107杨(Populus × euramericana‘Neva’)是欧洲黑杨和美洲黑杨的杂交品种，由中国林业科学研究院张绮纹等科技人员经过10多年引育成功的欧美杨优良品种，具有生长快，易管理，耐旱，耐寒及抗病虫等特性，是造纸的优质原料，还可制作密度板、家具、火柴、筷子等，用途十分广泛(高俊华，2008)。107杨已在我国黄淮以北、辽河以南广泛种植，区域包括山东、安徽、河北、辽宁等省(席忠诚等，2008)，已成为营造工业原料林和防护林的首选杨树品种之一。

在森林培育的整个过程中，林分密度是制约林木群体生长发育过程的关键因素，对人工林生态系统的稳定性及生物生产力产生重要影响。对于人工林营造，密度确定是很重要的一环，合理的造林密度能够使造林地适时郁闭，增强林分的生长稳定性和抗逆性，既能保持林分个体和群体有充分生长发育的条件，改善树干质量、直径生长和材积生长，又能最大限度地利用营养空间，使得林分获得最高的经济、生态效益。因此，探索合理的林分密度就成为森林培育工作的核心问题之一(沈国舫，2001)。国内外许多学者就生产上主栽的南抗杨(Populus del cv.)、赤峰-36(Populus × Simopyramidalis cv.)、小钻杨(Populus × xiaozhuanica)、小黑杨(Populus ×xiaohei)等杨树无性系及杉木(Cunninghamia lanceolata)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)等速生树种人工林的林分密度与林分生长的关系进行了系统的探讨，证明栽植密度对人工林冠幅、冠长、胸径、树高、单株材积、木材物理力学性质等均产生影响，但因不同树种和品种、不同年龄及不同性状存在较大差异，应根据具体情况提出最适配置模式(童书振等，2002; 邹桂霞等，2002; 刁淑静等，2005; 刘杏娥等，2007; 杨文斌等，2007; Mehari et al.，2006)，这些研究为以上树种营林培育提供重要的理论依据。目前，107杨是衡水地区栽植面积最大的杨树品种，而对107杨林分密度效应的研究尚不多见。因此，本文就107杨人工林的个体生长与林分密度的关系进行分析，以期为107杨的营林培育和高效利用提供合理的依据。

1 试验地概况

试验地设在衡水市桃城区杨树万亩丰产林基地和衡水市武邑县，这2个地区107杨栽培面积较大，分布集中。在造林时有目的地设置不同的造林密度，以研究密度与林分生长的关系。桃城区位于河北省东南部，处于37° 36′—37° 49′ N，115° 25′—115°51′ E，为冀东南黄河冲积平原地区，属于暖温带半干旱大陆性季风气候，气候特点是冷暖、干湿差异显著，四季分明，光热资源充沛，雨量集中。平均年日照时数为2 642.8 h，年平均气温12.7 ℃，极端低温-23.0 ℃，年均无霜期194天。年均降雨量为496.4 mm左右，降雨多集中在6—8月。土壤质地主要为潮土，pH值7.0 ~ 8.5。土层深厚，以轻壤土为主，部分为砂质和粘质土。土壤矿质养分较为丰富，地下水分充足。

武邑县与桃城区气候特征和地形特点相近，处于37°37′—38°00′ N，115°45′—116°08′ E，温带大陆性季风气候，四季分明，平均年日照时数为2 573.4h，年平均气温12.5 ℃。年积温4 771.3 ℃，年平均降水量531.1 mm，无霜期196天。土壤质地主要为潮土，水肥条件良好。

2 研究方法

本项研究于2003年在衡水市桃城区和武邑县，结合造林任务营造不同密度的107杨试验林。在两地各选择有代表性的6个地段作为标准地，依次编号为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，每个标准地面积均为900 m²。桃城区造林密度分别为1 667，1 500，833，2 000，1 667和758株·hm^-2; 武邑县造林密度分别为635，889，1 429，833，714和1 250株·hm^-2 (表 1)。

2008年3月，采用标准地每木检尺法，对107杨人工林进行胸径、树高、冠幅测定(孟宪宇，1996)。对两地测得的胸径、树高、冠幅试验数据分别与不同密度进行方差分析和多重比较(Duncan新复极差法)。统计分析采用DPS数据处理系统。单株材积利用107杨立木二元材积表计算(陈章水，1989; 张存异等，2009)。

3 结果与分析 3.1 不同密度107杨人工林的林分特征

对衡水地区不同密度107杨人工林各生长指标调查表明:林分密度与林木的生长状况存在显著的相关性，是决定林木生长的主要因素，这与前人的研究结论一致(移小勇等，2006)。在相同的立地条件下，随着林分密度的增加，林分的平均胸径、株高和冠幅减小。例如，6年生107杨人工林林分密度为2 000株·hm^-2时，林分的平均胸径、平均树高和平均冠幅均达到最小，分别为10 cm，10.5 m和89.3 cm，而密度635株·hm^-2林分的平均胸径、平均树高和平均冠幅分别为15.2 cm，13.6 m和132.9 cm(表 1)。

3.2 不同密度对胸径和冠幅生长的影响

从图 1看出，桃城区和武邑县的杨树人工林平均胸径随着林分密度变化趋势相似，林分密度越大，平均胸径越小，相关系数较大。林分密度为833株·hm^-2的林木平均胸径达到最大值(15.8 cm)，密度增加到1 250株·hm^-2林分的林木平均胸径降低33%，而当密度增大到2 000株·hm^-2，林分的林木平均胸则降低58%。

林分密度影响树冠的郁闭状况，不同的林分密度可以限制林木的营养空间，而林木个体占据的营养空间对树冠发育有着密切的关系。林分平均冠幅的生长与平均胸径生长呈正相关关系(侯坤龙等，2006; 时明芝等，2005)，从图 2看出，密度与冠幅同样呈显著负相关关系，即林分密度越大，平均冠幅越小; 758株·hm^-2密度下的林木平均冠幅最大(135.4cm)，密度增加到1 250株·hm^-2，平均冠幅降低13%;密度增加到1 500株·hm^-2，平均冠幅降低16%;密度增加到2 000株·hm^-2，平均冠幅降低52%。

武邑县林木平均胸径和平均冠幅的生长情况要好于桃城区。通过Duncan，s检验可知，武邑县密度小的林分平均胸径显著高于密度大的林分平均胸径。例如:密度为635，889，833和714株·hm^-2的林分平均胸径无显著差异，但均显著高于密度为1 250株·hm^-2和1 429株·hm^-2的林分平均胸径; 桃城区各林分密度差距较大(758 ~ 2 000株·hm^-2)，林分平均胸径生长大小不一; 除了密度为1 500株·hm^-2和1 667株·hm^-2的林分平均胸径不存在显著差异，其他密度林分平均胸径存在显著差异。密度对两地林木平均冠幅的影响与对平均胸径的影响相似，武邑县受密度影响产生的差异小于桃城区。这主要是武邑县整体林分密度小于桃城区，受密度影响较弱; 在密度小的林分，林木的枝干可以有足够的伸展空间和光照条件，胸径生长比较快; 在密度大的林分，由于林地土壤水分条件和光照条件受到严重影响，林木争夺地上生长空间和林地土壤营养物质较为激烈，林木生长缓慢，这与密度竞争效应的一般规律相一致(徐勃等，2002)。

3.3 不同密度对树高生长和高径比的影响

林分密度对林分平均高的影响比较复杂，结论也不一致。有些研究表明密度对树高生长影响较弱，相对其他生长指标而言可以认为不受密度的影响(丁贵杰等，1996; 1997; Hummel，2000)。有的认为树木高生长随着密度的增大而增高(徐勃，2002)。从图 3可以看出，林分平均树高随林分密度的增加而降低，与以往的研究结论一致(童书振等，2002)。如，林分密度为889株·hm^-2的林木平均树高为14.0 m，密度增加到1 250株·hm^-2，平均树高降低12%;密度增加到1 500株·hm^-2，平均树高降低22%;密度增加到2 000株·hm^-2，平均树高降低33%。通过Duncan's检验可知，107杨人工林林分平均树高在各处理间显著差异; 总体来看，武邑县受密度影响的程度小于桃城区。

高径比是林分平均高和平均直径的比值，反映树干的通直度和圆满度。林分密度对高径比的影响存在明显的规律性(图 4)，随密度的增加，高径比增大。这是林分平均树高和平均胸径随密度变化的结果。

3.4 不同密度对材积的影响

密度对单株材积生长的影响和它对胸径生长的影响是一致的。107杨人工林随密度的增加单株材积递减(图 5)，林分密度889株·hm^-2，单株材积为0.114 m³; 密度增加到1 250株·hm^-2，单株材积为0.078 m³; 而当密度增加到2 000株·hm^-2，单株材积最小为0.030 m³。这是因为在林木生长进程中，可以把胸径和材积的生长视为同步过程，密度对单株材积生长的影响主要取决于林木的胸径(张连翔等，2001)。密度对树高的作用如前所述是较弱的，而胸径受密度影响较大，因而它就成为不同密度下单株材积的决定因子。

林分蓄积则受单株材积大小和样地株数2个因子所制约，在幼龄林阶段通常株数为主导因子。从图 6中可见，林分密度为1 500株·hm^-2时林分蓄积量最大(103.5 m³·hm^-2)，这是立木株数作用的结果; 林分密度为889株·hm^-2时林分蓄积量次之(103.5 m³·hm^-2)，这是林木平均单株材积和立木株数作用的结果。大量的密度试验证明，造林条件相同时，密度本身起主要作用，林分蓄积随密度的增大而增大，但当密度增大到一定程度，密度的竞争效应增强，过密引起个体生长衰退，造成产量下降。(朱慧，2004)。

4 结论与讨论

林分密度对衡水地区的107杨人工林各生长因子的影响具有明显的规律性，其中密度对胸径生长的效应比较大，这是因为胸径生长主要是受营养空间决定。林分各生长因子中林分胸径、树高、冠幅和单株材积都随林分密度的增加而逐渐降低; 高径比随密度的增加而逐渐增大; 林分蓄积随密度的增加呈抛物线变化。

通过对桃城区和武邑县两地的林分生长情况比较，发现武邑县的林分总体生长状况较好。这主要是武邑县各标准地林分密度相对于桃城区来说较小，林木的生长空间大，可以获得更多的光照及水、养分资源，生长良好。综合密度对林木生长和蓄积量的影响，认为桃城区和武邑县林分密度分别为1 000 ~ 1 200株·hm^-2和800 ~ 1 000株·hm^-2时，密度适宜，林分生长稳定，各生长指标相对较大，经济利益高; 因此，可以作为107杨6年生人工林密度选择的合理范围。对于经营密度大的林分(1 429 ~2 000株·hm^-2)，可以通过适度间伐来调整林分密度，以促进林分生长; 对于经营密度小的林分(635~ 758株·hm^-2)，应增大初始造林密度，以充分利用营养空间，获得最高的经济和生态效益。

本试验的林分密度范围为635 ~ 2 000株·hm^-2，结果是一个静态变化，只能初步确定107杨林分6年生时的合理密度。随着林龄的增大，林分内树种种间关系及外界环境要求在不断变化，因此不同造林密度对107杨生长的影响也处在不断变化之中，应进行长期动态研究。