全 文 ：　　收稿日期: 1999-07-26
基金项目: 加拿大国际发展研究中心( IDRC )资助项目“中国农用林业系统综合研究/亚热带丘陵坡地农用林业模式研
究”的部分内容
作者简介: 范兴海( 1964-) ,男,浙江绍兴人,讲师,硕士.
　　文章编号: 1001-1498( 2000) 02-0197-06
我国农林系统小气候研究概述
范兴海, 黄寿波
(浙江大学生命科学学院,浙江杭州　310029)
摘要: 综述了我国自 1990 年以来农林系统小气候研究概况及进展。农林系统的小气候特征是: ( 1)
热量平衡的各分量白天为正值 ,夜间为负值。热量平衡的各分量中,潜热通量占净辐射的比值最大,
湍流热通量和土壤热通量均较小。( 2)在农林系统中,随着植物覆盖度的增加,其净辐射、光照强度、
温度日较差和风速随之减小, 但空气湿度增加。( 3)在农林系统中,随着土壤深度的增加, 土温变化
的振幅按几何级数减小, 位相按等差级数落后。土温梯度变化特点与土温变化相似。了解农林系统
小气候特征有助于合理选择植物覆盖度、树木高度和树冠结构,保持组合的动态平衡,提高综合经
济生态效益。
关键词: 农林系统; 小气候; 种植模式
中图分类号: S716. 3　　　　文献标识码: A
农林系统( Ag roforest ry Systems)又称混农林业或农林间作, 是农林协调发展,互相促进,
充分利用地力及光、热、水资源, 在同一土地上取得最大经济效益和良好生态效益的一种生产
技术或土地经营方式。我国是推行农林系统最早的国家之一 [ 1～3] ,早在汉朝(公元前206～公元
220年)不少农村已推行农林间作或混作 [ 3]。目前全国有农林复合种植面积约 666. 7万hm2 ,是
世界上农林间作面积最大的国家。主要种植模式有:林-粮(粮食作物)、林-经(经济作物)、林-
油(油料作物)、林-糖(糖料作物)、林-菜(蔬菜)、林-果(果树,有时果树作为经济林与其它作物
间作)、林-菌(食用菌)、林-牧(牧草或饲料作物及家禽、家畜养殖)、林-茶(茶树)、林-桑(桑树)、
林-渔(渔业)、林-药(药用作物)等[ 4]。
实践证明,发展农林系统具有显著的经济、生态和社会效益 [ 5～7]。大力发展农林人工复合
生态系统,对缓和当前人类面临的人口压力、耕地缩减、粮食短缺、能源匮乏和生态环境恶化等
问题,具有十分重要的意义。本文介绍了我国近 10 a 来农林系统小气候研究概况及进展。
1　农林系统小气候研究的特点
　　我国对农林系统小气候进行较为广泛、系统的研究, 是从 20世纪 80年代开始的。加拿大
国际发展研究中心( IDRC )与中国林业科学研究院( CAF)联合编辑出版的《Agro fo rest ry
Systems in China》( 1991) [ 8～13] ,中国林学会林业气象专业委员会等编的《中国林业气象文集》
( 1989)
[ 14～16]
,以及有关学术刊物上发表了很多关于农林系统小气候的论文 [ 17～21]。近 10 a 来,
有关这方面的论文逐渐增多, 据不完全统计,在省级以上学术刊物上发表的论文超过了 100
林业科学研究　2000, 13( 2) : 197～202
For est R esear ch 　　 　　
篇。从这些论文可以看出, 我国农林系统小气候的研究有下列特点:
1. 1　研究目的比较明确
农林系统小气候研究结合农林生产实际,努力为国民经济建设服务。例如贾玉彬等[ 22]研
究杨-粮间作模式中光照的时空分布特征,提出了杨树( Populus sp. )的合理间距。周允华等 [ 23]
研究树冠遮荫对作物籽粒产量的影响,提出合理控制树冠来提高作物产量。刘建栋等 [ 24]提出
适当修剪杨树枝条改善光质,可以提高油菜( B rassica campestri s L. )产量。傅金和等[ 25]提出控
制合理的林木树冠遮荫度以提高夏茶( Camell ia sp. )品质。
1. 2　研究内容相当广泛
研究的栽培模式包括林-粮[ 26～31]、果-粮 [ 32～35]、林-茶[ 36～47]、林-油[ 24, 48]等。研究的小气候要
素包括光照 [ 32, 33]、辐射 [ 49]、光谱[ 48]、辐射平衡[ 16]、热量平衡[ 15、39]、气温[ 2 5, 36]、空气湿度 [ 41, 42]、土
壤温度[ 34, 41]、风速[ 36]、人体舒适度与劳动生产率[ 37, 38]等。
1. 3　观测手段有了改进
除应用常规小气候仪器外, 还广泛应用遥感、遥测技术。例如用点状或线状量子传感器 [ 32]
测定光合有效辐射。用红外测温仪[ 34]测定地表平均温度。用 Li-1800便携式辐射分光光谱
仪[ 49 ]进行光谱成分分析,用 Licor -188B辐射量子强度仪 [ 24]测定各辐射分量强度等。
1. 4　研究深度有一定提高
除揭示各种农林系统小气候时空分布外,还对各小气候要素进行了理论分析和数学模
拟[ 32～34, 49, 50]。例如,对农林系统内林高与光照的关系,太阳辐射的动态分布, 太阳光谱的变化,
地温的变化, 及其与作物产量的关系,均建立了数学模型。
2　农林系统小气候研究内容
2. 1　辐射与光照
要使农业和林业增产增效, 合理控制辐射与光照是关键。在农林系统小气候研究中,有关
辐射与光照的论文约占二分之一。这些论文大多从树冠辐射传输方程入手,引进大量树冠几何
学特征参数和光学参数,得出光照、辐射、透光率、光合有效辐射的数学计算式[ 32, 33, 49, 50] ,并测
定了人工林内的太阳辐射光谱 [ 49]。如周允华[ 32] 在河北省栾城县用量子传感器对桃
( A mygdalus p ersica L. )、梨( Py rus sp. )和苹果(Malus sp. )树冠层的透光率作了测量,得出晴
天树冠透光率
的日变化呈 U 字形,日平均透光率
d与树种和树龄的关系不大;正常年份, 展
叶后符合关系式
d= 7. 85N - 0. 88, N 为从4月 1日起计算的天数。另刘建栋等[ 49]在安徽省怀宁
县利用 Li-1800辐射分光光谱仪测定杨树-油菜复合生态系统中晴天的光谱,揭示一天之中油
菜上方太阳总辐射光谱中紫外线百分比变动范围在 1. 5%～6. 2% ,早晚较大, 其余时间较小;
兰紫光变动在 12. 5%～24. 0% ,变化基本趋势与紫外线相同;绿光的变化范围是 18. 0%～21.
6% ,早晨、中午、傍晚值较小, 上午、下午值较大;红橙光变动在 11. 4%～18. 3% ,下午值较小,
傍晚值较大; 红外线变动在 34. 7%～54. 4%, 早晚值较小, 中午最大; 并指出光合有效辐射早
晨、上午、中午、下午和傍晚分别为总辐射的 56. 1%、51. 0%、41. 7%、45. 0%和 55. 6% ,也存在
明显的日变化。
2. 2　辐射平衡与热量平衡
这方面的论文不多。高素华等[ 15, 16]在 80年代对林-粮间作园进行过辐射平衡和热量平衡
198 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　第 13卷
研究。范兴海等[ 39] 1992 夏季在安徽省黄山市对杉 ( Cunnignghamia lanceolata ( Lamb. )
Hook. ) -茶间作园进行了微气象梯度观测,得到在晴天条件下热量平衡各分量值一般白天为
正,夜间为负,日值的日较差杉-茶间作园比纯茶园小,且杉-茶间作园最大、最小值出现的时间
较纯茶园滞后;热量平衡各分量中,潜热通量占净辐射的比值最大(约 1/ 3～1/ 2或更多) ,湍流
热通量值除短时间偶而较大外一般较小,土壤热通量约占净辐射的 1/ 6。
2. 3　温度和湿度
有关这方面的论文较多。在小气候论文[ 28, 29, 36]中探讨多种栽培模式,如林-粮、林-果、林-
茶、果-粮、林-油、林-草等模式中气温、土壤温度、空气湿度的时空分布特征。如周允华等[ 34]在
河北省栾城县用红外测温仪对果树树冠遮荫引起的地表温度变化作了测量, 结果表明地表温
度的降低值
T (℃)主要取决于树冠透光率
和太阳的光合有效量子通量密度 U0 (
mol·
m
- 2·s- 1) ,它们之间满足关系式
T = 0. 011 3U 0( 1-
)。又黄寿波等[ 41]研究了桃茶人工复合
系统和普通茶园内土温的振幅和位相随深度变化的特征和土温铅直变化的类型。
2. 4　人体舒适度和劳动生产率
农林间作后, 由于引起农林系统内小气候变化, 必然引起林下从事农事操作的劳动者的感
觉不同,从而影响劳动生产率。傅懋毅等 [ 37]曾在夏季对桃-茶间作园和普通茶园进行了小气候
测定和采茶试验, 结果表明在桃-茶间作园内采茶工人的人体舒适度和劳动生产率均有一定程
度的提高。此外,也对农林系统内的风速进行过测定[ 36～38] ,结果认为系统内的风速小于单作和
裸地,且风速随系统内植被覆盖度增大而减小。
3　我国农林小气候研究动向和建议
　　近 10 a 来,与以往比较,我国农林系统小气候研究, 有林业、农业、气象、地理和生态工作
者等参加,出现多学科交叉研究,除研究农林系统小气候特征外,还研究小气候对林木、作物产
量及品质的影响, 小气候与人类活动、劳动效率的相互关系等,研究领域有所拓宽。同时研究农
林系统小气候分布规律及小气候与作物产量之间的关系时广泛地采用数值模拟 [ 32～34, 49, 50] , 进
行量化分析, 提高了研究质量。另外, 重视以农业和林业兼顾的观点来研究气象问题,协调农林
业的关系,以求合理利用小气候资源,提高综合效率。根据国际上小气候学的发展趋势和相关
学科的研究进展, 对今后我国农林系统小气候研究提出以下建议:
( 1)改进观测手段。由于小气候的可塑性很强,为获得农林系统内的小气候规律,往往要进
行大量的长时间观测, 消耗大量的人力、物力,且还有可能造成人为误差。因此广泛采用先进的
探测仪器, 利用遥测、遥感技术尤为迫切。同时, 建立自动的小气候观测记录站也是行之有效
的。在条件允许的情况下, 应建立人工小气候室进行模拟实验及进行计算机模拟。
( 2)开展多学科合作研究。进行农林系统内的小气候研究,要同研究农林系统内农作物及
树木生长的生理生化特征结合起来, 这是今后要重点加强的。只有这样才能更直接地阐明小气
候特征与作物生长的关系, 更好地调控和利用小气候资源。
( 3)以提高综合经济生态效益为最终目的。在农林系统研究中,研究和改造小气候,不仅要
使农林业优质高产,更重要的是要综合考虑人力、物力的投入产出比, 以达到最大的经济生态
效益。
199第 2 期 范兴海等:我国农林系统小气候研究概述　　 　
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201第 2 期 范兴海等:我国农林系统小气候研究概述　　 　
The Investigation on Microclimatology of
Agroforestry System in China
FA N X ing -hai , H UAN G Shou-bo
( College of Life S cien ce, Zhejiang U nivers ity, Hangzhou　310029, Zh ejiang, Ch ina)
Abstract: Ag roforest ry system or farm fo rest ry is a product ion technique or method that
combines agriculture and for estr y to ful ly ut ilising the natural resources of sunlight ,
temperature and w ater . T he invest igat ion on the sur vey of the ag roforest ry systems
microcl imate in China since 1990′s w as summar ized. T he characteristics of agro fo rest ry
sy stems m icroclimate are: ( 1) Component values o f heat balance ar e po sit ive in day time but
negat ive at night . Among all component values o f heat balance, the latent heat f lux occupies
the highest proport ion f rom net radiation, both turbulence heat f lux and soil heat f lux occupy
low er. ( 2) With the increase o f plant coverage in agr ofo rest ry eco sy stem , the net radiat ion,
the relative intensity o f illuminat ion, temperature differ ent iat ion between day and night , and
w ind speed decr ease, but air humidity incr eases. ( 3) With the increase of soil depth in the
agro for est ry ecosy stem , the amplitude of temperature decreases in acco rdance w ith geometric
series and the phase of temperature t railed in accordance w ith isog ap ser ies. The temperature
gr adience var iat ion of soil are sim ilar as the variety character of soil temperature. Know ledge
on the characterist ics of micro climate in the agr ofo rest ry systems is help ful for rational
select ing plant co ver age, t ree height and canopy str ucture of t rees in agr ofo rest ry systems.
The study is favourable for maintaining the dynamic balance and increasing the
compr ehensive benefit s of the systems.
Key words : agr ofo rest ry systems; microcl imate; cult ivation model
202 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　第 13卷