辽西地区属半干旱丘陵区，由于地势起伏，雨量集中，土壤粘重，植被稀疏，森林覆盖率低，成为我省水土流失比较严重地区。水土流失的结果是导致表土破坏，底土裸露，土壤理化性质明显恶化，土地生产力下降，增加了植被恢复的难度。为迅速改变辽西地区贫瘠落后的面貌，恢复生态系统平衡。建国以来，这一地区开展了大面积人工造林工作，据统计资料表明，以油松纯林为主的水保林面积达53万hm²，这些林分对改善区域生态环境，推动国民经济及社会各项事业的发展起到了重要作用。但以大面积纯林为主的油松水土保持林存在树种单一、层次简单、病虫害严重、地力衰退、水土流失严重、林木生长量低等问题。作为辽西地区生态系统的一个重要组成部分，其经济效益、生态效益还没有得到发挥。为了解决这些问题与矛盾，必须遵循生态经济学原理，应用种群生态学理论，根据自然生态最优化原则拓展生态位，合理组装生态位，将多种结构群落协调配置，疏通物质与能量流通渠道，开拓未被有效利用的生态位，以获得最大的经济、生态和社会效益。

为了消除现有水土保持林存在的生态滞竭，自我调节能力低下问题，从1990年开始，开展了辽西地区农林复合型水土保持林模式的研究，并根据辽西地区自然环境特点，提出了4种复合经营模式，旨在探讨辽西地区水土保持林合理经营的途径，为水土保持林高效、多功能可持续集约经营提供依据。

1 试验区自然概况

试验区设在辽西地区凌源市国营欺天林场聂虎沟工区。本区属于低山丘陵区，海拔530 m，境内山峦起伏，丘陵绵延，沟壑纵横，山地破碎，水土流失严重。该区气候属大陆性季风气候，年均温7.9℃，平均相对湿度50%~70%，年平均降水量400~600 mm，年蒸发量1 800~2 100 mm，约为常年降水量的2.5~3.8倍。各年降水分布极不均匀，常形成周期性旱年，旱年频率达20%~25%。土壤主要为发育于黄土和红土母质的淋溶褐土、褐土及少量碳酸盐褐土。土壤瘠薄，腐殖质含量低，保水能力差。

本区植物属华北植物区系。油松(Pinus tabulaeformis)是本区的代表树种，与辽东栎(Quercus liaotungensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)等组成地带性植被。草本植物隐子草(Cleistogenes hancei)盖度28.30%，万年蒿(Artemisia gmelinii)盖度30.70%，羊胡苔草(Carex callitrichos)盖度34.80%，百里香(Thyums serpyllum)等植被盖度为6.20%。

2 模式的建立及研究方法

1990年，选择29 a生不同采伐方式的油松水土保持林进行复合经营试验。

2.1 模式的建立 2.1.1 林-农复合经营模式

在带状皆伐的纯油松水土保持林的空带内(带宽30 m)，在其它经济树种幼树期间，小垅种植(垅宽20~35 cm)玉米(Zea mays)、谷子、豆类等农作物，与两侧的油松形成林-农的复合经营模式。

2.1.2 林-药复合经营模式

在带状皆伐油松水土保持林的空带内(带宽15 m)，秋季清除伐根，穴状整地(规格30 cm×30 cm×30 cm)，1991年春季按1.5 m×2 m的株行距栽植枸杞(Lycium chinense)4带，1.0 m×1.0 m的株行距栽植黄花菜(Hemerocallis citrina)4带，以垅作撒播方式播种桔梗(Platycodon grandiflorus)3带。

2.1.3 林-草复合经营模式

在斑块状和带状方式皆伐的油松水土保持林空带内，在采取细致整地的基础上，采用小垅(垅宽15 cm)撒播的方式播种草木樨(Melicotus officinalis)和紫花苜宿(Medicago sativa)各2带。

2.1.4 林-果复合经营模式

在带状方式皆伐水土保持林带内(带宽25 m)，秋季清除伐根，穴状整地(规格60 cm×60 cm×60 cm)，1991年春季，按1 m×3 m株行距栽植大扁杏(Prunus armeniaca)4带；山杏(P.sibirica)6带；按1.5 m×2.0 m的株行距栽植大枣(Ziziphus jujuba)3带，樱桃(Prunus pseudocerasus)2带；按2.0 m×1.0 m的株行距栽植沙棘(Hippophae rhamnoides)4带。

2.2 研究方法

采用定位试验与室内分析相结合的方法，采用典型抽样法选择具有代表性林分内设置固定标准地11块(见表 1)，每块标准地面积200~600 m²，分别测定标准地内各种林木(草本)的高、径(地径)、冠幅、生物量。并在标准地内设1 m×1 m的样方，调查枯枝落叶量及分解情况，同时采集枯枝落叶及土壤样品带回室内分析测定。

3 结果与分析 3.1 4种模式的生态效益 3.1.1 对土壤物理性质的影响

水土保持林经引进各种乔木、灌木及草本植物后，逐步形成了各种复合经营模式，同时林地土壤的物理性质有所变化。现将1999年测定的林地土壤表层1~10 cm范围内的土壤容重、孔隙度、土壤湿度等物理因子列于表 2加以分析。

由表 2可知，不同复合经营模式因树种不同，其林地土壤理化性质也不同。以林-草模式效果最为明显。其土壤容重与油松纯林相比，降低30%，土壤孔隙度与土壤湿度分别比油松纯林提高26.4%和25.5%。说明农-林复合模式对土壤物理性质是有影响的。

3.1.2 对土壤化学性质的影响

土壤化学性质是反映土壤肥力的主要指标，1999年测定了4种经营模式林分土壤0~10 cm范围内的有机质、全氮、全磷含量(见表 3)及脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性(沈慧等，2000)(见表 4)。由表 3可以看出，不同模式类型的土壤有机质含量和全氮含量与纯油松纯林相比均有不同程度的提高，其中以林-草模式最为显著，分别提高53.3%和69.2%。

从土壤酶的活性看(见表 4)，4种模式3种土壤酶活性均大于油松纯林，其中土壤脲酶活性提高了9.67%~124.46%，磷酸酶活性提高了23.8%~95.5%，蔗糖酶活性提高了8.77%~183.7%。可见，复合经营模式对土壤的改良效果要好于纯油松水土保持林，并且土壤的肥力水平也有所提高。

3.1.3 林分的水土保持特性

水土保持林的水土保持特性主要是通过林冠层和枯枝落叶层的状况来反映的。不同复合经营模式具有不同的水土保持特性。

不同经营模式林分树冠层的厚度、面积及树冠截留量见图 1。由图 1可知，复合经营模式比纯油松水保林的层次多、面积大，因此树冠对降雨的截留量也大。这是因为复合经营模式形成复层林冠，降水被逐步截留。纯林树冠与之相比，层次少、面积小，所以截留量也小。

不同经营模式林分由于其林分组成不同，林下枯枝落叶层的厚度和分解状况也各不相同，因此，其蓄水能力也有所差异(见表 5)。

表 5表明，4种复合经营模式与油松纯林相比，枯枝落叶量平均增加90.1%，枯枝落叶层厚度平均增加63.2%，饱合持水量平均增加161.6%，枯枝落叶的分解速度也大于油松纯林。由于林分结构的改变，枯落物的增加，持水能力的增强，减少了地表径流。

林分的水源涵养能力是指将地表径流转为土内径流的能力。森林蓄水能力的大小主要取决于森林土壤非毛管孔隙度，非毛管孔隙度的暂时性滞留贮存，能容纳暴雨，减少地表径流的产生，补充地下水。因此，森林蓄水能力的大小主要取决于林地土壤非毛管孔隙度。非毛管孔隙度高表明林分蓄水能力强，反之，则说明林分蓄水能力弱。据1999年测定，4种经营模式类型的土壤非毛管孔隙度均高于纯油松水保林(见图 2)。

由于土壤中非毛管孔隙度的提高，土壤的蓄水能力也随之提高。土壤流失量逐渐减少(见图 2)。据测定，4种经营模式中，土壤流失量以林-草模式为最低，年均只有2.7 t·hm^-2，其次为林-果模式，年均3.0 t·hm^-2。

3.2 经济效益与社会效益 3.2.1 经济效益

水土保持林复合经营的经济效益包括直接经济效益和间接经济效益, 其中直接经济效益包括用材林树种的木材收入，经济树种的果实、条材收入以及药材的收入等。间接经济效益包括食用菌，山兔和野鸡等收入。直接经济效益采用净现值法，以总量的角度反映辽西地区水土保持林农林复合经营技术从整地到评价年限整个周期的经济效益的大小。为了能相互比较，采用20 a为基准年。并利用下列公式计算成本和产出，并将计算结果列于表 6加以分析：

(1)

式中，L：投资或产出金额(元)，C：年投资或产出金额(元)，R：物价R=6.00%，E：年利率E=7.92%，n：投资或产出年限。

(2)

(3)

由表 6可以看出，4种复合经营模式的利润及产投比均高于油松纯林。其中以林-果模式所产生利润最大，产投比最高。

3.2.2 社会效益

实行水土保持林复合经营需大量的人力和物力，因而，为社会提供了许多就业机会。带状方式调整每hm²需55个工日，按此水平计算，10万hm²纯油松水保林完全调整完毕，需工日55万个，这不仅增加了当地群众的收入，也促进了地方经济的发展。

4 结论

4种农林复合经营模式对改良土壤、提高地力、防止水土流失均有显著效果，但以林草模式效果最好，在具体施工中各类型经营模式应有机组合，在发展大扁杏等经济树种时，初期应结合种草、农作物、药材等，可产生一定的经济收益，同时还可保持水土，这是目前辽西地区大面积发展经济林应该借鉴的一条成型经验。

林-农、林-草、林-药、林-果4种模式中林-果模式是一种投资少、见效快、产投比高的一种模式，适宜在辽西及同类地区推广应用。

水土保持林复合经营模式是辽西地区结合低质水土保持林改造、脱贫致富的一种有效途径。它充分利用当地的自然资源，变自然优势为经济优势，同时，在逐步改善生态环境的基础上，实现区域社会经济的协调与可持续发展。