調查。2021年10月，對試驗林進行全面調查，調查內容包括生長量、林下植物多樣性和土壤理化性質。生長量調查方法：對試驗小區內每株深山含笑活立木測定其胸徑、樹高，統計平均值。林下植物多樣性調查：在各試驗小區內隨機布設2 m×2 m的樣方5個，在各樣方內調查灌木和草本的種類、數量、高度、蓋度并挖取稱重。土壤樣品采集：在各試驗小區內隨機選取3～4個土壤采樣點，挖垂直剖面并用環刀在土層10 cm處取土用于土壤物理性質測定，同時在0～20 cm土層取土樣用于土壤化學性質測定[15-16]。

2? 結果與分析

2.1? 不同造林密度深山含笑人工林生長變化分析

2021年10月，對7.5年生不同造林密度深山含笑的生長量進行調查（見表1），從中可知，隨著造林密度的降低，深山含笑林分的平均樹高、平均胸徑、平均單株材積均呈現出增加的變化規律，造林密度為1 112株/hm2林分的平均樹高、平均胸徑和平均單株材積均最大，造林密度為2 001株·hm-2林分的平均樹高、平均胸徑和平均單株材積均最小。與造林密度為2 001、1 600、1 334株·hm-2的林分相比，造林密度為1 112株·hm-2林分的平均樹高分別增加50.9%、31.1%和8.1%，平均胸徑分別增加33.9%、20.3%和5.1%，平均單株材積分別增加140.3%、71.3%和12.6%。方差分析表明，不同造林密度林分的平均樹高、平均胸徑和平均單株材積均存在顯著差異（FH=5.59*，FD=6.31*，FV=6.80**）。這與陳德相[17]、李榮珍等[18]、黃彩霞等[19]及林開敏等[20]對造林密度影響人工林生長的研究結果相一致。隨著造林密度的降低，深山含笑林分的平均蓄積量先增加后減少，造林密度為1 334株·hm-2林分的平均蓄積量最大，與造林密度為2 001、1 600、1 112株·hm-2的林分相比，蓄積量分別增加了52.3%、32.6%和11.4%。方差分析顯示，不同造林密度林分的平均蓄積量差異達到顯著水平（FG=7.25*）?？梢?，深山含笑造林密度為1 334、1 112株·hm-2的林分生長最快，生長量和蓄積量最大。

2.2? 不同造林密度深山含笑人工林下植物變化分析

林內植物種類和生長發育狀況主要受林內小生境的影響，在光照條件充足、土壤肥沃的林下環境中，陽性植物占據主導地位，不僅種類多，而且生長茂盛，相反，在陰暗潮濕的環境，陰生植物發育良好。對不同造林密度的深山含笑林下植物的調查結果表明（見表2），林分密度不同，林下植物的種類、數量、高度、蓋度和生物量隨之發生變化，總的變化規律是林分密度降低，林下植物生長繁茂，種類和數量增多，蓋度增大，生物量提高。其中，造林密度1 112株·hm-2的林分中林下植物的種類、數量最多，高度、蓋度和生物量最大，而造林密度2 001株·hm-2的林分中林下植物的種類、數量最少，高度、蓋度和生物量最??；造林密度1 112株·hm-2的林分中林下植物的種類、數量、高度、蓋度和生物量與造林密度2 001株·hm-2的林分中林下植物相比，分別提高了66.7%、39.1%、50.2%、24.0%和19.1%。隨著林分密度的增大，深山含笑林下植物的生長減弱，植物的種類也發生變化，陽性植物減少，陰生植物增多。這種結果與黃登銀[21]、婁清等[6]、林開敏等[5]對馬尾松、杉木林下植物研究結果基本一致。林下植物是森林生態系統中不可或缺的組成部分，對涵養水源、降低地表徑流和增加土壤肥力等均有重要作用。人工林經營中，通過合理的密度調節控制，不僅可提高喬木層生長量，而且由于改善了林下生境條件，能促進林下植物的生長發育。

2.3? 不同造林密度深山含笑人工林土壤物理性質變化分析

將不同造林密度深山含笑試驗地用環刀取得土樣測定土壤含水量、土壤密度和孔隙度、通氣度，結果見表3。土壤密度即容重表現為隨林分密度增大而增加，如造林密度為2 001株·hm-2的林分與造林密度分別為1 112、1 334、1 600株·hm-2的林分相比，土壤容重分別增加14.8%、15.6%、11.3%。土壤孔隙度、通氣度和含水量則表現為隨林分造林密度增大而降低，即不同造林密度林分的土壤中這些指標表現為2 001株·hm-2<1 600株·hm-2<1 334株·hm-2<1 112株·hm-2，如造林密度為2 001株·hm-2的林分與造林密度分別為1 600、1 334、1 112株·hm-2的林分相比，土壤總孔隙度分別減少7.3%、13.5%、17.6%，土壤通氣度分別減少6.9%、13.4%、17.3%，自然含水量分別減少1.9%、4.3%、8.2%，毛管持水量分別減少10.3%、18.5%、22.7%?？梢?，深山含笑林分密度增大，土壤粘性增強，土壤的通透性和持水能力降低。這是由于密度大的林分中，林內光照條件差，林下環境陰暗潮濕，林下植物種類、數量少，主要是偏陰的植物生長，土壤粘重，土壤孔隙度和通氣度小。

2.4? 不同造林密度深山含笑人工林土壤化學性質變化分析

對不同造林密度深山含笑人工林0～20 cm土層的有機質和氮、磷、鉀等營養元素進行測定（見表4），總體表現為低密度林分的土壤中各營養物質含量高于高密度林分的土壤。如造林密度為1 112株·hm-2的林分與造林密度為1 334、1 600、2001株·hm-2的林分相比，土壤中有機質含量分別增加2.8%、10.3%、10.0%，水解性氮含量分別增加1.5%、5.4%、8.3%，速效磷含量分別增加4.0%、10.2%、5.3%，速效鉀含量分別增加2.5%、5.0%、7.1%。這可能是因為密度低的林分林木數量少，從土壤中吸收的養分總量少；另一方面是低密度林分內光照充足，林下植物新陳代謝旺盛，林下植物的凋落物和干枯器官腐爛分解對土壤的肥力起到一定的補充。

3? 結論與討論

造林密度影響深山含笑人工林的生長，隨著造林密度的增大，深山含笑的平均樹高、平均胸徑和平均單株材積均下降，這與以往學者研究造林密度對臺灣巒大杉、西南樺、新疆楊和杉木等樹種生長影響所得出的結果基本一致[17-20]。深山含笑的蓄積量是隨造林密度的增大表現為先增加后減少。本試驗中，造林密度為1 334、1 112株·hm-2的林分生長最快，生長量和蓄積量最大。

林下植物對森林生態系統的水分、養分循環有重要作用，林下植物的豐富度和多樣性間接反映了森林生長發育和土壤肥力的狀況。不同造林密度深山含笑人工林下植物的種類和數量隨著喬木層密度的增大而減少，生物量和覆蓋度均降低，土壤趨于黏重，土壤透氣性和持水能力減弱，土壤肥力呈下降的變化規律。

深山含笑是優良的用材和美化樹種，具有很高的經濟和觀賞價值。在深山含笑人工林經營中，需要根據經營目的和林分的生長狀況適時進行密度調節，通過撫育間伐的手段控制林分密度，一方面提高林分生長量，另一方面改善林分生長環境，促進林下植物新陳代謝，改良土壤結構和肥力狀況，確保深山含笑人工林較高的生產力和生態系統健康發展。

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（責任編輯：敬廷桃）

收稿日期：2023-03-24

作者簡介：馮淑琴（1972—），女，福建明溪人，本科，林業工程師，從事森林培育研究和經營。E-mail：13605992186@163.com，smmxhx@163.com。