全 文 ：第 ws卷 第 x期
u s s w年 | 月
林 业 科 学
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黄土高原沟壑区退耕还林优化模式研究 3
李世东
k国家林业局 北京 tssztwl
摘 要 } 退耕还林工程是我国六大林业重点工程之一 o由于其作为一项大型工程来建设在我国才刚刚起步 o技术
操作又十分复杂 o所以急需系统的科技体系指导 o特别是其优化模式及配套技术等关键科技问题 o都亟待研究解
决 ∀本文以退耕还林工程典型立地黄土高原沟壑区为研究对象 o引入系统动力学等多种先进理论和技术 o采取试
验站点观测与广泛调研集成等 x个结合的技术路线 o横跨自然科学 !经济科学 !社会科学 v大领域 o共获取原始数据
ts sss多个 o对退耕还林的优化模式进行了系统研究 o提出了黄土高原沟壑区山西省乡宁县试验点退耕还林生态经
济社会效益最优结合 !可持续发展的油松 ≅ 侧柏 ≅花椒 ≅刺槐模式 o并提出了配套技术及模式机理 ∀
关键词 } 退耕还林 o优化模式 o黄土高原沟壑区
中图分类号 }ƒvsz1u ~≥ztt ~≥zt{1xxn z 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusswlsx p sszt p s{
收稿日期 }ussv p tt p tw ∀
基金项目 }国家林业局重点科研项目kusss p u{l ∀
3 本文承蒙沈国舫院士和翟明普教授 !李俊清教授的精心指导 o特此致谢 ∀
Τηε Οπτιµιζεδ Μοδελφορ Χονϖερσιον οφ Φαρµλανδ το Φορεστσ
ιν τηε ΗιλλpΓυλλψ Συβρεγιον οφ Λοεσσ Πλατεαυ
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k Στατε Φορεστρψ Αδµινιστρατιον Βειϕινγtssztwl
Αβστραχτ } ׫¨ ≤²±√¨ µ¶¬²± ²©ƒ¤µ°¯¤±§·²ƒ²µ¨¶·¶°µ²ªµ¤°°¨ k≤ƒƒl¬¶²±¨ ²©·«¨ ¶¬¬ªµ¨¤·¨¦²¯²ª¬¦¤¯ ©²µ¨¶·³µ²ªµ¤°°¨ ¶¬± ≤«¬2
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©²µ·¼³¬¦¤¯ ¶¬·¨¶²©≤ƒƒ }·«¨ Πινυσταβυλαεφορµισ ≅ Πλατψχλαδυσοριενταλισ ≅ Ζαντηοξψλυµ ≥³³q ≅ Ροβινια πσευδοαχαχια °²§¨¯
¤··«¨ µ¨²§¨§©¯¤·µ¬§ª¨¶²©·«¨ °¬§§¯¨µ¨¤¦«¨¶²©·«¨ ≠¨¯¯ ²º •¬√¨ µq׫¨ °²§¨¯¦²±·¤¬±¶¶³¨¦¬©¬¦¶∏³³²µ·¬±ª·¨¦«±²¯²ª¬¨¶¤±§²³¨µ2
¤·¬²±¤¯ °¨ ¦«¤±¬¶°q
Κεψ ωορδσ} ≤²±√¨ µ¶¬²± ²©ƒ¤µ°¯¤±§·² ƒ²µ¨¶·¶o’³·¬°¬½¨ §°²§¨¯o‹¬¯¯pª∏¯¯ ¼ ¶∏¥µ¨ª¬²± ²©²¨¶¶°¯¤·¨¤∏
退耕还林工程作为我国六大林业重点工程和世界十大重点林业生态工程之一 ot|||年试点 !ussu年正
式启动以来 o完成退耕地造林和宜林荒山造林各 yys多万 «°uk国家林业局退耕还林办公室 oussvl ∀近年来 o
不少专家对退耕还林的技术模式k国家林业局 ousst ~ussv ~马履一等 ot||| ~王万忠等 ot||y ~张尚云 ot||z ~¬±
ετ αλqot||{ ~¤¯¬® ετ αλqousss ~°¨ ¤µ¦¨ ετ αλqot|{{ ~黄明斌 ot||| ~李世东 oussw ~ussu ~李世东等 oussu ~孙长忠 o
t||{ ~徐勇等 ousstl及技术经济政策k李俊清等 ousss ~山仑 ousss ~沈国舫 ousst ~Šµ¨ ±¨ ot||s ~黄富祥 oussu ~李
世东 oussu ~ussv ~ussu ~¬ετ αλqoussw ~梁世民 ot||| ~杨存建 oussu ~张力小等 oussul进行了研究 o具有重要的
指导意义 ∀由于其作为一项大型生态恢复工程k任海等 ousstl来建设在我国才刚刚起步 o技术操作又十分复
杂 o所以急需系统的科技体系 o特别是优化模式及其配套技术等来指导 ∀
t 黄土高原沟壑区退耕还林优化模式预测模型的建立
111 确定系统目标和系统模式
退耕还林既是一项生态工程 o又与当地经济 !社会发展紧密相关 o所以 o本研究的目标就是通过系统分
析 o选出在当地条件下 o生态 !经济 !社会效益协调配合 o综合效益最佳的模式 ∀实现退耕还林的国家 !地方 !
群众利益紧密结合 o推动退耕还林的可持续发展 ∀
根据系统目标 o经过系统分析和初步筛选 o设立了 ts个试验模式和对照模式k表 tl ∀
表 1 退耕还林试验模式基本情况 ≠
Ταβ . 1 Βασιχ σιτυατιον οφ ΧΦΦεξπεριµενταλ µ οδελσ
模式
代号
²§¨¯
¦²§¨
模式搭配
²§¨¯
³¤·¨µ±
坡度
≥¯ ²³¨
§¨ªµ¨¨
坡向
„¶³¨¦·
坡位
≥¯ ²³¨
³²¶¬·¬²±
海拔
„¯·¬·∏§¨
Π°
整地方式
≥²¬¯
³µ¨³¤µ¤·¬²±
模式配置
²§¨¯¦²¯ ²¯¦¤·¬²±
初植密度
Œ±¬·¬¤¯
§¨±¶¬·¼
Πk·µ¨ #¨«°pul
保存密度
°µ¨¶¨µ√¬±ª
§¨±¶¬·¼
Πk·µ¨ #¨«°pul
郁闭度
≤µ²º±
§¨±¶¬·¼
t 油松 ≅刺槐° ≅ • ux
半阳 ‹¤¯©
¶∏±±¼ ¶¯²³¨
中上
¬§§¯ p¨∏³ t tzs
水平沟
≤²±·²∏µ·µ¨±¦«
株间混交 ¬¬·∏µ¨ ¥¼
¶¬±ª¯¨·µ¨ ¶¨tΒt o
t qx ° ≅ u °
油松 °v vvs o
刺槐 • v vvs
油松 °u {vx o
刺槐 • u {vx s1v
u 油松 ≅侧柏° ≅ ° ux
阳坡 ≥∏±±¼
¶¯²³¨
中上
¬§§¯ p¨∏³ t sss
水平沟
≤²±·²∏µ·µ¨±¦«
株间混交 ¬¬·∏µ¨ ¥¼
¶¬±ª¯¨·µ¨ ¶¨tΒt o
u ° ≅ t qx °
油松 °v vvs o
侧柏 °v vvs
油松 °u {vx o
侧柏 °u {vx s qv
v 花椒 ux
半阳 ‹¤¯©
¶∏±±¼ ¶¯²³¨
中
¬§§¯¨ {ss
水平沟
≤²±·²∏µ·µ¨±¦« u ° ≅ v ° 花椒 t yyx 花椒 t xss s1w
w 花椒 ≅紫花苜蓿 ≅  ux
半阳 ‹¤¯©
¶∏±±¼ ¶¯²³¨
中下
¬§§¯ p¨§²º± z{s
水平沟
≤²±·²∏µ·µ¨±¦«
行带混交
•²ºp¶·µ¬³ °¬¬·∏µ¨ o
花椒  u ° ≅ v °
花椒 t yyx o
苜蓿  撒播
…µ²¤§¦¤¶·¶²º¬±ª
花椒 t xss o
苜蓿  撒播
…µ²¤§¦¤¶·¶²º¬±ª
s qt n s qx
x 刺槐 • ux 半阳 ‹¤¯©¶∏±±¼ ¶¯²³¨
中上
¬§§¯ p¨∏³ t sys
水平沟
≤²±·²∏µ·µ¨±¦« t ° ≅ w ° 刺槐 • u w|s 刺槐 • u ttx s1v
y 紫花苜蓿  ux 半阳 «¤¯©¶∏±±¼ ¶¯²³¨
中
¬§§¯¨ t sss
全面
’√ µ¨¤¯¯ 撒播 …µ²¤§¦¤¶·¶²º¬±ª
苜蓿  撒播
…µ²¤§¦¤¶·¶²º¬±ª
苜蓿  撒播
…µ²¤§¦¤¶·¶²º¬±ª s qv
z
刺槐 ≅花椒 ≅
油松 ≅侧柏
• ≅  ≅ ° ≅ °
ux 阳坡 ≥∏±±¼¶¯²³¨
中
°¬§§¯¨ {ss
水平沟
≤²±·²∏µ·µ¨±¦«
带状混交 °¬¬¨ §¥¼
¶·µ¬³¶花椒 u ° ≅ v ° o
其它 ’·«¨µt ° ≅ v °
花椒 t tzs o
刺槐 • yys o
油松 °tyx o
侧柏 °tyx
花椒 t sxs o
刺槐 • xzs o
油松 °tvx o
侧柏 °tvx
s1x
{ 刺槐 ≅侧柏• ≅ ° ux
阳坡 ≥∏±±¼
¶¯²³¨ 上 ˜³ t sss
水平阶
≤²±·²∏µ¥¨ ±¦«
行间混交 • ²º
°¬¬·∏µ¨ t qx ° ≅ w °
刺槐 • t yyx o
侧柏 °t yyx
刺槐 • t wts o
侧柏 °t wts s qu
| 核桃 ≅金银花≅  ux
阳坡 ≥∏±±¼
¶¯²³¨
中
¬§§¯¨ |ys
水平沟
≤²±·²∏µ·µ¨±¦«
行间混交 •²º °¬¬·∏µ¨
核桃 v ° ≅ w ° o
金银花 u ° ≅ w °
核桃 {ux o金
银花 t uwx
核桃 zxs o
金银花 t tux s1t
ts 枣树Œ uu
阳坡 ≥∏±±¼
¶¯²³¨
中上
°¬§§¯ p¨∏³ t txs
水平沟
≤²±·²∏µ·µ¨±¦« v ° ≅ w ° 枣树 Œ{ux 枣树 Œzxs s qsx
≤Ž 玉米 „ vs
阳坡 ≥∏±±¼
¶¯²³¨
中
°¬§§¯¨ {us
全面
’√ µ¨¤¯¯ s qx ° ≅ s qy ° 玉米  „ vv vss 玉米  „ vv vss s qu
≠ ° p Πινυσταβυλαεφορµισ~ • p Ροβινια πσευδοαχαχια ~ °p Πλατψχλαδυσ οριενταλισ~  p Ζαντηοξψλυµ ≥³³q~  p Μεδιχαγο σατιϖα ~p ϑυγλανσ ρεγια ~p
Λονιχεραϕαπονιχα ~Œp Ζιζψπηυσϕυϕυβα ~  „ p Μαιζε q土壤类型都是褐土 ∀ ׫¨ ·¼³¨¶²©¶²¬¯ ¤µ¨ ¤¯¯¦¬±±¤°²± ¶²¬¯q
112 建立效益评价指标体系并测定数据
为了从多种试验模式中选择生态 !经济 !社会效益协调发展 !综合效益最佳的模式 o本研究应用层次分析
法k„‹°l o建立了退耕还林试验模式效益评价的指标体系 o并计算出各个指标的权重k表 ul ∀
同时测定各个模式连续前 v年和有关对照模式试验指标数据k部分模式设立了/林龄0对照模式l o测定
方法如下k林业部科技司 ot||w ~穆兴民等 ousstl }
植物指标测定 }标准地法 o规格为 ts ° ≅ ts ° ov个重复 ~生物量测定附以标准木法 !样方法 o生长量测定
附以解析木法 ~根系测定采用土钻法 ∀
水土保持指标测定 }径流场法 o规格为 us ° ≅ x ° o每个模式建立 t个径流场 o每次降雨后进行观测 ∀
土壤性质指标测定 }土壤剖面法 o环刀法 o附以水分速测仪法 o土壤养分室内测定 }³‹ 值采用酸度计法
uz 林 业 科 学 ws卷
k饱和氯化钾l !有机质采用重铬酸钾法 !全 ‘采用凯氏定 ‘法 !全 °和全 Ž采用三酸硝化法kŒ≤°测定l !…采
用沸水浸提法 !其它微量元素采用 ⁄×°„浸提法kŒ≤°测定l ∀
图 t 退耕还林模式因果关系
ƒ¬ªqt ≤¤∏¶¨ ¤±§ ©¨©¨¦·µ¨ ¤¯·¬²± ²© ≤ƒƒ °²§¨ ¶¯
表 2 退耕还林模式效益评价指标及其权重
Ταβ . 2 Βενεφιτ εϖαλυατιον ινδεξ ανδ ιτ. σ ωειγητ οφ ΧΦΦ µ οδελσ
第一层次 ƒ¬µ¶·«¬¨µ¤µ¦«¼ 第二层次 ≥ ¦¨²±§«¬¨µ¤µ¦«¼ 第三层次 ׫¬µ§«¬¨µ¤µ¦«¼
指标 Œ±§¨¬权重 • ¬¨ª«· 指标 Œ±§¨¬ 权重 • ¬¨ª«· 指标 Œ±§¨¬ 权重 • ¬¨ª«·
综合权重
≥¼±·«¨·¬¦
º ¬¨ª«·
地表径流 • ¤·¨µ¶«¨ ·¨µ∏±²©© s1u|u s1twu u
土壤侵蚀 ≥²¬¯ µ¨²¶¬²± s1vt{ s1txw |
生态效益 有机质 ’µª¤±¬¦°¤·¨µ s1u|v s1svx z
∞¦²¯²ª¬¦¤¯ s1w{z 土壤养分 ≥²¬¯ ±∏·µ¬¨±· s1uxs 全氮 ײ·¤¯ ‘ s1uzw s1svv w
¥¨ ±¨ ©¬·¶ 全磷 ײ·¤¯ ° s1uvv s1su{ w
全钾 ײ·¤¯ Ž s1uss s1suw w
调节气候 „§­∏¶·¬±ª¦¯¬°¤·¨ s1tws 氧气 ’u s1wz| s1svu y
二氧化碳 ≤’u s1xut s1svx y
直接经济效益 木材 !果 !草等 ׬°¥¨µo©µ∏¬·
经济效益 ⁄¬µ¨¦·¨ ¦²±²°¬¦¥¨ ±¨ ©¬·¶ s1xw{ ¤±§ªµ¤¶¶ ·¨¦q s1tyw |
∞¦²±²°¬¦ s1vst 人均总产值 Š⁄° ³¨µ¦¤³¬·¤ s1vvu s1swx u
¥¨ ±¨ ©¬·¶ 间接经济效益 人均纯收入 ‘¨·¬±¦²°¨³¨µ¦¤³¬·¤
Œ±§¬µ¨¦·¨ ¦²±²°¬¦¥¨ ±¨ ©¬·¶ s1wxu s1v|{ s1sxw u
粮食单产 Šµ¤¬± ¼¬¨ §¯³¨µ∏±¬·¤µ¨¤ s1uzs s1svy z
节约劳动力 ≥¤√¬±ª ¤¯¥²∏µ©²µ¦¨ s1tyy s1svx u
适龄儿童入学率 ∞±µ²¯¯° ±¨·µ¤·¨ ²©·«¨ ¶¦«²²¯p¤ª¨ ¦«¬¯§µ¨± s1sxt s1sts {
土地利用结构 ≥·µ¦·∏µ¨ ²© ¤¯±§∏¶¨ s1txz s1svv v
社会效益 产业结构调整 „§­∏¶·°¨ ±·²©¬±§∏¶·µ¬¤¯ ¶·µ∏¦·∏µ¨ s1txt s1svu s
≥²¦¬¤¯ s1utu 恩格尔系数 ∞±ª¯¨¦²¨©©¬¦¬¨±· s1tvu s1su{ s
¥¨ ±¨ ©¬·¶ 生态建设支持度 ≥∏³³²µ·µ¤·¨©²µ ¦¨²¯²ª¬¦¤¯ ¦²±¶·µ∏¦·¬²± s1tuv s1suy t
生活满意度 ≥¤·¬¶©¤¦·¬²± §¨ªµ¨¨²± ¬¯√¬±ª s1ttu s1suv z
干群关系 ≤¤§µ¨p°¤¶¶µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³ s1ts{ s1suu |
气象地理指标测定 }小气候指标采用标准地法林内实测 o其它气象指标采用当地气象台站观测指标 o自
然地理指标现场实测 ∀
造林经营指标测定 }标准地法 o规格为 ts
° ≅ ts ° ov个重复 o现场实测与实地调查相结
合 ∀
社会经济指标测定 }主要采取直接入户调
查法 o每个模式随机调查 v ∗ x个农户 o物价指
数等指标采用资料收集法 ∀
113 结构分析与因果关系图绘制
根据以上分析 o本研究把退耕还林优化模
式综合效益概括为生态 !经济 !社会效益三大子
系统 o其基本结构关系图略 ∀
系统的动态行为是由系统结构决定的 o系
统主要变量之间的因果关系反映了系统的内部
结构 ∀为研究系统的结构是如何决定其功能 o
根据已确定的研究目标 o分析得出系统边界内
系统主要变量之间的因果关系k图 tl ∀
114 建立系统流程图
在因果关系图的基础上 o绘制系统流程图 o
vz 第 x期 李世东 }黄土高原沟壑区退耕还林优化模式研究
比较直观地反映系统各个变量之间的相互关系 o以及对未来动态行为的影响 o而且也是编制仿真程序的基
础 ∀由于各模式的结构 !变量及其之间的关系不同 o本研究共绘制了 tt张系统流程图 o每个模式 t张k略l ∀
115 建立方程与参数确定
根据试验研究的目的 !特点 o主要应用系统动力学方法k王其藩 ot||xl进行数据分析 ∀根据各个变量之
间的关系 o本研究采用系统动力学目前流行 !实用的 ≥·¨¯ ¤¯软件包进行建模分析 o同时综合应用回归分析 !灰
色分析 !层次分析 !方差分析等数据分析手段 o建立各变量之间的关系方程k共 uss多个l ∀各个模式参数初
值是试验测定的数据 o有关常数是根据大量数据分析得出的 o部分数据见表 v ∗ x ∀
表 3 退耕还林各模式 2002 年土壤侵蚀观测
Ταβ . 3 Σοιλ εροσιον οφ ΧΦΦ µ οδελσιν 2002
月份
²±·«
降雨量
•¤¬±©¤¯ Π¯°°
各模式土壤侵蚀 ≥²¬¯ µ¨²¶¬²± ²© √¨¨ µ¼ °²§¨ Π¯k°v#®°pul
t u v w x y z { | ts ≤Ž
t ) v tx1{ s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss
w uz1x s1ss s1ss s1ss ts1ts s1ss s1xw s1ss s1ss s1ss s1ss |t1tt
x xx1u uy1tw uw1zs |v1{w twv1xu u|1sw z1yt vs1yv z1|v v{1|w v{1ts uus1{s
y yy1w vw1x{ vu1y{ tt|1xu t{t1xs v{1wv |1yu ws1xv ts1xs w|1ys w{1xv u|{1{s
z zw1y u1|z u1{t wy1y| xu1|{ v1vs u1{t v1w{ s1|s t|1v{ t{1|y tsv1ut
{ {t1u yu1|y x|1xs uwu1ts wuv1ty y|1|y uu1wv zv1z{ t|1tt tss1wz |{1u| {ss1zz
| |y1z x|1|| xy1y| tws1v{ tzy1tz yy1yy |1vw zs1vs t{1ut x{1uy xy1|| ux{1sy
ts xx1t ws1sv vz1{u ts{1vy tyx1ts ww1w{ {1zx wy1|s tu1tx ww1|z wv1|| uzx1xs
tt ) tu tz1s s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss s1ss
合计 w{|1x uuy1z utw1u zxs1| t txu1x uxt1| yt1t uyx1y y{1{ vtt1y vsw1| u sw{1v
表 4 退耕还林各模式 2002 年土壤养分含量测定(0 ∗ 50 χµ )
Ταβ . 4 Σοιλ νυτριεντ ον ΧΦΦ µ οδελσιν 2002(0 ∗ 50 χµ ) kª#®ªptl
指标 Œ±§¨¬
模式代号 ²§¨¯¦²§¨
t u v w x y z { | ts ≤Ž
³‹ z1{t {1uu {1{w {1vw {1z {1yv {1zz {1xy {1y{ {1zt {1sy
有机质 ’µª¤±¬¦°¤·¨µ y1xs u1uv v1t| x1w{ w1tx x1sz v1yz w1vx u1vw t1xt u1yt
全 ‘ײ·¤¯ ‘ s1zs s1wy s1w| s1ys s1vw s1yu s1wu s1vx s1vs s1ut s1xu
全 °k°u ’xl ײ·¤¯ ° s1|| s1zz s1|| t1vv s1|t s1z| s1|x t1t| t1ww t1s{ t1s|
全 ŽkŽu ’l ײ·¤¯ Ž tx1yz tx1sz tu1xx tv1yx {1ww tv1sv ts1x ts1yz tt1sx ts1wu u1vx
表 5 退耕还林各模式第 1 ∗ 2 年投资测定
Ταβ . 5 Ινϖεστµεντ οφ ΧΦΦ µ οδελσιν φιρστ ανδ σεχονδ ψεαρσ ≈¼∏¤±#ks qsyz «°ulp t 
模式
代号
²§¨¯
¦²§¨
第 t年 ƒ¬µ¶·¼¨ ¤µ 第 u年 ≥¨ ¦²±§¼¨ ¤µ
小计
ײ·¤¯
整地 ≥²¬¯
³µ¨³¤µ¤·¬²±
种苗
≥¨¨ §¯¬±ª
栽植
°¯ ¤±·
施肥
ƒ µ¨·¬¯¬½¤·¬²±
税费
פ¬
小计
ײ·¤¯
补植
ƒ¬¯¯ ³¯¤±·
除草
• ¨¨ §¬±ª
施肥
ƒ µ¨·¬¯¬½¤·¬²±
修枝
°µ∏±¬±ª
采收
°¬¦®
税费
פ¬
t vsx1| uws1s u{1| us1s tz1s |t1z tw1z ys1s tz1s
u vut1w uws1s ww1w us1s tz1s tty1v t|1v {s1s tz1s
v vtt1x uws1s vv1v us1s t1u tz1s tvx1w ty1s ys1s uu1w us1s tz1s
w vuy1x uws1s w{1v us1s t1u tz1s uv|1| us1x tus1s uu1w us1s ws1s tz1s
x uxv1y uss1s ty1y us1s tz1s u{1s tt1s tz1s
y tty1s {s1s tx1s w1s tz1s tuu1z x1z ys1s ws1s tz1s
z vsv1y uws1s ux1{ us1s s1{ tz1s tts1w tv1z xs1s tx1z tw1s tz1s
{ u{u1x uss1s ux1x ws1s tz1s tty1z t|1z {s1s tz1s
| u{t1w uss1s ww1w us1s tz1s zy1v t|1v ws1s tz1s
ts y{t1s uss1s www1s us1s tz1s t|z1v tv|1u ws1s t1t tz1s
≤Ž vsv1v tu1x vs1s ut1s uu1{ tz1s s1s
应用 ≥·¨¯ ¤¯仿真语言每个模式分别编制了仿真程序 ∀模式 x的部分仿真程序 !关系方程示例如下 ∀
ϖολυµεwkτl € ϖολυµεwkτ p §τl n kρϖολυµεwt p ρϖολυµεwul 3 §τ ~Œ‘Œ× ϖολυµεw € s ~Œ‘ƒ’ • ≥ } ρϖολυµεwt € χηϖολυµεt ~
wz 林 业 科 学 ws卷
’˜×ƒ’ • ≥ } ρϖολυµεwu € ϖολυµεw ~¤¦t € s1x ~¤¦u € s1ux ~¤¦v € s1ux ~
βασιχεροσιον≈ ∆ιµ Ναµε t  € s1yx{ xvy sxu 3 ραιν≈ ∆ιµ Ναµε t  p x1{zv |us w ~
βασιχωατερ≈ ∆ιµ Ναµε t  € ty1ysu v 3 ραιν≈ ∆ιµ Ναµε t  p tuy1wuu |uy { ~¦t € s1vx ~¦u € s1tx ~¦v € s1vx ~¦w € t p ¦t p ¦u p ¦v ~
χηηγ € z1uyΠkt n x1zw 3 ¬¨³k p s1vu 3 τιµεll 3 ¶º¬·¦«ktt oτιµεl n z1uyΠkt n x1zw 3 ¬¨³k p s1vu 3 kτιµε p tslll 3 ¶º¬·¦«kτιµε ottl 3 ¶º¬·¦«kt| o
τιµεl 3 t1t n z1uyΠkt n x1zw 3 ¬¨³k p s1vu 3 kτιµε p t|lll 3 ¶º¬·¦«kτιµε ot|l 3 ¶º¬·¦«ku| oτιµεl n z1uyΠkt n x1zw 3 ¬¨³k p s1vu 3 kτιµε p u|lll 3
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χηϖολυµεt € s1sss szt t{u u| 3 χηξδ¡t1|wt w{z w 3 χηηγ¡s1{tw {zs {s ~ χηϖολυµεινχοµε € πριχεχη 3 ρϖολυµεw 3 χηνυµερt ~
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φορλανδ € ¬© p s1|ux szy wx 3 ¬¨³k p s1t{t {t{ u 3 kτιµε n tll n t1s|| v{{ v{  z1xΠtx·«¨ ± p s1|ux szy wx 3 ¬¨³k p s1t{t {t{ u 3 kτιµε n tll n
t1s|| v{{ v{ ¨¯¶¨ z1xΠtx ~ σταβλιτψt € p tv 3 ¬¨³k p s1v|w zvy { 3 kτιµε n tll n z{ ~
τοταλπριχεινδεξ € Š• „°‹kτιµεl kt1ss ot1ssl o ku1ss ot1syl o kv1ss ot1tvl o kw1ss ot1usl o kx1ss ot1uzl o ky1ss ot1vwl o kz1ss ot1wtl o
k{1ss ot1w|l ok|1ss ot1xzl okts1s ot1yxl oktt1s ot1zwl oktu1s ot1{ul oktv1s ot1|tl oktw1s ou1ssl oktx1s ou1s|l okty1s ou1t|l oktz1s o
u1u|l okt{1s ou1v{l okt|1s ou1w|l okus1s ou1x|l okut1s ou1zsl okuu1s ou1{sl okuv1s ou1|ul okuw1s ov1svl okux1s ov1twl okuy1s ov1uyl o
kuz1s ov1v{l oku{1s ov1xsl oku|1s ov1yvl okvs1s ov1zxl , ,
116 模型调试与检验
经过模型调试与检验 o误差在 x h的允许范围之内 o模型精度达到了试验要求 ∀
u 黄土高原沟壑区退耕还林优化模式模拟与优化模式筛选
211 试验地自然与社会经济特征
试验地设在黄土高原沟壑区的山西省乡宁县 ∀乡宁地处吕梁山南端 o西隔黄河与陕西的韩城 !宜川相
望 ∀海拔大部分在 |ss °上下 ∀属黄河中游 o主要有鄂河 !青石峪等河流 ∀西部黄土残垣区土层深厚 o地面
破碎 o沟壑密布 o坡陡沟深 o沟壑密度 v ®°#®°pu左右 o切割深度一般数 ts ° o甚至 uss °以上 o由于严重的朔
垣侵蚀 o垣面呈长条或鸡爪形 o沟底呈/ ∂0字形 o加上植被差 o黄土裸露 o土壤流失严重 o年平均径流模数 u zss
°v#®°pu o侵蚀模数 { uss ∗ | wss·#®°pu ∀大陆性气候 o年均气温 | ∗ tt ε o年降雨量 xss ∗ yxs °° o其中 z !{ !|
月占全年总降雨量的 ys h左右 o年日照时数 u wss «o大于 ts ε 有效积温 u {ss ε 以上 o年太阳辐射x wwu1{w ®
#¦°pu o无霜期 t{s ∗ uws §∀土壤类型比较单一 o|x h以上是地带性土壤 ) 褐土 ∀暖温带落叶阔叶林区 ∀土
地总面积 u suy ®°u o耕地面积 v1|万 «°u o有林地 z1t万 «°u o宜林荒山 x1w{万 «°u ∀小于 uβ的基本农田
x u{y1z «°u oxβ ∗ txβ的坡耕地 z xzv1v «°u otxβ ∗ uxβ的 ts uys «°u ouxβ以上的 tu {yy1z «°u ∀全县辖 tt个乡
镇 ot{y个行政村 ouu万人 o其中农村人口 t{万人 o农村劳动力 w1{万人 ∀ussu年农业总产值 t1v|z亿元 o粮
食作物主要有小麦 !玉米 !谷子 !大豆等 o年产量 tv万·o农民人均粮食 x|t ®ªo农民人均纯收入 t |ss元 ∀
212 优化模式数据仿真
根据本研究的目的和特点 ous ¤即可反映各模式的效益对比 o仿真区间确定为 usst ∗ usus年 o仿真间隔
为 t ¤∀经过模型运行得出各模式各指标的仿真结果 o再经过ks otl标准化 o并赋予权重 o得出各个模式的生
态 !经济 !社会效益和综合效益k表 y o图 ul ∀
213 效益评价与优化模式筛选
在生态效益方面 o模式 z处于中上状态 o经 Φ检验 o陈与模式 t !u !y和 {外 o与其它模式均有显著或极显
著性差异 ~在经济效益方面 o模式 z仅低于模式 ts而处于次佳状态 o经 Φ检验 o除与模式 ts外 o与其它模式
均有极显著性差异 ~在社会效益方面 o模式 z则处于最佳状态 o经 Φ检验 o除与模式 x外 o与其它模式均有极
显著性差异k图 ul ∀通过各模式综合效益方差分析 o模式 z综合效益最佳 o与其他模式及对照均有极显著性
差异 o最优模式为模式 zk油松 ≅侧柏 ≅ 花椒 ≅ 刺槐l ∀同时 o其他模式与对照也有极显著性差异 o其他模式
xz 第 x期 李世东 }黄土高原沟壑区退耕还林优化模式研究
相互之间大部分也有显著性差异k表 z o表 {l ∀
表 6 退耕还林各模式综合效益
Ταβ . 6 Χοµ πρεηενσιϖε βενεφιτσ οφ ΧΦΦ µοδελσ
林龄
㻬
模式代号 ²§¨¯¦²§¨
t u v w x y z { | ts ≤Ž
t s1yvx x s1yut w s1x|| v s1xyy { s1yzv z s1y|z s s1yz| | s1yv| t s1xxy t s1xxx | s1wxt s
u s1yws s s1x{u s s1w{x x s1w{w v s1y|s x s1zvv y s1yy| z s1ytv t s1yu| v s1xwv x s1vtw t
v s1ysx z s1xyx y s1xsx s s1xtx z s1zwt z s1zv{ w s1ywx y s1x{x v s1yyv u s1yty | s1uwv t
w s1yxv s s1xzy { s1w|v { s1xvy w s1zx{ x s1zv| x s1ywt y s1ytu z s1yzv t s1x|y y s1uuw {
x s1x{| v s1xsw s s1wxs | s1xsw s s1yvx u s1x{u | s1yv{ | s1xxz u s1xvs y s1yyw w s1twx t
y s1yxz | s1xv{ { s1wzv s s1xut | s1yx{ u s1xyv y s1yys t s1yss s s1xsv u s1ywx | s1tuu {
z s1zt{ { s1yvx v s1xux | s1xy{ z s1yz| s s1xxt t s1ztx v s1yvs t s1w{y s s1ytx x s1ttw t
{ s1zuz z s1yu| y s1xwy x s1x|s w s1yzw u s1xxv u s1zvx z s1x|y v s1xsv { s1x{t { s1ts| y
| s1y|s v s1w{{ w s1xys v s1yuv u s1zvt v s1xyx | s1zzx x s1x|| y s1xvz x s1yvy v s1ttw w
ts s1yz| { s1xtx u s1xxu v s1yus z s1y|w { s1xys t s1z{s u s1x{u v s1xvy { s1yvu t s1tuv s
tt s1xzx v s1xux y s1xxt v s1xy| u s1yu| y s1xx| v s1z{x x s1xwy t s1xvx v s1yvt { s1s{y x
tu s1yst t s1xsv u s1xwx { s1xy| x s1yvv v s1xyw t s1z{x w s1xxs s s1xv| y s1yuz y s1s{y y
tv s1x|s u s1xu| w s1xww z s1xz{ v s1ywx { s1xzv v s1z|t w s1xyy v s1xwz s s1yvt t s1tsy y
tw s1ytu z s1xxy u s1xv{ | s1xzw v s1yxu z s1xzx t s1z|y z s1ysu { s1xxs v s1yuy | s1s{s {
tx s1yxx { s1x|| v s1xvy y s1xzx u s1yyu w s1xy| s s1{sv { s1yuw u s1xyu z s1yu{ x s1s|w {
ty s1yz{ v s1x{{ y s1xww t s1x{y u s1y{t | s1xsw { s1{su u s1yu{ z s1xx| y s1yv{ x s1s{| z
tz s1ztx v s1ytt y s1xuw v s1xzv | s1y{t x s1xxu w s1z{z | s1ywu z s1xww t s1yu{ w s1sy{ w
t{ s1zsz y s1yt| v s1xt{ { s1xzx u s1yy{ v s1xyu u s1zzx v s1ysx x s1xv{ | s1yvv z s1syy t
t| s1yxx t s1yvx u s1xuv | s1x{y u s1yvt v s1xxu t s1z{u s s1x{y y s1xwu w s1ywx s s1syy |
us s1yx{ z s1yvz { s1xtx z s1x{x v s1yvs s s1xxu w s1zzw y s1x|t t s1xwt | s1yw| y s1syu {
表 7 退耕还林各模式效益单因素方差分析
Ταβ . 7 Σινγλε φαχτορ ϖαριανχε αναλψσισ οφ χοµ πρεηενσιϖε βενεφιτσ οφ ΧΦΦ µ οδελσ
差异源 ’µ¬ª¬± ²©§¬©©¨µ¨±¦¨ ΣΣ ∆Φ ΜΣ Φ Πp√¤¯∏¨ Φ
组间 „°²±ªªµ²∏³¶ w1zzy zt ts s1wzz yz ty|1u{s {z u1s{y vv∞p |w t1{zy uu
组内 •¬·«¬± ªµ²∏³¶ s1x{| zx us| s1ssu {u
总计 ײ·¤¯ x1vyy wx ut|
表 8 退耕还林各模式效益多重比较
Ταβ . 8 Μυλτιπλε χοµ παρισον οφ τηε χοµ πρεηενσιϖε βενεφιτσ οφ ΧΦΦ µ οδελσ
组
Šµ²∏³
平均
„√ µ¨¤ª¨
对照
≤Ž
模式 v
²§¨¯v
模式 |
²§¨¯|
模式 w
²§¨¯w
模式 u
²§¨¯u
模式 y
²§¨¯y
模式 {
²§¨¯{
模式 ts
²§¨¯ts
模式 t
²§¨¯t
模式 x
²§¨¯x
模式 z²§¨ z¯ s1zwt vz s1ysu {t s1utw xv s1t{z vs s1tzy ts s1ty{ ut s1tw{ {y s1twv v{ s1tt| {z s1s{{ |y s1sy{ yz
模式 x ²§¨¯x s1yzu zs s1xvw tw s1twx {y s1tt{ yv s1tsz wv s1s|| xw s1s{s us s1szw zu s1sxt us s1sus vs
模式 t ²§¨¯t s1yxu ws s1xtv {x s1tux xz s1s|{ vv s1s{z tv s1sz| uw s1sx| |s s1sxw wu s1svs |t
模式 ts ²§¨¯ts s1yut xs s1w{u |w s1s|w yy s1syz wv s1sxy uv s1sw{ vw s1su{ || s1suv xt
模式 { ²§¨¯{ s1x|z |{ s1wx| wv s1szt tx s1swv |t s1svu zt s1suw {u s1ssx w{
模式 y ²§¨¯y s1x|u xs s1wxv |x s1syx yz s1sv{ wv s1suz uv s1st| vw
模式 u ²§¨¯u s1xzv ty s1wvw ys s1swy vu s1st| s| s1ssz {|
模式 w ²§¨¯w s1xyx uz s1wuy zt s1sv{ wv s1stt us
模式 | ²§¨¯| s1xxw sz s1wtx xt s1suz uv
模式 v ²§¨¯v s1xuy {w s1v{{ u{
对照 ≤Ž s1tv{ xy
Α€ s1sx s1st α € s1sx s1st
Τ € t1|y u1yt ΛΣΡ € s1svu |u s1swv {w
该模式针对黄土高原沟壑区阳坡 !半阳坡立地条件特点 o退耕还林时采取宽带状和行带状混交 o从下到
上依次是刺槐 !花椒 !侧柏 !油松 o其混交比例为 vΒxΒtΒtk设计图及技术范式图略l ∀刺槐的枯枝落叶及根瘤
菌能改良土壤 !提高土壤肥力 o同时刺槐也能有效地控制病虫滋生 o从而形成稳定的生态经济型林分 ∀油松 !
yz 林 业 科 学 ws卷
图 u 退耕还林各模式综合效益对比
ƒ¬ªqu ≤²±·µ¤¶·²©¦²°³µ¨«¨ ±¶¬√¨ ¥¨ ±¨ ©¬·¶¤°²±ª ≤ƒƒ °²§¨ ¶¯
Ξ }生态效益 ∞¦²¯²ª¬¦¤¯ ¥¨ ±¨ ©¬·¶~ Ψ}经济效益 ∞¦²±²°¬¦¥¨ ±¨ ©¬·¶~
Ζ }社会效益 ≥²¦¬¤¯ ¥¨ ±¨ ©¬·¶q
图 v 退耕还林优化模式生态 !经济和社会效益之间的对应关系
ƒ¬ªqv ≤²µµ¨¶³²±§¬±ªµ¨ ¤¯·¬²± ¤°²±ª ¦¨²¯²ª¬¦¤¯ o ¦¨²±²°¬¦
¤±§¶²¦¬¤¯ ¥¨ ±¨ ©¬·¶²©²³·¬°¬½¨ §≤ƒƒ °²§¨¯
侧柏 !花椒均具有良好的生态经济效益 ∀该模式
具有生态 !经济 !社会效益紧密结合 o在该类自然
和社会经济条件下综合效益最佳的效果 ∀适宜
在黄土高原沟壑区的相似立地条件推广 ∀
v 黄土高原沟壑区退耕还林优化模式生
态 !经济 !社会效益相互关系机理分析
运用  „׏„…对优化模式生态效益 !经济效
益和社会效益的关系进行描述 ∀设定 Ξ轴表示
生态效益 oΨ轴表示经济效益 oΖ轴表示社会效
益值 o那么在v大效益所构成的v维坐标中 o通过
效益值的比较可直观表达它们之间的关系 ∀根据
计算所得的不同林龄所对应的生态效益k Ξl !经
济效益kΨl和社会效益k Ζl值的大小 o构筑数据
初始矩阵 ∀根据 v大效益所构成的向量矩阵 o通
过  „׏„…数学运算 }
Ξ € ≈s qvuz ts s qvwz s| o , os qvz| tw s qvz{ |y  ~
Ψ € ≈s qut| v| s qt|w ws o, os quvv vx s quuy w{  ~
Ζ € ≈s qtvv ww s qtu{ uv o, os qty| xx s qty| us  ~
τι € s qvuz Βs qsxuΠw| Βs qvz| ~ τϕ € s qtut Βs qtvyΠw| Βs quxz ~
≈ Ξt oΨt  € ° ¶¨«ªµ¬§kτι oτϕl ~ Ζt € ªµ¬§§¤·¤k Ξ oΨoΖ oΞt oΨt oχϖwχl ~¶∏µ©k Ξt oΨt oΖtl
绘制出生态效益 !经济效益和社会效益所构成的 v维坐标中不同效益值之间的对应关系k图 vl ∀由图 v可
zz 第 x期 李世东 }黄土高原沟壑区退耕还林优化模式研究
知 o生态效益与社会效益的关系成十分明显的正相关 o乡宁是一个生态退化十分严重 !群众对改善生态十分
迫切的县 o生态效益的逐步增加 o自然起到良好的社会效果 ∀社会效益与经济效益阶段k在经济效益达到一
定程度后l正相关 ∀而生态效益与经济效益的关系较复杂 o虽然其间总体上也有一定的正相关性 o但生态效
益最大时经济效益不是最大 ∀总的来看 o综合效益最大处 o不是生态 !经济 !社会效益都是最大之处 o这说明
模式搭配必须科学合理 o既不能只追求生态效益 o也不能只追求经济 !社会效益 o而必须找准三者的最佳结合
点 o才能发挥最大的综合效益 o达到退耕还林的最终目标 ∀
参 考 文 献
国家林业局退耕还林办公室 q退耕还林指导与实践 q北京 }中国农业科学技术出版社 oussv
国家林业局 q全国林业生态建设与治理模式 q北京 }中国林业出版社 oussv
国家林业局 q退耕还林技术模式 q北京 }中国林业出版社 ousst
黄富祥 q退耕还林还草过程中的经济补偿问题探讨 q生态学报 oussu ouukwl }wzt p wz{
黄明斌 q黄土高原沟壑区小流域水分环境演变研究 q应用生态学报 ot||| otskwl }wtt p wtw
李世东 q中外退耕还林还草之比较及其启示 q世界林业研究 oussu otxkul }uu p uz
李世东 q中国退耕还林发展阶段研究 q世界林业研究 oussv otyktl }vy p wt
李世东 q中西部地区退耕还林还草政策研究 q北京林业大学学报k社会科学版l oussu otktl }tt p tz
李世东 q中国退耕还林研究 q北京 }科学出版社 oussw
李世东 o吴转颖 q中西部地区退耕还林还草模式探讨 q林业科学 oussu ov{kvl }txw p tx|
李世东 q干热干旱河谷区和黄土丘陵沟壑区退耕还林模式初步研究 q北京林业大学学报 oussu ouwkvl }vx p v{
李俊清 o崔国发 q西北地区天然林保护与退化生态系统恢复理论思考 q北京林业大学学报 ousss ouukzl }t p z
梁一民 q从植物群落学原理谈黄土高原植被建造的几个问题 q西北植物学报 ot||| ot|kxl }uy p vt
林业部科技司 q森林生态系统定位研究方法 q北京 }中国科技出版社 ot||w
马履一 o翟明普 o林 平 q京西山地土壤理化性质的分布 q北京林业大学学报 ot||| outktl }vu p vz
穆兴民 o徐学选 o陈霁巍 q黄土高原生态水文研究 q北京 }中国林业出版社 ousst
任 海 o彭少麟 q恢复生态学导论 q北京 }科学出版社 ousst
山 仑 q怎样实现退耕还林还草 q林业科学 ousss ovykxl }u p w
沈国舫 q西部大开发中的生态环境建设问题 q林业科学 ousst ovzktl }t p y
孙长忠 q黄土高原人工植被与其水分环境相互作用关系研究 q北京林业大学学报 ot||{ ouskvl }z p tw
王万忠 o焦菊英 q中国的土壤侵蚀因子定量评价研究 q水土保持通报 ot||y otykxl }t p us
王其藩 q高级系统动力学 q北京 }清华大学出版社 ot||x
徐 勇 o•²¼ ≤ q≥¬§¯¨q黄土丘陵区燕沟流域土地利用变化与优化调控 q地理学报 ousst oxykyl }yxz p yyy
杨存建 q遥感和 ŠŒ≥支持下的中国退耕还林还草决策分析 q遥感学报 oussu oykvl }usx p utt
张力小 o何 英 q西部大开发退耕还林k草l的政策有效性评析 q林业科学 oussu ov{ktl }tvs p tvx
张尚云 q金沙江干热河谷恢复植被与造林技术研究 q西南林学院学报 ot||z otzkul }t p z
Šµ¨ ±¨ … ‹ q农业对乡村自然环境的冲击 q生态学报 ot||s otskwl }x p ts
¬≥«¬§²±ªo«¤¬‹²±ª³²q• √¨¬¨º ²©≤²±√ µ¨¶¬²± ²©ƒ¤µ°¯¤±§·²ƒ²µ¨¶·¶°µ²­¨¦·}•¤±®¬±ªƒ¬µ¶·¬±Œ±√¨ ¶·°¨ ±·¬±·«¨ • ²µ¯§q≤«¬±¨ ¶¨ ƒ²µ¨¶·µ¼ ≥¦¬¨±¦¨ ¤±§× ¦¨«±²¯2
²ª¼oussw ovktl
¬± Ž¤¬º¤±ªo׬¤² ÷¬¤²q°µ¨ ¬¯°¬±¤µ¼ µ¨¶∏¯·²©·«¨ ªµ¤¶¶p·µ¨¨¶¼¶·¨° ©²µµ¨«¤¥¬¯¬·¤·¬²± ²©¶¨√ µ¨¨ ¼¯ µ¨²§¨§µ¨§¶²¬¯¶q„§√¤±¦¨§¬± Š¨ ²¨ ¦²¯²ª¼ ot||{kvtl }tuux p
tuvt
¤¯¬® • ŽoŠµ¨ ±¨ × ‹ o…µ²º± Š ƒ ετ αλq˜¶¨ ²©¦²√ µ¨¦µ²³¶¬±¶«²µ·µ²·¤·¬²± «¤µ§º²²§³¯¤±·¤·¬²±¶·²¦²±·µ²¯ µ¨²¶¬²±q…¬²°¤¶¶¤±§…¬²¨ ±¨ µª¼ousss ot{ktyl }wz|
p w{z
°¨ ¤µ¦¨ ≤ • o…¤µ¥¬¨µ∞o¤µ®¨ ±§¼¤ „ q≥∏¶·¤¬±¤¥¯¨ ⁄¨ √¨¯²³°¨ ±·¤±§≤²¶·…¨ ±¨ ©¬·„±¤¯¼¶¬¶q²±§²±}∞∞≤ °¤³¨µ{{ p sv ot|{{
{z 林 业 科 学 ws卷