初植密度对油松人工林生长情况与土壤含水量的影响

摘 要：油松是我国北方地区主要的人工造林树种之一，其初植密度关系着造林成效。以甘肃省小陇山国家级自然保护区为研究区域，分析初植密度对油松人工林生长情况与土壤含水量的影响。研究结果表明：初植密度对油松人工林的树高增长量、地径增长量、冠幅增长量及不同深度的土壤含水量均具有显著影响。从整体上看，无论是树高增长量、地径增长量，还是冠幅增长量，均以初植密度为3 400株/hm²时造林效果最优，初植密度为9 600株/hm²时造林效果最差。同时，初植密度为1 700株/hm²时土壤含水量最高。这表明较高的造林密度会影响油松人工林的生长，而适当增加初植密度可提高造林效果。

关键词：初植密度；油松；人工造林；生长情况；土壤水分

中图分类号：S791 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2023）19-121-4

0 引言

森林生态系统是地球上重要的生态系统之一，在固碳、保护生物多样性、提供林业资源等方面具有重要意义［1］。尤其是干旱及半干旱地区，森林可以涵养水源、减缓土壤侵蚀、改善局部小气候，在一定程度上减缓干旱［2］。受极端气候、林木老化、病虫害侵袭等因素影响，部分森林生态系统逐渐退化，而通过人工造林，可在一定程度上恢复森林生态系统的结构与功能［3-4］。油松（Pinus tabuliformis Carrière）是松科松属的常绿针叶树种，生长速度快、适应性强、树形优美、木材质量高，因此常被用作人工造林树种，在我国北方黄土高原、丘陵山地和平原沿海地区广泛种植［5-6］。而在人工造林时，种植密度是重要指标，种植密度过高，林木之间的竞争（光照、土壤养分和水分等）激烈，会导致林木生长受限［7］；而造林密度过低，虽然林木间竞争会减小，但部分树种会存在生长缓慢的现象，同时会造成人工林郁闭缓慢、林内整体蓄积量偏低等问题，影响造林效果［8］。笔者以甘肃省小陇山国家级自然保护区为研究区域，分析初植密度对油松人工林生长情况与土壤含水量的影响，旨在为该地区的人工造林工作提供参考。

1 试验材料与方法

1.1 研究区概况

小陇山国家级自然保护区（东经104°22′～106°43′，北纬33°30′～34°49′）位于我国甘肃省东南部中秦岭西段，属典型的熔岩地貌，部分地区为喀斯特地貌，平均海拔1 600 m，平均坡度30°，属暖温带湿润区，年平均气温12 ℃，年降水量600～900 mm，相对湿度68%～78%［9］。小陇山国家级自然保护区是暖温带南部落叶栎林亚地带和北亚热带常绿、落叶阔叶混交林地带的交汇带［10］，常见树种包括油松、华山松、白桦、山杨、锐齿槲栎、连翘、木槿及黄栌等。

1.2 试验材料

试验材料为油松容器苗，由小陇山国家级自然保护区培育。

1.3 试验设计

于2016年在小陇山国家级自然保护区选择3个立地条件基本一致的地区进行油松人工造林，共设置3个初植密度梯度（1 700、3 400、9 600株/hm²），采用常规抚育管理。在每个造林地内随机选取3个30 m×30 m的试验样地，在每个样地内通过五点布点法（即样地四角和样地中心点）设置小样地，造林后每2年（2018年、2020年和2022年）进行1次油松人工林生长情况与土壤含水量的调查。

1.4 项目测定

1.4.1 生长指标测定

根据造林时及不同测定时间记录的油松苗木的树高、地径和冠幅计算树高增长量、地径增长量及冠幅增长量，以3种增长量作为油松生长指标。测定时在小样地内对林木进行每木检尺，使用米尺测定林木树高；使用游标卡尺在林木地表处测定林木地径；使用米尺测定林木东西方向和南北方向的冠幅，取二者的平均值作为林木的冠幅；以5个小样方内平均值作为最终取值。

1.4.2 土壤含水量指标测定

以土壤含水量作为土壤水分指标，在每个小样方内挖掘土壤剖面，利用环刀采集不同深度的土壤样品，采样步长为10 cm，即0～10、11～20、21～30、31～40、41～50 cm；样品取出后，立即使用野外天平称量其湿质量。将样品带回实验室后，置于鼓风干燥箱内于105 ℃连续烘干48 h，直至其质量趋于恒定，使用同一个野外天平称量其干质量，然后根据下列公式计算土壤含水量。

土壤含水量=（湿质量-干质量）/湿质量×100%        （1）

1.5 统计分析

使用Excel软件记录测定的相关指标，并进行初步处理。使用SPSS软件进行单因素方差分析，采用最小显著差数法（Least Significant Difference，LSD）进行比较。

2 试验结果与分析

2.1 初植密度对油松人工林树高增长量的影响

由表1可知，初植密度对油松人工林的树高增长量存在显著影响（P<0.05）。

2018年调查结果表明：初植密度为1 700株/hm²和9 600株/hm²时，油松人工林的树高增长量较大，分别为（36.557±2.953）cm和（36.176±2.135）cm，且二者之间未见显著差异（P>0.05），但二者均与初植密度为3 400株/hm²时存在显著差异（P<0.05）；初植密度为3 400株/hm₂时，其树高增长量较小。

2020年调查结果表明：初植密度为3 400株/hm²时，油松人工林树高增长量最大，为（49.913±4.506）cm，且与初植密度为1 700株/hm²和9 600株/hm²时存在显著差异（P<0.05）；初植密度为1 700株/hm²和9 600株/hm²时，其树高增长量相对较小，且二者之间未见显著差异（P>0.05）。

2022年调查结果表明：初植密度为3 400株/hm²时，油松人工林树高增长量最大，为（44.768±3.225）cm，且与初植密度为1 700株/hm²和9 600株/hm²时存在显著差异（P<0.05）；其次是初植密度为1 700株/hm²时，其树高增长量为（37.513±2.308）cm；初植密度为9 600株/hm2时，其树高增长量最低，为（27.123±1.009）cm。

3种初植密度条件下，随着油松的增长，油松人工林树高增长量呈先升高后降低的趋势，且均为2020年增长量最大。相对而言，以初植密度3 400株/hm²进行造林可显著提高苗木的树高增长，其他两种初植密度虽然在造林初期保持着较高的树高增长量，但到了造林后第6年，苗木树高增长量显著下降，尤其是以高密度（9 600株/hm²）进行造林时。

2.2 初植密度对油松人工林地径增长量的影响

由表2可知，初植密度对油松人工林的地径增长量存在显著影响（P<0.05）。

2018年调查结果表明：初植密度为1 700株/hm²时，油松人工林地径增长量最大，为（1.134±0.094）cm，且与其他两种初植密度之间存在显著差异（P<0.05）；其次是初植密度为3 400株/hm²和9 600株/hm²时，其地径增长量分别为（1.021±0.087）cm和（1.005±0.021）cm，且二者之间未见显著差异（P>0.05）。

2020年调查结果表明：初植密度为1 700株/hm²时，油松人工林地径增长量最大，为（1.347±0.101）cm，且与其他两种初植密度之间存在显著差异（P<0.05）；其次是初植密度为3 400株/hm²时，其地径增长量为（1.295±0.115）cm；而初植密度为9 600株/hm²时，其地径增长量最低，为（0.993±0.087）cm。

2022年调查结果表明：初植密度为3 400株/hm²时，油松人工林地径增长量最大，为（1.123±0.098）cm，且与初植密度为1 700株/hm²和9 600株/hm²时存在显著差异（P<0.05）；其次是初植密度为1 700株/hm²时，其地径增长量为（0.793±0.052）cm，且与初植密度为9 600株/hm²时存在显著差异（P<0.05）；初植密度为9 600株/hm²时，其地径增长量最小。

随着油松的增长，初植密度为1 700株/hm²和3 400株/hm²时，油松人工林地径增长量呈先升高后降低的趋势，且均为2020年增长量最大；初植密度为9 600株/hm²时，其地径增长量呈逐渐降低的趋势。相对而言，以初植密度3 400株/hm²进行造林可显著促进苗木地径增长，以初植密度1 700株/hm²进行造林，造林前期其地径增长量与初植密度为3 400株/hm²相近，但在造林后第6年长势渐缓；而以初植密度9 600株/hm²进行高密度造林会显著影响苗木地径的增长，6年间油松人工林地径增长速度显著慢于中密度（3 400株/hm²）、低密度（1 700株/hm²）造林。

2.3 初植密度对油松人工林冠幅增长量的影响

由表3可知，初植密度对油松人工林的冠幅增长量存在显著影响（P<0.05）。

2018年调查结果表明：初植密度为1 700株/hm²时，油松人工林的冠幅增长量最大，为（38.245±2.278）cm，且与其他两种初植密度之间存在显著差异（P<0.05）；其次是初植密度为3 400株/hm²和9 600株/hm²时，其冠幅增长量分别为（25.312±1.257）cm和（26.244±1.857）cm，且二者之间未见显著差异（P>0.05）。

2020年调查结果表明：初植密度为1 700株/hm²时，油松人工林冠幅增长量最大，为（29.121±1.945）cm，且与其他两种初植密度之间存在显著差异（P<0.05）；其次是初植密度为3 400株/hm²时，其冠幅增长量为（26.212±1.845）cm，且与初植密度为9 600株/hm2时存在显著差异（P<0.05）；而初植密度为9 600株/hm²时，其冠幅增长量最小，为（13.998±1.003）cm。

2022年调查结果表明：初植密度为3 400株/hm²时，油松人工林冠幅增长量最大，为（32.586±3.042）cm，且与初植密度为1 700株/hm²和9 600株/hm²时存在显著差异（P<0.05）；其次是初植密度为1 700株/hm²时，其冠幅增长量为（26.571±2.145）cm，且与初植密度为9 600株/hm²时存在显著差异（P<0.05）；初植密度为9 600株/hm²时，其冠幅增长量最小。