土地生產(chǎn)潛力評價

第四講土地生產(chǎn)潛力評價土地生產(chǎn)潛力評價的相關(guān)概念土地生產(chǎn)潛力評價的方法

土地生產(chǎn)潛力(landpotentialproductivity)是指在一定的自然條件或社會經(jīng)濟條件下，土地生產(chǎn)對人類有用的物質(zhì)產(chǎn)品或經(jīng)濟產(chǎn)品的潛在能力。一般用單位面積產(chǎn)量來表示,它可以反映土地質(zhì)量高低。土地生產(chǎn)潛力的影響因素：土地的生產(chǎn)潛力很大程度上受制于自然環(huán)境條件（光照、溫度、水分）、土地資源的數(shù)量和質(zhì)量，同時也受社會、經(jīng)濟、技術(shù)等與土地資源開發(fā)有密切關(guān)系的社會諸多因素影響。一個地區(qū)的土地生產(chǎn)潛力可以說是上述諸因素綜合作用的結(jié)果。土地生產(chǎn)潛力評價可以針對一定的作物或一定的土地利用方式，具體分析作物潛在產(chǎn)量與各種自然因素的關(guān)系，并建立數(shù)學(xué)模型，最后可以獲得潛在產(chǎn)量的絕對值，將這種評價稱為土地的作物生產(chǎn)潛力評價。通過這一評價可以知道某種作物在不同土地上的生產(chǎn)潛力，也可以知道不同作物在同一土地條件下的生產(chǎn)潛力，因此，這種評價可以為作物布局、種植制度改革、農(nóng)業(yè)投資決策提供服務(wù)。土地生產(chǎn)潛力評價也可以具體針對某一特定的地區(qū)，它通過分析各種可能的土地利用方式在這一地區(qū)的潛力，而對這一地區(qū)的生產(chǎn)潛力作一個綜合的評價，將這種評價稱為土地的綜合生產(chǎn)潛力評價。這種評價可以為宏觀的土地利用規(guī)劃、農(nóng)業(yè)決策提供服務(wù)。土地生產(chǎn)潛力的研究開始于1840年，己經(jīng)有一個多世紀(jì)的歷史，在這期間眾多學(xué)者從各個角度對土地生產(chǎn)潛力進行了研究，總結(jié)出了大量有價值的估算方法，歸納起來有:一、經(jīng)驗公式法二、理論計算法一、經(jīng)驗公式法

經(jīng)驗法是通過對歷史資料進行統(tǒng)計分析，歸納總結(jié)出土地生產(chǎn)潛力與影響土地生產(chǎn)潛力因素間的經(jīng)驗公式，然后在其基礎(chǔ)上估算出不同條件下的土地生產(chǎn)潛力。用經(jīng)驗公式來預(yù)測土地生產(chǎn)潛力的方法很多，較有名的有以下三種。1.邁阿密模型。該模型是里斯（Leith）根據(jù)世界各地植物產(chǎn)量與年平均溫度或年平均降水量的關(guān)系，建立的估算植物生產(chǎn)潛力的模型，在1971年美國邁阿密舉行的生物學(xué)術(shù)討論會上發(fā)表因而取名邁向密模型。其公式是:

Y=3000/(1+e1.315-0.119t)（1）

Y=3000/(1-e-0.000664R)

（2）式中Y是生物生產(chǎn)量(克/平方米·年);t是年平均溫度(℃);R是是年平均降水量(毫米)公式（1）是根據(jù)年平均溫度估算的植物生產(chǎn)潛力，公式（2）是根據(jù)年平均降水量估算的植物生產(chǎn)潛力，使用上述兩個公式計算同一地點的資料會出現(xiàn)不同的數(shù)值。根據(jù)最小量因子制約生產(chǎn)力水平，取二值中小的那個作為植物生產(chǎn)潛力的計算結(jié)果。

2.桑斯維特紀(jì)念模型。這個模型是里斯在桑斯維特研究的基礎(chǔ)上提出來的，其公式是：

Y=3000[1-e-0.009695（E-20）]

式中Y是生物生產(chǎn)量(克/平方米·年);E是年實際蒸散量(毫米)

雖然該模型只考慮了年實際蒸散量一個因子，但由于蒸散量是太陽輻射、溫度、降水、飽和差、風(fēng)等環(huán)境因子綜合作用的結(jié)果，所以桑斯維特紀(jì)念模型比邁阿密模型精確。

3.格思納—里思模型。這是根據(jù)生物生產(chǎn)量與生長期長度之間的相關(guān)關(guān)系推測產(chǎn)量的一種方法。該模型是一個回歸直線方程;P=一157+5.175S

式中P是生物生產(chǎn)量(克/平方米·年)，S是光合作用季節(jié)的日數(shù)。

一般說來，以上三種模型比較適于測算大區(qū)域內(nèi)綜合的生物生產(chǎn)量。如果在小范圍地區(qū)對某些或某一種作物進行生產(chǎn)潛力估算，上述模型就顯得過于粗略。二、理論計算法

土地生產(chǎn)潛力的形成是綠色植物在太陽能的作用下，通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，將無機物合成有機物的結(jié)果。因此可用量子效率理論從物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化角度研究和估算土地生產(chǎn)潛力，理論計算法又稱機制法。這類方法以光溫階乘模型、瓦赫寧根模型和農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)域模型為代表。光溫階乘模型

光溫階乘模型是根據(jù)光溫水等因子依次進行衰減計算,即:光合生產(chǎn)潛力、光溫生產(chǎn)潛力、光溫水生產(chǎn)潛力、光溫水土生產(chǎn)潛力。在一些研究中一般是先利用瓦赫寧根模型和農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)模型計算光溫生產(chǎn)潛力,再利用衰減系數(shù)計算其它潛力。

1、光合生產(chǎn)潛力光合生產(chǎn)潛力是指作物在溫度、水分、養(yǎng)分等條件完全有保證的情況下，由太陽輻射所決定的產(chǎn)量，也稱光能生產(chǎn)潛力。這只是一種理想條件，在現(xiàn)實的自然環(huán)境中無法找到，其數(shù)值是理想狀態(tài)下土地生產(chǎn)潛力的理論上限值。

美國的盧米斯和威廉姆斯公式為：

Y=0.154Q式中：Y為光合生產(chǎn)潛力[g/（m2·d）];Q為總輻射（J/cm2）對光合生產(chǎn)潛力的估算，我國的黃秉維先生經(jīng)過訂正和修改多項參數(shù)后提出了較為通用的公式:Y=0.123Q式中:Y為光合生產(chǎn)潛力

(kg/hm2·a)Q為太陽輻射總量(J/cm2·a)

2、光溫生產(chǎn)潛力假設(shè)其它條件處于最適條件下，僅由太陽輻射、溫度兩種因素所確定的土地生產(chǎn)潛力稱為光溫生產(chǎn)潛力。其計算公式為:

Yt=Y·f(t)

式中:Yt和Y分別為光溫生產(chǎn)潛力和光合生產(chǎn)潛力kg/(hm2·a)。

f(t)為溫度修正系數(shù)，可通過無霜期及與植物生長有關(guān)的溫度指標(biāo)(如植物生長的上限溫度、最適溫度、下限溫度等)計算確定。光溫生產(chǎn)潛力計算模型中影響較大的有:①瓦赫寧根方法該方法是20世紀(jì)60年代，由荷蘭瓦赫寧根大學(xué)提出的，被國際土地開墾和改良協(xié)會采用,這一方法主要適用于估算小麥、玉米、高粱、苜蓿等作物的產(chǎn)量。其公式分別如下：計算標(biāo)準(zhǔn)作物干物質(zhì)產(chǎn)量（Y0）：

Y0=F·y0+(1-F)ycF=(Rse-0.5Rg)/0.8Rse式中：Y0為標(biāo)準(zhǔn)作物干物質(zhì)產(chǎn)量；F為一日中陰天占的份數(shù)（云覆蓋度）；Rse為晴天最大入射有效短波輻射；Rg為實測入射短波輻射；y0為生育期間完全陰天時的標(biāo)準(zhǔn)作物干物質(zhì)產(chǎn)量；yc為生育期間完全晴天時的標(biāo)準(zhǔn)作物干物質(zhì)產(chǎn)量；按氣候影響進行訂正：

ETm(ea-ed)

式中：

ETm為生育期間日平均最大蒸散量；

ea為生育期內(nèi)平均飽和水汽壓;

ed為實際飽和水汽壓;作物種類訂正(K):標(biāo)準(zhǔn)條件下作物干物質(zhì)產(chǎn)量與小麥、玉米、高粱、苜蓿的干物質(zhì)產(chǎn)量為一經(jīng)驗常數(shù)(K)，稱為作物轉(zhuǎn)換系數(shù)。溫度訂正(CT)：標(biāo)準(zhǔn)作物產(chǎn)量為作物在標(biāo)準(zhǔn)溫度下的產(chǎn)量，按作物把總能量的40%用于自身生長維持呼吸作用考慮，則在總生長期實際白天溫度平均值條件下的作物凈產(chǎn)量可用作物各自的溫度訂正系數(shù)予以修正。經(jīng)濟系數(shù)(CH)：收獲量僅占干物質(zhì)總產(chǎn)量的一部分，所以進行經(jīng)濟系數(shù)訂正后才得到經(jīng)濟產(chǎn)量。綜合上述五個計算過程，其總的計算公式為：

Y=Y0·ETm(ea-ed)K·CH·CT·GY為作物的光溫生產(chǎn)力(kg/hm2);G為總生長期(d)；②農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)（Agro-ecologicalZone,AEZ）法。此法為FAO（聯(lián)合國糧農(nóng)組織）推薦采用的計算作物光溫生產(chǎn)潛力的方法?；舅悸放c瓦赫寧根方法相同,但適用于更多的作物,應(yīng)用十分廣泛。其公式為：當(dāng)Y>20kg/(hm2·h)Ymp=CL·CN·CH·G[F(0.8+0.01Ym)Y0+(1-F)(0.5+0.025Ym)Y0]當(dāng)Y<20kg/(hm2·h)Ymp=CL·CN·CH·G[F(0.5+0.025Ym)Y0+(1-F)(0.05Ym)Ye]Ymp為作物的光溫生產(chǎn)潛力；CL為葉面積校正系數(shù)；CN為干物質(zhì)生產(chǎn)校正系數(shù)，為了維持干物質(zhì)生產(chǎn),植株需要能量供給內(nèi)部生長過程(呼吸作用),剩余能量才能用于新的生長,這種新的生長對涼氣候下(平均溫度小于20°時)為0.6，暖氣候下（平均溫度大于20°）時為0.5；CH:收獲指數(shù)校正值；G:全生育天數(shù)；F為白天中陰天所占比重；Ym為一定氣候條件下某作物葉片的最大干物質(zhì)產(chǎn)出率；Y0為一定地區(qū)某種標(biāo)準(zhǔn)作物在一全陰天中的總干物質(zhì)生產(chǎn)率；Ye為一定地區(qū)某種標(biāo)準(zhǔn)作物在一全晴天中的干物質(zhì)生產(chǎn)率3、光溫水生產(chǎn)潛力（氣候生產(chǎn)潛力）氣候生產(chǎn)潛力是指在養(yǎng)分保持最適宜狀態(tài)下，由光照、溫度和水分3個因子共同決定的產(chǎn)量。其數(shù)值是旱地生產(chǎn)潛力的上限值。通常的計算方法是對光溫生產(chǎn)潛力進行水分修正，即:

Yw=Yt·f(w)

式中:Yw為氣候生產(chǎn)潛力(kg/hm2)

f(w)為水分修正系數(shù)4、光溫水土生產(chǎn)潛力（農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力是指由光照、溫度、水分和土壤因子共同決定的產(chǎn)量。通常是對氣候生產(chǎn)潛力進行土壤訂正，土壤修正系數(shù)為f(L)，即:

YL=YW·f(L)

(l)以往的研究對光、溫、水等氣候因素考慮非常完整，相比之下，土壤有效系數(shù)f(L)的計算還在探索中，因為土壤對于作物產(chǎn)量的影響更復(fù)雜，很難用一個通用數(shù)值或函數(shù)式表達。如何根據(jù)土壤類型和分布特征，綜合考慮土壤性狀、養(yǎng)分和立地條件來計算土壤有效系數(shù)，是值得