广西植被潜在生产力的估算

广西植被潜在生产力的估算
梁瑞龙 蒋 朱积余
炎炎 (广西林业科学研究院 南宁 530001)
摘要 应用M iam i 模型和 T ho rn t hw a i te 纪念模型, 结合降水量、
气温等气象资料, 分别计算 了广西植被的可能净第一性生产力、谷物产量和木材生产量。

结果表明: 影响广西植被生产力的温 度和降水两主要因子, 降水不足显得尤为重要; 广西植被潜在生产力较高, 植被生产潜力还很大。

关键词 广西 潜在生产力 M iam i 模型 T h o rn thw a i te 纪念模型
植被潜在生产力是绿色植物每年在单位 面积上可能生产的有机干物质, 它是由气候 条件决定的, 相当于净第一性生产力, 即植物 总第一性生产力减去呼吸作用的消耗量和枯 落物后的生物量。

植物合成有机物质, 是由其 本身的生物学特性和环境因子综合作用的结 果, 而植物的生物学特性, 空气中的二氧化碳 含量和土壤养分等均较为稳定; 相反气候因 子则随时空而变化。

不同的气候区域, 由于 光、热、水条件不同, 其生产力也不同。

估测某 一地区的植被、土壤、气候处于最佳状态下所 达到的最大植物净生产力, 即植物潜在生产 力或称气候生产力, 不但有利于合理地利用 气候资源, 扬长避短, 充分发挥气候生产潜 力, 最大限度地提高植物产量, 而且有益于认 识自然和保护自然。

本文根据L i e th 等得出的生产力与气候 变量相应模型, 以及广西各地的气候观测值, 对广西植物潜在生产力进行估算。

在陆地上首先受温度和有效水分的制约。

L i 2 e t h ( 1978) , Zau n e r ( 1957) 等人通过不同地带 大量的史册资料, 研究了生物第一性生产力 (N P P ) 与年平均温度和年平均降水量之间的 相关关系, 通过分析和计算, 建立了它们之间 的相关模型, 即M i am i 模型:
N P P (T ) = 3000ƒ
(1+ e (11315- 01119·T ) ) (1) (2)
e - 01000664·P ) N P P (P ) = 3000·(1- 式中: T 为年平均温度
(℃) ; P 为年平均 降水量
(mm ) ; e 为自然对数的底数。

N N P ( T ) 和N N P (P ) 分别为以温度和降水量估算 的植物干物质产量 (gm - 2 a - 1 )。

112 T ho n t hw a ite 纪念模型: 由蒸发散量预
测的净第一性生产力
M i am i 模型仅考虑了温度和降水量对植物产量的影响, 实际上植物产量除受温度和降水量影响外, 还要受到其它气候因子的作用。

L i e th 估计, 用M i am i 模型计算的结果,其可靠性只有 60%～ 75% 。

于是他又提出了
用实际蒸散量
( 蒸发与蒸腾的总量) 来估算植物产量的公式。

因为蒸散量受太阳辐射、温
度、降水量、饱和差、气压、风等一系列气候因子的影响。

蒸散量能把水热平衡联系在一起,它是一个地区水热状况的综合表现。

同时, 蒸
估算方法
M i am i 模型: 用年平均温度和年降水量
1 111 预测的净第一性生产力
第一性生产力受若干环境条件的制约,
W g= 1000k g·m - 3。

散量中包括蒸腾在内, 与植物的光合作用密
切相关。

因此, 蒸散量与植物产量之间有着密
切关系。

L i e th 在T hom thw a ite 研究的基础上, 提出了T hom thw a ite M em o-r i a l 模型:
广西植被气候产量及分布趋势
选取广西全区86 个县( 市) 及8 个乡镇气象站1951～1980 年共30 年的年平均气温和年平均降水资料, 代入( 1)、( 2)、( 3) 式中,分别求得各自所确定的植物净第一性生产力以及由此确定的谷物产量和木材产量( 表1) ;并分别绘出由M i am i 模型和T hom th 2 w a i te 纪念模型所估测的广西净第一性生产力图, 以及由年平均实际蒸发散量所确定的谷物气候产量图和木材气候产量图(图略)。

从表1 可知: 由温度所确定的植物气候产量平均为2253gm - 2 a- 1; 由降水量所确定的植物产量平均为1903gm - 2 a- 1 , 相当于温度产量的8415% , 仅资源、兴安、金秀、东兴等少数地方的N P P(T ) < N P P(P )。

说明广西大部分地区的气候对植物的生长来说, 热量条件充足, 而相对水分不足, 水分是限制植物的主要因子之一。

显然, 降水的季节分配及水分在土壤中的滞留情况也显著影响植物生长, 广西部分地区春旱严重及石山地区的水分流失严重限制植物生长。

由年实际蒸发散确定的广西植物气候产
量平均为1855gm - 2 a- 1 , 相当于由温度确定的气候产量的8213% , 接近由降水确定的气候产量。

谷物气候平均产量为92716gm - 2 a- 1 , 木材平均气候产量为2213m 3 hm - 2 a- 1。

广西植物气候产量分布规律极为复杂, 由温度确定的气候产量以桂南为高, 桂北低,呈现随纬度升高而递减的规律, 南北差异约为300gm - 2 a- 1。

由降水确定的植物产量明显不同于由温度确定的植物产量, 存在几个高产区和低产区。

即以合浦为中心的桂南沿海高产区, 以梧州、玉林为中心的桂东高产区,对桂林为中心的桂北高产区; 同时存在以南宁为中心的南宁盆地低产区, 以百色为中心的百色盆地低产区和以柳州为中心的桂中低2
e- 010009695 (E - 20) ) N P P (E )= 3000·(1-
(3) 式中N P P(E )是以实际蒸散量计算得到植物净第一性生产力(gm - 2 a- 1 ) ;( 1)～( 3) 式中的3000 是L i e t h 经过统计得到的地球上自然植物在每平方米面积上, 每年的最高干
物质产量值; E是年平均实际蒸发散量(mm ) , 可用T u rc 公式确定, 即:
E = 1105·P ƒ(1+ (1105·P ƒL ) ) 015(4)
式中: P 为年平均降水量(mm ) ;L 为年平均最大蒸发散量, 它是温度T 的函数, L 与T 的关系式为:
L = 300+ 25·T + 0105·T 3(5)
只有当P > 01316L 时, ( 5) 式才适用; 若P <01316 时, 则E =P。

113 植物的经济产量
用(1)～( 3) 式所计算的植物生产力均为植物所有的干物质, 包括植物地上部分和地下部分的总和。

对于农作物和树木来说, 人们关心的是经济产量。

如水稻的籽粒, 树木的材积等。

植物的经济产量在植物中所占的比重称经济产量系数, 不同种类的植物或同一种植物的栽培条件和经济措施不同其经济产量系数不同。

一般来说, 粮食作物的经济产量系数约为50% , 树木的经济产量系数平均约为60% , 根据( 3) 式, 得由实际蒸发散量所确定的谷物产量G 和木材产量M :
G= 015·N P P (E )
M = 016·N P P(E )·(1+ M g) ƒW g (6)
(7)
式中, M g 为木材含水量, 根据中国主要树种含水量资料, 对93 个树种统计平均得到单位体积湿材中含水量与干材容重之比为1 ∶1, 即M g =1; W g 为湿材单位体积的重量,据我国207 个树种平均每立方米湿材重量
产区。

上述温度和降水量确定的植物产量分布规律是与广西温度、降水分布规律相吻合的, 也说明广西温度与降水分布的不协调性。

由蒸发散确定的植物产量与由温度确定的植物产量具相似分布规律, 即表现由桂南向桂北, 植物产量逐步降低, 桂北较桂南植物产量产量低400gm - 2 a- 1 左右。

表1 广西的气候生产力
年均温度年均降雨量N P P(T )
(g m - 2a- 1 )N P P(P )
(g m - 2 a- 1 )
N P P(E )
(g m - 2a- 1 )
谷物产量
(g m - 2 a- 1 )
木材产量
m 3hm - 2 a- 1
站名(℃) (
m m )
资源全州龙胜兴安灌阳灵川桂林临桂雁山永福恭城阳朔平乐荔浦三江融安融水柳城鹿寨柳州沙塘柳州柳江金秀忻城象州来宾武宣天峨南丹环江罗城河池凤山东兰宜山巴马都安隆林乐业西林凌云田林百色田阳田东1614
1719
1811
1718
1719
1817
1818
1912
19
1818
1917
19
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1917
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19
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2012
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2017
2112
20
1619
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20
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22
2119
1779
147415
154617
1829
153814
195613
190013
192414
182811
2002
143913
164415
138019
142611
1548
194215
182418
134815
151018
142917
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148219
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137019
129117
137016
149719
138911
155812
149014
155317
157711
135014
155715
173111
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1372
110115
1719
119013
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110018
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2095
2072
2080
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2146
2175
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2146
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2161
2224
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2238
2264
2258
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2284
2278
2310
2231
2002
2224
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2251
2175
2238
2238
2258
2316
2161
1954
2161
2231
2278
2365
2359
2353
2079
1873
1926
2109
1920
2182
2151
2164
2109
2206
1846
1993
1801
1836
1927
2174
2107
1775
1900
1839
1884
1879
2106
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1746
1793
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1793
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1934
1885
1931
1947
1776
1933
2050
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2042
1639
1569
1556
1622
1636
1671
1698
1729
1685
1801
1800
1827
1801
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1769
1747
1752
1699
1818
1818
1750
1806
1772
1809
1803
1679
1805
1763
1781
2126
1748
1621
1750
1745
1800
1760
1813
1746
1823
1912
1618
1561
1949
1839
2035
1962
1948
2018
817195
835164
849112
864138
842169
900146
899182
913164
900154
906140
877172
884128
873152
875176
849126
908179
909114
874199
902180
886103
904164
901129
839136
902148
881172
890126
1062180
874117
810156
874185
872132
899192
879187
906141
873103
911162
955179
809119
780151
974131
919156
1017170
981110
973196
1008190
19163
20106
20138
20175
20122
21161
21160
21193
21161
21175
21107
21122
20196
21102
20138
21181
21182
21100
21167
21126
21171
21163
20114
21166
21116
21137
25151
20198
19145
21100
20194
21160
21112
21175
20195
21188
22194
19142
18173
23138
22107
24142
23155
23137
24121
续表1
年均温度年均降雨量谷物产量
(g m - 2 a- 1 )
木材产量m 3hm - 2 a- 1
N P P(T ) (g m - 2a- 1 )N P P(P )
(g m - 2 a- 1 )
N P P(E )
(g m - 2a- 1 )
站名
(℃) (m m )
德保平果那坡靖西富川钟山贺县蒙山昭平贺县信都梧州苍
梧
藤县岑溪马山上林宾阳隆安武鸣天等大新硕龙
大新南宁横县邕宁扶绥崇左龙州宁明宁明海渊凭祥宁明板兰平南桂平贵港容县北流玉林陆川博白灵山浦北上思钦州合浦东兴北海北海涠洲
平均1915
2115
1817
1911
1912
1916
1919
1917
1919
2018
2111
2112
21
2113
2113
2019
2019
2117
2118
2015
21
2113
2116
2114
2117
2119
2117
2211
2211
2117
2113
2015
2116
2114
2115
2113
2117
2118
2117
2119
2117
2114
2113
22
2213
2214
2216
23
146215
137412
142117
1606
169917
154911
153514
173817
204616
174311
150316
150017
147211
144118
166711
178313
1576
131011
125715
145618
163111
136116
130016
141211
121719
122217
120116
1344
115411
120815
137615
139019
158515
171514
146216
166012
161314
158112
184717
174312
164911
178713
120316
207517
166619
282217
163612
129712
2196
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2139
2168
2175
2203
2224
2210
2224
2284
2303
2310
2297
2316
2316
2291
2291
2341
2347
2264
2297
2316
2335
2322
2341
2353
2377
2365
2365
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2264
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2322
2329
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2341
2353
2341
2322
2316
2359
2377
2383
2394
2417
2253
1864
1795
1833
1967
2030
1927
1918
2054
2229
2057
1895
1892
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2008
2082
1946
1743
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1668
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2040
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1972
1950
2120
2057
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2084
1651
2244
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1791
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1828
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1803
2133
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2046
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1899
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1946
2117
1952
2130
1855
876103
908142
850106
883104
895130
889191
895198
913111
943113
943184
921123
923116
914103
916104
948132
950167
926163
1070160
1048110
899180
936126
901175
1066160
913116
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1084150
1000140
1026110
904153
889118
945109
956160
924103
947148
951135
949126
978163
972161
956108
964149
1023190
1006180
973101
1058170
975188
1065120
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21102
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24157
24116
23135
25141
23142
25156
22126
根据广西年鉴( 1996) 统计, 1995 年广西全区水稻平均产量537gm - 2 a- 1 , 其中杂交稻平均产量547gm - 2 a- 1; 玉米平均产量283gm - 2 a- 1 , 其中杂交玉米平均产量317gm - 2 a- 1。

与按上述方法确定的气候谷物产量比较, 水稻实际产量仅达到气候产量的5719% , 杂交稻可达气候产量的6119% , 玉米实际产量仅达到气候产量的3015% , 杂交玉米可达气候产量的3412% 。

由此说明, 我区粮食单产增产潜力巨大。

实际上, 我区不少地方出现了许多吨粮田, 河池地区杂交玉米也有10500 多k ghm - 2 的试验示范典型, 这个产量已达到或略超过由蒸发散确定的植物产量, 这一方面与良种应用有关, 同时也受益于作物水肥及病虫害的科学管理。

表2 为广西几种人工林生产力情况, 结果表明, 生产力差异极大。

其中大叶桉、柳窿桉、窿缘桉、黑荆树等为密植( 密度6667～10000 株ƒhm 2 ) , 生产力在1003～8492gm - 2 a- 1 , 不同树种生产力差异极大, 但总的说具极高生产力, 柳窿桉、窿缘桉等生产力超过气候生产力数倍。

杉木、火力楠、马尾松为一般用材林, 生产力水平较低, 约为由蒸发散确定的生产力的1ƒ4～2ƒ3。

根据全区森林资源连续清查第五次复查结果表明, 全区林分面积630175 万hm 2 , 林分蓄积27699192 万m 3 , 单位面积蓄积仅43129m 3 ƒhm 2 , 年均生长量仅3192m 3 hm - 2 a- 1 , 仅为全区平均木材气候产量22162m 3 hm - 2 a- 1 的1716% , 生产力水平是极低的。

究其原因, 是多方面的, 不适地适树、林木良种水平低、经营强度低等, 其中郁闭度低又是最直观的现象之一, 统计资料表明郁闭度低于015 的林分占林分总面积的3913% 。

但必须看到, 我区有不少高产林分的例子。

表3 举列了广西几种主要用材树种高产林分生产力情况, 如派阳山林场近470hm 2连片马尾松速生丰产林, 平均生长量达到
2515m 3 hm - 2 a- 1 ,超过了木材气候产量24101m 3 hm - 2 a- 1 的标准。

桉树为我区近年来广为推广的树种, 超短轮伐期, 高生产力, 为群众大为欢迎。

表3 选列了桉树在我区几个地点典型高产林分或无性系生产力情况, 生产力最高的东门林场桉树杂交种及合浦山口林场尾叶桉D H 42 - 6 无性系林蓄积量在50m 3 hm - 2 a- 1 以上, 生产力最低的横县尾叶桉U 01 为26177m 3 hm - 2 a- 1 , 生产力水平超过了L i e th 等提出的生产力与气候变量的相关模型计算的生产力。

表2 广西几种典型林分林分生物量
地点树种林龄(年) 生物量(g m - 2 a- 1 )
蒙山3 蒙山3 北海3 北海3 横县3 横县3 南宁3 南宁3 苍梧3玉林玉林桂平
黑荆树(A cac i a m ea r n sii)
大叶栎(C a s tanop sis f i ssa) 窿缘
桉(E u ca l yp tu s o x se r t a) 柳窿桉
(E 1sa lign ax ×E 1ex se r t a)
黑荆树
柳窿桉
柳窿桉
窿缘桉
水保林
火力楠(M ich e l ia m acc l u re i) 杉
木(C u n n i n gh a m ia lan ceo la t a) 马
尾松(P in u s m a s so n ian a)
5
5
5
5
5
5
5
5
3
16
16
4
1261
1003
2987
1981
2038
1981
8492
4550
349
1239
622
459
注: 3 者仅含地上部分生物量。

表3木材气候产量与现实林分产量比较
木材气候产量(m 3hm - 2a- 1 )
木才产量(m 3hm - 2a- 1 )
地点林分类型
宁明派阳山林场天峨天峨扶
绥东门林场扶绥东门林场
横县
横县
南宁市
武鸣
合浦山口林场钦州那彭钦州钦廉林场
来宾桥巩
象州
马尾松丰产林
30 年杉木林
19 年杉木林
桉树杂交种
尾叶桉林
尾叶桉无性系U 01
尾叶桉实生林
尾叶桉实生林
尾叶桉无性系U 16
24101
20198
20198
24178
24178
21192
21192
25160
25115
23135
24116
24116
21137
21116
2515
1919
1019
50118
29166
26177
35126
34105
39127
50112
40191
34101
32145
37150
尾叶桉D H42-
尾叶桉D H 32-
尾叶桉D H 30-
尾叶桉D H32-
6
32
9
26
巨尾桉无性系B 1
及其分布1 热带亚热带植物学报, 1997, 5 ( 1) : 45
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结语
3
2 用M i am i 模型计算的结果表明, 311
对于植物生产来说, 广西热量条件较好, 而水
分不足。

水分是广西植物产量的主要因子。

312 由T ho rn thw a ite 纪念模型计算结果表明, 广西植物、谷物、木材的气候产量均由南向北减少, 全区植物潜在生产力1561～2169gm - 2 a- 1 , 谷物气候生产力78015～108415gm - 2 a- 1 , 木材气候生产力18173～26103m 3 hm - 2 a- 1。

与广西现实谷物产量比较, 现实水稻平均生产力为潜在生产力的5719% , 说明增产潜力巨大, 现实最高生产力基本在潜在生产力范围内。

林分生产潜力与现实生产力比较, 有较大差异, 我区现实生产力仅为由T ho rn thw a ite 纪念模型计算的生产潜力的1716% , 现实生产力极低。

但同时, 近年来随着林木良种的应用及外来树种的引种, 林分生产力成倍提高, 高产林分的现实生产力可高出气候生产力的数倍, 由此也说明上述公式的局限性或缺陷。

参考文献
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Ξ广西局部松树枯死原因剖析研究
蒋金培
(广西林业厅南宁530022)
摘要在大量调查剖析研究基础上认为, 局部松树枯死主要原因是由于松林经营管理不善,松树长势衰弱, 导致食叶性害虫和次生性害虫侵袭所致。

当前松林管理中存在的主要相关问题有: 不按采刈松脂技术规程作业, 不能及时控制松毛虫灾害, 中龄林不能及时间伐, 少数成熟林不能及时皆伐等诱发次期害虫猖獗。

提出了防止松树枯死的技术措施。

关键词松树枯死松毛虫次期害虫采刈松脂
松树是广西的主要造林树种, 其林分面积在森林总面积中占绝对优势, 在广西林业经济和改善生态环境中占有举足轻重的地位。

但近年来, 广西各地陆续出现局部松树枯死现象, 引起人们的关注。

我们对部分松林枯死原因进行了较为详细的调查剖析研究, 现将结果报道于下。

条件, 树龄, 林木生长状况, 林木枯死前是否遭受病虫为害和自然灾害, 松树采脂情况( 包括采脂年限、采脂割面长度、强度) , 松树枯死前后出现的症状, 剖析枯死木或频死木, 并采集木材进行线虫分离镜检。

剖析研究结果
剖析结果表明, 造成我区局部林区松树枯死有以下几种主要原因:
311 松树自身生长衰弱而招引次期害虫侵袭而枯死。

1989～1990 年国有雅长林场和1993～1997 年南宁地区大明山水源林管理处的云南松枯死, 以及1997 年蒙山县蒙山镇北楼村马尾松林的枯死属于这一类型, 其中根据次期害虫优势种的不同可分为三种情况:
3
调查时间及地点
1
该项调查分别于1990 年和1994～1998年进行, 先后调查了雅长林场、南宁地区大明山水源林管理处、蒙山县、钟山县、贺州市及南宁树木园等地。

剖析研究方法
在有松树枯死的松林中, 详细调查林地2
广西年鉴社, 1996
11 覃尚民, 曹季丹, 唐玉桂等1 优良薪材树种引
种、选种、薪炭林栽培经营技术及其多种经济效益的研究1 森林能源研究1 中国科学技术出版
社, 1991
广西林业湛测设计院, 广西壮族自治区森林资源连续清查第五次复查调查成果分析报告11995 (油印)
12
参加该项研究的人员有: 赵庭坤、文凤芝、薛振南、练宇、唐月兰、宋力、陈永忠等同志。