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土地资源生产力的测算方法

【摘要】:土地资源生产力也称为土地生物生产能力,即土地在一定条件下能够生产出人类某种需要的植物产品和动物产品的内在能力。土地资源生产力按其成因可分为自然生产力和经济生产力,前者是自然形成的,后者是施加人工影响或在人工控制下的土地生产能力。从表6.11看出,中国土地自然生产力地区之间差异显著。上述中国年生物生产量为72.6亿t,平均为7.56t/hm2,低于亚洲平均值14%。

土地资源生产力也称为土地生物生产能力,即土地在一定条件下能够生产出人类某种需要的植物产品和动物产品的内在能力。土地资源生产力按其成因可分为自然生产力和经济生产力,前者是自然形成的,后者是施加人工影响或在人工控制下的土地生产能力。土地生产力测算可分为理论公式和经验方法两大类。

1.农作物生长理论模型

根据光能转换和农田水肥状况推求土地的生产力。基本公式为

式中:Y为作物估算产量,按籽粒产量计;α为经济系数,即农作物籽粒重与总重量之比,水稻小麦的经济系数大致为0.5,其他作物为0.3~0.5;K为能量转换系数,按1g碳水化合物约为4.25k Cal计算,K值可取为0.2353(g/k Cal);E为光能利用率,与栽培技术及农技措施有密切关系,经试验分析,12%的有效辐射利用率接近理论最高产量,6%是经努力可实现的产量,2%为普遍可以达到的产量,故旱地一般取6%作为可实现的理论上限;i为作物生长时段编号,旬;Ri为第i时段有效辐射,有效辐射一般取总辐射的1/2,总辐射可逐日计算;Kc,i为作物生长状态及温度影响修正系数;Kw,i为第i时段作物生长供水系数;Ks,i为第i时段田间供肥系数。

日总辐射R′可由式(6.4)计算:

式中:a、b为经验系数,不同地区取值见表6.8;n为当地实日照时间,h;N为当地的可照时间,h;r′为大气上界短波辐射(由纬度确定)。

表6.8 不同地区a、b取值表

作物生长状态及温度影响修正系数Kc,i计算公式为

式中:Li为理想作物群体不同时段实有叶面积指数,一般出苗期取0.3,收获期取0.5,开花期取为L,其他时段用内插法求取;L为作物最适叶面积指数;T为作物光合最适温度(几种作物的L、T值见表6.9);ti为第i时段作物的生理温度,由实际环境温度换算求得,设大田实际温度为t′,作物生长所需最低温度为T,作物生长容忍的最高温度为T上,作物光合最适温度下限为T1,作物光合最适温度上限为T2,T1和T2可分别取表6.9中T值的上、下限,则ti和T的取值分别为

表6.9 作物最适L、T值表

Kw,i的计算公式为

式中:Wi为第i时段作物实际供水量,按土壤水分平衡方程计算;ETi为第i时段作物潜在腾发量。

Ks,i计算公式为

式中:为土壤第i阶段实际供氮量;为作物第i阶段潜在需氮量。

在供肥条件不受限制地区,可取Ks,i=1。不同作物潜在需氮量可参照表6.10计算。

表6.10 不同作物潜在需氮量(每100kg籽粒产量)

注 肥料利用率,化肥取50%,农家肥取30%。

2.经验方法

经验方法通常根据影响作物生长的主要因子(如蒸腾量、降水量、气温等)与作物产量之间建立相关关系或经验公式,推求土地生产力。李立贤于1988年采用反映综合气候要素的可能蒸散发量与地区自然植被年产量的关系式,换算出中国土地生物生产量约72.61亿t(表6.11)。陈国南用相似方法测算中国土地生物生产量约76亿t,两者比较接近。

表6.11 中国土地自然生产力

注 资料来源:《生存与发展》,科学出版社,1996年,第131页。

从表6.11看出,中国土地自然生产力地区之间差异显著。首先,是东西部差异,西部的干旱区与青藏区(大部分也属于干旱、半干旱类型),面积超过50%,而生物生产量仅占全总生物量的13%;东半部面积不到50%,却提供了占全国87%的生物量。中国东部地区的自然生产力远远高于西部地区,起决定作用的是水分因素。其次,南北差异也很显著,在东半部,土地自然生产力从热带向寒温带递减,南北相差5~6倍。在东半部地区热量起主导作用。

根据苏联H.A.叶菲莫娃计算,亚洲植被年生产量为383亿t,平均为8.8t/hm2。上述中国年生物生产量为72.6亿t,平均为7.56t/hm2,低于亚洲平均值14%。可见,中国土地自然生产力不高,主要原因在于中国的干旱与高寒的低生产力区域占据了一半以上的国土面积。