全 文 ：　　1996—12—24收稿。
王冬梅讲师,孙保平(北京林业大学　北京　100083) ;刘敬军(河北省水利厅)。
* 本研究为国家“八五”攻关“黄土丘陵沟壑区小流域综合治理生态农业系统开发研究”部分内容。本文承蒙博士生导师
孙立达教授的指导,在此深表谢意。
黄土丘陵区小流域林业土地生产潜力研究*
王冬梅　孙保平　刘敬军
　　关键词　黄土丘陵区　小流域　土地生产潜力　气候生产潜力　现实生产潜力
　　土地是由土壤、气候、地貌、岩石、植被和水文等因素组成的自然历史综合体,是一切生产
和一切生物生存的源泉。长期以来,黄土高原由于人口数量的迅猛增长, 导致水土流失、土地退
化和生态环境恶化等一系列生态问题,人口、资源与环境间的矛盾日益尖锐。我国小流域综合
治理的实践证明, 林业在小流域综合治理中,始终是变生态、经济条件恶性循环为良性循环,也
是发展山区经济、改善人民生活的关键措施,因此如何充分发挥小流域内的光、热、水、土资源
生产潜力, 创造更高的土地利用率和土地生产力,已成为小流域治理中需要研究的重大课题。
在解决这一问题的过程中, 对小流域林业土地生产潜力和农业自然资源的开发利用研究,则是
基础和关键, 并有着重要的实践指导意义。本文通过对黄土丘陵区黄家二岔林业土地生产潜力
的研究,提供了该小流域内林业的理论产量,指出了目前林业的现实生产潜力与气候生产潜力
之间的差距, 预示了该小流域林业的发展前景。
1　研究地区概况
1. 1　黄家二岔小流域自然概况
黄家二岔小流域位于黄河中游地区的黄土高原中心地带, 属宁夏回族自治区西吉县西部
马建乡大湾村,地理坐标为 105°29′～105°31′E, 35°17′～35°58′N,海拔为 1 860～2 135 m, 面
积为 5. 7 km 2, 流域长 3. 75 km。
该流域地貌以黄土梁状丘陵为主,西高东低,阳坡较陡,坡面破碎,阴坡比较平缓,坡面比
较完整, 全流域平均坡度 18°, 沟壑密度为 1. 23 km/ km2。生产用地 490 hm2 , 土地利用率
88. 6% ,第四纪黄土是其主要成土母质,厚度 20～50 m,其下有第三纪红土分布。流域内多年
平均降水量为 402. 2 mm ,且主要集中于 7、8、9三个月,历年平均水面蒸发量为 1 482. 3 mm,
以 5、6两月为最大,分别为 222. 5 mm 和 229. 4 mm。干燥度 K 在 1. 21～1. 54之间,属半干旱
型。该地区光照时间长,全年只有不到 1/ 3的阴天日数,空气干燥,年平均相对湿度为 65% ,有
利于地面接受更多太阳辐射。该地区年平均气温为5. 8 ℃,≥0℃积温为 2 811. 6 ℃( 235 d) ,
≥10 ℃积温为 2 186. 7 ℃( 137 d) ,无霜期 121 d。该地区年平均风速为 2. 2 m/ s,以偏南风为
最多,但大于 8级以上的大风为北风,年均出现十次左右,出现的时间多在春季,大风频数多时
一年出现 26次,最少时一年仅为一次。冰雹出现的概率虽小,但危害严重,该流域具有明显的
大陆性气候特点, 属半干旱区与干旱区的过渡带。
林业科学研究　1998, 11( 1) : 107～110
Forest Research 　　 　　　
该流域无天然林分布。经近十年的综合治理,目前全流域森林覆盖率已达 23. 3% ,主要树
种有北京杨( Populus×beij ingensis Hsu)、刺槐( Robinia p seudoacacia L. )、油松( P inus tabu-
laef ormis Carr. ) ,兴安落叶松( Larix gmel inii Rupr . )、沙棘( H ippophae rhamnoides L. )、柠条
( Car agana microp hyl la( Pall. ) Lam . )、柽柳 ( Tamarix chinensis Lour. )、旱柳( Salix matsu-
dana Ko idz. )、白榆( Ulmus pumila Linn. )、杜梨( Py rus betulaef olia Bunge)、臭椿( A ilanthus
al tissima ( Mill. ) Sw ing le)等。
1. 2　社会经济状况
黄家二岔小流域内有三个生产队, 1990年共有人口 545人,其中劳动力 215人,人口密度
为 95. 61 人/ km 2。人口全部为回民, 有长期饲养羊的习惯,由于放牧会导致水土流失加剧, 加
上该流域基本无副业, 生产资源缺乏,交通运输不便,产品无交换。该流域以种植业为主,林业
用地为 132. 67 hm2 ,占总面积的 23. 3% ,农林牧比例为 1. 555∶1. 0∶1. 62。虽经十年的综合
治理,温饱问题已经解决,生活燃料基本满足,但因干旱缺水, 投入不足, 管理水平低下,土地生
产潜力还未得到充分发挥。
2　研究方法
2. 1　外业资料的收集与整理
( 1)历年气象资料的收集:收集并整理了该地区 1957～1991年共计 34 a 的有关气象资
料,其中包括降水、气温、蒸发、风速、相对湿度、辐射、日照时数及日照百分率等。
( 2)植被资料调查: 实地调查了流域内的植被类型和种类; 采用标准地调查法分别实测了
流域内乔木树种, 及其优势木的平均胸径和树高,用立木单株材积公式 V = 0. 424( H + 3) g1. 3
换算[ 1] , 求得单位林地面积的蓄积量, 用样方调查法测得流域内各灌木树种的平均产量和最高
亩产薪柴量。
2. 2　林业土地生产潜力的估算及分析方法
由于林业生产具有周期长、投资大、见效慢等特点,林业土地生产潜力的研究尚比较薄弱,
目前还没有较理想的估算方法。本文采用桑斯维特纪念模型估算林业的气候生产潜力,而其现
实生产潜力则采用标准地(或样地)调查法经换算求得单位面积的蓄积量或产柴量。并进行对
比分析。
3　结果与分析
3. 1　林业土地气候生产潜力
1974年德国的 H. Lieth 在 Thor nth Wait 研究基础上提出了 T hornthw ait Memo rial 模
型,它是用蒸发散量来计算植物产量的[ 2]。因为蒸发受太阳辐射、温度、降水量、饱和气压差、风
速等一系列气候因素的影响,因此蒸发散量能把水热平衡联系在一起,是一个地区水热状况的
综合表现;同时蒸发散量包括蒸发、蒸腾的总和,而蒸腾与光合作用有关,通常蒸发散作用越
强,光合作用也越强,植物产量也就越高,因此蒸发散量与植物产量密切相关,由此得到:
T SP w = 3 000[ 1 - e- 0. 000 969 5( w- 20) ] ( 1)
式中 TSPw——以实际蒸发散量计算得到的植物气候潜力[ g/ ( m2·a) ] ; w——年均实际蒸发
散量( mm ) , 可由 T urc 公式确定, 即: w = 1. 05N / 1+ ( 1. 05N / L ) 2 , 其中 N 为年降水量
108 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　11 卷
( mm ) , L 为年最大蒸发散量,是温度 t的函数: L = 300+ 25t+ 0. 05t 2(当且仅当 N > 0. 316L 时
Turc 公式才适用,若 N < 0. 316L ,则 w= N )。
据研究, 一般树干部分占总干物质的 60%, 地上部分的薪柴占总干物质的 70%。则乔木树
种树干材积生产潜力可由( 2)确定:
V = 6T SP w ( 1 + Sg ) /W g ( 2)
　　薪炭林地上部分薪柴气候生产潜力由( 3)确定:
H = 7T SPw ( 1 + Sg ) /W g ( 3)
式中V ——木材树干材积[ m3 / ( hm2·a) ] ; H——地上部分薪柴湿度;W g——湿材单位体积的
重量( kg / m 3) (硬质木材 W g= 1 600 kg/ m 3,软质木材 W g= 800 kg/ m 3 ) ; Sg——植物体内含水
量,根据 93个树种含水量统计资料知, Sg= 1 kg/ m3。
据黄家二岔小流域年均温和年降水量,用桑斯维特纪念模型求得林业土地气候生产潜力。
3. 2　林业土地现实生产潜力
林业的现实生产潜力是以同一林种、不同林分中生长势最好、生长量最大的优势木(或样
方)的产量求得,就用材林而言,优势木的生长条件最好,可以认为充分利用了现有环境条件,
故可作为生产潜力的依据。本文采用调查法确定出优势木后, 实测其胸径、树高、占地面积、1/ 2
树高处直径, 用单株立木材积公式:
V = 0. 424( H + 3) g1. 3 ( 4)
式中V ——立木材积( m 3) ; H ——树高; g1. 3——胸高断面面积。求出单株优势木材积,并根据
实测的占地面积换算求出用材林现实生产潜力。对薪炭林则用样方调查法,测得生长量最大的
样方面积产量,并依样方面积换算求得薪炭林的现实生产潜力。流域内各树种现实生产潜力如
表 1。
表 1　黄家二岔小流域林业气候潜力和现实生产潜力
项　目　　 乔木(用材林) [ m3/ ( hm2·a) ] 灌木(薪炭林) [ kg / ( hm2·a) ]落叶松 北京杨 旱柳 白榆 沙棘 大柠条 刺槐 小柠条
气候生产潜力 7. 35 14. 55 14. 55 14. 55 13 597. 5 13 597. 5 13 597. 5 13 597. 5
现实生产潜力 3. 00 6. 45 4. 50 5. 40 9 000 7 500 9 300 6 990
现实生产潜力与
气候生产潜力之比 0. 41 0. 44 0. 31 0. 37 0. 66 0. 55 0. 68 0. 51
3. 3　林业生产潜力分析
由表 1可以清楚地看到,灌木薪炭林土地现实生产潜力与气候生产潜力的比值为 0. 51～
0. 68,平均为 0. 6,说明灌木薪炭林土地现实生产潜力已经达到了气候生产潜力的 60%左右,
而乔木用材林土地现实生产潜力与其气候生产潜力之比为 0. 31～0. 44,平均为 0. 38,说明其
现实生产潜力不足气候生产潜力的1/ 2,平均只有38%。由此可见,在流域内种植灌木,培育水
土保持薪炭林要比种植乔木用材林更能充分利用其自然资源。在目前的生产水平下,该地的自
然条件更适于种植灌木。因此, 在小流域综合治理中,应大力发展灌木林。从现实生产潜力的
研究结果可知,灌木树种中,刺槐林地现实生产潜力高于沙棘、大柠条和小柠条。乔木树种中,
杨树林地现实生产潜力依次高于白榆、旱柳、落叶松。在树种选择上,营造灌木水土保持薪炭林
时应首先选择刺槐和沙棘, 其次选择大柠条和小柠条;营造乔木用材林时,应首先选杨树。
1091 期　　　　　　　　　　王冬梅等: 黄土丘陵区小流域林业土地生产潜力研究
从现实生产潜力与气候生产潜力之比还可以看出, 在该流域内无论是种植灌木还是乔木
都还有相当大的潜力可挖, 其生产力水平将随着生产水平的提高而提高。只要加强管理,改善
林木的生产状况, 创造有利的生长发育环境,现实生产力会尽快接近气候生产潜力。
4　结　论
　　( 1)黄家二岔小流域内乔木用材林地气候生产潜力平均为 12. 75 m3 / ( hm2·a ) ,现实生产
潜力平均为 4. 80 m3 / ( hm2·a) ; 灌木水土保持薪炭林的气候生产潜力平均为 13 597. 5 kg /
( hm
2·a) , 现实生产潜力平均为 8 197. 5 kg/ ( hm 2·a)。
( 2)在该流域内,灌木林的现实生产潜力达到气候生产潜力的 60% ,乔木林的现实生产潜
力达到气候生产潜力的 38%, 说明在目前生产条件下, 种植灌木比种植乔木更能充分利用该
流域的自然资源。在小流域综合治理中,应大力发展灌木林。
( 3)从现实生产潜力的研究结果分析, 灌木树种中,刺槐的现实生产潜力高于沙棘,其次是
大柠条和小柠条; 乔木树种中,杨树的现实生产潜力依次高于白榆、旱柳、落叶松。该地区在树
种选择上, 营造灌木水土保持薪炭林时应首先选择刺槐和沙棘,其次选择大柠条和小柠条; 营
造乔木用材林时, 应首选杨树。
参　考　文　献
　　1　北京林业大学编.测树学.北京:中国林业出版社, 1986.
　　2　袁嘉祖,张汉雄.黄土高原地区森林植被建设的优化模型.北京:科学出版社, 1991.
Study on Potential Productivity of Forestry Land in Huang Jiaercha
Small Water-Shed of Loess Hilly Area
Wang Dongmei　 S un Baop ing　 L iu J ingj un
　　Abstract　In this paper , potent ial forest ry land product iv ity in Huang Jiaer cha small wa-
ter -shed of lo ess hilly area is analy zed, based on the evaluat ion o f land f itness. W ith the
Thor nthw ait M emorial Model, the climat ic po tential capability of pr oduct ivity of the w ater-
shed is calculated roughly . T he r esults show that the climat ic potent ial capability of produc-
tiv ity of arbor land is 12. 75 m
3
/ ( hm
2·a) and that of shrub land is 13 597. 5 kg / ( hm2·a) .
The present potent ial capability of product iv ity of ar bor land is 4. 80 m
3 / ( hm
2·a ) and that
of shrub land is 8 197. 5 kg / ( hm
2·a) and is 38% and 60% o f the climat ic potent ial capabili-
ty of product ivity respect iv ely . It is indicated that to plant shrub w ill make full use of the
natural resources in the w ater -shed and furthermor e, amongst the shr ub, plant ing Robinia
p seudoaeacia is bet ter . It must be of great significance to guide the current productive and
compr ehensive management of small w ater-shed in lo ess hilly area.
　　Key words　loess hilly area　small w ater -shed　land potent ial capability of pr oduct ivity
　climat ic potent ial capability of product iv ity　curr ent potent ial capability of product ivity
　　Wang Dong mei, Lecturer, Sun Baoping ( Beijing Fores t ry Un ivers ity　Beijing　100083) ; L iu J ingjun ( Hydrological De-
partm ent of Heb ei Provin ce) .
110 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　11 卷