摘 要

本试验以10年生的杨树人工林为研究对象，对同一无性系( 南林895杨 )的4种林分结构( 3 m × 8 m、4.5 m × 8 m、5 m × 5 m、6 m × 6 m )下的杨树人工林林分生长、土壤微生物生物量及土壤养分特性的变化进行了研究。主要研究结果如下：

（1）林分结构对杨树人工林树高的影响较小，而对胸径的影响较为显著，即密度越大，胸径生长越小；同一密度条件下，正方形配置优于长方形配置。

（2）林分结构对杨树人工林土壤微生物生物量含量影响较大，随着密度的增大，土壤微生物生物量碳、氮含量增加；同一密度条件下，正方形配置的土壤微生物生物量高于长方形配置。

(3) 林分结构对杨树人工林土壤总有机碳、可溶性有机碳、铵态氮和有效磷含量的影响较小，而对硝态氮、可溶性有机氮的影响较为显著。密度越大，土壤硝态氮和可溶性有机氮的含量越小。同一密度条件下，总体上正方形配置优于长方形配置。随着土壤深度的加深，土壤各养分指标的含量均降低。

关键词：林分结构；杨树生长；土壤微生物生物量；土壤养分

Effects of stand structure on growth and soil nutrient characteristics of poplar plantation

ABSTRACT

In this study, 10-year-old poplar plantations with different stand structures (3 m × 8 m, 4.5 m × 8 m, 5 m × 5 m, 6 M × 6 m) were used to study the effects on tree growth and soil nutrient properties. The main findings were followed as below:

1. The stand structure had little effect on the tree height of poplar plantation, but the effect on the diameter of DBH was more obvious. The DBH growth was faster under low stand density than under high stand density. And under the same stand density, the square spacing showed better growth than rectangle spacing.

(2) The stand structure had great effects on the soil microbial biomass in poplar plantation. With the increase in stand density, soil microbial biomass carbon and nitrogen content increased. Under the same stand density, soil microbial biomass was higher in the stands with square spacing than those with rectangular spacing.

 (3) The stand structure had no significant effects on the contents of soil total organic carbon, soluble organic carbon, ammonium nitrogen and available phosphorus in poplar plantation, but showed significant effects on the contents of soil nitrate nitrogen and soluble organic nitrogen. The higher the density is, the smaller the content of soil nitrate and soluble organic nitrogen are. Under the same density conditions, the overall square configuration is better than the rectangular configuration. With the deepening of soil depth, the content of soil nutrient index decreased.

Key words: stand structure; poplar growth; soil microbial biomass; soil nutrient

目录

1 前言 1

1.1 立题依据及研究意义 1

1.2 文献综述 2

1.2.1 杨树人工林的研究现状 2

1.2.1.1 杨树的生理生态特性研究 2

1.2.1.1.1 杨树的水分生理生态 2

1.2.1.1.2 杨树的光合特征 2

1.2.1.1.3 杨树人工林的结构与功能 2

1.2.1.2 杨树人工林的碳储量与碳循环 3

1.2.2 杨树人工林发展中存在的问题 3

1.2.2.1 初植密度大 3

1.2.2.2 用材林基地的生境及生物多样性低 4

1.2.2.3 经营管理粗放 4

1.2.3 林分结构对杨树人工林生长及土壤养分特征的影响 4

1.2.3.1 林分结构对杨树人工林生长的影响 4

1.2.3.2 林分结构对土壤养分特征的影响 5

2 材料与方法 6

2.1 试验地概况 6

2.2 调查与测定方法 6

2.2.1 林木生长量调查 6

2.2.2 土壤样品采集和测定方法 6

2.2.2.1 土壤采集 6

2.2.2.2 土壤主要指标测定方法 7

2.2.2.2.1 土壤微生物生物量碳、氮的测定 7

2.2.2.2.2壤总有机碳、可溶性有机碳的测定 7

2.2.2.2.3土壤无机氮的测定方法 7

2.2.2.2.4土壤可溶性有机氮的测定方法 8

2.2.2.2.5土壤有效磷的测定方法 8

3 结果与分析 8

3.1 不同林分结构下杨树的生长特征比较 8

3.2 不同林分结构下土壤微生物生物量特征 9

3.3 不同林分结构下土壤有机碳及养分特征 11

4 结论与讨论 17

4.1 林分结构对杨树人工林生长的影响 17

4.2 林分结构对杨树人工林土壤养分特性的影响 17

致 谢 19

参考文献 20

1 前言

1.1 立题依据及研究意义

杨树(Populus)是我国重要的速生丰产树种之一，杨树人工林在生长周期、林木产量和木材质量等方面具有一定优势^[1]。根据第八次全国森林资源清查统计，截止2015年底，我国杨树人工林总面积已超过854万hm²，占全国人工林面积的18.14 %。但是，目前我国在杨树人工林栽培中存在一定问题，诸如：配置不合理、栽培密度大、土壤养分供应不充分、轮伐期短、以及粗放型经营管理模式等，均制约了杨树人工林林木的生长^[2]。因此，选择合适的林分结构进行杨树人工林的定向栽培就尤为重要。

杨树是喜光性、速生树种，对光照水肥的需求量大。在常年的杨树人工林定向培育过程中，提导采用稀疏种植、林农复合、林药复合的理念，从而满足充分的光照条件和充足的养分供应。但是，在我国杨树人工林栽培实践中，存在着栽植密度大，配置不合理的现象，导致了杨树林木单体的生长环境的恶化，从而带来了杨树人工林林木生长缓慢、养分供应不足、林下生物多样性下降、以及地力衰退等问题、进而严重影响了杨树人工林的生态效益、经济效益和社会效益^[3]。

林分结构是指组成林分群体的各林木个体在时间和空间上的分布格局。据相关研究表明：不同的林分结构会影响林木树冠结构的变化，从而影响林地内光照、温度、湿度以及养分等生长条件。合理的林分结构有利于单位面积内叶量的生长，从而获得合适的林分郁闭时间。这样能够为林下生物的生长提供稳定的林地生态环境，促进林分内的养分循环。合适的林分结构是制约杨树人工林林木生长的关键因素之一，对维护杨树人工林生态系统稳定及生物生产力具有重要作用^[4]。