全 文 ： 第 vy卷 第 x期u s s s年 | 月
林 业 科 学
≥≤Œ∞‘׌„ ≥Œ∂ „∞ ≥Œ‘Œ≤ „∞
∂ ²¯1vy o ‘²1x
≥ ³¨qou s s s
黄土高原荒坡径流生产潜力研究 3
孙长忠
k中国林业科学研究院林业研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 运用/单株平衡法0 o测定了油松 !刺槐优势木单株年耗水量 ∀并以此作为林地水分生产力评价的依
据 o提出了/期望最低水分潜势标准0及/降雨径流期望生产力指数0 o并指出径流系数是决定径流生产力的主要
因素 ∀对黄土高原荒坡径流生产力进行了必要的理论探讨 ∀计算求得了利用自然坡面径流 o油松 !刺槐可望成
林 !成材的降雨量下限均为 xss °° ~在 wss °°降水地区 o仅能形成郁闭度为 s1v左右的稀疏林地 ∀
关键词 } 径流生产力 o油松 o刺槐 o黄土高原
收稿日期 }t|||2su2sw ∀
基金项目 }国家自然科学基金资助项目kv|wzsxz| ov|zzsytul ∀
3 北京林业大学沈国舫院士 o南京林业大学黄宝龙教授 o西北林学院张康健教授对本文提出了修改意见 o特此致谢 ∀
ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΤΗΕ ΠΡ Ο∆ΥΧΤΙςΙΤΨ ΠΟΩΕΡ ΟΦ Ρ ΥΝΟΦΦΙΝ ΤΗΕ ΛΟΕΣΣ ΠΛΑΤΕΑΥ
≥∏± ≤«¤±ª½«²±ª
( Τηε Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Φορεστρψ, ΧΑΦ Βειϕινγ tsss|t)
Αβστραχτ : ׫¨ ¤°²∏±·¶²©∏¶¨§º¤·¨µ¥¼¶¬±ª¯¨§²°¬±¤±··µ¨ ¶¨²© Πινυσταβυλαεφορµι󤱧²© Ροβινια πσευδοαχα2
χιαo¥¼ ∏¶¬±ª¤¶·«¨ ¥¤¶¬¶©²µ √¨¤¯∏¤·¬±ª·«¨ ³µ²§∏¦·¬√¬·¼ ³²º µ¨²©¤√¤¬¯¤¥¯¨ º¤·¨µ²©©²µ¨¶·¯¤±§oº µ¨¨ ° ¤¨¶∏µ¨§¥¼
∏¶¬±ª−·«¨ ° ¤¨¶∏µ¬±ª ° ·¨«²§²©¶¬±ª¯ 2¨·µ¨¨º¤·¨µ2¦¼¦¯¨ ¥¤¯¤±¦¨. q׫¨ ¥¤¶¨ ¤°²∏±·²©·«¨ ¤√¤¬¯¤¥¯¨ º¤·¨µ²©¤©²µ¨¶·
¤¯±§©²µ¶·¤±§±²µ°¤¯ ªµ²º·«¤±§·«¨ ³µ²§∏¦·¬√¬·¼ ³²º µ¨¬±§¨¬²©µ∏±²©© º µ¨¨ ¶¨·q׫¨ µ∏±²©©¦²¨ ©©¬¦¬¨±·¬¶·«²∏ª«·
¤¶¤§¨¦¬¶¬√¨©¤¦·²µ·² ¤©©¨¦·µ∏±²©©³µ²§∏¦·¬√¬·¼ ³²º µ¨q׫¨ ³µ²§∏¦·¬√¬·¼ ³²º µ¨²©©²µ¨¶·¯¤±§ º¤¶¦²∏±·¨§¬± ·«¨
²¨ ¶¶°¯ ¤·¨¤∏q׫¨ µ¨¶∏¯·¶¶«²º ·«¤··«¨ °¬±¬°∏°¶²© ¤±±∏¤¯ ³µ¨¦¬³¬·¤·¬²± ©²µ¶·¤±§ ±²µ°¤¯ ªµ²º·« ²©·«¨ ·º²
¶³¨¦¬¨¶¤µ¨ ¤¯¯xss°° ¥¼ ¦²¯¯¨ ¦·¬±ª·«¨ µ∏±²©©²± ±¤·∏µ¨ ¶¯²³¨ q׫¨ µ¨ º¬¯¯ ¥¨ ²±¯ ¼ ¤¶·¤±§º¬·«s qv ¦µ²º± §¨ ±¶¬·¬¨¶
¬±·«¨ ¤µ¨¤ º«¨ µ¨ ·«¨ ¤±±∏¤¯ ³µ¨¦¬³¬·¤·¬²±¬¶wss °° q
Κεψ ωορδσ: • ∏±²©©³µ²§∏¦·¬√¬·¼ ³²º µ¨o≤«¬±¨ ¶¨ ³¬±¨ o…¯¤¦® ²¯¦∏¶·o²¨ ¶¶°¯ ¤·¨¤∏
径流利用是干旱半干旱地区为满足林木正常生长对水分的需求 o弥补降雨之不足而普遍采用的一
种育林技术措施 ∀其历史虽由来已久且近年来又有新发展 o并提出了新的概念 o如/径流林业0等 o但作
为径流利用对荒坡原有生产力的影响 o及其生产潜力等基础理论问题仍研究不多 o深入研究更少 o因此
径流利用工程规划设计与实施的科学性受到了一定影响 ∀在国家自然基金委的资助下 o本文在黄土高
原林地k水分l生产力方面开展了一些基础研究 ∀
t 研究地区自然概况及试验地简况
以黄土高原自然条件最为优越的半湿润区 o作为林地生产力研究的典型地段 o有利于黄土高原其
它地区相应项目的优化估计 ∀项目试验布设在位于黄土高原南缘的陕西淳化县 o北纬 vwβwvχ ∗ vxβsvχ o
东经 ts{βt{χ ∗ ts{βxsχ o海拔 yvs ∗ t{s| ° ∀年平均气温 |1{ ε o无霜期 t{w §~∴s ε 积温 v{||1u ε o∴
ts ε 的活动积温 vu{t ε ~太阳年辐射总量 xsw1vw ®r¦°u o属暖温带季风气候 ∀年平均降水量 yss1y
°° o多集中于 z ∗ |月 o占全年降水量的 xv h ∀年均地表径流深 x{ °° ∀地下水埋藏深达 tss °以上 ∀
干燥度k Κ值lt1t ∗ t1v{ o属半湿润地区 o森林草原植被带 ∀土壤属黑垆土与褐土的过渡地带 o而以非
地带性土壤黄绵土类为主 ∀
研究以黄土高原主要造林乔木树种刺槐 !油松为对象 o在土壤水分条件最为优越的阴坡立地上 o选
人工中龄至近熟林 o以优势木为测定单株k见表 ul ∀试验地基本状况见表 t ∀
u 研究方法
211 基本思路
表 1 试验地基本状况
Ταβ .1 Τηε βασιχ ινφορµατιον οφ εξπεριµενταλ πλοτσ
试验地类型
∞¬³¨µ¬° ±¨·¤¯
³¯²··¼³¨¶
立地类型
≥¬·¨ ·¼³¨ ¶
海拔
∞¯ √¨¤·¬²±
k°l
林龄
≥·¤±§¤ª¨
k¤l
郁闭度
⁄¨ ªµ¨¨²©
¦¯²¶¨ ±¨ ¶¶
林分平均高
≥·¤±§«¨¬ª«·
k°l
林分平均胸径
≥·¤±§
⁄q…q‹k¦°l
林分密度
≥·¤±§§¨ ±¶¬·¼
k×µ¨ r¨«°ul
油松林分
≤«¬±¨ ¶¨ ³¬±¨
¶·¤±§
阴坡上部
˜³³²¶¬·¬²± ²±
±²µ·«¶¯²³¶
tsws us s1{x |1u |1w uvxx
刺槐林分
…¯ ¤¦® ²¯¦∏¶·
¶·¤±§
阴坡上部
˜³³²¶¬·¬²± ²±
±²µ·«¶¯²³¶
tsvx uv s1z tu1t ty1z |ss
刺槐林分
…¯ ¤¦® ²¯¦∏¶·
¶·¤±§
阴坡下部
²º ³²¶¬·¬²± ²±
±²µ·«¶¯²³¶
|xs uv s1{x tu1z ty1{ uyss
刺槐林分
…¯ ¤¦® ²¯¦∏¶·
¶·¤±§
阴坡下部
²º ³²¶¬·¬²± ²±
±²µ·«¶¯²³¶
|{s ut s1zx {1v {1x vtss
刺槐林分
…¯ ¤¦® ²¯¦∏¶·
¶·¤±§
阳坡上部
˜³³²¶¬·¬²± ²±
≥²∏·«¶¯²³¶
tsux ut s1z z1w z1z vvss
径流利用条件下
的林地k水分l生产力 o
就乔木而言 o则是在较
充足供水条件下的生
物产量 ∀开展此项研
究 o则首先需要对林木
正常生长的需水量作
出定量测定 ∀进而再
根据不同降雨条件下
的自然供水能力 o确定
应补给的水量 o即应汇
集的径流量 o并依此确
定集流面积 ~最后根据
较充足供水条件下的
林木个体生长量 o以及
集流条件下单位面积
图 t 地面蒸发与林木蒸腾测定试验布设图
ƒ¬ªqt × «¨ ¶¨··¬±ª¦«¤µ·²©¶²¬¯ √¨¤³²µ¤·¬²± ¤±§·µ¨¨·µ¤±2
¶³¬µ¤·¬²± ° ¤¨¶∏µ¬±ª³¯²·¶
≠  ¤¨¶∏µ¨§ §²°¬±¤±··µ¨¨o ¬··¨µ ≈ °¯ ¤¶·¬¦©¬¯° ¬±¶∏¯¤2
·¬²± ¤¯¼¨ µo… ¤¨¶∏µ¬±ª·∏¥¨¶o  …¤µ¨ ¤¯±§ok¤l∞√¤³²2·µ¤±2
¶³¬µ¤·¬²± ° ¤¨¶∏µ¬±ª ¤µ¨¤ok¥lƒ²µ¨¶· ¤¯±§ √¨¤³²µ¤·¬²± ° ¤¨2
¶∏µ¬±ª¤µ¨¤ok¦l…¤µ¨ ¤¯±§ √¨¤³²µ¤·¬²± ° ¤¨¶∏µ¬±ª¤µ¨¤q
上所能容纳的最大林木株数 o确定林地生产力 ∀
212 基本测定方法
林木年耗水量测定 o分别按不同立地类型与不
同树种林地 o采用适于黄土高原林木蒸腾耗水与林
地蒸发量分别测定的实用方法 ) /单株平衡法0k孙
长忠等 ot||x ~t||yl o以优势木为研究对象 o设置定
位观测点k见图 tl o各测定点安装 wss¦°深测管 o利
用中子水分测定仪 o自地面向下每 us¦° 为 t 个层
次 o从 t ∗ tu月 o每周 t次 o常年定位观测 ∀以取得
优势木年耗水量等测定参数的确切数据 o作为林地
水量平衡与水分供给潜力的计算依据 ∀
v 结果及分析
311 优势木单株耗水量测定
林木蒸腾耗水量与当年降雨量存在着密切的正
相关关系 ∀现以降雨量正常年份kt||v年l o在水分
条件较为优越的阴坡立地上所测资料k见表 ul为基
础 o结合其它年份测定资料综合分析如下k阴坡下部类型缺油松可比林龄样地资料l ∀
表 2 黄土高原水分条件较优立地类型刺槐及油松优势木年耗水量测定结果
Ταβ .2 Τηε αµουντσ οφ υσεδ ωατερ βψσινγλε δοµιναντ τρεεσοφ Πινυσταβυλαεφορµισανδ οφ
Ροβινια πσευδοαχαχια ιν τηε Λοεσσ Πλατεαυ ιν ονε ψεαρ
树种
×µ¨¨¶³¨¦¬¨¶
立地类型
≥¬·¨ ·¼³¨ ¶
测定单株平均高
 ¤¨¶∏µ¨§·µ¨¨
«¨¬ª«·k°l
测定单株平均胸径
 ¤¨¶∏µ¨§·µ¨¨
⁄q…q‹k¦°l
测定区平均面积
≥¬½¨ ¶²©
³¯²·¶k°ul
平均单株耗水量
„ °²∏±·¶²©
∏¶¨§ º¤·¨µk°°l
刺槐
Ρ . πσευδοαχαχια
阴坡上部
˜³³²¶¬·¬²± ²± ±²µ·«¶¯²³¶ tv1t tz1y y1|x v{y1v
刺槐
Ρ . πσευδοαχαχια
阴坡下部
²º ³²¶¬·¬²± ²± ±²µ·«¶¯²³¶ tw1{ us1t {1vy vxx1y
油松
Π. ταβυλαεφορµισ
阴坡上部
˜³³²¶¬·¬²± ²± ±²µ·«¶¯²³¶ ts1v tu1w x1{{ wss1v
阴坡下部立地类型土壤水分条件优越 o林木生长良好 ∀刺槐测定单株k优势木l平均耗水 vxx1y
°° o相当于同期降雨 www1w °°的 {s1t h ∀其结果使土壤水分亏损 tz1y °° o实际利用了当年同期降
vt x期 孙长忠 }黄土高原荒坡径流生产潜力研究
雨的 zy1t h ∀阴坡上部刺槐测定单株平均耗水 v{y1v °° o亏损 vt1{ °° o利用当年降水 z|1{ h ∀
阴坡上部 us年生油松优势木单株平均耗水为 wss1v °° o出现了年耗水亏损 ∀
312 径流生产力探讨
v1u1t 林地有效水分供给潜力研究 根据林地水分平衡及与林外裸地水分相互数量关系分析与推导
k孙长忠等 ot||y ~t||xl o其结果为 }Τ € ( Ε p Εφ) n ( Ρβ p Ρφ) p Ι ,其中 , Τ为林木蒸腾耗水量 ; Ε !Εφ
分别为林外裸露地面 !林内蒸发量 ; Ρβ !Ρφ分别为林外 !林内地表径流量 ; Ι 为林冠截留量 ∀
令 ϖ Ε = Ε − Εφ ; ϖ Ρ = Ρβ − Ρφ ;则 Τ = ϖ Ε + ϖ Ρ − Ι (t)
即林分蒸腾量( Τ)等于林地内 !外地面蒸发量之差( ϖ Ε)与地表径流差值( ϖ Ρ)之和 ,再减去林分水分
无效消耗量(Ι) ∀式(t)虽表示了林分的蒸腾量 ,但更确切地说 ,它所表示的实际含义是林地所能供给
林木生长所需要的水量(蒸腾量受制于土壤可供水量) ,即林地的水分供给潜力 ∀由(t)可以清楚地看
到 , ϖ Ε是由于林冠遮蔽及枯落物覆盖而造成的林分内外地面蒸发量的差值 ∀即由于林冠及枯落物作
用而避免的无效水分消耗 ∀ ϖ Ρ 也是由于枯落物等引起的降雨径流减少量(滞留和改良土壤增加入渗
等) ∀因此 ,林地水分供给潜力 ,是一种由林分自身创造而获得的能力 ,即/自创性0能力 ,而并非原裸地
所固有 ∀且这种能力与林分状况密切相关 ,并随林木的生长及林分的变化而处于动态变化之中 ∀
为了明确地表示林地水分供给潜力 o即林地的有效水分供给潜力k„√¤¬¯¤¥¯¨ • ¤·¨µ°²·¨±·¬¤¯¬·¬¨¶缩
写为 ΑΩΠ) ,并与林分蒸腾量加以区别 ,令 ΑΩΠ€ Τ o则 }
ΑΩΠ = ϖ Ε + ϖ Ρ − Ι kul
式kul称为/林地水分潜势方程0 o简称/水分潜势方程0 ∀
根据水分潜势方程 o便可计算求得不同林地水分供给潜力 ∀经实地测定与计算 o半湿润区阳向沟
坡上 !下坡位 o刺槐林地水分潜势为 uus1y °°和 u|t1y °° o相应的最大生物量生产力分别为 w1xyz·r
«°u#¤和 z1wsz·r«°u#¤~阴坡刺槐 !油松林地水分潜势分别为 vws1z °°和 v{y1| °° o相应的最大生
产力k ¶l分别为 tx1|uv·r«°u#¤和 y1|yw·r«°u#¤∀
由水分潜势方程可见 o水分潜势由 ϖ Ε 和 ϖ Ρ 两个重要部分组成 ∀其中 , ϖ Ρ € Ρβ p Ρφ ,为林外
裸地与林内地表径流之差 ∀因此 ,一切使 ϖ Ρ 增大的措施 ,都能够提高林地水分潜势 ∀分析 ϖ Ρ 组成 ,
林外径流仅为参比项 ,仅说明并强调林木对原裸地水分环境的改造 ,和提高林地水分生产力的作用 ∀
其变化对林地水分潜势并无实际意义 ∀而只有林内径流才是对林地水分潜势起作用和可以人为改变
的 ∀也就是说 ,只要人为改变 Ρφ ,使其尽可能地减少 ,便可使水分潜势提高 ∀
Ρφ的减少有两个途径 ,一条是通过造林整地等措施 ,改造原坡面小地形 ,拦截径流 ,减少输出 ;另
一途径 ,则是通过林地枯落物对土壤的改良 ,增强透性 ,以提高降雨入渗速率来实现 ∀这对于降雨充沛
且有着较大径流输出的地区来说 ,是增大 ϖ Ρ 的主要措施 ∀但在降雨量不大 ,林地自然径流输出较小
的干旱半干旱地区 ,此途径则显得作用有限 ∀这就要求设法使林内径流量 Ρφ 变为负值 ,也就是说 ,要
设法尽可能杜绝径流输出和尽可能增加径流输入 ,至少要使输入量大于输出量 ∀若将一个坡面看作一
个整体 ,全部成为林地 ,则要使其径流输入量增加 ,是难以做到的 ∀因此 ,只有将一个坡面划分为多个
部分 ,才有可能在各部分之间 ,进行水分的调节 ∀即在整体坡面上分带植树 ,带间留出一部分作为产流
(径流)区 ,以增加植树带内的径流输入量 ∀
由于坡面整体性的破坏 ,人为造成水分的非均匀性分布(配) ,林带内水分潜势将发生很大变化 ∀
其变化量的大小 ,决定于径流输入量及林带面积 ∀而径流输入量的大小 ,一方面受降雨量影响 ,同时还
决定于坡面径流系数及集水面积的大小 ∀
黄土高原半湿润区的阴向沟(山)坡 ,是该区非灌溉条件下水分环境最为优越的立地 ∀在此立地
下 ,刺槐 !油松均可成林并成材 ∀因此 ,该区其它立地及其余干旱半干旱地区 ,在忽略其它影响因素的
条件下 ,若要达到林木个体发育良好 ,林分稳定生长且能成材 ,亦应达到阴坡林地的水分潜势水平 ∀这
是最基本的要求 ,故称为/期望最低水分潜势标准( ΑΩΠσ)0 ∀经实际测定与计算 ,阴坡刺槐 !油松 ΑΩ2
Πσ分别为 vws1| °°和 v{y1| °° ∀
v1u1u 径流生产力计算分析实例 以降雨量 !径流系数 !林地水分潜势及集流面积比率 o建立方程 }
Α/ Β = ( ΑΩΠσ − ΑΩΠα)/ ( Π# Ρχ) (v)
式kvl称为/集流 ) 潜势0关系方程 ∀其中 oΑ !Β分别为集流面积(或两带间水平距)和造林面积(或造
wt 林 业 科 学 vy卷
林带宽) , Α/ Β称为集流比( Χαπ) , Π为降雨量 , Ρχ为径流系数k• ∏±²©©¦²¨ ©©¬¦¬¨±·l oΑΩΠα为现实林地
水分潜势 ∀现以半湿润区阳坡下部立地刺槐林为例 o就其集流前后生产力的变化分析如下 ∀
试验区降雨量 Π€ yss °° oΡχ按 s1t计 , Α ΩΠσ€ vws1z °° o实测 ΑΩΠα€ u|t qy °° o则 Α/ Β €
s1{t{v o即有林地面积k植树带面积l仅占全坡面k造林地区域l面积的 xx h ∀虽然有林地面积相对减少
了 wx h o但林木生长在水分相对较好的局部区域k带l内 o其生长状况将大为改善 o从而可实现林冠对林
地的有效覆盖 ∀经作者实地测定 o在林冠有效覆盖林地的情况下 o阴 !阳坡向林地蒸发量十分接近 ∀另
外 o就黄土土壤发育现状而言 o阴 !阳坡向土壤肥力尚无本质差异 o林木的生长状况主要是由林地可供
给林木生长所需水分的数量所决定的 ∀因此 o阳坡带状有林地区域内 o其原有的期望最大生产力
kz1wsz·r«°u#¤l o亦将至少提高到阴坡林地期望最大生产力水平 o将达到 tx1|uv·r«°u#¤o这样阳坡下
部类型总体生产力水平将达到 {1zx{·r«°u#¤k即 tx1|uv ≅ s1xxl o从而使生产力可提高 t{1uv h ∀由此
可见 o在水分难以满足林木正常生长需要的立地上 o若能汇集分散降雨 o也会产生较高的生产力 ∀其原
因是林木在得到水分充分供给的情况下 o光合作用速率将大为提高 ∀其增加的幅度同水分的加入量并
非简单的迭加 o而呈一幂函数关系 ∀由于有限水分的集中利用 o使在带状造林面积约为原全面造林面
积一半的林地上 o不仅生产出了更多的生物量 o且更重要的是 o林地生产力的提高 o林分稳定性及生长
势将得到改善 o从而使林木成材年限缩短 o森林的生态与经济效益也必将得到提高 ∀
由以上分析可见 o在干旱 !半干旱地区大力利用径流造林 o是科学培育森林 o加速植被恢复的一条
多快好省的重要途径 ∀而作为径流造林发展基础理论之一的径流生产力 o是关系到林业生产规模与布
局决策的重大问题 o其潜力研究的理论与实用价值 o是显而易见的 ∀
v1u1v 黄土高原荒坡径流生产潜力探讨 如上文所述 o半湿润地区可以利用已有各立地与各树种水
分潜势测定结果 o实现对现有林地生产力及径流生产力的评价 ∀但在干旱半干旱地区 o由于试验材料
不足 o还一时无法测得现地水分潜势数据 ∀虽不能用现有半湿润地区水分潜势值直接代替 o但经合理
转换 o假设在生长季节其光 !热等大气候条件对林木生长无显著限制作用 o且各地差异不大的情况下 o
对宏观地认识不同地区集流造林生产力 o亦有着一定的参考价值 ∀
在/集流 ) 潜势0关系方程 Α/ Β € ( ΑΩΠσp ΑΩΠα)/ ( Π# Ρχ)中 , Α ΩΠσ是在 yss °°降雨地区 o在
较优越的立地条件下 o不同树种林分所形成的/期望最低水分潜势标准0 ∀在大的气候条件基本相近 o
而又都以水分为主要限制因子的情况下 o其它地区若林内土壤得到相同的水量 o林木的生长亦应有相
似的效果 ∀因此 o将半湿润地区大气降水 yss °° o减去某树种截留量的剩余部分k净降水量l o称为该
树种/期望最低林内降水标准k‘¨·³µ¨¦¬³¬·¤·¬²± ¶·¤±§¤µ§o即 Νπσl0 ∀根据他人研究k邓世宗等 ot|{| ~裴
铁 等 ot||v ~杨新民 ot|{s ~崔启武等 ot|{s ~刘向东等 ot||v ~杨海军等 ot||v ~阎顺国 ot|{| ~赵鸿雁等 o
t||vl o林冠k刺槐 !油松l截留率均在 us h左右k按 us h计l o则刺槐 !油松的 ΝΠσ均为 w{s °° ∀如此
以来 o对达不到 ΝΠσ的地区 o则应汇集坡面径流水量加以补充 ∀
根据降雨( Π) !径流( Ρχ) !Νπσ及林冠截留量(Ι) o可建立集流面积比率实际计算方程 }
Α/ Β = [ Νπσ − Π(t − Ι)] / ( Π# Ρχ) (w)
大量研究结果表明k贺康宁等 ot||z ~李玉山 ot|{v ~王玉宽等 ot||t ~周国逸等 ot||sl o在黄土高原
地区 o特别是干旱 !半干旱区 o径流特点为超渗径流 ot年中只有集中于雨季的少数几次暴雨才产生径
流 ot次降雨 ts °°以下 o一般不产生径流 ∀因此 o就年降雨而言 o径流系数一般不超过 s1t ∀实际上 o
年产流降雨一般只占年降雨的 ys h左右k贺康宁等 ot||z ~中科院综考队 ot||sl ∀以 ys h计 o则式kwl
可写成 }
Α/ Β = [ Νπσ − Π(t − Ι)] / (s .y Π# Ρχ) (x)
令 Χαπ € Α/ Β , Ρπι € t/ ( Χαπ n t) ,某树种在其 Νπσ时的林分/期望最大蓄积量0为 Μσ,则根据 Ρπι及
Μσ,即可计算当地降雨条件下 ,利用自然坡面汇集径流时该树种林分期望蓄积量( Μσ# Ρπι) ∀故称
Ρπιk• ∏±²©©³µ²§∏¦·¬√¬·¼¬±§¨ ¬l为某树种/降雨径流期望生产力指数0 o现按kxl式 o将黄土高原地区不同
气候区油松 !刺槐林分生产潜力计算如下k见表 vl ∀
若将 us年生左右的油松平均冠幅按 tt °ur株计 o按上表所列密度 o则在降雨 xss °°地区 o林冠可
覆盖林地面积的 yu1z h owss °°地区仅为 vt1w h ∀us年生左右的刺槐冠幅若按 | °ur株计 o降雨 xss
°°地区 o林冠可覆盖林地 wt1t h owss °°区为 us1x h ∀由此可以推知 o若以郁闭度 s1w以上为林冠
xt x期 孙长忠 }黄土高原荒坡径流生产潜力研究
表 3 不同气候区径流造林生产潜力
Ταβ .3 Τηε Προδυχτιϖιτψ ποωερ οφ ρυνοφφιν διφφερεντ χλιµατερεγιονσ ( Ρχ = 0 .15)
气候区
≤ ¬¯°¤·¨
µ¨ª¬²±¶
降水量
°µ¨¦¬³¬·¤·¬²±
k°°l
Ρπι
树种
≥³¨ ¦¬¨¶
年龄
≥·¤±§
¤ª¨ k¤l
密度
≥·¤±§§¨ ±¶¬·¼
k×µ¨ r¨«°ul
林分蓄积量
≥·¤±§¬±ª¶·²¦®
k°vr«°ul
年均生长量
„±±∏¤¯ ¬±¦µ¨ ° ±¨·
k°vr«°u#¤l
半湿润区
≥∏¥«∏°¬§µ¨ª¬²±
yss ∗ xss t1ss ∗ s1vy
w|| ∗ wss s1vy ∗ s1t{
yss ∗ xss t1ss ∗ s1vy
w|| ∗ wss s1vy ∗ s1t{
油松
Π. ταβυλαεφορµισ us
刺槐
Ρ . πσευδοαχαχια uv
tx{w ∗ xzs |u1yy ∗ vv1vx w1yv ∗ t1yz
xzs ∗ u{x vv1vx ∗ ty1y{ t1yz ∗ s1{v
tuy| ∗ wxz tyu1vt ∗ x{1wv z1sy ∗ u1xw
wxz ∗ uu{ x{1wv ∗ u|1wv u1xw ∗ t1uz
半干旱区
≥¨°¬¤µ¬§µ¨ª¬²±
v|| ∗ vss s1t{ ∗ s1ts
u|| ∗ uss s1ts ∗ s1sx
v|| ∗ vss s1t{ ∗ s1ts
u|| ∗ uss s1ts ∗ s1sx
油松
Π. ταβυλαεφορµισ us
刺槐
Ρ . πσευδοαχαχια uv
u{x ∗ tx{ ty1y{ ∗ |1uz s1{v ∗ s1wy
tx{ ∗ z| |1uz ∗ w1yv s1wy ∗ s1uv
uu{ ∗ tuz u|1uu ∗ ty1uv t1uz ∗ s1zt
tuz ∗ yv ty1uv ∗ {1tu s1zt ∗ s1vx
有效覆盖标准 o则油松 !刺槐在降雨量 xss °°以上地区 o和自然坡面产流汇集 o便可形成较为稳定和
具有一定产量的森林 ∀若以郁闭度 s1u以上为森林标准 o则在降雨量 wss °°地区 o利用自然坡面产流
汇集 o可形成稀疏林地 ∀在降雨 wss °°以下地区 o除立地条件优越的局部小环境外 o难以大面积普遍
成林 ∀若要使其成林 !成材 o仅依靠自然坡面汇集径流是难以实现的 ∀因而 o需采取人工措施 o改变集
流坡面地表状况 o加大径流系数 ∀若径流系数加大到 s1v o则油松 !刺槐可望在降雨 wss °°地区成林
并成材 ∀但是 o这时的生产力已不完全是自然集流生产力 o而输入了人工能量 o因而要考虑施工费用 o
材料成本等 o并结合生态效益 o进行经济效益权衡与综合评价 ∀
w 结论
径流利用是黄土高原发展高效林业的基本途径 ∀经研究建立了/集流 ) 潜势0关系方程 o实现了径
流生产力的理论计算 ∀基于单株需水量研究而提出的/期望最低水分潜势标准0 o是径流生产力评价的
重要依据之一 ∀坡面径流系数 o是决定径流生产力的主导因素 ∀黄土高原地区 o利用自然坡面径流 o进
行刺槐 !油松人工造林 o可望成林成材的降雨量下限均为 xss °° ∀wss °°降雨量 o仅可形成郁闭度
s1u ∗ s1v的稀疏林地 ∀
参 考 文 献
崔启武 o边履刚 o史继德等 q林冠对降水的截留作用 q林业科学 ot|{s otykul }twt ∗ twy
邓世宗 o韦炳贰 q不同森林类型林冠对大气降雨量再分配的研究 q林业科学 ot||s ouykvl }uzt ∗ uzy
贺康宁 o张建军 o朱金兆 q晋西黄土残塬沟壑区水土保持林坡面径流规律研究 q北京林业大学学报 ot||z ot|kwl }t ∗ y
李玉山 q黄土区土壤水分循环特征及其对陆地水分循环的影响 q生态学报 ot|{v ovkul }|t ∗ tss
刘向东 o吴钦孝 o赵鸿雁等 q油松人工林林冠对降水再分配的研究 q陕西林业科技 ot||v oktl }| ∗ tv
刘秉正 o王幼民 q刺槐林的水文作用研究 q林业科技通讯 ot|{| okyl }tw ∗ ty
裴铁 o范世香 o韩绍文等 q林冠分配降雨过程的模拟实验分析 q应用生态学报 ot||v okwl }uxs ∗ uxx
孙长忠 o黄宝龙 q单株平衡法的建立 q林业科学 ot||y ovukwl }vz{ ∗ v{t
孙长忠 o廖超英 o张学文 q单株平衡法及其评价 q西北林学院学报 ot||x otsk增刊l }zw ∗ z{
王玉宽等 q黄土高原坡面降雨产流过程的试验分析 q水土保持学报 ot|{t oxkul
阎顺国 q桥山林区油松林水源涵养功能的探讨 q水土保持学报 ot|{| okul }xz ∗ yw
杨新民 o杨文治 q黄土丘陵区人工林地土壤水分平衡初探 q林业科学 ot|{s ouxkyl }xw| ∗ xxv
杨海军 o孙立达 o余新晓等 q晋西黄土区水土保持林水量平衡的研究 q北京林业大学学报 ot||v okvl }wu ∗ xs
中国科学院黄土高原综合考察队编绘 q黄土高原地区农业气候资源图集 q北京 }气象出版社 ot||s
周国逸 o潘维俦 q林地土壤的降雨入渗规律 q水土保持学报 ot||s owkul }z| ∗ {v
赵鸿雁 o吴钦孝 o刘向东等 q油松人工林组成部分的水土保持作用 q西北林学院学报 ot||v oktl }| ∗ tw
yt 林 业 科 学 vy卷