全 文 ：第 5卷 第
1 9 9 7燕
期
月
生 态 农 业 研 究
ECO—AGRICULTURE RESEARCH
VoI．5 No．2
June，I997
开封沙地试验区农林牧复合生态系统分析*
武继承 寇长林 孔祥旋 任素坤 王秋杰
— ， — 一 — — — — 一
(河南省农业科学院土壤肥料研究所 郑州 450002)
／--g_a 要 通过分析开封涉地试验区农林教复寺生态系统基础赉辣．发展特点、组成与结构特
征，论述了其生物生产、照量流动与物质循环三大砷能。结果表明，生物生产性能不断提高，照
量流动日趋优化。暂质投凡、产出比例尚持进一步调差，K素亏缺现卑舒然严重。
关蕾词 业兰婆墼墨 ■丝基垒生盎差煞 系统砷能
Analysis of the integrated ecosystem of farming，forestry and animal h~bandary in Kalfeng
s¨ dy experimental re#on．Wu Jicheng，Kou Chang1in，Kong Xiangxuan，Ran Sukun and Wang
Qiujie(Institute of Soft Fertilizers，Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou
450002)。EAR，1997，5(2)：37～41．
Abstract Three functions of bio-production，energy flow and material cycling are discussed
based on analysis of the basic resouroes，characters of davelopment，composition and structure
of the integrated eco—system of Kaifeng sandy experimental region．Results show that the
system’s blo-prnductivity is increasing，and energy flow is becoming more optimum，while ratio
of materia1 OUtput tO input should be improved ，and K deficiency is still very serious．
Key words Sandy experimental region，Integrated eco—system of farming，forestry and animal
husbandary．System’S function
1982年以来，在研究开封沙地试验区自然资源特点及其旱、涝、风、抄、瘠等障碍因子
基础上，逐步建立了一个适应当地生态环境，较好利用光、热、水、土、生物资源，具有良好
物能循环的区域农林牧复合生态系统。本文旨在通过分析试验区农林牧复合生态系统的
组成、结构与功能变化，研究其物质循环与能量转化的合理性，为深入研究和优化农林牧
复合生态系统提供科学依据。
l 基础资源
开封沙地试验区沙土类型为粗沙土、细沙土、轻沙土及风沙土，呈复区分布。中心试验
区土地面积400hm。，人均耕地0．2hra ，粗沙、细沙和风沙土占总土地面积的46．5 ，轻沙
土占 39．3 ；土壤耕层(O~20cm)有机质 3．0～7．0g／kg、全 N 0．22～0．51g／kg、全 P
0．87～1．14g／kg、全K 20．8～23．0g／kg、水解氮21．9～44．7mg／kg、速效l钾 85．7～l36．9
mg／kg、速效磷 2．13～7．68mg／kg。土壤缺N少P，有效微量元素Cu、Zn在临界值以下，
· 八五 国家科技攻关项目 开封沙地试验区农业持续发展综音技术研究 部分内窖
奉文于1996年 6月 12日收到．1996年7月 30日改回。
广，●●● -．6
～
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生 态 农 业 研 究 第 5卷
但质地轻，宜于栽培多种作物。
试验区属暖温带半湿润季风气候，年均气温 1CC，年日照 2267．6 h，光台有效辐射
2349．2MJ／m ，无霜期 214 d，≥i0℃积温 4611．2℃。年降水 634．3ram，68％集中在 6～9
月。>17m／s大风集中于冬春季 水热同季，光热充足，有利于农林牧复合生态系统多方
位、多途径发展‘同时还要注重解决早涝交替、风沙危害严重等不利因素。
试验区水资源丰富，地下水埋藏浅，开发潜力大，对解决季节性干旱十分有利。全区地
下水位1～3m，其中丘问洼地lm左右，平铺沙地2m，波状沙地2～3m，以天然降水、河流
侧渗、引水回灌等为主要补给源。
试验区生物资源类型丰富，有利于农林牧复合生态系统综台发展和多种经营 农田作
物以小麦、玉米、大豆、甘薯和花生、西瓜为主，林木以沙兰杨和泡桐为主，养殖以猪、牛、
马、羊、鸡和鱼为主，与土壤傲生物和小动物共同构成该系统的生产者、消费者和分解者；
食用苗亦是该系统的重要生物资源，参与系统物质循环与能量转化。 -
经1O余年的攻关研究与综合治理，开封沙地试验区农林牧复合生态系统初具规模，
农村经济明显改善，技术贮备得以加强。据统计，试区人均收^由1982年的268．5元增加
到1994年的1364．5元，并建立了沙土培肥、饲料增产、沙土保水保肥、主要农作物配方施
肥及轮作套种等一系列技术体系，对沙地试验区农林牧复合生态系统的持续发展具有积
极的推动作用
2 农林牧复合生态系统发展特点
2。1 防护林子系统
自1982年攻关研究以来，本着园地制宜，保护农田系统，改善系统生态环境的原则，
对农田生态防护林体系进行规翊设计，以沙兰杨、泡桐、紫穗槐、侧柏等适沙能力强的乔、
灌搭配，常绿与落叶混交的防护林替代原有结构单一、品种落后的旱柳灌丛和小叶杨，形
成了多树种、多林种和多层次、多功能的综合防护林体系，起到了良好的防风、固沙和保水
作用 1994年林术覆盖率由 1982年的 7．21 增至 21．23 ，林术蓄积量由258m 增至
1323．57m ，生物量达29．36万k窖，降低风速38．6 ，相对湿度提高6．3 ，有效地抵御了
干热风、暴风雨和风抄危害。
工2 种植业子系统
在改善种植方式基础上，强化小麦／花生、西瓜／花生、小麦一甘薯／玉米、小麦／花生／玉
米的规范化栽培。示范推广黑麦／西瓜／花生，冬菜／西瓜／花生／秋菜，冬菜一鲜食玉米一耔实
玉米等多熟栽培模式。粗沙、细沙和轻沙土耕地实行大轮作，主要有西瓜／花生叫、麦一甘薯
／玉米一小麦／花生／玉米、小麦／花生一小麦／大豆／玉米一大麦／西瓜／花生、黑麦／花生／西瓜一
小麦一甘薯一小麦／花生等，起到了提高资源利用率、培肥沙土和优化完善种植系统的积极
作用，促进了沙地试验区农业向高产、高效与稳产发展。
2．3 养殖业子系统
在已有基础上，进一步探索农牧结合的有效途径及关键技术，合理利用沙地试验区农
业饲料资源，大力发展养殖业，促进农副产晶增值，逐步建立了多畜种的综合养殖体系，提
高了沙地试验区生物资源利用率与转化率及养殖业产值。至 1994年中心试验区户均养牛
1．3头、马骡 l_2匹、羊0．9只和猪2．4头，增加收^ 406．1元}全区水面养殖16．3hm ，年
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第 2期 武继承等：开封抄地试验区农林牧复台生态系统分祈 39
产鲜鱼7．35万 kg，进一步优化了农林牧复合生态系统结构。
2．4 土壤培肥系统
逐步建立了沙地试验区优势作物施肥系统和有机、无机相结合的综合改土培肥体系，
改善了土壤生产性能，提高了系统的生物生产水平。
3 农林牧复合生态系统组成、结构与特征
『 f气候目子 3．1系统组成 l 1 ：
沙地试验区农林牧复合生态系统是在 l 自 ⋯ ～ ⋯ ⋯ ⋯ 一一⋯ ⋯
L ． ． ．1社会竖济 道运输、信息传递、 人类活动积极参与下，利用沙土这一特定 ：竺竺J技术费谭{责盒周转、技术运用等 载体，将自然资源、社会经济技术资源和生
态系坑} f生产者f 防护# 物资源有机地结合在一起，其基本组成要 I l 种柱业
素包括三大部分(见图1)。
l生钉赉谭1藕费者{ 殖业 3．2系统结构
【 【分解者(土壤生钉群幕) 农林牧复合生态系统以试验区环境因
圈1 哀#牧复裔生态纛统蛆戚要素 素与农业生物为主构件，CO 、水与某些矿
Fig·1 Composition 1"actors of"the integrated sys- 物质为原料，太阳黼与人工辅助能为能源，
tern of g ulture,forestry and ma¨ ban,d ry 进行生物生产、物质循环与能量流动(见图
2)。 I
3．3系统特征 奋f嚣
农林牧复合生态系统具有立 舶l舶／／晶
体性、整体性、可发展性和时空变 ／／ 生产者
＼
异性4个特征。 ／／ 植生和韩生<防护韩) ＼
立体性 由防护林(沙兰杨、 环 消费者 产品
泡橱斗侧柏斗紫穗槐、白腊条)斗 (土壤
，
空气、永等) (养殖业与^)=
农作物(高秆一低秆一藤蔓作物) ——～ —／
一土壤生物等共同构成立体生物 乏
群落景观，完成农林牧复合生态 圈2 农林牧复台生鸯纛鳕螭杓曩示
系统物质循环与能量转化。 Fig
． 2 The scruccure of the integrated eco-Bys ln of
整体性 防护林、种植业和 agricuhu iorestry and a niInal busban如r
养殖业相互依赖，相互促进，共同发展，任何环节的破坏都会导致农林牧复合生态系统功
能退化和降低综合效益。假如防护林遭受破坏一生态环境恶化(风沙、千热风肆虐)一种植
业生产下降一饲料减少一养殖业下降f反之，养殖业缩小一有机肥量减少一培肥力差一种
植业倒退。因此，这三者是密不可分的有机整体。
可发展性 防护林、种植业与养殖业是在一定社会经济、技术条件下发展起来的，井
保持相对稳定。随着经济基础改善和技术手段提高以及生产、社会和市场需求的发展，为
防护林的完善、种植业结构调整与优化、养殖业结构调整等提供了条件，井提出了发展方
向与目标。 。
时空变异性 受种植业生产季节性和养殖业生产周期性的影响，农林牧复合生态系
统牛物构成宥一定的时牵莘异．主要体现在防护林相对稳定：种植业冬春作物结构相对稳
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40 生 态 农 业 研 究 第 5眷
定和夏秋作物组合多样性I养殖业周期性，并随市场变化而发展
4 系统功能
4．1 生物生产
经 10余年综合治理、土壤培肥与农业持续发展综合技术的研究及应用，进一步提高
试验区农林牧复合生态系统生物生产能力，农业生产得以综合发展。据统计，1994年中心
试验区生产粮食88．16万kg、大麦2．31万kg、棉花0．29万kg、花生57．15万kg、芝麻
0．26万kg、西瓜 123．80万 kg、蔬菜25．58万kgi年产农业秸秆饲料 155．7万kg、饲料粮
22．89万kg，饲料利用率达 80．3 {利用自然草 58．9万kg{林木蓄积量 1323．57m ，林木
覆盖率为21．23 。与1989年相比，粮食增产19．82 ，花生增产23．62 ，农业秸秆饲料
增产 28．72 ，饲料粮增产 28．67 ，林木蓄积量增加 114．06 ，林木覆盖率提高了
2．53 ，反映了该系统结构的日趋合理性和资源利用的科学性。
4．2 瞳■流动
农业生产活动实质是对农田系统能量不足给予补充，籍以维持农田生态系统的稳定，
提高自然资源利用率。现代沙地试验区农业生产中偿量补给以化肥投入、有机肥施用、机
械运作、农膜农药利用及役畜使用等人工辅助偿形式实现，以促进“两高一优 农业稳步发
展。
襄 1 农#杖复台生盎系统椎■投入
Tab．1 Energy input of the integrated s~tem of agriculture，forestry and animal husbandary
年 舒 有机能(TJ)无 蕾(TJ)种子蕾(TJ)农药蕾(TJ)农旗镌(TJ)人工蕾(TJ)其 他(TJ)l盎 计(TJ)
Year Organic Chemical Seed Pesticide Agricu Ltural Ardfical Others Total
energy eⅡergy energy energy fi Lm energy energy
年 静 总产出照(TJ)总餐跻照(TJ) 总产出靛／ 总产ltll／ 总产出售， 总产出售／光 总经卉靛／光 总经薪蕾，
Year Total output Tote e∞n口一Ittt．,tl,c J~) 有机t( ) 无机鞋( ) 睢利用事( )蕾尉用事( )总产出售( 】
ene Ⅻ eaerg7 Tote OUtput T0 oetlmt Total outpot Total outpm Toni economic Total economic
c1-er InpOt eoergy／O?ga—energy／Chem—eoergy!Light eoergy!Light eoergy／Tota]
e~rgy 疵 eaergy teal energy e~rg7 eaezg7 output energy
由表 1～2可知，农林牧复合生态系统^工辅助能投入 1994年比1989年有所提高，
获得较好的总产出能、总经济能和光能利用率，其中光能利用率提高0．1239 ，一方面由
人工辅助能投入补给系统能量的亏缺，另一方面土壤培肥使土地生产力不断提高，复种指
数加大，是该系统综合调控和优化的结果。但从无机能利用率、系统髓量产投比和经济能
产出率看，尚需进一步对有机能与无机能相结合的土壤培肥技术实行优化管理，调整作物
配置结构，发展经济能高产出品种，提高单位土地能量产出率，以满足农林牧结合发展的
需求。
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第2期 武继承等：开封沙地试验区农林牧复合生态系统分析 41
4．3 物质循环
沙地试验区农林牧复合生态系统同其他生态系统一样，其物质循环体现在人类活动
不断补充系统中消耗和被提取的物质，从而使脆弱的沙地农林牧复合生态系统不断完善
和发展
裹 3 农林牧复台生态焉I统 N、P、K投入与产出
Tab·3 The
～
output and input of N·P and K of the system
裹 4 土壤耕晨彝分状况
Tab．4 The nutrition situation of the topsoil
针对沙土弦水弦
肥特性，根据试验区
农作物生长习性，按
比例投入作物生长需
要的N、P、K营养元
素。据1989年分析，
土壤K素存在潜在的生产掠夺性，而P、N投入则过太 八五 期间，为使地下水资源免
受污染，在保证 N、P投入前提下，加大了K素投入比例(见表 3～4)，进一步完善试验区
农林牧复合生态系统的物质循环体系，保证了试验区农业持续发展与稳步提高。
· 动 态 ·
福 建 省 长 泰 县 生 态 建 设 成 果 丰 硕
福建省长泰县近年来制定了长泰县生态经济社会发展战略规划，积极探索建设生态
农业县的有效途径，目前已取得显著成效。谣县咀造林绿化为重点，建设林业生态体系，森
林覆盖率连53 ，森林蓄积量120万m。；以龙毕农业开发有限套司为龙岳，实施“果草牧
茵 生态农业工程，推广立体种养模式，开发绿色食品；积极建设天柱山国家森林公园，开
辟尢鼎湖旅游度假区，规划建设良岗山 667hm。芦柑太观因，积极推进生态社鲁化；加强
环境综夸整治，先后援赍400多万元用于“三废”治理和对造纸 电镀等7家污染严重且难
治理的企业实行关停并特，使访县 三废 排赦量控制在 目标值内，县城区域大气环境质量
迭国家一叛标准，饮用水源水质迭国家二类标准，城区绿化覆盖率不断提高，城乡环境质
量不断改善，基本实现生态环境的良性循环。
(吴勇胜文)
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