全 文 ：黄土高原中南部农果复合型生态农业生产力特征*
吴发启1* * 周正立2 刘海斌1
( 1 西北农林科技大学资源环境学院,杨凌 712100; 2塔里木农垦大学植物科技学院,阿拉尔 843300)
摘要 以黄土高原中南部的西坡、飞马河和南沟 3 村为对象, 研究了农果复合型生态农业的生产力特
征. 结果表明, ( 1)同一植物各器官的生产力果实最大,茎叶次之, 根最小; ( 2)农果复合型生态农业中, 农业
子系统越发达, 系统生物生产力越高,经济生产力越小,经济产值越低; 果业子系统越发达, 系统生物生产
力越小, 经济生产力越高,经济产值越高; ( 3)畜牧业子系统生产力均处于相对较低的水平, 制约了系统总
生产力的提高.
关键词 生产力 生态农业 农果复合型
文章编号 1001- 9332( 2005) 02- 0262- 05 中图分类号 S181; S274 文献标识码 A
Productivity of cropf ruit ecological agriculture in middlesouth Loess Plateau.WU Faqi1, ZHOU Zhengli2 , L IU
Haibin1( 1College of Resour ces and Env ir onmental Science, Nor thw est SciTech Univer sity of Agr icultur e and
For estry , Yangling 712100, China; 2College of Plant Science and Technology , T ar im Univer sity of Agricul
ture and Reclamation, A lar 843300, China) . Chin . J . A pp l. Ecol . , 2005, 16( 2) : 262~ 266.
With the Xipo, Feimahe and Nangou villages as test objects, the productiv e characteristics of cr opfruit ecological
agriculture in the middlesouth Loess Plateau w ere investigated. T he results showed that the biomass productiv ity
of a plant was different w ith its org ans, the highest for grain or fruit , and followed by stem, leaf and root. In the
cropfruit ecolog ical agriculture, the higher ratio the cr op subsystem, the higher productiv ity its biomass, the lower
economic productivity and low er economic value was; w hile the fruit subsystem was on the contrary. The produc
tivity of livestock farming subsystem w as in a low er level, w hich restricted t he increase of t he total ecosystem! s
productivity. Based on these r esults, a countermeasure of increasing the ecosystem productivity was put fo rward.
Key words Productiv ity, Cropfr uit eco logical agriculture, L oess Plateau.
* 中国科学院知识创新工程项目( KZCX106)和国家重点科技攻关
计划资助项目( 2001BA508B20) .
* * 通讯联系人.
2004- 01- 12收稿, 2004- 05- 02接受.
1 引 言
∀农林复合#是一种土地利用技术和系统(制度)
的复合名称,是有目的地把多年生木本植物与农业
或牧业用于同一土地经营单位, 并采取时间排列法
或者短期相同的经营方式, 使农林复合在不同组合
之间存在着生态学和经济学一体化的相互作用[ 21] .
我国农林复合经营( Agroforest ry)历史悠久, 果农间
作就是分布面积较大的代表类型之一[ 7, 23, 3] . 在不
同地区, 自然条件、生产方式等存在着差异,农、林、
牧、副、渔各业的组合形式也迥然不同, 因而产生了
相应的复合模式和特定的名称.黄土高原地区,特别
是位于 34∃~ 37∃N 的东西带状地区, 这一区域的气
象因子适宜于生产优质苹果[ 9, 11, 12, 13, 14, 18, 19] , 是苹
果生产的优生区[ 8, 20] . 自新中国成立以来, 特别是
上世纪 90年代开始, 苹果栽植面积迅速扩大( 2002
年陕西省苹果面积达 3693 % 104 hm2, 居全国第一
位) ,且有进一步增长的趋势. 苹果进入大农业生产
后,既改善了当地的生态环境,增加了景观生物多样
性[ 4, 6] ,又增加了农民收入,促进了区域经济的快速
发展[ 1, 15, 16] . 故笔者把这种以苹果、粮食、畜牧业为
主的农业生产模式称为农果复合型生态农业. 2001
年开始,我们开展了结构与生产力、营养物质循环、
能量流动和系统评价等内容研究. 现将研究成果总
结成文,以供研究和生产参考.
2 研究地区与研究方法
2 1 研究地区概况
以延安的飞马河、南沟和淳化县的西坡 3 村落为对象.
西坡村位于陕西省咸阳市北部的淳化县, 属黄土高原沟壑地
貌.全年平均气温 98 & , 无霜期 138 d, ∋10 & 活动积温
3 281 & ,太阳年辐射总量为 505 68kJ(cm- 2, 全年日照时数
2 3721 h;多年平均降雨量 6006 mm. 土壤为黄土母质上
发育的黄土善土 ,地带性黑垆土仅存于塬心. 自然植被分布于
沟坡, 多为草本、灌木. 平均沟壑密度 1 87 km(km- 2 .
应 用 生 态 学 报 2005 年 2 月 第 16 卷 第 2 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Feb. 2005, 16( 2))262~ 266
全村总土地面积 259 89 hm2 , 总人口 956 人,劳动力总
数618 人, 人均土地面积 0 272 hm2, 人均耕地面积 0 069
hm2 .农业用地占 25 60% ,果业用地占 41 40% ,林草业用地
占 21 84% .该村是陕西省小康村, 2002 年全村产值 361 万
元,人均纯收入达 2 867 元,人均占有粮食 356 kg .
飞马河村和南沟村位于陕西省延安市宝塔区,属于黄土
丘陵地貌. 全年平均气温 7 7~ 106 & , 无霜期 150 d, ∋10
& 的积温 3 293 & . 太阳年辐射总量 4977 ~ 585 48 KJ(
cm- 2, 年日照时数 2 324~ 2 586 h. 多年平均降雨量 552 6
mm. 土壤为黄绵土.近年来 ,飞马河村、南沟村退耕还林初见
成效,林草覆盖度分别达到 82 96%、80 89% . 平均沟壑密
度为 4 4 km(km- 2.
飞马河村总土地面积 98446 hm2, 总人口 345 人, 劳动
力总数 223人, 人均土地面积 285 hm2, 人均耕地面积 040
hm2 ,农业用地占 14 05% ,果业用地占 12 57% ,林草业用地
占 70 39% .该村是陕西省小康村, 2002 年全村产值 112 万
元,人均纯收入 1 756 万元,人均占有粮食 1 300 87 kg .
南沟村总土地面积 447 75 hm2, 总人口 187 人, 劳动力
总数 121 人, 人均土地面积 2 39 hm2 , 人均耕地面积 043
hm2 ,农业用地占 17 84% ,果业用地占 12 58% ,林草业用地
占 683% , 该村 2002 年总产值为 47 万元, 人均纯收入
1 302 6元, 人均占有粮食 1 002 kg.
22 研究方法
221 果树生物量调查 果树按不同树种 (富士、秦冠 )、林
龄( ∗ 5 龄, ∋10龄)设置 20 m % 20 m 的标准小区 36 个, 见
表1.在标准地内每木检尺, 测定地径、树高、冠幅、叶幕厚
度,确定平均标准木 3 棵. 测定标准木地径及第一分枝处的
高度、直径,分别按圆台体、圆锥体计算主干材积与中心干材
积,并取试样,测定其比重, 进而推算主干及中心干生物量.
分别按每株标准木取平均枝, 测其枝、叶鲜重, 用以估算枝和
叶的生物量[ 2, 22] .根生物量按地上部分的 1/ 5 折算[ 10] .每年
10 月上旬, 在每块标准地内按∀ % #型设置 5 个3 % 4 m2 的样
方, 收集凋落物.
2 2 2 作物生物量调查 作物依据其种类和产量高低,分别
选取有代表性的样地 42 块,见表 2. 在每块样地内按∀ % #型
布设 5 个 1 % 1 m2 的小样方, 采用收获法, 按茎、叶、果实实
测其鲜重,地下部分生物量采用全根挖掘法测定.作物收获
前, 在每个样方内收集凋落物.果树、作物生物量均以烘干后
的干重为准.
2 2 3 畜禽生产力特征 畜禽的调查是以村为单位, 逐户调
查统计, 内容包括品种、数量、产肉量、粪便量和销售价格等 .
2 2 4 生产力计算 作物各器官生产力为其相应器官的年
均生物量. 果树根、干、枝生产力按其生物量与果树加权平均
年龄相除所得, 果实、叶生产力为其年均生物量. 畜禽生产力
计算参考李中魁、王幼民的研究方法[ 5, 17] . 农果复合生态系
统生产力计算采用先计算子系统, 即:
+n
1
(调查样方平均值 % 种植面积 % 面积权重) , 调查年份
其中, n 为调查年份. 在此基础上汇总得到复合系统的生产
力.用果实、畜禽总量乘以价格, 即可得到其经济生产力, 计
算时以国家 90 年代不变价为准.
表 1 果树样地基本特征
Table 1 Properties of sample land of frui t tree
村名
Villages
样地数量
Sample land
number
( ind. )
品种
Variety
树龄
Age
( yr)
地貌
Landform
田面坡度
Gradient
(∃)
土壤种类
Soil
type
养分含量
Content of nutrient( g(kg- 1)
有机质
Organic
mat ter
全氮
Total
nit rogen
全磷
T otal
phosphorus
西坡 6 秦冠 Qinguan 8~ 10 塬面a ∗ 2 黄绵土c 96~ 113 04~ 06 20~ 28
Xipo 6 富士 Fush i 4~ 6 塬面 ∗ 2 黄绵土 99~ 116 05~ 06 19~ 27
飞马河 6 秦冠 Qinguan 15 坡面梯田b ∗ 3 黄绵土 57~ 110 03~ 04 13~ 15
Feimahe 6 富士 Fush i 4~ 6 坡面梯田 ∗ 3 黄绵土 33~ 68 02~ 03 12~ 16
南沟 6 秦冠 Qinguan 12~ 15 坡面梯田 ∗ 3 黄绵土 33~ 50 01~ 02 12~ 14
Nangou 6 富士 Fush i 4 坡面梯田 ∗ 3 黄绵土 41~ 50 02~ 03 12~ 14
a:塬面 Upland; b:坡面梯田 T errace on slope; c:黄绵土 Loessal soil; d:沟道梯田T errace in channel.下同T he same below.
表 2 作物样地基本特征一览表
Table 2 Schedule of properties of sample land of crop
村名
Villages
样地数量
Sample land
number
( ind. )
作物种类
Crop species
地貌
Physiognomy
田面坡度
Gradient
(∃ )
样地面积
Sample land
area ( hm2)
土壤种类
Soil
type
养分含量Content of nutrient ( g(kg- 1)
有机质
Organic
mat ter
全氮
Total
nit rogen
全磷
T otal
phosphorus
西坡 6 小麦 Wheat 塬面 ∗ 2 056~ 085 黄绵土 84~ 1100 05~ 07 14~ 21
Xipo 6 玉米 Corn 塬面 ∗ 2 056~ 075 黄绵土 51~ 100 04~ 06 16~ 20
6 油菜 Rape 塬面 ∗ 2 016~ 026 黄绵土 92~ 114 05~ 07 14~ 20
飞马河 6 玉米 Corn 沟道梯田d ∗ 3 013~ 067 黄绵土 40~ 55 02~ 04 13~ 16
Feimahe 6 谷子 Millet 坡面梯田 ∗ 3 013~ 027 黄绵土 32~ 70 02~ 03 10~ 16
南沟 6 玉米 Corn 沟道梯田 ∗ 3 027~ 060 黄绵土 20~ 23 16~ 18 08~ 10
Nangou 6 谷子 Millet 坡面梯田 ∗ 3 020~ 093 黄绵土 17~ 21 16~ 18 08~ 11
2632 期 吴发启等:黄土高原中南部农果复合型生态农业生产力特征
3 结果与分析
31 植物生产力特征
由表 3、4 可以看出, 不同植物的生产力是不同
的,作物表现为玉米> 小麦> 油菜> 谷子,果树表现
为秦冠> 富士. 并且, 作物、果树各器官生产力均以
果实最高,叶茎(干)次之,根系最低.其中,果实生产
力分别占玉米、小麦、油菜、谷子、秦冠、富士生产力
的 5758%、3813%、6215%、4652%、5182%和
2709%, 这说明植物光合作用制造的有机物质有很
大一部分是向果实中流动的. 进一步分析可见, 玉
米、小麦、谷子, 向果实流动的有机物质绝大部分分
配给了籽粒, 占果实生产力的 6833%、6502%、
6094%,而油菜却相反, 籽粒生产力仅占果实生产
力的 2374% ,表明向果实流动的有机物质主要用
于果实附属器官的构建. 因此,不同植物由于具有不
同特性,各器官生产力特征是不同的.
32 农业子系统生产力
根据各作物在农业子系统中所占的面积权重与
其生产力相乘, 可得农业子系统生产力(表 5) .
由表 5可以看出, 西坡村、飞马河村、南沟 3村
农业子系统生物生产力分别为 1405 、985、811 t
(hm- 2(年- 1, 而籽粒生产力分别为 389、387、
297 t(hm- 2(年- 1.系统生物生产力与籽粒生产力
呈正相关,这与当地的热量、种植习惯和种植面积有
关.飞马河村和南沟村冬季寒冷, 1 月极端最低气温
达- 254 & , 不利于冬小麦越冬, 个别年份虽可越
冬,但产量很低,因此, 以玉米种植为主.而西坡村则
相反,以冬小麦种植为主.两地存在的共同问题是应
加强作物管理,提高单产与品质.
33 果业子系统生产力
果业子系统生产力计算同农业子系统, 结果见
表 6. 由表 6 可以看出, 西坡村、飞马河村果业子系
统生物生产力分别是南沟村的 259、131倍,而果
实生产力(经济生产力)分别是南沟村的 678、148
倍.其中,西坡村、飞马河村、南沟村果实生产力分别
占果业子系统生物生产力的 6096%、2657%、
2328% .由此说明,果业的生产不单是果树栽植面
积的多少,更重要的是果园管理.西坡村苹果平均每
表 3 样地作物各器官生产力所占比例
Table 3 Productivi ty percentage of crop organs
作物
Crops
生产力
Productivity
( t(hm- 2(yr- 1)
各器官所占比例
Proport ion of each organ( % )
根
Root
茎
S tem
叶
leaf
果实
Harvest
果实中各器官比例
Proport ion of each organ in harvest ( % )
附属器官
Other organ
籽粒
Seed
玉米 Corn 1396 462 1795 1985 5758 3167 6833
小麦 Wheat 1226 1617 4570 3813 3498 6502
油菜 Rape 1017 242 3230 313 6215 7626 2374
谷子 Millet 642 764 2326 2258 4652 3906 6094
表 4 样地果树各器官生产力所占比例
Table 4 Productivi ty percentage of frui t trees organs
苹果
Apples
生产力
Productivity
( t(hm- 2(yr- 1)
各器官所占比例 Proport ion of each organ ( %)
根
Root
干
Stem
枝
Branch
叶
L eaf
果
Fruit
小计
Total
秦冠 Qinguan 572 287 1186 630 2715 5182 100
富士 Fushi 367 701 1946 1761 2885 2709 100
表 5 农业子系统生产力
Table 5 Productivi ty of agricul tural subsystem
村名
Villages
项目
Items
面积权重
Area scale
子系统生产力
Product ivity of subsystem
生物生产力
Biomass productivity
( t(hm- 2(yr- 1)
籽粒生产力
Seed productivity
( t(hm- 2(yr- 1)
经济产值
Economical value
(yuan(hm- 2(yr- 1)
占子系统比重
Proport ion in sub system( % )
生物生产力
Biomass productivity
籽粒生产力
Seed productivity
经济产值
Economic value
西坡村 玉米 Corn 030 560 190 80093 3986 4884 3829
Xipo 小麦 Wheat 060 737 183 107070 5246 4704 5119
油菜 Rape 010 108 016 21986 768 412 1052
系统 Total 100 1405 389 209149 100 100 100
飞马河村 玉米 Corn 050 629 281 117966 6386 7261 6015
Feimahe 谷子 Millet 050 356 106 78156 3614 2739 3985
系统 Total 100 985 387 196122 100 100 100
南沟村 玉米 Corn 050 520 218 91464 6412 7340 6072
Nangou 谷子 Millet 050 291 079 59162 3588 2660 3928
系统 Total 100 811 297 150626 100 100 100
264 应 用 生 态 学 报 16 卷
公顷产量为 30 t, 而飞马河与南沟村则为 9 t , 且飞
马河有大约 33 hm2 的残败园, 南沟村有近 50%的
园子基本不进行管理.
34 畜牧业子系统生产力
畜禽数量乘以畜产品产出,再除以农、果业总面
积,可得单位面积畜产品生产力(表 7) . 由表 7可以
看出,西坡村、飞马河村、南沟村第二性生产力中, 畜
产品生产力分别占生物生产力的 716%、604%、
354%;粪便生产力分别占生物生产力的 9284%、
9396%、9646%,而且各村畜牧业经济生产力均远
小于农业、果业子系统的经济生产力,说明畜牧业子
系统在农果复合生态农业中占的份额很低, 制约了
系统生产力的提高.
从粪便生产力来看, 各畜禽是不同的, 牛、猪、
羊、鸡、兔分别为 7800、1150、500、1681、4845 kg(
头(只) - 1(年- 1, 因此, 大牲畜是粪便的主要产出
源.各村由于畜种结构的差异, 粪便生产力不同, 西
坡村粪便生产以猪为主,飞马河村则以羊为主, 南沟
村以牛为主.从畜产品生产力来看, 猪、羊是畜产品
的主要产出源, 西坡村猪、羊分别占 6343%、
2040% ;飞马河村分别占 2284%和 6501%; 南沟
村分别占 1244%和 7221%.
35 农果复合生态系统生产力
各子系统单位面积生产力与其在农果复合生态
系统中的面积权重相乘,求和,可得到单位面积农果
复合生态系统的生产力(表 8) .
表 6 果业子系统生产力
Table 6 Productivi ty of fruit subsystem
村名
Villages
项目
Items
面积权重
Area scale
子系统生产力
Product ivity of subsystem
生物生产力
Biomass productivity
( t(hm- 2(yr- 1)
果实生产力
Seed productivity
( t(hm- 2(yr- 1)
经济产值
Economical value
(元(hm- 2(yr- 1)
占子系统比重( % )
Proport ion in sub system
生物生产力
Biomass
product ivity
果实生产力
Seed
productivity
经济产值
Economic
value
西坡村
Xipo
秦冠
Qinguan
060 610 410 475298 7731 8524 8517
富士
Fushi
040 179 071 82731 2269 1476 1483
子系统
Subsystem 100 789 481 558029 100 100 100
飞马河村
Feimahe
秦冠
Qinguan
070 308 087 100201 7719 8208 8238
富士
Fushi
030 091 019 21437 2281 1792 1762
子系统
Subsystem 100 399 106 121638 100 100 100
南沟村
Nangou
秦冠
Qinguan
05 130 042 48314 4262 5915 5866
富士
Fushi
05 175 029 34046 5738 4085 4134
子系统
Subsystem 100 305 071 82360 100 100 100
表 7 畜牧业子系统生产力
Table 7 Productivi ty of livestock farming subsystem
村名
Villages
项目
Items
存栏数(只 or 头)
Number of
livestock on hand
畜产品( kg(hm- 2(yr- 1)
Livestock product
肉
Meat
蛋、奶
Egg or milk
小计
T otal
畜禽粪便
Dejecta of
livestock and poult ry
( kg(hm- 2(yr- 1)
经济生产力
E conomic product ivity
(元(hm - 2(yr- 1)
西坡村 猪 Pig 1310 6141 0 6141 88275 20879
Xipo 羊 Sheep 840 1975 0 1975 24610 2326
牛 Cat tle 20 0 0 0 9141 320
鸡 Chicken 3470 529 1017 1546 3418 5754
兔 Rabbit 150 019 0 019 043 051
子系统 Subsystem 5790 8664 1017 9681 125487 2933
飞马河村 猪 Pig 400 1395 0 1395 20046 4741
Feimahe 羊 Sheep 2270 3970 0 3970 49462 4674
牛 Cat tle 70 0 0 0 23794 832
鸡 Chicken 2240 254 488 742 1641 2762
子系统 Sunsystem 4980 5619 488 6107 94943 13009
南沟村 猪 Pig 140 1095 0 1095 15743 3723
Nangou 羊 Sheep 1620 6357 0 6357 79202 7485
牛、驴 Catt le or donkey 180 0 0 0 137283 4801
鸡 Chicken 1920 413 939 1352 3156 5313
子系统 Subsystem 3860 7865 939 8804 235384 21322
2652 期 吴发启等:黄土高原中南部农果复合型生态农业生产力特征
表 8 农果复合生态系统面积比例、生物生产力及经济生产力
Table 8 Area proportion and physical productivity and economic productivi ty of agrofruit ecosystem
项目
Items
村名
Villages
农果复合生态系统 Agro fruit ecosystem
农业
Agriculture
果业
Fruit
畜牧业
Livestock
合计
Total
面积权重 西坡村 Xipo 0382 0618 1
Area scale 飞马河村 Feimahe 0528 0472 1
南沟村 Nangou 0586 0414 1
生物生产力 西坡村 Xipo 5367 4876 1352 11595
Biomass productivity 飞马河村 Feimahe 5201 1883 1011 8095
( t(hm- 2(yr- 1) 南沟村 Nangou 4752 1263 2442 8475
经济生产力 西坡村 Xipo 79895 344862 2933 454087
E conomic product ivity 飞马河村 Feimahe 103552 57413 13009 173974
( yuan(hm- 2(yr- 1) 南沟村 88267 34097 21322 143686
由表中可以看出,西坡村、飞马河村、南沟村就
生物生产力而言,表现为西坡村> 南沟村> 飞马河
村,而经济生产力却表现为西坡村> 飞马河村> 南
沟村,这种差异主要是由各村农、果业比重不同造成
的.在农果复合生态系统的第一性生产力中, 西坡
村、飞马河村、南沟村生物生产力分别为 10243、
7084、6015 t(hm- 2(年- 1,其中农业子系统分别占
5240%、7342%、7900%, 果业子系统分别占
4760%、2658%、2100%.但结合其农果业面积权
重,可以发现农业子系统对复合系统生物生产力的
贡献较大,也就是说, 农业子系统比重越大, 复合系
统的生物生产力越高;而果业子系统恰恰相反.从经
济生产力来看, 西坡村、飞马河村、南沟村分别为
424757、160965、122364 元(hm- 2(年- 1, 其中,
农业子系统分别占 1881%、6433%、7213%, 果
业子系统分别占 8119%、3567%、2787%, 表明
农业子系统对复合系统经济生产力的贡献较小, 而
果业子系统则相反. 即农业子系统比重越大, 复合系
统经济生产力越小, 果业子系统比重越大,复合系统
经济生产力越高.
从复合系统第二性生产力来看,生物生产力表现
为南沟村> 西坡村> 飞马河村,分别为 2442、1352、
1011 t(hm- 2(年- 1,结合前面的分析可知, 造成生物
生产力差异的原因是各村畜种结构的差异.
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作者简介 吴发启, 男, 1957 年生, 博士, 教授; 主要从事水
土保持与流域管理研究, 已发表论文 80 余篇, 教材、专著 8
本. T el: 02987092124; Email: wufaqi@ 263. net.
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