第四章 地球表层的能流

地球表层是一个开放系统，它不断与外界进行物质、能量的交换。地球表层的能量来源一是来自太阳能，它占输入地球表层能量的99.998%；另一能源是地球内能、潮汐能和地球的地转偏向力。

第一节 太阳能是地球表层的能量基础

太阳的能量来自原子的聚合，它每时每刻都发出大量的光和热，其中1/20亿，即1.75×1017j/s到达地球。因为地球是一个旋转的球体，平均单位面积上进入地球上部和大气的热量仅为太阳辐射量的1/4。

进入地球表面的太阳辐射能通量=I/4（I为太阳常数）

单位面积离开自然地理系统的热量的形式很复杂，可以近似地表达为：

出去的通量=αI/4+σT4

式中α为地球反射率，T为绝对温度；σ为斯蒂芬-波尔兹曼常数（5.67×10-8）。第一项为反射辐射，第二项为从地球进入空间的辐射能量。

地球的热量公式为

I/4=αI/4+σT4

因此，地球的平衡温度T=[I（1-α）/4σ]1/4，T近似-30，这比地球表面平均温度还低，约相当地球上部6.0～8.0km，即对流层中部的温度，这时亦是地球上辐射损失最多的地方，如果地球的反射因污染面增加，其平衡温度还会降低。

进入大气顶层的太阳辐射中，大气反射掉约35%，其中包括大气成分的散射占7%，云的反射占24%，地表直接反射4%。这部分太阳能丧失在空间，不能用来产生大气的运动。地球吸收的辐射中有约65%最后到达地面或大洋，在那里作为热吸收，驱动自然地理过程进行。在这部分太阳辐射中，大气吸收占17.5%（臭氧层吸收3%，大气中水和CO2吸收14.5%）；地球表面吸收47.5%（天空散射到地球的辐射量为10.5%，地表吸收的直射为22.5%，云散射到地球的占14.5%）。

到达地球表面的太阳辐射，其热量的分布层厚度是表面特性决定的。在海洋表面，波浪运动十分有效地把热分布在很厚的水层中，有时可达100m，因此海洋表面水温的昼夜变化较小。陆地上的情况比较复杂，它不仅随入射辐射的昼夜变化而变化，而且还随土壤性质以及植被的不同而异。能量输送到土壤内部是通过分子热传导过程实现的。这个过程十分缓慢。在没有覆盖的地表，昼夜温度变化范围可以达到几十摄氏度，可是在地下几米以下的深处，昼夜温度变化就难以察觉。

太阳辐射是大气加热的唯一热源，该热能是导致大气变化最主要的动力。因此，研究热能在地表的分布、热能在自然地理系统中各要素之间的传递、能量对农业生产的作用及对人类社会生产生活的影响是自然地理学中又一十分重要的任务。

第二节 太阳总辐射与辐射净值的地理分布

太阳总辐射的数值决定于地球表面单位面积上所获得的太阳能的数量。地球表层的全部自然过程，如大气环流、地表径流、绿色植物生产过程、土壤形成过程及外地貌过程等，都与太阳总辐射有重要关系。由于目前测定总辐射的日射站比较少，所以多用计算的方法来推求。太阳总辐射与日照百分率呈线性关系，因此可采用M.M.布德科在《地球热量》中的公式：Q/Q0=0.25+0.75S。式中，Q为太阳总辐射；Q0为碧空条件下的太阳总辐射；S为日照百分率。

相对而言，太阳总辐射在全球的地理分布规律更为重要。这是因为太阳总辐射的地理分布同温度分布、降水分布、气压及风的分布都有直接的控制作用和重要影响。

太阳总辐射分布规律如下：

1.太阳总辐射等值线的分布基本上是沿纬线呈带状伸展的，这是地理地带规律形成的能量基础。

2.南北两半球太阳总辐射的分布以赤道为轴大致是对称的，都是从极地向赤道方向逐渐增加。但最高值不在赤道却在南北半球的回归高压带，这与这一带的云量稀少有关。

3.不论南半球还是北半球，年太阳辐射总量是很不平衡的，从南北半球60°以北的60×4.185kJ/cm2·a，到回归高压带的200×4.185kJ/cm2·a，相差悬殊。正因为地球上太阳总辐射的南北差异如此之大，才导致经向大气环流的发展，并由此带来系列后果。

4.太阳总辐射等值线的分布，在大洋上与纬线大致保持平行；但在大陆上受气旋活动、季风环流等因素的影响，太阳总辐射的纬向分布遭受破坏，如在加拿大西部、欧洲北部及亚洲东部的太阳总辐射的等值线都偏离纬线的方向。这种偏离正是自然地理地带变形的能量基础。

太阳总辐射是太阳直接辐射和散射辐射之和，是地表太阳辐射能的收入部分。但地面反射和地面有效辐射对地表来说是辐射能的支出部分。辐射平衡是地表上太阳辐射收入与支出的代数和，即辐射平衡R=（1-a）Q-I，式中Q为太阳总辐射；a为地表反射率；I为有效辐射。辐射平衡的多少代表了某地的太阳能的净收入，因而也称净辐射值。它决定该地在充分湿润条件下的可能蒸发量，再将可能蒸发量与该地的降水进行对比，可得出气候干湿程度的指标。可见对自然地理过程来说，辐射平衡比太阳总辐射是更为直接的动力基础。

太阳辐射平衡分布规律如下：

1.年辐射平衡等值线，与同纬度的大洋与大陆相比，大洋的辐射平衡值比大陆高，一般相差20～30×4.185kJ/cm2·a。这主要是因为大洋表面的反射率比大陆小，支出少，辐射平衡值就多。

2.洋面辐射平衡等值线的分布比大陆上辐射平衡等值线更为平直，而且基本上与纬线平行，呈带状分布；在大陆上，由于下垫面的复杂性，辐射平衡等值线虽然也具有带状特点，但由于不同环境条件的影响，许多地区都有偏离纬线的倾向。

3.年辐射平衡值与热量带有明显的因果联系。寒带的辐射平衡值＜20×4.185kJ/cm2·a，温带的辐射平衡在35～50×4.185kJ/cm2·a，亚热带的辐射平衡为50～75×4.185kJ/cm2·a，热带的辐射平衡大于75×4.185kJ/cm2·a.

4.十二月份辐射平衡最小值出现在北半球，可达-4×4.185kJ/cm2·a；全球辐射平衡最大值出现在南半球，达10～12×4.185kJ/cm2·月，主要在南回归线附近。这是因为12月份太阳直射点在南半球，南半球接受的太阳辐射能比北半球多的缘故。在6月份的全球辐射平衡值图上与12月份相反，辐射平衡最小值在南半球，达-4×4.185kJ/cm2·月；全球辐射平衡最大值出现在北半球，可达12-14×4.185kJ/cm2·月，主要在北回归线附近。这与此时太阳直射点在北半球有关。

5.十二月份辐射平衡值为零的等值线，不论大陆还是海洋，都在北纬40°以北，为辐射平衡负值区，即辐射能的支出大于收入。在6月份辐射平衡值为零的等值线在南半球，几乎与南纬40°的纬线相平行，从这条线以南，辐射净值为负值区，表示那里的辐射能量的支出大于收入。而在南纬40°以北，直到北回归线附近，辐射净值都是越往北越增加；到北回归线以北，辐射净值又趋减少，但都是正值。

6.十二月份与六月份辐射平衡值在南、北两半球的分布、正值区和负值区随季节变换发生的更替，是冬、夏大气运行不同的重要能量基础，也是高低纬度间热量交换的重要原因。

第三节 太阳能在无机界的转换

太阳能在无机界的转换主要是指太阳能在岩石圈上层、大气圈和水圈中的交换。在垂直方向上，进入大气层的太阳辐射，从整个地球来说，大约有进入辐射的30%被大气散射或被云层等反射回去，这部分太阳能丧失在空间，不能做任何有用功，约有20%被大气所吸收，约有50%到达陆地表面或大洋表面。在大气所吸收的太阳辐射（约占总辐射的20%，是一种短波辐射，约在0.15～4μm）中，1～3%为大气上层的氧（O2）和臭氧（O3）分子吸收，剩下的9～17%被大气对流层中的水汽、尘埃和云中的水滴所吸收。氧和臭氧吸收的主要是光谱的紫外线部分。虽然这个吸收数量不多，但因为它保护了生物圈使其免受紫外线辐射的有害影响，因而对于生物圈的生命活动有重要意义。

在经过大气的散射、反射及吸收以后，到达陆地表面和大洋表面的辐射量占太阳总辐射的50%，这部分太阳能以光能形式照射在陆地表面和大洋表面后，一部分被反射回去，剩下的部分才转换成热量，增高陆地表面的温度和大洋表面的温度。陆地表面和大洋表面增温以后，主要通过辐射、水的蒸发以及大气的湍流把热量输送给大气，为大气提供了主要的能源。地面辐射是一种长波辐射，其波长在4～120μm之间。大气中的水汽、臭氧和二氧化碳都有能吸收光谱4～120μm范围内的长波辐射。这样地表就以长波辐射的形式，把能量转移给大气。一地的蒸发耗热量等于汽化潜热乘蒸发量。在自然条件下，蒸发潜热因下垫面的温度不同而不同。这种依赖关系可用下式表示：L=（597-0.6θ）×4.185kJ/mg。式中：θ是温度（）；L为汽化潜热。一般在气候学计算中，汽化潜热可以当作常数值，以580×4.185J/mg计。对于整个地球陆地表面平均来说，蒸发耗热为27×4.185kJ/cm2·a，在海洋表面的蒸发耗热更多，可达82×4.185kJ/cm2·a，这是一个很大的数值。在陆地上，陆地表面的蒸发耗热占辐射净收入的55%；在海洋上，蒸发耗热与辐射净收入之比远远大于这个比例。可见，蒸发在地表与大气间能量交换的巨大作用。

陆地表面同大气通过大气湍流进行的热交换以热带沙漠为最高，可达55～60×4.185kJ/cm2·a。地面与大气的湍流热交换，随气候湿润程度增加而减少。在潮湿的热带森林地区，通过大气湍流进行的热交换小于5×4.185kJ/cm2·a。陆地表面与大气间通过大气湍流进行热交换的结果，使陆地表面平均损失23×4.185kJ/cm2·a。大洋表面与大气的湍流热交换，在北大西洋的西北部和北太平洋的西部，可达40×4.185kJ/cm2·a。大洋的表面与大气间通过湍流交换的结构，使大洋表面平均损失9×4.185kJ/cm2·a。

根据M.布德科的计算，包括陆地表面和大洋表面在内的整个地球表面的辐射平衡，如下表所示：

项目——吸收辐射——有效辐射——辐射净收入——蒸发耗热——湍流热通量

占大气上界太阳辐射值的%——46——15——31——26——5

从上表可清楚地看出，就全球来说，吸收辐射去掉对地表来说属于支出的有效辐射，等于辐射净收入，而辐射净收入的太阳能量被蒸发及湍流热交换所消耗。

以上是整个地球表面的辐射平衡。但在实际上，无论是太阳总辐射或是辐射净收入，在高、低纬度间的分布都是很不平衡的。这种不平衡促使高、低纬度间不均匀的增温，因而引起大气圈和水圈在水平方向上的热量调整。大气环流不仅直接把热量从一地区输送到另一地区，它还能通过携带含有汽化潜热的水汽推动着热量的交换。冷、暖洋流的作用进一步使高、低纬度间的热量获得调整。

太阳能在无机界的交换，使得地表-水体-大气组成一个相互影响和相互作用的能量系统。

第四节 太阳能在有机界的转换

地球上所有的生命都是靠太阳能来维持的。太阳能在植物光合作用中被固定下来，经过食草动物及不同营养级的食肉动物的转化，暂时保留在生物圈中，这种被绿色植物固定的太阳能，是植物界也是动物界活动的能源。

在太阳总辐射中，只有可见光部分，即波长0.4～0.7微米的光谱带内，绿色植物才能利用来进行光合作用，这部分光能称为光合辐射。光合辐射约占太阳总辐射的50%。由于绿色植物的叶子不能覆盖全部地面，总有一部分光线直接射到地面而不能进行光合作用。即使照射到叶子表面的太阳辐射，也会由于叶面的反射而有一部分受到损失；再加上绿色植物本身的生理因素，因而使光合作用的光能利用率即植物体全盛作用所消耗的能量与投入的太阳能总量之比是不高的，一般只有0.1～1%，平均约为0.5%。在最有利条件下，光能利用率可提高到5%。理论上的光能利用率为10%，但实际上很少超过5%。

地球从太阳辐射接受的能量中，只有1/1000被光合作用所固定，每平方米的年产量只有几千克的干有机物。在世界范围内，每年约有1500～2000亿吨干有机物的年产量。这些干有机物构成地球上的第一性生产，为整个动物界的活动提供能量。

6CO2+6H2O+67千卡→光合作用→C6H12O6+6O2↑

每合成1克分子的碳水化合物要消耗67千卡的能量，这些能量以化学潜能的形式储存在生物圈中。如前所述，光合作用的光能利用率虽然不高，但是直到目前为止，人类的食物资源以及整个动物界活动的动力都是依靠这种能量的转化。正是地球上被绿色植物固定的太阳能总量，给生命有机体的总量规定了一个限度。绿色植物固定的太阳能总量，被吃绿色植物的草食动物、吃草食动物的第一级肉食动物、吃第一级肉食动物的第二级肉食动物将这些能量重新分配。

美国耶鲁大学R.L.林德曼（Lindeman）研究了靠天然生态系统固定的太阳能量，以及这些能量分配到生态系统的各种群体中，能量的不同利用者之间必然存在定量关系，提出了“百分之十”定律。所谓百分之十定律，是指自然界中，进入任何群体的能量的一小部分，约10%，可转移给靠它喂养的群体。能量的转移靠两种链：腐烂链和草牧链。在草牧链中，被植物固定的能量有10%左右转移给素食者，第一级肉食者的能量有10%转移给第二级肉食者。腐烂链在陆地上是分解死有机物的叶子、树皮、树枝，动、植物残骸等。这些动、植物残骸，被细菌、真菌分解，最终释放出CO2、H2O和热量。在这些情况下，由于氧气不足，腐烂进行得不彻底，它的分解产物包括甲烷、醇类、胺类、硫化氢及其它半分解的有机物，例如泥炭沼泽。

生产者与消费者的关系，可用能量关系来表示：

GP-RSA=NP

式中GP是固定能量的总值，即“总产量”；RSA是自养植物用来呼吸的能量；NP是净产量。

如果考虑消费者，则

NEP=GP-（RSA+RSH）

式中NEP是生态系统的净产量，即生态系统净增加的能量；RSH是异养生物呼吸用的能量；RSA+RSH是生态系统消耗于呼吸用的总能量。

太阳能在有机界的转化，实际上是能量的固定、转移和释放，将无机界与有机界联系起来。它不仅进行能量的贮存，还按着营养等级逐级转换，也通过腐烂链的分解释放出能量，并且以热的形式重新辐射返回太空。

第五节 太阳能在自然环境中的作用

一、太阳能是自然环境整体性的能量基础

太阳能在自然环境中的重要意义，首先表现在它通过地表、大气、水体、生物界的能量交换，把无机自然界与有机自然界联结成一个整体——能量系统。自然地理环境各组成部分之间的相互制约性的基础，就是太阳能在各组成部分之间的能量交换。当然，不同组成部分能够组成统一整体，还必须有物质循环作为另一种基础——物质基础。但是自然地理环境的物质循环所需要的能量仍然是太阳能。因而太阳能在自然地理环境中不同组成部分之间的转化正是整体性的能量基础。

二、太阳能决定一地的自然生产潜力

一地的太阳总辐射的多少，实际上决定着该地单位面积上每年最多能生产多少光合产物。如果其它环境条件均适宜于绿色植物的生产，即空气里的二氧化碳供应充足，有良好的土壤肥力，适宜的气候条件（有适量的水分和适宜的温度），以及完善的田间管理，则绿色植物可以达到最高的生产力。如果选用的品种也是高光合效率的，那么这些条件下的绿色植物的最大生产力，就只与太阳总辐射的多少有关。

由于在有的纬度上，一年内有的季节日平均气温低于10，一些绿色植物不能活跃生长，这时的太阳总辐射不能使植物充分进行光合作用。因而这时的气温成为限制因素。所以实际上某地单位面积上可能有的最大生产力，必须考虑气温在10以上时的太阳总辐射，这时的太阳总辐射转化成的绿色植物的最大生产力，称为光-温自然生产潜力。

可见，一地输入的太阳能是多少，决定着该地自然生产者的上限，即一地的自然生产潜力的限度。为了提高生产力，应研究目前有哪些限制因素妨碍自然生产潜力的发挥，如何克制这些限制因素。这些实际上是充分利用自然资源的理论基础。

三、太阳能与自然地理地带

前苏联学者M.H. 布德科根据A.A.格里高里耶夫的意见，认为辐射平衡与降水的比例关系，对于主要的自然地理过程的发展和强度来说具有确定的意义。以全年而论，陆面上热量平衡与水分平衡方程可写成下列联系方程：

E/r=f（R/Lr）

R/Lr又叫辐射干燥指数（R是下垫面充分湿润条件下的辐射净值，L是汽化潜热，r年均降水量）。R/L可看作蒸发力，那么R/Lr就是蒸发力与降水之比，或辐射净值与蒸发掉年降水总量所消耗热量之比。因此Lr项的上限是R。

格里高里耶夫和布德科对地带性因果规律进行了研究，得出了地理地带界线与辐射干燥指数R/Lr、辐射净值R的一定值相关联（见表4-1）。

从表4-1中可以看出，随辐射净值R的增加（R由0→75×4.185kJ/cm2·a），热量还有规律地按行发生变化，从万年积雪（第行），北极、亚北极、中纬（第行），直到亚热带（第行），直到热带（第行）；而随辐射干燥指数R/Lr的增大（从0→4），由森林、草原、半荒漠变成荒漠（从第列到第列）。这种随辐射干燥指数R/Lr及辐射净值R发生的周期性有规律的变化，就是地理地带周期律。

表4-1 地理地带周期律

地理地带周期律是自然地理的重要分布规律，它在地球表层的出现，主要是受太阳能在地表分布决定的。掌握这一规律后，只要知道某地的辐射净值，就可以确定其属于哪一热量带；知道其辐射指数，又可以确定其所在地的自然地带。

第六节 自然生产潜力估算

自然生产潜力依据太阳总辐射量计算出光合生产潜力。然后通过计算温度、干燥度、土壤肥力等因素对光合作用的限制程度，最终计算出正常土地上干物质最大生产量。

1.光合潜力

依据公式：Pf=0.0146Q

式中，0.0146为黄秉维系数，Q为太阳总辐射量（J/cm2·a），Pf为光合潜力。

计算时先应用彭曼公式计算Q：

Q=a+bQ0S

式中，Q0为天文辐射量，a、b为相关系数，S为日照百分率。经过计算，一选定的研究区的多年平均的太阳总辐射为113.3229cal/cm2，折合4.9094×105kJ/cm2，则光合潜力Pf：

Pf=0.0146×4.9094×105=7167.69（kg/亩）=107.5吨/hm2

2.光温潜力

依据公式：

Pt=Pf·f（t）

式中，Pt为光温潜力，f（t）为温度对光合潜力Pf的订正值。可取f（t）=n/365，n为无霜期日数，例如，多年平均的无霜日数为131天，则：

Pt=7167.69×131/365=2572.5（kg/亩）=38.6吨/公顷

3.气候生产潜力

依据公式：

Pw=Pt·P（w）

式中，Pw为气候生产潜力，f（w）为水分对光温潜力Pt的订正值。在温湿区年降水量虽大于蒸发力，但降水量与径流深之差，即留在小流域内的水份，往往少于蒸发力，表现为某些立地上植物生长过程中水供给存在不足，故：

f（w）=（r-f）/E

式中，r为降水量，f为径流深，E为蒸发力。对蒸发力E的计算，可采用彭曼公式：

E=（σ/(σ+r)×1/L×1000）RB+Ea

式中，σ为饱和水气压随温度变化的斜率；r为干湿球温度表常数；L为蒸发潜热；RB为太阳有效辐射量；Ea为空气干燥力。

（1）计算RB因子

若绝对湿度e≥10mb时，则采用彭曼公式的另一形式：

RB=σT4（0.1+0.9S）（0.56-0.08√e）

式中计算出的RB为每分钟的太阳有效辐射，须要换成月RB：月RB=1440×当有日数×RB×10-3。

若绝对湿度e＜10mb时，则采用彼尔良得公式：

RB0=σT0-σT4（0.01+0.05√e(1-c)）

其中，c为常数（c=0.688）。通过该式计算出来的RB0，亦是每分钟地面所吸收的辐射量，须换算成月RB0，换算公式同上。

表4-2 实验区各月太阳有效辐射量（略）

（2）计算Ea因子

一般依据下式求算Ea：

Ea=0.26（1+n/2000）（r/(σ+r)）（1+u2/100）（e*-e）

式中，n为海拔高度；u2为两米高风速，e*即为相对温度fo通过该式求出的Ea以天为单位，月Ea=日Ea×当月日数。

表4-3 实验区空气干燥力数据（略）

经过上述步骤，可以计算出多年平均的蒸发力（潜在蒸发量）。（见表4-4）

表4-4 实验区多年平均蒸发力表 单位（mm）（略）

如多年平均降水量为862.4mm，多年平均径流深为112mm，降水量与径流深之差为750.4mm＜E（781.68mm）本文取修正值

f（w）=（v-f）/E=750.4/781.6=0.96

Pw=0.96×Pt=0.96×2572.51=2469.57kg/亩=37.04吨/公顷

第七节 太阳能与一地≥10活动积温

一、影响≥10活动积温的因子

≥10活动积温是大气热力状况的数量指标，它通常与一地获得的太阳辐射能量、距海远近、海拔高度和大地构造地貌单元相关。地理纬度决定一地获得太阳辐射能量的多少、距海远近决定海洋气流的影响强度，而海拔高度和大地构造地貌单元则对地面获得的能量起了重新分配的作用。以吉林省省域为研究单元，一地的活动积温主要受上述四个作用因子的制约。

1.太阳辐射能与≥10活动积温的关系

地理纬度是一地所在地带位置的标志。地理纬度不同，其所在地域的太阳高度角、日照时数和大气透明度就不同，获得的太阳辐射能也就不同。吉林省境内纬度最低点在集安县凉水乡的杨木林子村，纬度为41°3′N，纬度最高点在镇赉县保民乡的十家子村，纬度为46°39′N，南北纬度相差6°36′。一般而言，纬度相差1°，气温相差0.56°。≥10活动积温与纬度的变化是正相关的，但这种相关关系在山地区和平原区表现不尽相同，因此在进行积温计算时，必须分区域研究不同地区纬度与积温的关系。

2.经度位置与≥10活动积温的关系

经度位置实则是距海远近对大气温度的影响。距海远近反映的是海陆差异造成的海洋对陆地影响的异质化。海陆是两种不同的地面介质，同一纬度获得的太阳辐射能相同，但地面介质不同，吸收、储存与传导能量的途径就不同，由此产生了同纬地带海洋与陆地热量上的差异。以吉林省为例，吉林省最东端在珲春县春化镇的磨石台村，经度为131°14′E，最西端在洮南市万宝乡的西太平村，经度为121°21′E，东西相差9°53′。吉林省东为日本海，由沿海向内陆受海洋气流影响的强度不同，同纬地区的不同地点≥10活动积温值就不同。据气候资料统计，吉林省同纬地区的东部比西部≥10活动积温值低，≥10活动积温持续的日数少，且这种影响自东而西有逐渐衰减的趋势。因此，研究积温的变化必须考虑经度位置对它的影响。

3.海拔高度对≥10活动积温的影响

地方海拔高度对气温的影响特别大，按区域单元分析，海拔高度每升高100m所降低的温度可与纬度向北移1°相近似。一般而言，海拔高度每上升200m，≥10活动积温下降200。同一地区，相对高差越大，距离地面热源越远，空气密度、运动速度、对能量的传导方式的差异就越大。吉林省境内不同地区相对高差的变化很大，吉林省海拔最高的地点是延边朝鲜族自治州的长白山主峰白头山，海拔高度为2691m，与其相隔数百公里的珲春县海拔高度仅为36.5m，两地相对高差达2600m以上。如此悬殊的相对高差必然影响气温的垂直分布和积温的垂直变化；吉林省西部的乾安县，海拔最高的地点为186m，海拔最低的地点为132m，相对高差仅50m有余，其对气温的影响远逊于东部山区。因此，研究海拔高度对积温的影响也必须分区域进行研究。

4.大地构造地貌单元对≥10活动积温的影响

大地构造地貌单元对积温的影响往往与地理纬度、经度和海拔高度对积温的影响迭加在一起，共同控制其变化。吉林省对积温影响较明显的大地构造地貌单元主要有：长白山及南屏山是海洋气流西进的第一道屏障，主峰白头山，其以中国东部沿海的最高峰为吉林省积温低值的中心；东北-西南走向、海拔高度大于1100m的哈尔巴岭，即是图们江与牡丹江的界限，也是海洋气流西进的第二道屏障，据长期定位气象站观测，哈尔巴岭两侧气温的垂直递减率、气温随纬度的变化率、气温随经度的变化率均有很大的区别；东北-西南走向、海拔高度大于1200m的张广才岭是牡丹江与第二松花江的界限，也是海洋气流西进的第三道屏障，其迎风坡与背风坡相比，背风坡海洋气流的属性已大为衰减。海拔高度近千米的哈达岭是海洋气流的最后一道屏障，哈达岭两侧，气温的变化基本上不受海洋气流的影响。海拔高度500m左右的大黑山则是吉林省山地与平原的界限，也是制约积温等值线疏密的界限；海拔高度在1000～1500m左右的东北-西南转而东西走向的龙岗山北接张广才岭，南接老爷岭，它既是鸭绿江与松花江的界限，也是海洋气流东侵的界限，还是限制低纬度暖湿气流北进的屏障，因此，龙岗山、长白山西南坡所包围的鸭绿江谷地范围，成为吉林省境内积温高值的中心，素有吉林省“小江南”之称。平坦的海拔高度低于200m的松嫩平原，其气温的变化受海拔高度及经度的影响很小，积温的变化表现为明显的纬度地带性，这就使低纬度的双辽、通榆成为吉林省积温高值的又一中心。综上所述，研究≥10活动积温的地理分布必须重视大地构造地貌单元的作用。

表4-5 各气象站基本数据表

县名——经度——纬度——海拔高度——积温值

长春市——125.22——43.90——236.80——2895.10

靖宇县——126.82——42.35——549.20——2262.20

双阳区——125.65——43.50——234.30——2855.40

长白县——128.17——41.35——1016.70——1903.70

农安县——125.17——44.42——188.70——2886.80

通化市——125.90——41.68——402.90——2728.10

九台市——125.80——44.17——174.50——2880.70

梅河口市——125.97——41.72——448.00——2627.90

德惠市——125.67——44.53——185.30——2854.40

集安市——126.15——41.10——177.70——3141.70

榆树市——126.52——44.82——215.60——2796.10

通化县——125.75——41.67——372.90——2684.60

吉林市——126.47——43.95——183.40——2812.70

辉南县——126.07——42.65——306.50——2729.80

永吉县——126.52——43.70——229.50——2794.60

柳河县——125.73——42.25——362.30——2740.80

舒兰市——126.93——44.42——212.10——2626.20

延吉市——129.47——42.88——176.80——2678.40

蛟河市——127.33——43.70——275.50——2567.20

图们市——129.83——42.98——140.60——2741.70

桦甸市——126.05——42.95——331.90——2724.50

敦化市——128.20——43.37——523.70——2184.70

磐石市——126.05——42.95——331.90——2681.50

龙井市——129.40——42.77——240.60——2753.00

四平市——124.33——43.18——164.20——3050.80

珲春市——130.28——42.90——36.50——2585.20

梨树县——124.30——43.35——158.70——3046.80

和龙市——129.00——42.53——475.60——2534.00

公主岭市——124.80——43.52——200.10——3012.40

安图市——128.25——42.53——591.40——2092.30

伊通县——125.28——43.35——248.30——2797.70

汪清——129.77——43.33——241.70——2456.00

双辽市——123.60——44.70——147.00——2979.40

洮北区——129.52——43.44——260.00——2841.30

辽源市——125.08——42.92——252.90——2895.20

大安市——124.27——45.50——137.40——2986.80

东辽县——125.12——43.18——297.00——2971.20

镇赉县——123.22——45.83——139.00——2952.10

东丰县——125.45——42.68——341.50——2714.60

前郭县——124.83——45.12——134.70——2896.20

白山市——126.09——41.52——341.50——2845.20

宁江区——125.80——45.25——180.00——2899.30

江源县——126.60——42.05——592.00——2159.70

长岭——123.91——44.25——191.90——2886.10

临江市——126.92——41.72——332.50——2759.70

洮南市——122.82——45.33——150.80——2982.30

抚松县——127.25——42.27——430.20——2606.90

乾安——124.02——45.00——146.30——2946.50

二、≥10活动积温的分区研究

1.已知气象站积温的聚类分析

将吉林省48个气象站的纬度位置、经度位置、海拔高度和≥10活动积温的资料，结合大地构造地貌单元的分异进行聚类分析。对表4-5中的数据做标准化变换，得表4-6。

表4-6 数据标准化变换表

县名——经度——纬度——高度——积温

长春市——3.99|——2.32——2.01——2.17

靖宇县——5.59——0.77——4.23——1.72

双阳区——4.42——1.92——2.01——2.17

长白县——6.94——0.23——7.01——1.44

农安县——3.94——2.84——2.02——2.19

通化市——4.67——0.10——3.01——2.07

九台市——4.57——2.59——1.15——2.19

梅河口市——4.74——0.13——3.02——2.00

德惠市——4.44——2.95——1.15——2.17

集安市——4.92——0.48——1.45——2.39

榆树市——5.29——3.24——2.01——2.12

通化县——4.52——0.09——3.05——2.04

吉林市——5.24——2.37——1.14——2.14

辉南县——4.84——1.07——2.48——2.07

永吉县——5.29——2.12——2.03——2.12

柳河县——4.50——0.67——3.14——2.08

舒兰市——5.70——2.84——2.01——1.99

延吉市——8.24——1.30——1.24——2.03

蛟河市——6.10——2.12——2.04——1.95

图们市——8.60——1.40——1.36——2.08

桦甸市——4.82——1.37——2.05——2.07

敦化市——6.97——1.79——4.05——1.66

磐石市——4.82——1.37——2.06——2.04

龙井市——8.17——1.19——2.35——2.09

四平市——3.10——1.60——1.16——2.32

珲春市——9.05——1.32——2.67——1.97

梨树县——3.07——1.77——1.17——2.31

和龙市——7.77——0.97——3.02——1.92

公主岭市——3.57——1.94——1.18——2.29

安图市——7.02——0.96——4.08——1.59

伊通县——4.05——1.77——2.13——2.12

汪清——8.54——1.75——2.04——1.87

双辽市——2.37——3.12——1.24——2.26

洮北区——8.29——1.85——2.09——2.16

辽源市——3.85——1.34——2.23——2.21

大安市——3.04——3.92——1.56——2.27

东辽县——3.89——1.60——2.32——2.22

镇赉县——1.99——4.25——1.36——2.25

东丰县——4.22——1.10——2.43——2.06

前郭县——3.60——3.57——1.34——2.21

白山市——4.86——0.06——2.09——2.16

宁江区——4.57——3.67——1.69——2.21

江源县——5.37——0.47——4.01——1.64

长岭——2.68——2.67——1.87——2.19

临江市——5.69——0.14——2.31——2.10

洮南市——1.57——3.75——1.46——2.26

抚松县——6.02——0.69——3.12——1.98

乾安——2.79——3.42——1.41——2.24

用欧氏距离法求两气象站（市）间的欧氏距离，在欧氏距离矩阵中，将距离最近的气象站合并，聚为五种类型，即：

：延吉、图们、敦化、龙井、珲春、和龙、安图、汪清；

：临江、柳河、集安、靖宇、长白、江源、通化市、抚松；

：吉林、永吉、桦甸、蛟河、磐石、舒兰、辉南、梅河口、东丰、东辽、辽源、伊通；

：长春、九台、榆树、双阳、德惠、农安、四平、梨树、公主岭；

：双辽、宁江区、长岭、乾安、前郭、洮北区、通榆、洮南、镇赉、大安。

每一类型的气候区内，地理纬度、经度、海拔高度对积温的影响基本相似，因此，可按区域研究积温的地理分布与变化。

2.≥10活动积温的分区研究

方法：应用ssps软件中的多元回归法按区域用已知气象站的积温值建立其与纬度、经度与海拔高度的相关方程，对方程进行检验，在允许误差内，即可用相关方程求区内各乡（镇）及主要控制点的积温值。

类区：本区是全省海拔最高、地势起伏最大的地区。它东起图们江谷地-珲春盆地，西止张广才岭，南以白头山-龙岗山为界，基本为延边朝鲜族自治州的所辖范围，也是长白山北坡、西北坡海洋气流的主要影响区。本区地理座标为41°58′～44°23′N，127°32′～131°14′E。地形有三大特点：一是以中山和低山为主，山岭多沿北东-南西向构造线发育，对积温有显著影响的山脉有长白山、哈尔巴岭、牡丹岭、威虎岭、张广才岭等，它们自东而西依次排列，高度逐渐降低，由此影响区内积温的分布。二是盆地众多，珲春盆地、汪清盆地、延吉盆地、和龙盆地、松江盆地、敦化盆地等，它们与东北-西南向的山地相间分布，由此构成本区积温的垂直变化明显；三是熔岩地貌分布广泛，以长白山为中心，巨型火山锥、熔岩高原、熔岩台地大面积分布，强化了积温的垂直变化。根据本区经度、纬度与海拔高度的变化，选用已有的长期定位气象站（9个）的观测统计资料和短期半定位站补测的观测资料（12个点），用多元统计分析法建立积温于相关因子的方程：

Y=10529.54-221.58ψ+14.01φ-1.09H

R=0.873

其中，Y为≥10活动积温，ψ为地理纬度，φ为地理经度，H为地方海拔高度，R为可信度。从公式中可以看出，本区的积温值随着经度的增大而增大，随着纬度和海拔高度的增加而减少。用此公式求已知气象站的积温值，与实测数据具有较好的拟合关系。其可信度在0.8以上。故可用此公式求各乡（镇）所在地和区内主要控制点的积温值。方法是：首先从1:50000地形图上查出乡（镇）所在地及主要控制点的地理纬度、经度和海拔高度等数据；然后将各乡（镇）及主要控制点的数据输入excel表，把公式带入excel表，即可逐次求出各点的积温值。

表4-7 实测积温与计算积温的比照表

地名——延吉——图们——敦化——龙井——珲春——和龙——安图——汪清——额穆

实测积温——2678.4——2741.7——2184.7——2753.0——2585.2——2534.0——2092.3——2456.0——2177.2

计算积温——2681.3——2673.1——2171.2——2732.7——2537.3——2082.8——2461.1——2194.9

误差——-60.1——-68.6——-13.5——-20.3——-71.4——+3.3——-9.5——+5.1——+17.7

从本区各乡镇及关键控制点计算的积温值可以看出，本区时吉林省积温的低值区。≥10活动积温的最低值在白头山，数值为121.7，最高值在图们盆地，数值为2789.1。河谷盆地于周围山地≥10活动积温相差较为悬殊，其地理分布具有明显的垂直变化。以白头山、哈尔巴岭、牡丹岭、威虎岭、张广才岭等大地形的至高点为积温低值中心，≥10活动积温值小于2000，从岭顶向河谷地和盆地积温值呈环状或同心圆状明显递增，积温等值线分布较密。众多的河谷盆地如珲春盆地、汪清盆地、延吉盆地、和龙盆地、松江盆地、敦化盆地等≥10活动积温值在2200～2600之间。

类区：本区是全省纬度最偏南、积温两极分化较为明显的地区。它东自鸭绿江谷地，西至张广才岭-龙岗山，北以长白山为界。本区的纬度位置为41°58′～44°23′N，经度位置为127°32′～131°14′E。全区均为通化、白山二市所辖。本区位于长白山的西、西南坡，既是吉林省第二个受海洋气流影响较大的区域，也是种植业区积温变率最明显的区域。其地形有两大特点：一是熔岩高原、熔岩台地广布，其上深涧、河谷发育，形成沟岭相间的独特地貌景观，由此形成岭上与谷底积温对比鲜明的特色；二是高大山系与盆地相间分布，山系的走向既有北西-南东向的，也有东西向的（龙岗山、老岭、长白山等）它们与地理纬度与经度的影响交织在一起，共同控制积温的变化。根据本区已有的长期定位气象站（10个）的观测统计资料和短期半定位站补测的观测资料（15个），分鸭绿江流域和松花江流域分别用多元统计分析法建立积温与相关因子的方程：

鸭绿江流域：

Y=-26622.1+275.7ψ-120φ-1.82H

R=0.976

松花江流域：

Y=3795.6+33.03ψ-110.78φ-1.57H

R=0.9103

根据已知气象站的积温资料对方程式求算的已知气象站的积温值进行检验（表4-8），误差在50以内，公式完全可以模拟积温的变化。

表4-8 实测积温与计算积温的比照表

地名——临江——长白——集安——柳河——通化——靖宇——江源——抚松——通化县——白山市

实测——2759.7——1903.7——3141.7——2740.8——2728.1——2262.2——2159.7——2606.9——2684.6——2845.2

计算——2759.6——1903.4——3132.6——2696.1——2700.9——2262.0——2154.3——2606.7——2744.3——2794.1

误差——-0.1——-0.3——-9.1——-44.7——-27.2——-0.2——-5.2——-40.3——-51.1

根据各乡镇所在地的积温计算结果看，本区≥10活动积温的最低值在望天鹅峰，数值为811.9，最高值在集安的鸭绿江谷地，数值为3217.9。≥10活动积温在龙岗山、老岭的岭顶形成低值中心，在鸭绿江谷地、浑江谷地、头道江谷地和众多大小不等的盆地中形成高值中心。积温值既有从山顶向谷地明显增大的趋势，也有从低纬向高纬逐渐递减的特点。集安所在的地理纬度位置是全省最低的，又位于鸭绿江谷地，受太阳能和海洋暖湿气流的共同影响，其积温成为全省最高点。本区高原、台地、河谷平原和盆地中的≥10活动积温值在1800～3200之间。

类区：本区是山地向平原过渡的地域，大体上位于张广才岭-龙岗山以西，大黑山脉以东。在行政区划上，包括李进士、辽源市所辖的各县、通化市所辖的梅河口、辉南和四平市所辖的伊通县。本区的地理座标为42°13′～44°41′N，124°53′～127°48′E。本区的积温变化基本上不受海洋气流的影响。其地形的最大特点为低山丘陵和宽阔河谷相间分布，自东而西分布有三列山地和两列宽谷：张广才岭、威虎岭、富尔岭和龙岗山位于本区的东侧，平均海拔高度为800m左右，相对高差在500m以上。超过千米的高峰有大平顶山、南土顶、大清沟顶子、四方顶子等，多为玄武岩覆盖的平顶山。第二列为哈达岭，它是一条以丘陵为主的低山，平均海拔高度为500～700m，相对高差一般在300～500m。超过千米以上的高峰有南楼山、杨木大顶子、康大砬子等。在张广才岭与哈达岭之间，有一条北东-南西向的断陷带，带内形成了拉法河宽谷地、桦甸、辉南、梅河口等宽谷地。这种地貌格局就决定了本区积温分布具有从宽谷向两侧山地依次降低的特点。大黑山脉是一条海拔高度在300～500m左右的丘陵，相对高差一般在100～300m，最高峰伊通县境内的大黑山海拔仅为583m，但它却是一条重要的地理分界线。它是湿润与亚湿润、山地与平原的界限。在哈达岭与大黑山之间有著名的伊通-依兰地堑，形成了东辽河、伊通河、饮马河、鳌龙河等河中上游的宽谷地带。根据本区长期定位气象站（12个站）的观测统计资料和短期半定位站补测的观测资料（20个点），用多元统计分析法建立积温与相关因子的方程：

松花江流域：

Y=27110.5-255.87ψ-97.74φ-3.218H

R=0.985

辉发河、东辽河流域：

Y=21462.9-153.29ψ-18.53φ-0.833H

R=0.897

根据已知气象站的积温资料对方程求算的已知气象站的积温值进行检验（表4-9），误差在50以内，表明方程式基本上可模拟本区积温的变化。

表4-9 实测积温与计算积温的比照表

地名——吉林——永吉——桦甸——蛟河——磐石——舒兰

实测积温——2812.7——2794.6——2724.5——2567.2——2681.5——2626.2

计算积温——2882.8——2794.6——2732.5——2567.3——2694.3——2626.4

误差——+49.1——0——+8.0——+0.1——+12.8——+0.2

地名——辉南——梅河口——东丰——东辽——辽源——伊通

实测积温——2729.8——2627.9——2714.6——2917.4——2895.2——2797.7

计算积温——2750.9——2629.3——2721.7——2881.3——2861.1——2842.5

误差——+21.1——+1.4——+7.1——-36.1——-34.1——+44.8

根据公式按流域分别计算各乡镇及关键控制点的积温值，从计算结果看，超过千米以上的山峰≥10活动积温值低于2000。河谷平地区≥10活动积温多在2600～2800之间。积温的变化具有从东向西、从山顶向谷地递增的趋势。

类区：本区东起大黑山，西止梨树县的团结-公主岭市的莲花山-长岭县的巨宝-农安县的哈拉海-扶余县的肖家一线。此线即是中部台地平原与西部冲积平原的界线，也是黑土与黑钙土分布区的界线。其地理座标为42°51′～45°17′N，124°19′～127°08′E。区内所辖地域为长春市和四平市的行政范围。本区地形总的特点是东高西低、中高南北低。地形以波状台地平原为主，海拔高度多在200～250m，相对高差50m左右。海拔最高处在本区东部的大黑山西麓、梨树县境内的张家沟大架山，海拔511m。西南部有海拔为220～260m、东西向的松辽分水岭，把东辽河流域和伊通河流域分割开来。根据本区各因子对积温的影响，选用本区长期定位气象站（9个）的观测统计资料和短期半定位站补测的观测资料（11个点），同多元统计分析法建立积温与相关因子的方程：

Y=11229.2-22.58ψ-58.02φ-0.4H

R=0.954

根据已知气象站的积温资料对方程求算的已知气象站的积温值进行检验（表4-10），误差在20以内，表明方程对本区积温的拟合相当好。

表4-10 实测积温与计算积温的比照表

地名——长春——双阳——农安——九台——德惠——榆树——四平——梨树——公主岭

实测积温——2895.1——2855.4——2886.8——2880.7——2854.4——2796.1——3050.8——3046.8——3012.4

计算积温——2881.9——2866.9——2893.3——2868.4——2863.4——2795.2——3059.3——3071.8——2993.8

误差——-13.2——+11.5——+6.5——-14.3——+9.0——+8.5——+5.0——-18.6

根据各乡镇所在地积温的计算结果看，本区东部积温值多在2800，自东向西积温值增至2900，自东向西南至公主岭、梨树和四平一带，积温值增至3000以上。本区地势相对平坦，积温受纬度变化的影响明显，全区积温多在2800～3000之间。

类区：本区东起黑土台地的西缘，西止大兴安岭东麓，是吉林省平地占绝对优势的平原区。本区的地理座标为43°25′～46°39′N，121°21′～126°06′E。区内所辖地域为白城市的洮南、大安、镇赉、通榆，松原市的宁江区、扶余、长岭、乾安和四平市的双辽。本区地形总的特点是西北高、中间低，南部略有隆起。东北部和中部是广阔的平原，海拔多在130～140m，南部有西北-东南走向的沙岗、沙丘，海拔在180～210m之间。西北部为丘陵低山，海拔最高点为663m。根据本区各因子对积温的影响，选用本区长期定位气象站（10个站）的观测统计资料和短期半定位站补测的观测资料（10个点），用多元统计分析法建立积温与相关因子的方程：

Y=11528.45-44.84ψ-52.48φ-0.39H

R=0.914

根据已知气象站的积温资料对方程求算的已知气象站的积温值进行检验（表4-11），误差在20以内，表明方程对本区积温的拟合可信。

表4-11 实测积温与计算积温的比照表

地名——白城——洮南——镇赉——大安——通榆——宁江——前郭——长岭——乾安——双辽

实测——2841.3——2982.3——2952.1——2986.8——3011.7——2899.3——2896.2——2899.3——2946.5——3087.4

计算——2780.3——2982.1——2951.6——2941.9——3002.4——2865.8——2900.6——2865.2——2943.9——3087.3

误差——-39.0——-0.2——-0.5——-44.9——-9.3——-33.5——+4.4——-34.1——-2.6——-0.1

根据公式计算各乡镇所在地的积温值，从计算结果看，本区积温值多在2800～2900之间，西部大兴安岭山前丘陵带积温小于2800，通榆和双辽一带积温值在3000～3100之间，是吉林省又一个积温高值区。本区地势平坦，积温多在2800～3000之间。

第八节 太阳辐射能与土地资源承载力的研究

土地资源承载力是对区域土地、粮食、人口与社会发展的系统透视。目的在于获得土地资源人口容量的信息，为制定区域相应的人口、粮食、土地和农业发展等方面的方针、政策和决策提供科学依据。土地资源承载力是指在人类生态环境中，当地资源能供养人口的最大数量及在此数量下人类活动引起环境退化不超过环境的最大忍耐界限的能力。当地资源供养人口的数量，要看当地的自然生产潜力的大小，要看投入水平，还要看人类的生活质量。当地的自然生产潜力虽高，但投入水平太低，实际生产量就少，那么它供养的人口就少。人类生活水平的高消费与低消费水平不同，供养的人口就有差别。

一、影响土地资源承载力的因素

影响土地资源承载力的第一个制约因素，是土地资源能提供的粮食数量。这主要看土地的自然生产潜力，还要看包括科学技术在内的投入水平。根据黄秉维公式，土地的自然生产潜力受太阳总辐射、无霜期长短、作物生长季的降水量、同期的蒸发力、土壤条件等的控制，不同地域这些要素不尽相同，因而其自然生产潜力也不一致。以吉林省为例，计算其自然生产潜力。

土地自然生产潜力，是投入水平、科技水平和管理水平都很高的情况下，才能得到的产量。显然，目前的生产水平还不能达到这样高的数值，但四县小面积个别地块的玉米产量已经达到亩产2000斤的水平。说明用这种方法计算的土地自然生产潜力，在目前的科技条件下是符合实际的。按中等投入水平，德惠市亩产籽粒800斤，农安亩产750斤，扶余亩产700斤，前郭亩产650斤计算，可当作各市县土地资源能提供的粮食数量，以此来计算各市县的土地资源承载力。

土地资源承载力的第二个限制因素是食物结构及消费水平。显然，食物结构不同，消费水平有高低，土地资源承载力就有差异。食物结构是衡量一个国家或地区人民生活水平的标志。根据吉林省食物发展研究总体报告中提出2000年全省居民消费水平和营养标准和我省农用地实际情况，提出我省2010年的居民消费水平和营养水平（表4-12）。

表4-12 各县市土地自然生产潜力数值表 单位：千公斤/亩

县名/自然生产潜力——太阳总辐射值——无霜期——5-9月降水量——蒸发力——光合潜力——光温潜力——光温水潜力——土壤——系数

德惠市——121.72——138——457.0——638.5——7.44——2.81——2.01——0.9——1.811

农安县——114.00——145——446.2——615.3——6.96——2.76——2.00——0.8——1.605

扶余县——119.15——146——374.8——616.1——7.28——2.91——1.77——0.75——1.505

前郭县——112.22——140——396.3——623.7——7.47——2.87——1.82——0.70——1.365

表4-13 吉林省与全国居民年均食物消费量 单位：kg/年·人

全国——全省——城镇——农村——中国营养学会——推荐标准

粮食——254.1——204.3——174.9——222.3——168

食用油——5.4——4.64——5.96——3.83——/

蔬菜——120——167.8——185——175.5——144

水果——15.2——11.69——25.99——2.93——12

食糖——6.7——4.3——6.9——2.7——/

肉——19.7——15.3——17.2——12.27——18

奶——3.4——1.15——2.93——0.06——2.4

蛋——5.6——4.47——4.43——4.55——/

水产品——8.6——3.2——5.9——1.54——6

薯类——/——46.85——22.7——61.65——36

豆类——/——5.09——6.42——4.27——12

将这些肉、蛋、乳等都转化为粮食计算，加上每年每人消耗的粮食，共需粮食700斤/年·人。可以看出，这个消费标准，是比较高的。这是为了计算土地生产潜力时稍偏低些，而计算人们消费水平时稍偏高些，更容易接近实际。

第三个环境容量的限制因素，是淡水资源。从目前看，生活用水在各县都不是环境容量的限制因素，或者虽是限制因素但是可以解决。将来乡、镇企业大发展，工业用水，可以应用地表水来解决。

第四个环境容量的限制因素是能源。目前农村的能源需求主要是取暖和煮饭。农村近几年的实际情况与过去有所不同。过去在平原地区，农村的燃料问题严重不足，改革开放以后的实际情况是只要有一定数量的耕地，利用秸秆，一年所需要的燃料就可以得到满足且有剩余。尤其是种植玉米，茎秆及根茬与粮食比为2:1，经营得法，就会年年有“陈粮余柴”，燃料问题已得到解决。至于纯种水稻的地方，由于水稻的茎秆与籽粒之比为1:1，可以做燃料的茎秆较少，则能源明显不足。

二、土地资源承载力分析

土地资源承载力计算，一般都是用每平方公里的人口数为单位。根据1990年第四次人口普查数据，以宋健离散模型为预测模型，预测吉林省未来几个时段的总人口数，其预测结果是2000年总人口数为2768.8万人，城镇人口数为1291.6万人。在中等投入水平下，德惠市粮食每亩产量为800斤，农安县为750斤，扶余县为700斤，前郭县为650斤。按中国营养学会推荐的食物结构和营养标准，折算成粮食，每人每年共需粮食700斤。这上数值同德惠、农安、扶余及前郭三县一市的亩产量不相上下，即在一般情况下，一亩地可以养活一口人。但人除了吃饱之外，还有穿衣、住房、子女教育之需，因此，一亩地供养一口人就不能得到满足。更何况还有气候上长期的冷、暖、干、湿的变化及其它自然灾害的侵扰，所以在目前条件下，仅一亩地就难以保证温饱，更难以进入小康。考虑以上种种因素，每亩耕地供养的人口数，可以用以下公式计算：

C=P/2F…………（1）

式中C为每亩耕地供养人口数；F为折算成粮食的每人每年的食物结构和营养标准；P为每亩耕地在一定的投入水平下的粮食亩产（斤）。

按（1）式计算，据表4-12中各县市土地自然生产潜力数值，计算得各县市每亩耕地的环境人口容量如表4-14：

表4-14 吉林省某些县每亩耕地的承载力

县别——德惠——农安——扶余——前郭

C值——0.57——0.54——0.50——0.46

从表上可以看出，每亩耕地在德惠可养活0.57人，在农安可养活0.54人，在扶余可养活0.5人，而在前郭仅可养活0.46人。

若求各县每人至少需用的耕地数，则用公式：

D=2F/P…………（2）

式中D为每人至少需要的耕地数，P、F的意义与（1）式同。

按（2）式计算每人至少需要的耕地数如表4-15：

表4-15 移民区各县市每人至少需要的耕地数

县别——德惠——农安——扶余——前郭

D值——1.75——1.87——2.00——2.15