全 文 ：第 50 卷 第 8 期
2 0 1 4 年 8 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50，No. 8
Aug．，2 0 1 4
doi:10．11707 / j．1001-7488．20140820
收稿日期: 2014 － 02 － 26; 修回日期: 2014 － 06 － 28。
基金项目: 林业公益性行业科研专项(201204105) ; 江苏高校协同创新计划资助项目。
我国农林复合系统自然资源利用率研究进展
李岩泉1 何春霞2
(1．中国林业科学研究院 北京 100091; 2．中国林业科学研究院林业研究所 北京 100091)
摘 要: 农林复合系统是一种动态的自然资源管理系统，通过总结我国农林复合系统在光能、水分、养分及土地
等自然资源利用率的研究进展，认为农林复合系统具有提高自然资源利用率等重要作用，只是由于气候、树种林种
及其密度和林龄、作物种类的差异，使得提高的幅度有所差异而已; 并从研究尺度、研究内容及方法等角度，提出研
究展望。
关键词: 农林复合系统; 资源利用率
中图分类号: S718. 55 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2014)08 － 0141 － 05
Ｒesearch Progress of Natural Ｒesource Utilization in
Agroforestry System in China
Li Yanquan1 He Chunxia2
(1 ． Chinese Academy of Forestry Beijing 100091; 2 ． Ｒesearch Institute of Forestry，CAF Beijing 100091)
Abstract: Agroforestry system is a dynamic natural resource management system． This paper summarized the research
progress of agroforestry system in the utilization of solar radiation，water，nutrition，land and other natural resources． We
concluded that agroforestry system was important to improve the utilization of natural resources． However，the degree of
this improvement was different due to differences in climate，forest category and tree density and stand age，crop types．
The research scale，research content，method and research prospects were also proposed in this paper．
Key words: agroforestry system; resource use efficiency
农林复合系统又称复合农林业( agroforestry)，
是一种传统的土地利用和经营方式，其实践历史与
古代农业基本平行，但其实践意义和理论价值长期
以来未能得到足够重视，直至 20 世纪 70 年代，由于
“人口剧增、粮食短缺、资源危机、环境恶化”等全球
性问题的出现，才促使人们越来越深刻地意识到森
林与 21 世纪可持续发展休戚相关的重大意义以及
拯救森林的紧迫性。由于在短期内完全恢复森林状
态，特别是在农区既不可能也无必要，因此人们才真
正从科学的角度重视复合农林业。国内外农、林界
学者大力提倡发展以防护林为主体结构的复合农林
业系统，以增加森林覆盖率，使得复合农林业受到世
界上众多国家和地区的普遍关注和广泛重视。但是
由于国家之间在经济、社会、自然条件等方面存在差
异，使得研究和实践方面侧重点有所不同。为促进
各国实践经验和理论研究的交流，推动复合农林业
的发展，“国际复合农林业研究中心”( ICＲAF)于
1976 年在加拿大国际发展研究中心( IDＲC)的资助
下得到成立。
Agroforestry 一词最早出现于 1977 年由 IDＲC
完成的《树木、粮食和人类》项目文件中。该词的出
现引起了世界各国农林业专家的广泛关注，并予以
各种各样的定义(King，1979; Nair，1985; Lundgren，
1990; 蒋建平，1990; 李肇齐，1991; 熊文愈，1991;
谢京湘等，1988; 娄安如，1994; Leakey，1997)。为
更好地适应资源与环境持续管理的复杂性，ICＲAF
主任 Leakey 于 1996 年对农林复合系统又做了如下
解释: Agroforestry 是一种动态的、以生态学为基础
的自然资源管理系统，通过在农地及牧地上种植树
木达到生产的多样性和持续发展，从而使不同层次
的土地利用者获得更高的社会、经济和环境方面的
效益(Leakey，1997)。
林 业 科 学 50 卷
自然资源利用率是衡量农业生态系统健康稳定
的重要指标之一。由于不同作物和树木在生长周期
和空间分布上存在差别，从而表现在对光照、水分、
养分以及土地等自然资源的利用方面存在差异(李
文华等，1994)。农林复合系统时空结构的合理配
置，打破了单一的农业生产模式，将林木与作物或牧
草、药材等有机地结合在一起，形成一个多类型、多
层次、多功能的立体复合种植系统，在提高资源利用
率方面具有独特功能。自然资源利用率一直是农林
复合系统的重要研究内容，对优化选择结构配置模
式具有重要指导作用。本文将概述我国农林复合系
统光能、水分、养分和土地等资源利用率的研究进
展，以期为农林复合系统的发展提供科学依据，为进
一步深入研究农林复合系统功能及效应提供参考。
1 农林复合系统自然资源利用率研究进展
1. 1 光能利用率
光资源是作物生产的基本能源，光能利用率是
计算林木与作物生产力的重要指标，是进一步研究
农林生态系统能值与能流、生产力效应具有的基础
数据。利用作物间生长期的长短及播种期的早晚，
错开主要光竞争时期，解决茬口、季节矛盾，可保证
前后季作物都有充足的生育期，从而获得高产。如
进行冬小麦(Triticum aestivum)、夏玉米(Zea mays)、
春玉米立体种植，可使田间高光合效率的旺长期延
续交替，从而充分利用光能资源，提高光能利用率和
增加光合产物。
黄淮海平原是我国重要农区，林网式杨农复合
系统、杨 树 ( Populus ) 防 护 林 网 内 的 梨 ( Pyurs
communis)农间作系统 (以下简称“杨梨农复合系
统”)是该区海河平原普遍存在的农林复合系统。
孟平等(1999)研究表明，对比单作作物系统，林网
式杨农复合系统、杨梨农复合系统可使小麦光能利
用率分别提高 13. 0%，7. 5%，经加权平均计算后，
二者系统总体光能利用率比单作小麦系统分别高
18. 9%，31. 1%，可见复合系统内层次越多，结构越
复杂，则总光能利用率越高，多层次立体复合系统可
有利于充分利用光能资源; 吴刚等(1994)在黄淮海
地区豫 北 平 原 研 究 发 现，沙 兰 杨 ( Populus ×
canadensis cv． ‘Sacrou 79’) －小麦 /玉米复合系统、
泡桐(Paulownia tomentosa) －小麦 /玉米复合系统和
苹果(Malus pumila) －小麦 /花生(Arachis hypogaea)
复合系统光能利用率分别为 1. 0%，1. 047% 和
1. 138%，比单作作物系统的 0. 729% 分别提高
37. 2%，43. 6%和 56. 1% ; 方升佐等(2004)在黄淮
海地区徐淮平原研究表明，6 种不同株行距的 7 年
生杨树 －小麦间作模式的光能利用率比单作小麦提
高 18. 8% ～ 43. 8%。
李文华 ( 2003 ) 也得出在杨 － 麦、杨 － 大豆
(Glycine max)和杨 － 玉米间作系统中，光能利用率
比对照分别提高 35. 32%，48. 51 和 27. 62% ;泡桐作
物复合系统中，受泡桐遮荫影响的也只是树冠下有
限面积的作物，对于行间作物仍有明显的增产作用。
在渭北旱塬区，王忠林(1998)研究表明，小麦
与花椒 ( Zanthoxylum bungeanum)、杨树、苹果、泡
桐、杜仲(Eucommia ulmoides)间作系统内小麦光能
利用率的平均值比单作小麦高 52. 6%，且提高幅度
旱年高于丰水年。
在晋西黄土丘陵沟壑区，高峻等(2006)研究退耕
还林 地 林 草 复 合 模 式 生 态 效 应，对 比 侧 柏
(Platycladus orientalis) －杂草复合模式(CK)，侧柏 －
沙打旺(Astragalus adsurgens)复合模式、侧柏 －草木
犀(Melilotus officinalis)复合模式、侧柏 － 紫花苜蓿
(Medicago sativa)复合模式可使牧草光能利用率提
高 49. 1% ～ 97. 2%。
在四川盆地及浅丘农区，向成华(1996)研究表
明，林农复合系统光能利用率比单作农地系统高
9. 8 % ～ 14. 1 % ; 费世民等(2000)研究指出，与农
地系统相比，光能利用率可提高 12. 09%，具有较大
的生产潜力。
在岷江上游干旱河谷地区，包维楷(1998)研究
表明，苹果 +小麦 /玉米→蔬菜 /苕子(Vicia villosa)
复合模式、苹果 +小麦 /大豆→苕子 /蔬菜复合模式、
花椒 +玉米 /马铃薯( Solannum tuberosum)复合模式
3 种典型复合系统内的作物及蔬菜总光能利用率分
别为 1. 205%，0. 661%，0. 752%，远高于单作系统
的 0. 297% ～ 0. 731%。
1. 2 水分与养分利用率
由于不同作物和树木在生长周期和空间分布上
存在差别，因此农林复合系统通过树木和作物配置，
不仅能够协调农林用地矛盾，而且可以使复合系统
中的各组分生态互补，更加高效地利用土壤中的水
分与养分等资源。土壤水分是农林复合系统中各组
分竞争的主要对象，很多研究表明农林复合模式能
提高系统内的土壤含水量。如翟进升等(2005)对
低丘红壤的南酸枣(Choerospondias axillaris)与花生
复合系统、云雷(2008)对黄土区 7 种典型果农复合
系统等的研究都表明复合系统土壤含水量均高于纯
农地，从而大大提高系统的水分可利用率。
水分利用效率(water-use efciency，WUE)是植
241
第 8 期 李岩泉等: 我国农林复合系统自然资源利用率研究进展
物生理活动过程中消耗水形成有机物质的基本效
率，是确定植物体生长发育所需要最佳水分供应的
重要指标之一(Bohn et al．，2002)。WUE 是表征与
评价农林复合系统功能与效应的重要指标之一，是
水资源紧缺地区农林复合系统结构与模式优化选择
的重要评价之一。在黄淮海平原，陆光明等(1992)
研究表明，对比单作作物系统，林网式杨农复合系
统可 使 冬 小 麦、玉 米 WUE 分 别 提 高 15. 2%，
16. 1%。孟平等(1999)进一步研究证实该类复合
模式可使冬小麦、玉米 WUE 提高 7. 4%，7. 5%，经
加权平均计算后，系统总体 WUE 比单作作物系统
高 5. 3%。樊巍(2000)研究表明，林网式农林复合
系统可以使冬小麦日平均 WUE 提高 6. 33%，小麦
WUE 也存在着“午休”现象，林网可以有效地缓减这
一现象。张劲松等(2002)研究银杏(Ginkgo biloba) －
小麦间作系统水热效应，结果发现，拔节 －腊熟期，
小麦叶片 WUE 比单作麦田高 2. 4% ～ 5. 3%，平均
约高 4. 1%，其中，开花 － 灌浆期提高幅度最大，为
5. 3%。孟平等(2004)研究多行带宽带距梨树 － 小
麦间作系统资源利用特征，结果表明，在小麦拔节
至乳熟期间，间作系统内小麦叶片 WUE 要高于单
作小麦，平均约高 8. 7%，其中，在灌浆期提高幅度
最大，为 14. 7%。
在太行山低山丘陵区，何春霞等(2012a) 研究
表明，对比单作小麦系统 ( MW )，石榴 ( Punica
granatum) － 小麦间作系统 (MIW)在小麦返青期、
拔节期、扬花期、灌浆期可使小麦叶片 WUE 提高
4. 29%，10. 86%，3. 01% 和 3. 49%，核桃 ( Juglans
regia) －小麦间作系统(WIW)在小麦拔节期可使小
麦叶片 WUE 提高 13. 84%，而在其他 3 个物候期，
WIW 与 MW 之间的小麦 WUE 差异不显著。
在晋西黄土区，代巍等 ( 2009 ) 研究表明，苹
果 －绿豆( Vigna radiata)复合模式、核桃 － 绿豆复
合模式内果树叶片 WUE 高于苹果 － 玉米、核桃 －
玉米复合模式内果树叶片水分利用率; 并认为，主
要由于玉米对果树的遮荫使果树的光合速率偏低，
而玉米对空气流动的阻碍作用又使得果树与玉米复
合类型温度偏高，果树的蒸腾速率反而高，致使与玉
米复合的果树水分利用率明显低于与矮秆农作物复
合的果树。
养分利用效率反映了植物对养分环境的适应状
况和利用状况，生产单位生物量需要从土壤中吸收
的养分数量可以反映其对养分的利用效率，对养分
的吸收量多表明其利用效率低，吸收量少表明其利
用效率高，而不同养分之间的差异说明了植物对不
同养分的需求特征 (吴发启等，2003 )。孟平等
(2003)研究表明，豫东平原林网内农田的土壤养分
较林外农田高;在太行山低丘山区，苹果 － 平菇
(Pleurotus ostreatus)、苹果 －沙打旺复合系统的土壤
有机质、速效氮和速效钾含量可提高 30% 以上;南
方丘 陵 山 区 柑 橘 ( Citrus reticulata ) － 香 根 草
(Vetiveria zizanioides)的土壤养分相比单作柑橘园也
有明显提高。赵英(2006)研究发现，复合使得南酸
枣能够利用施于花生区及淋失到 60 cm 深处的养
分，提高养分的利用率，但同时也导致养分的竞争并
影响花生的生长。
多数试验表明，豆科树种与间作农作物之间氮
素竞争作用较弱，可能是豆科作物能够通过自身的
生物固氮作用满足其氮素需求(Ｒowe et al．，1999)。
农林间作引起光能分布差异也会影响养分利用、水
分状况及生产力，且光能的竞争对产量的影响或许
被养分、水分竞争影响所减弱或加强。戴晓琴
(2006)研究发现，农林复合系统有效地利用了土壤
氮素养分，减少氮的损失，从而降低了地下水硝态氮
污染的风险;但农林复合系统由子树根的周转循环，
显著增加了深层土壤全氮和有机碳含量，分别为
24. 0% ～ 43. 3%和 28. 9% ～ 84. 5%。
1. 3 土地利用率
我国耕地资源紧缺，在平原及低丘农区尤其如
此。农林复合系统通过采用不同方式配置树木和作
物，使复合系统中各组分更加合理地利用土壤中的
各种自然资源，提高土地利用率和总的生产力。研
究、了解农林复合系统土地利用效应，对优化选择复
合系统的结构配置具有重要指导意义。
在黄淮海平原农区，孟平等(2004)研究表明，
对比单作麦田和清耕梨园，多行带宽带距梨树 － 小
麦间作系统，土地利用率可提高 19. 0%，即在相同
的管理条件下，间作所需要的土地面积是单作的
1. 19 倍;并认为，在该研究区域适度这种宽带距多
行带的果粮复合模式，农林“争地”不会太突出。在
东北平原农区，朱文旭等(2012)研究表明，2 年生
桑树(Morus alba) － 谷子间作系统的土地当量比
(LEＲ)为 1. 153。在太行山低山丘陵区，张劲松等
(2001)研究发现，9 年生、3 m × 4 m 株行距苹果 －
生姜(Zingiber officinale)间作系统土地当量值可达
1. 64，对比单作系统，土地利用率可提高 64%。何
春霞等(2012b)研究表明，9 年生、3 m × 4 m 核桃 －
小麦间作系统增产率达 67%，土地利用率可提高
67%。在晋西黄土区，云雷等(2011) 研究得出，10
年生的核桃 －花生、核桃 －大豆、苹果 －花生和苹果
341
林 业 科 学 50 卷
－大豆 4 种典型果农间作模式可使土地利用效率提
高63% ～ 78%，平均提高 70%。
李文华等(1994)研究认为，以杨为主的间作，
在第 1，2 年，杨树对小麦无影响，在第 3，4 年稍有影
响，从第 5 年开始则对小麦有明显的抑制作用。尽
管有抑制作用，但杨麦间作地林农总的经济效益却
比单作作物的高，表明杨农间作系统的土地利用效
率要 高 于 单 作 作 物。枣 农 间 作 系 统 中，枣 树
(Ziziphus jujuba)根系在地下空间与作物的矛盾很
小，株行距为 4 m × 10 m 的枣农间作系统，间作物的
种植面积可达 90% ～ 97%，因此，枣树和作物不存
在争地矛盾，在土壤管理上可以一举数得，具有省
工、省时、效益高的优势。
Wu 等(1991)研究证明，泡桐与小麦合理复合，
小麦可增产 10% ～ 30%，土地利用效率大大提高。
李文华(2003)得出，尽管泡桐林冠下对玉米的产量
有所影响，但是无林冠遮荫的带间玉米产量与无林
地相比则有较大幅度的提高，增减产相抵后，泡桐复
合仍可使玉米增产 20%。在低山丘陵区，土地干旱
瘠薄，种植农作物受益较低，特别是在大旱之年，但
果药间作系统则能获得较高的经济效益，果树的土
地利用面积不因间作药材而减少，果园所需的中耕
除草等抚育工序基本上被中药材的经营管理所代
替，降低了经营成本，促进了果树的生长，提高了土
地利用率和经济效益。此外，对杉木(Cunninghamia
lanceolata) 和 黄 连 木 ( Coptis chinensis )、毛 竹
(Phyllostachys edulis)和天麻 ( Gastrodia elata)以及
杨树和药材的复合经营模式都能充分利用林地光
能、水分和土地等自然资源，且比单作模式下的土地
利用率有大幅度提高。但树木达到一定年龄阶段
后，可能会对间作植物产量所有降低，此时可根据树
木的遮荫程度，将行间林地划分成与树木行向平行
的数条带状种植区域，分别种植不同耐荫程度的药
用植物种类，以充分利用林地光、水、土地等自然资
源，获得最佳经济效益(李文华，2003)。
2 研究展望
就已有研究结果而言，农林复合系统具有提高
光能、水分、养分及土地等自然资源利用率等重要作
用，只是由于气候、树种林种及其密度和林龄、作物
种类的差异，使得提高的幅度有所差异而已。但在
研究尺度、研究内容、研究手段及方法等方面均需进
一步深入和完善。
2. 1 研究尺度
在时间尺度方面，已有研究仅局限于某一年度
或主要生长季节，而林木生长周期长，各类农作物、
林木及牧草等均存在物候期，并有一定的差异性，其
生育过程不仅受气候因素的影响，而且还具有地域
性，因此，加强长期性和动态性研究，以深入揭示复
合农林业资源利用特征及其影响机制是十分必要
的。在空间尺度方面，现有研究主要侧重林分尺度，
应加强区域性尺度农林复合系统(特别是农田防护
林系统)资源利用效率研究，为国家及地方政府林
业发展战略的制定及实施提供宏观性的理论依据。
2. 2 研究内容
我国地域广阔，气候类型多样，农林复合系统类
别及其配置模式多样，各模式管理技术也有所差异。
在农林复合系统自然资源利用率方面，已有研究只
是典型案例而已，并主要集中于单一管理模式下的
林(果)农复合系统，因此有待进一步研究不同水肥
及修枝等管理条件下的相关内容，并加强林(果)
药、林(果)草等复合系统及其不同管理模式的自然
资源利用率的研究工作。此外，机制性研究内容有
待加强，如: 现有研究工作分析农林复合系统自然
资源利用效率的影响机制时，主要侧重于小气候特
征等。因此，应结合种间水分关系、水碳耦合等方
面，进一步分析水分利用的影响机制; 应结合叶绿
素及光谱成分等指标，进一步分析光能利用的影响
机制; 应结合光能利用效率和水分利用效率，进一
步分析土地利用的影响机制。
2. 3 研究手段和研究方法
长期以来，我国农林复合系统自然资源利用率
研究均为试验研究，并以人工观测为主。试验研究
(特别是人工观测)虽可保证数据原始性和真实性，
但受天气因素及植物自身物候期、人力物力等客观
条件的限制，难以开展长期性、连续性、区域性的试
验观测，制约了研究结果的普适性，影响了推广应用
价值。模拟研究可弥补试验研究的局限性，如能试
验与模拟研究相结合，可进一步提高农林复合系统
自然资源利用率研究的深度与广度。
2. 4 研究方式
农林复合系统是一门边缘性交叉学科，因此其
研究方式应注重多专业、多学科、多部门间的联合和
渗透，以积极发挥整体研究优势，实现研究、教育、推
广、生产一体化，将研究成果更好地应用于农林复合
经营的生产实践。
总之，未来我国农林复合系统资源利用效应的
研究尺度应更为综合，研究手段及方式应更为完善
和先进，研究内容应更加丰富和深入。
441
第 8 期 李岩泉等: 我国农林复合系统自然资源利用率研究进展
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(责任编辑 石红青)
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