全 文 ： 第 vy卷 第 v期u s s s年 x 月
林 业 科 学
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四川盆地丘陵区坡地农林复合系统内部结构
和系统综合效能的研究 3
费世民 向成华
k四川省林业科学研究院 成都 ytss{tl
摘 要 } 针对四川盆地丘陵区农林业生产特点和坡地农林复合系统特征 o对其内部结构进行综合研究 o分
析了林带对农作物的正 !负效应 o依据林带间散射辐射分布规律 !农地水土流失特征和农作物产量分布格局
等方面与林带间距离的相互关系 o提出了坡地林带间距离应不小于 v倍林带平均高 o才能保证农作物不至于
减产 ~同时 o对建成的坡地农林复合系统模式进行综合效能分析 o表明 o与农地系统对比 o坡地农林复合系统
提高了土地生产力 !能量转化率 !营养元素利用率 o价值利用率和劳动力利用率等 o具有较大的生产潜力 ∀
关键词 } 四川盆地丘陵区 o坡地农林复合系统 o内部结构 o综合效能
收稿日期 }t||z2s|2vs ∀
基金项目 }/八五0国家重点科技攻关专题的部分内容 ∀
3 承蒙杨玉坡教授审阅 o在此致谢 ∀
ΣΤΥ∆ΙΕΣ ΟΝ ΤΗΕ ΙΝΤΕΡ ΝΑΛ ΣΤΡ ΥΧΤΥΡΕ ΑΝ∆ ΤΗΕ ΣΨΝΤΗΕΤΙΧΑΛ ΕΦΦΙΧΙΕΝΧΙΕΣ
ΟΦ ΑΓΡ ΟΦΟΡΕΣΤΡΨ ΣΨΣΤΕ Μ ΟΝ ΣΛΟΠΕ ΙΝ ΤΗΕ ΗΙΛΛΨ ΡΕΓΙΟΝ ΟΦΣΙΧΗΥΑΝ ΒΑΣΙΝ
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( Σιχηυαν Αχαδε µ ψ οφ Φορεστρψ Χηενγ δυytss{t)
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Κεψ ωορδσ: ׫¨ «¬¯¯¼ µ¨ª¬²±¬± ≥¬¦«∏¤± …¤¶¬±o„ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ¶¼¶·¨° ²± ¶¯²³¨ o ׫¨ ¬±·¨µ±¤¯ ¦²±¶·µ∏¦·¬²±o
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四川盆地丘陵区面积约 y1y ≅ tsw ®°u o耕地面积 w1xsvy ≅ tsy «°u o是我省粮 !油 !棉的主要产区 o
农业垦殖指数高达 xs h ∗ yx h o农林交错镶嵌 o农 !林争地矛盾严重 ~人口稠密 o密度高达 xss ∗ zss人r
®°u o人地矛盾尖锐 ~林业生产十分薄弱 o加之人为不合理开发利用自然资源 o森林覆盖率低 o导致旱涝
灾害频繁 o生态环境脆弱 o水土流失严重 o成为我省极强度土壤侵蚀区域k费世民 ot||vl ∀该区丘陵坡
地面积占 xs h ∗ {s h o绝大部分已开垦耕作 o形成林地和旱地交错 !从坡顶到坡麓呈林地 ) 旱地台土 )
林地 ) 旱地台土 ) 林地的农林复合系统结构 o旱地台土一般有 v ∗ x台 ~同时 o坡地上的林地面积占该
区林业用地面积的 |s h以上 o旱地面积占该区旱地面积的 |x h以上 ∀因此 o坡地农林复合系统建设是
该区农林复合经营的主要内容 o对于控制水土流失 o特别是治理该区水土流失严重的坡耕地 o抗御旱涝
灾害 o保证农业生产 o促进农区经济可持续发展都具有极其重要的战略意义 ∀
t 研究区概况
研究区设在四川省简阳市境内的清水河小流域 o位于东经 tswβwxχ ∗ tswβw{χ o北纬 vsβuwχ ∗ vsβvtχ
之间 o幅员面积 wu1|x ®°u o海拔 v|w ° ∗ wxs ° o属典型的丘陵地貌 ~地处亚热带季风性湿润气候区 o是
川东干旱区和川西洪涝区的过渡地带 ~年均气温 tz1t ε o年均日照 tuxs1| «o年总辐射量 v{sy °r°v o
属全国日照低值区 ~年均降雨量 {{u1| °° o分布不均 ox ∗ |月降雨量占全年的 zs h以上 o常发生洪涝
灾害 ~年蒸发量 |ss °° ∗ tuss °° o常年出现春旱频率 yy h o夏旱 zu h o伏旱 zv h o常出现春旱 !夏旱 !
伏旱连续发生 ∀土壤为紫色土 o是一种典型的岩成土 o母岩结构疏松 o易热胀冷缩 o风化强烈 o成土速度
快 o土壤粘结性能差 o团粒结构少 o易遭受雨水冲刷 o蓄水保土能力弱 o水土流失严重k费世民 ot||vl ∀
该区属我国亚热带常绿阔叶林地带 o由于长期受人为干扰破坏 o原生自然植被已不复存在 o形成大
面积的次生植被 ∀坡地森林类型主要为人工林即柏木或墨西哥柏k Χυπρεσσυσ φυνεβρισ或 Χ. λυσιανιχα)
林 !桤木( Αλνυσχρε µ αστογψνε)墨西哥柏( Χ.λυσιανιχα)混交林 !栓皮栎( Θυερχυσ ϖαριαβιλισ)柏木混交林 !
桤木林和马桑( Χοριαρια σινιχα)灌木林等 ,林下主要有马桑 !黄荆( ςιτεξ νεγυνεα) !蔷薇( Ροσᶳ³ql !白
茅k Ι µ περετα χψλινδριχα)和莎草( Χψπερυ󶳳ql等 ~坡地农作物有小麦k Τριτιχυ µ αεστιρυ µ ) !玉米( Ζεα
µ αψσ) !红苕(Ιποµ οεα βατατασ) !棉花( Γοσσψριυ µ ηιρσυτυ µ )和蚕豆( ςιχια φαβα)等 ∀
坡地坡度 tsβ ∗ uxβ ,林带处于旱地地边坡坎(一般坡度在 usβ以上)上 ,旱地台土比较平坦(坡度在
sβ ∗ txβ之间) ∀林带与旱地台土交错 ,呈阶梯状 ,构成独具特色的坡地农林复合系统 ∀
u 研究方法
211 小气候因子测定
主要包括辐射 !光照 !温度(气温 !土温) !湿度 !风速 !风向等因子的观测(潘守文 ,t|{|) ∀
u1t1t 测点选择 根据林带不同走向 !带间距离大小而定 o重点选择在丘体阳坡面 ~在林带间水平方
向上 o以林带平均高为准 o距林带 s ° !x ° !ts ° !tx ° !p tx ° !p ts ° !p x °分别设观测点 ~在垂直方
向上 o按农作物高度而定 o在农作物层面上设立一测点 o在距地表 tx ¦°处设立一测点 ∀同时 o选择地
形地势条件十分接近 !坡度 !坡向 !盛行风基本一致的地段 o进行对照观测 ∀
u1t1u 测定项目 天空辐射强度 !光照强度 !空气温度ktx¦°处温度 !农作物层面温度l !地面温度 !地
面最高温度 !地面最低温度 !土壤温度k p x¦° !p ts¦° !p tx¦° !p us¦° !p ux¦°处温度l等 ∀
u1t1v 时间安排 选择该区的干旱季节kx ∗ z月l分月进行测定 o每次观测 v ∗ x天 o选择典型天气 o每
天从 {点至 t{点每隔 u小时观测一次 ∀
212 林分生物量测定
在林分内设置 tss °u的样地 o进行每木检尺 o同时测定树高 !冠幅 !郁闭度 !灌草层盖度等林分结构
因子 ~选取 { ∗ ty株标准木 o采用分层切割法测定林分干 !枝 !叶和根的生物量k木村允 ot|{tl ∀
213 灌 !草层生物量的测定
在林下设置 t ° ≅ t °的灌木样方和 t ° ≅ t °的草本样方各 x个 o采取全挖法测定灌木和草本生
物量k木村允 ot|{tl ∀
214 植物养分测定
在林分内设置 tss °u标准地 o选择平均木 v ∗ x株 o于生长停止期分别采集林木各部分k干 !枝 !叶 !
根l分析样品 o同时采集灌木各部分k茎 !枝 !叶 !根l分析样品 !草本地上部分和地下部分样品 ~在农作物
地内设置样方 o混合取样 o分别采集茎 !枝 !叶 !根样品 ∀化学分析方法 }全 ‘用半微量凯氏定氮法 o全 °
wv 林 业 科 学 vy卷
用钼锑比色法 o全 Ž用火焰光度法k中华人民共和国标准局 ot|{zl ∀
215 农作物产量和生物量测定k木村允 o1981 ~阿尔#康斯坦季诺夫等 o1983l
在农作物收获期 o按距林带 s1x Η !t Η !t1x Η !u Η !u1x Η !v Η !v1x Η , ,( Η为林带平均高 l o设置
样点 o每个样点设 xs¦° ≅ xs¦°的样方 u ∗ v个 o采取全挖法测定农作物生物量k费世民 ot||vl ~同时测
定产量 ∀各农作物品种 }小麦为绵阳 t|号 o玉米为邯郸 w号 o红薯为徐薯 t{号 o棉花为川杂 t号 o花生
为川府 v号 o西瓜为郑杂 x号 o蚕豆为成胡 tu号和油菜为川油 tu号 ∀
216 投入产出调查
不同台土农地和复种方式的人工 !有机肥 !无机肥 !农药 !种子等投入以及各种农作物的产出是通
过试验区 ux户中等经营水平的农户取得 }各项折能系数来自文献k四川省科学技术协会等 ot|{tl o各
项价格取自简阳市 t||v年各项农村经济系统年报价格 ∀
v 结果与分析
坡地农林复合系统是由水土保持林带与农地旱作物构成的 o在结构上和功能上有别于平原区农林
复合系统或农林间作系统 o林带与农作物呈阶梯状交替组合 o既要控制水土流失 o又要改善坡地农地生
态环境 o抗御干旱灾害 ~同时还要使农林协调发展 o达到林茂粮丰的目的k费世民 ot||v ~熊文愈等 o
t||u ~冯宗炜等 ot||ul ∀由于地形的影响 o使得坡地农林复合系统内部因子变化大 o为此 o必须从系统
内部结构上进行综合研究 o才能使坡地农林复合系统优化 ∀
311 坡地农林复合系统内部结构
坡地农林复合系统中林带对农作物的影响分正 !负效应 ∀研究表明k费世民 ot||{l }ktl正效应表
现在林带的水土保持与截流防蚀 !改善农地小气候 !改良土壤 !增强抗旱抗病虫害能力等方面 o随林带
间距离由大到小 o林带对农地小气候改善的程度由小到大 ~林带的水土保持作用 o随林带间距离减小即
坡地系统中森林面积的增加而增大 ∀说明林带间距离愈小 o其林带对农作物的正效应愈明显 ∀kul负
效应表现在林带地上部分对农作物/光胁地0作用 o而地下部分由于存在边沟与背沟 o林木与农作物不
存在水 !肥竞争 ∀ /光胁地0导致胁地农作物减产 o在 t倍林带高范围之内农作物减产最严重 ∀因此 o林
带间距离大小导致农作物产量分布格局的变化 o一方面 o随林带间距增大 o当正效应大于负效应时 o农
作物增产作用明显 ~但到一定程度后 o正效应等于负效应 o其增产作用消失 o当林带间距进一步增大 o林
带对农作物的正效应消失 ∀另一方面 o随林带间距离变小 o林带对农作物的正效应愈明显 o对农作物生
长有利 o但到一定程度后 o当正效应小于负效应时 o林带对农作物的/光胁地0作用增强 o导致系统农作
物减产 ∀所以说 o坡地农林复合系统内部结构即林带间距离的确定应依据正 !负效应的变化 ∀具体地
说 o该区坡地农林复合系统的林带间距离应依据林带间散射辐射分布规律 !农地水土流失特征和农作
物产量分布格局等来确定k费世民 ot||wl ∀由于该区以农业生产为主 o土地资源极为有限 o坡地农林复
合系统中林带不宜过多 o因此 o坡地林带间距离大小的确定对该区坡地农林复合系统建设有十分重要
的意义 o主要解决两个方面的问题 }一是农林争地的矛盾 o二是林对农的/正0/负0效应 ∀
v1t1t 从天空散射辐射规律的角度确定林带间距离 光能的合理分布是农林复合系统中林木与农作
物之间减少竞争 o分化生态位的体现 o是取得林粮双丰收的前提 ∀众所周知 o林木对直射光有遮荫作
用 o对散射辐射也有影响 ∀林带间距离的变化 o对直接辐射影响不大 o而对农作物接受散射辐射的影响
较大 o导致对农 地农作物总产量的影响 ∀在四川盆地浅丘区 o天空散射辐射占总辐射的 xx h ∗ ys h o
散射辐射中波长较短的是蓝 !紫光较多 ∀据天空散射辐射规律研究分析k费世民 ot||vl o推导出对于林
带间任意一点处的平均相对辐照度 Ι 的公式如下 }
Ι = ν + t + (t + ν·ªρ) + u − (u + ν·ªρ)u (t)
式中 oΙ 为平均相对辐照度 ; ν为林带间距离为林带平均高( Η)的倍数 ; ρ为坡面坡度
由式ktl可知 oΙ 只与 ν和 ρ有关 ,与其它因子无关 ∀当 ν和 ρ改变时 , Ι 也相应发生变化(见表 t) :
xv 第 v期 费世民等 }四川盆地丘陵区坡地农林复合系统内部结构和系统综合效能的研究
表 1 Ι值随 ν与 ρ的变化
Ταβ .1 Μεαν ρελατιϖε ραδιατειντενσιτψ(Ι) ϖαρψ αλονγ ωιτη διφφερεντ διστανχε βετωεεν τωο φορεστ βελτσ ( νΗ) ον διφφερεντ σλοπε(ρ)
ρ/ ν s qx t qs t qx u qs v qs w qs x qs y qs z qs { qs | qs ts qs tx qs us qs
ts s quuz s qv|t s qxss s1xzx s qyyz s qzut s qzxy s qz{t s qz|| s q{tv s q{uw s q{vv s q{yt s q{zx
tx t quuv s qv{t s qw{x s qxxy s qywv s qy|x s qzu{ s qzxt s qzy| s qz{u s qz|v s q{st s q{u{ s q{wu
us u qut| s qvzt s qwzt s qxv{ s qyut s qyzs s qzsu s qzuw s qzxt s qzxw s qzyw s qzzu s qz|z s q{ts
ux s quty s qvyt s qwxz s qxut s qyst s qywz s qyz{ s qy|| s qztx s qzuz s qzvy s qzww s qzy{ s qz{s
随 ν的增大 , Ι 相应增强 ,其增加的趋势呈对数曲线 ,即 ν 在 s到 v之间增加幅度较大 ,其后增加
的幅度较少 ,即 Ι 的增加的速率改变 ,形成了拐点 ∀这说明林带的/光胁地0一般在此范围以内 ∀
当 Ι  s1{时 ,可以认为林带对农作物的影响已忽略不计 ,因此 ,在设计农林复合系统中林带布局
时 ,通常以 s1{作为设计两林带间距离的最佳参考点 ,那么 , ρ € ts , ν € { ; ρ € tx , ν € ts ; ρ € us , ν €
us ; ρ€ ux , ν  vs ∀但在四川盆地丘陵区坡地坡度 ρ值在 ts ∗ ux之间 ,坡地农林复合系统中 ν 实际值
不可能超过 y ∀因此 ,该区农林复合系统中两林带间距离不能以 Ι  s .{为设计参考 ∀同时 ,也可以看
出 ,当 ρ ux时 , Ι 已小于 s1{ ,若 ν € y ,则 Ι 已小于 s1z ,此时 ,林带间的辐照条件已对农作物生长发育
产生很大影响 ,说明在坡度大于 uxβ的陡坡耕地上已不适宜种植农作物了 ,这也证实了/ uxβ以上的陡坡
耕地必须退耕还林0的观点 ∀由表 t可知 ,若 Ι  s .y ,林带的/光胁地0影响作用增大 ,林带间的辐照条
件已不能满足农作物生长发育的需要 ,此时 , ν  v ∀
因此 o从该区生产实际出发 o趋利避害 o坡地林带间距离最小应不小于 v倍林带平均高 ~同时 o对于
林带的/光胁地0区 o在农作物品种选择上 o考虑适当选择耐阴性植物为宜 ∀
v1t1u 从农地水土流失确定林带间距离 丘陵农区坡地农林复合系统的最主要功能是保持水土 o防
止侵蚀 ∀根据农耕地水土流失特征k表 ul o²«¤°°¤§ ‹ q‹∏¶¶¨¬±等kt||ul提出计算坡地梯田宽度的
计算公式kul o该式有几个假定条件 }地表水区为均匀坡度 ~稳定状态侵蚀 !淤积条件 ~推移质淤积搬运 ∀
表 2 农耕地水土流失特征
Ταβ .2 Τηε χηαραχτεριστιχσ οφ σοιλ ανδ ωατερ λοσσ ον φαρµλανδ
耕作方式
≤µ²³³¬±ª
 ²§¨
面积
„¦µ¨¤ª¨
k°ul
最大径流量
¤¬¬°∏°
µ∏±²©©
k°vl
历时
¤¶·¬±ª
³¨µ¬²§
k«l
年径流量
„±±∏¤¯
µ∏±²©©
k°°l
最大 uw«
土壤流失量
¤¬¬°∏° ¶²¬¯ ²¯¶¶
§∏µ¬±ªuw «²∏µ¶
kªr°ul
年土壤流失量
„±±∏¤¯ ¶²¬¯
²¯¶¶
k·r®°ul
顺坡 ∂ µ¨·¬¦¤¯ ¶¯²³¨ tss t qvx w qzx w| qx zt qsy vwx q{u
横坡 ‹²µ¬½²±·¤¯ ¶¯²³¨ tss s qtxt w qzx w quu x qy| t{ qzs
Τt = tss # Τu # Κ# ςπ/ ςυ (u)
由此可得 }
Κ = ( Τt # ςυ)/ (tss # ςπ # Τu) (v)
式kul !kvl中 oΚ为农耕地水平宽度即林带间的距离k°l ~Τt为容许极限kײ¯ µ¨¤±¦¨ ¬¯°¬·l o相当于最大
容许土壤流失量kªl ~ςυ为年径流深k°l ~ςπ为最大径流量k°vl ~Τu为 uw«暴雨土壤流失量kªr°ul ∀
表 3 坡耕地特征值
Ταβ .3 Τηε χηαραχτεριστιχ ϖαλυε οφ φαρµλανδ ον σλοπε
耕作方式 ≤µ²³³¬±ª °²§¨ Τt ςυ ςπ Τu Κ
顺坡 ∂ µ¨·¬¦¤¯ ¶¯²³¨ vwx{t w quu ≅ ts p v s qsy u q|y |y quw
横坡 ‹²µ¬½²±·¤¯ ¶¯²³¨ t{zs w| qx ≅ ts p v s qst s quw vv qu|
由式kvl计算得表 v可知 o在浅丘区横坡耕作 o其农地宽度应达 vv1u| ° o这与日本梯田设计标准
vs °较接近 ∀而顺坡耕作的农地宽度近 tss ° o其宽度在浅丘区现实中是不可能找到的 o所以 o在坡地
农复合系统设计中两林带间距应在 vv °左右 ∀以林带高 Η € ts ° o则林带间距应为 v1v Η ∀
v1t1v 从农作物产量分布特征确定林带间距离 农作物产量分布特征是林带对农作物生长发育影响
yv 林 业 科 学 vy卷
的结果 o农作物产量高低是林带间距离大小效果的最终反映 ∀
根据农作物在林带间的产量分布特征等研究k向成华等 ot||v ~阿尔#康斯坦季诺夫等 ot|{vl o设林
带平均高 Η o林带长 Λ o林带间距离为 ν Η o两林带/光胁地0k附近 t倍树高l减产区的产量为 Ωt ! Ωu o
增产区的产量为 Ωχ o对照地产量为 Ω ∀那么 o以不减产为标准 o则有 }
Ωt ΗΛ + Ω( ν − u) ΗΛ + Ωu ΗΛ ∴ Ωχν ΗΛ
由此得 }
ν ∴ ( Ωχ − Ωt) + ( Ωχ − Ωu)Ω − Ωχ + u
其中 Ωχ p Ωt , Ωχ p Ωu为减产区的平均减产量 , Ω p Ωχ为增产区的平均增产量 o则有 }
ν ∴ ϖ Ωt + ϖ Ωuϖ Ω + u =
ϖ Ω/ Ωχ + ϖ Ωu/ Ωχ
ϖ Ω/ Ωχ + u =
ΠΩt + ΠΩu
ΠΩ + u (w)
其中 ΠΩt , ΠΩu分别为减产区的平均减产率 oΠΩ为增产的平均产率 ∀
根据实测资料 :在 tx度坡地上 ,平均减产率 ΠΩt € ts .v% ,平均减产率 ΠΩu € tv .x% ,平均增产
率 ΠΩ € ut .v% ;由式kwl计算出 }
ν ∴ ts .v% + tv .x%ut .v% + u = t .t + u = v .t( Η)
由此可知 o坡地农林复合系统中林带间距离最少应不少 v倍林带平均高 o才能保证农作物不减产 ∀
综上所述 o由于该区农林业生产以农业为主 o人 p地矛盾和农林争地矛盾突出 o因此 o坡地林带的
合理布局是建立坡地农林复合系统的关键 ∀为此 o从趋利避害的角度 o在保证农地农作物不减产的条
件下 o林带间距离应不少于 v Η即 v倍林带平均高 ∀在该区生产实际中 o对于林带间距离小于 v Η的 o
应采取调整 !改造措施 o一是对林带进行/矮化0或/疏化0措施k费世民 ot||wl ∀ /矮化0措施即砍去乔
木 o形成灌草结构或改造有经济价值的灌木 !草本 o使其灌草化 ~/疏化0措施即对林带进行强度透光疏
伐 o增加林带的透光程度 ~达到减小/光胁地0面积 o提高产量 o保持水土的目的 ∀二是选择耐荫性植物
k农作物或药用植物l o因势利导 o合理调整种植方式 o增加农民的经济收益k费世民 ot||wl ∀这样 o既保
持水土 !改善农田生态环境 o又保障了农区的粮食生产 o达到林茂粮丰的目的 ∀
312 坡地农林复合系统综合效能
根据上述研究结果 o在本试验区内选择典型坡地农林复合系统进行改造 o形成以乔k柏木l ) ) ) 灌
k马桑l ) ) ) 草为主体的林带与农作物组合 o林带间距离控制在 vs °以上的复合系统 ∀
v1u1t 系统结构 系统结构从丘麓到丘顶呈 }林带 ) ) ) 台土农地 ) ) ) 林带 ) ) ) 二台土农地 ) ) ) 林带
) ) ) 三台土农地 ) ) ) 林带 ) ) ) 四台土农地 ) ) ) 林带k片林l的阶梯状分布 ∀坡地坡向为西南向k≥ • l o
坡度为 uxβ ~林带间宽 vs °左右 o林带位于陡坡坎上 o坡坎坡度为 vsβ o林带自身水平宽 x p us ° o林带结
构为柏木 ) 马桑 ) 草层次结构 o林龄为 uy年 ~农作物为小麦 !玉米 !红苕等 ∀一台地林带位于丘坡下
部 o郁闭度为 s1zx o林木平均胸径为 y1z¦° o平均树高为 z1v ° ~二台地林带位于丘坡中下部 o郁闭度为
s1z o平均胸径为 y1v ¦° o平均树高为 y1s ° ~三台地林带位于丘坡中上部 o郁闭度为 s1z o平均胸径为
x1|¦° o平均树高为 y1z ° ~四台地林带位于丘坡上部 o郁闭度为 s1yx o平均胸径为 y1u ¦° o平均树高为
y1w ° ∀为了对比研究 o选择坡度 !坡向和丘体高度基本一致 o台地数量与农作物相同 o且在同一位置经
营管理水平相同的坡地作为对照区 o台土坎上基本无高大乔木 ∀
v1u1u 系统生物量和生产力 根据以上农林复合系统的结构特征 o通过各林带和农作物的生物生产
力的测定k费世民 ot||vl o计算出农林复合系统和对照农地系统的生物量和生产力 o见下表 w ∀
由表 w可以看出 o无论复合系统还是对照农地系统 o从一台土到四台土 o随台位上升 o生物量和生
产力均呈下降趋势 o这是由于林地立地和农地土壤条件差异所致 ∀因此 o四川盆地丘陵农区在生产上
应采取高台土土壤改良措施 o以提高土地生产力 ~与对照系统相比 o复合系统生物量是对照的 w1uw倍 o
复合系统生产力比对照高 |1z h o可见复合系统具有明显的生物量积累效应和较大的生物生产潜力 ∀
因此 o农林复合系统能够充分利用自然资源 o挖掘土地生产潜力 o提高土地生产力 ∀
zv 第 v期 费世民等 }四川盆地丘陵区坡地农林复合系统内部结构和系统综合效能的研究
表 4 系统生物量和生产力 ≠
Ταβ .4 Τηε βιοµασσ ανδ προδυχτιϖιτψ οφ σψστεµ
类型
×¼³¨ ¶
复合系统
„ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ¶¼¶·¨°
对照农地系统
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°t °u °v °w 平均„√ µ¨¤ª¨ °t °u °v °w
平均
„√ µ¨¤ª¨
生物量 …¬²°¤¶¶k·r«°ul tvw q{s tuy qtv tss qwx |v qvv ttv qy{ vs qts uz qxy ux qww uw qsy uy qz|
生产力 °µ²§∏¦·¬√¬·¼k·r«°u#¤l vv qyw vs quu uz qv{ uy qu{ u| qv{ vs qts uz qxy ux qww uw qsy uy qz|
≠ }°t !°u !°v !°w分别为一 !二 !三 !四台土 o°t o°u o°v ¤±§°w¬¶·«¨ ©¬µ¶·o·«¨ ¶¨¦²±§o·«¨ ·«¬µ§¤±§·«¨ ©²µ·«³¯¤±·©²µ° ¤¯±§oµ¨¶³¨ ¦·¬√¨¯¼ q
v1u1v 系统综合效能 能流 !物流 !价值流是生态系统的基本功能 o是维持生态系统结构 !功能 !
效益以及它们之间相互关系的纽带k熊文愈等 ot||u ~冯宗炜等 ot||ul ∀农林复合系统是由多年生树木
与一年生农作物构成的一种人工生态系统 o由于树木收获周期长 o因而系统输出难以准确计算 ∀为了
客观地评价坡地农林复合系统的功能和效益 o通过系统的能流 !物流 !价值流分析 o提出如下反映系统
功能与效益的指标k向成华 ot||y¤~t||y¥l ∀
光能利用率k∞©©¬¦¬¨±¦¼ ²© ¬¯ª«·l ςt }净利用能与太阳能k生理辐射能l的百分比k h l ~能量产投比
k’∏·³∏·r¬±³∏·²© ±¨¨ µª¼l ςu }净利用能与投入辅助能之比 ~营养元素产投比k’∏·³∏·r¬±³∏·²© ±∏·µ¬¨±·
¨¯¨° ±¨·¶l ςv }氮 !磷 !钾总吸收量与总投入量之比 ~产值k’∏·³∏·√¤¯∏¨ l ςw }系统年生产价值k元r«°ul ~
纯收益k‘¨·¬±¦²° l¨ ςx }产值减去投入价值的差额k元r«°ul ~价值产投比k’∏·³∏·r¬±³∏·²© √¤¯∏¨ l ςy }
产值与投入价值之比 ~劳动力利用k˜·¬¯¬½¤·¬²± ²© ¤¯¥²∏µ©²µ¦¨l ςz }投入单位面积土地所需人工数量k人r
«°ul ~劳动力产值k’∏·³∏·√¤¯∏¨ ²© ¤¯¥²∏µ©²µ¦¨l ς{ }增长价值与人工数量之比k元r日#人l ~薪材饲料提
供能力k≥∏³³¯¼ ¤¥¬¯¬·¼ ²©©¬µ¨ º²²§l ς| }系统提供给社会薪材饲料数量k×r«°ul ~木材提供能力k≥∏³³¯¼
¤¥¬¯¬·¼ ²© º²²§l ςts }系统提供给社会木材数k°vr«°ul ∀
表 5 系统综合效能值 ≠
Ταβ .5 Τηε ϖαλυε οφ τηε χοµ πρεηενσιϖε βενεφιτσ ανδ φυνχτιονσ οφ σψστεµ ≠
指标
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复 合 系 统
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对 照 系 统
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一台土
°t
二台土
°u
三台土
°v
四台土
°w
平 均
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一台土
°t
二台土
°u
三台土
°v
四台土
°w
平 均
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∂ t u qzx u qw{ u quw u qtx u qwt u qwt u qut u qsw t q|w u qtx
∂ u v qty u qyt u qut t q|{ u qw| u qys u qt| t q{{ t qy| u qs|
∂ v t qwt t qtx s q|z s q{y t qts t qvt t qs| s q|t s q{t t qsv
∂ w twzwz tvzvt tuzut tutsv tvvuy tvy|s ttzyy ttty| ts{ys ttzty
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∂ y v quw u qz{ u qvs u qs| u qyt u qy{ u qus t q|u t qzy u qtw
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∂ ts v qy{ v qvs u q|t u qxu v qtu s s s s s
≠ °t !°u !°v !°w同表 w o°t o°u o°v o°w ·«¨ ¶¤°¨¤¶·¤¥¯¨w q
测定与计算结果见表 x o根据复合系统与对照相比表明 o复合系统光能利用率可提高 tu1s| h o能
量产投比可提高 t|1tw h o说明农林结合提高了辅助能 !太阳能的转化率 o有利于系统的能量积累 o增强
了系统的稳定性 ~复合系统营养元素产投比提高了 y1{s h o提高了营养元素的利用率 ~复合系统年产值
可提高 tv1zw h o纯收益可提高 vu1u{ h o价值产投比可提高 ut1|y h o说明坡地农林复合系统可充分挖
掘该区土地生产潜力 o充分利用土地资源 o增加经济收入 o提高价值利用率 o有利于集约经营 ~复合系统
劳动力利用率减少了 |1us h o劳动力产值提高了 uy1s{ h o说明复合系统有利于提高劳动力利用率 o增
加农民经济收益 o节约了劳动力 o为其它产业提供剩余劳动力 o带动该区各行各业的发展 o振兴当地农
林经济 ~复合系统薪材饲料提供能力可提高 uu1vy h o木材提供能力增加了 v1tu °vr«°u o说明农林结
{v 林 业 科 学 vy卷
合解决了当地群众缺材少薪问题 o有利于调动群众的生产积极性 ∀
因此 o坡地农林复合系统可提高土地生产力 o劳动生产率 o充分利用自然资源 o取得明显的生态 !经
济和社会效益 o坡地农林复合系统在四川盆地丘陵区的作用和地位不容低估 ∀
w 结论
ktl四川盆地丘陵区坡地农林复合系统是由水土保持林带与农地旱作物构成的 o在结构上由林带
与农作物呈阶梯状交替组合 ~在功能上 o既要控制水土流失 o保持水土 o又要改善坡地农地生态环境 o抗
御水旱灾害 ~同时又要使农林协调发展 ∀因此 o在结构与功能上不同于其它农林复合系统如平原区农
林复合系统或农林间作系统 o独具特色 ∀kul坡地农林复合系统内部结构在于林带间距离大小的确定 o
林带间距离应依据林带间散射辐射分布规律 !农地水土流失特征和农作物产量分布格局等来确定 ∀由
于该区农林业生产特点是以农业生产为主 o人 ) 地矛盾和农林争地矛盾十分突出 o土地资源非常有限 o
因此 o坡地林带的合理布局是建立坡地农林复合系统的关键 ∀为此 o从趋利避害的角度 o在保证农地农
作物不减产的条件下 o林带间距离应不少于 v Η即 v倍林带平均高 ∀在该区生产实际中 o对于林带间
距离小于 v Η的 o应采取调整 !改造措施 o一是对林带进行/矮化0或/疏化0措施 o二是选择耐荫性植物
k农作物或药用植物l ~这样 o才能既保持水土 !改善了农田生态环境 o又保障了农区的粮食生产 o从而达
到林茂粮丰的目的 ∀kvl对坡地农林复合系统模式 o从能流 !物流 !环境流角度提出 ts个指标 o进行对
比分析 o与对照系统相比 o复合系统生物量是对照的 w1uw倍 o系统生产力比对照高 |1z h o光能利用率
可提高 tu1s| h o能量产投比可提高 t|1tw h o营养元素产投比提高了 y1{s h o纯收益可提高 vu1u{ h o
价值产投比可提高 ut1|y h o劳动力利用率减少了 |1us h o劳动力产值提高了 uy1s{ h o薪材饲料提供
能力可提高 uu1vy h o木材提供能力增加了 v1tu °vr«°u ~这表明坡地农林复合系统可提高土地生产
力 o自然资源利用率和劳动力生产率 o生产 !社会 !经济效益显著 ∀
参 考 文 献
≈苏 阿尔#康斯坦季诺夫等著 1 闻大中译 1 林带与农作物产量 1 北京 }中国林业出版社 ot|{v
费世民 1 四川盆地浅丘区水土保持林体系布局结构研究 1 长江上游k川江流域l防护林研究 1 北京 }科学出版社 ot||v ouxs ∗ uys
费世民 1 农林业系统分类研究综述 1 四川林业科技 1t||v1twkul }uz ∗ vt
费世民等 1 四川盆地浅丘区农林复合系统模式区主要植被类型及生物量研究 1 四川林业科技 1t||v1twkul }t ∗ ts
费世民等 1 四川盆地浅丘区农林复合系统内部天空散射辐射分布特性理论分析 1 四川林业科技 1t||v otwkul }tt ∗ tx
费世民 1 四川盆地浅丘坡地农林复合系统结构研究 1 中国科协第二届青年学术年会/四川卫星会议0论文集 1 成都 }西南交大出版社 o
t||w oyxv ∗ yx{
费世民 1 四川盆地丘陵区农林复合系统建设的探讨 1 中国科协第三届青年学术年会/四川卫星会议0专辑k光盘l o成都 }四川科学技术
出版制作 ot||{
冯宗炜等著 1 农林业系统结构与功能黄淮海平原豫北地区研究 1 北京 }中国科技出版社 ot||u
木村允著 1 姜恕等译 1 陆地植物群落的生产量测定 1 北京 }科学出版社 ot|{t
潘守文 1 小气候考察的理论基础及应用 1 北京 }气象出版社 ot|{|
四川省科学技术协会 1 四川省农业厅 1 四川省农业科技手册 1 成都 }四川人民出版社 ot|{t
熊文愈等编 1 中国农林复合经营研究与实践 1 南京 }江苏科技出版社 1t||u
向成华 !费世民 1 坡地防护林带小气候因子与农作物产量的关系 1 四川林业科技 1t||w otxkwl }ty ∗ uv
向成华 1 川中丘陵农区坡地农林复合系统能量流的研究 1 农村生态环境k学报l1t||y¤otuktl }tt ∗ tx
向成华 1 川中丘陵农区坡地农林复合系统的综合评价 1 自然资源学报 ot||y¥ottkul }twu ∗ tw|
中华人民共和国标准局 1 森林植物分析方法k第五 !六分册l1 北京 }科学出版社 ot|{z
 ²«¤°°¤§ ‹ q‹∏¶¶¨¬± q由基本侵蚀原理导出梯田设计标准 1 水土保持科技情报 ot||u ot }xy ∗ yt
|v 第 v期 费世民等 }四川盆地丘陵区坡地农林复合系统内部结构和系统综合效能的研究