我国长年依赖进口大量木材,发展速生丰产用材林是满足木材需求的重要保障。杨树在我国种植面积达850万公顷,居世界第一,但生产力相对较低。毛白杨是我国乡土树种,生长期长,新的优良无性系不断培育成功。利用2007年种植的“十一五”至“十二五”河北威县毛白杨速生丰产林常规密度田间试验地,于2015～2017和2019年开展试验研究。首先进行4种无性系(S86、BT17、B331、1316)在7种种植密度(D22:2 m×2 m、D23:2 m×3 m、D33:3 m×3 m、D43:4 m×3 m、D44:4 m×4 m、D45:4 m×5 m和D46:4 m×6 m[行距×株距])下生长和林分蓄积量关系的研究;进一步采用根序法、土钻法、网袋原位分解法等分别研究S86优良无性系在3种典型种植密度(D22、D43和D45)下的细根、叶片、林地土壤养分垂直变化和叶枯落物分解等特征,明确密度调控下的毛白杨优良无性系林分生长和养分循环过程,为构建杨树速生丰产林和优化栽培技术体系提供科学依据。主要研究结果:(1)密度和无性系显著影响毛白杨林分(平均)树高、胸径、单株材积和蓄积量。密度D46下林分树高、胸径、单株材积最大,D23蓄积量最大;B331和S86无性系较BT17、1316表现良好。(2)S86无性系细根生物量、形态和养分含量受种植密度影响,并且上述指标在1～3级细根与>3级细根之间差异显著。密度D22的1～3级细根生物量、根长、直径、表面积、氮含量较高,D43和D45的>3级细根指标较高。(3)土壤养分含量与细根(生物量、形态和养分含量)之间的相关性受土壤养分因子、细根根序级别等因素影响,表现不一致。(4)种植密度显著影响S86无性系叶片性状。叶形态、养分含量均在密度D22下较小,而比叶重和化学计量比则较大;叶形态、养分含量和化学计量比间有一定的相关性。(5)S86林地土壤养分含量主要富集在0～20 cm土层,所占比例为69%～79%。同时土壤养分含量垂直分布特征受种植密度显著影响(速效钾除外)。(6)S86叶枯落物年质量残留率平均值为77%,养分残留率平均值为碳(26%)、氮(56%)、磷(31%);D22密度下叶枯落物的质量和养分残留率显著高于密度D43和D45,碳氮比排序为密度D22>D43>D45。研究揭示种植密度显著影响毛白杨林分生长和养分循环过程。现阶段在密度2 m×2 m下,林木个体生长资源受到限制,细根间的竞争较大,林地养分匮乏,叶枯落物归回周期较长,不利于后期林木生长,应适时进行间伐或水肥管理。