灌漠土區(qū)噸糧田開發(fā)與持續(xù)農(nóng)業(yè)建設(shè)

郭天文　譚伯勛

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所　甘肅蘭州　730070）

摘要：通過數(shù)值分析,認(rèn)為灌淤土和灌漠土屬同一土類,其中的微小差異應(yīng)在亞類一級來區(qū)別。灌漠土占我國國土面積一半以上,在我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)中具有舉足輕重的作用和戰(zhàn)略地位。灌漠土區(qū)建設(shè)噸糧田在“氣候肥力”、“土壤肥力”和“生態(tài)肥力”方面既存在優(yōu)勢又存在劣勢。為使灌漠土獲得噸糧必須實(shí)行持續(xù)農(nóng)業(yè),強(qiáng)化農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),做到農(nóng)、林、牧、副、漁全面發(fā)展,建立完整的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系并多層次利用光熱資源優(yōu)勢,積極探索具有漠境特色的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系,逐漸形成良性循環(huán)的生態(tài)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)光肥平衡,形成高產(chǎn)、高效益、生境優(yōu)化的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。綠洲經(jīng)濟(jì)的發(fā)展關(guān)鍵在于畜牧業(yè)比重小、廄肥來源少、土壤肥力得不到提高,不利于持續(xù)高產(chǎn),故應(yīng)大力發(fā)展畜牧業(yè)。

關(guān)鍵詞：數(shù)值分析；灌漠土；噸糧田；持續(xù)農(nóng)業(yè)；光肥平衡

1　灌漠土區(qū)的地理范圍

1.1　灌漠土與灌淤土

荒漠與半荒漠地區(qū)的灌漠土與灌淤土以前均稱為綠洲土，兩者在成土因素、成土過程和土壤屬性等方面基本一致。其成土?xí)r間長短不一，有的至今已有2000多年歷史，有的只有二三百年，有些則是解放后灌溉面積迅速擴(kuò)大，大面積的荒漠才變成了綠洲^[1]。這2種土壤的剖面雖可分為疏松的耕作層、緊實(shí)的犁底層和心土層，但層次分化不明顯，且不穩(wěn)定。因此，是否可將它們歸并為灌漠土一個(gè)土類，則成為人們關(guān)心的一個(gè)問題。為此筆者對甘肅各地、縣及寧夏55個(gè)耕作層（灌漠土40個(gè)、灌淤土15個(gè)）的土壤指標(biāo)（土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀、陽離子代換量、碳酸鈣含量、物理性黏粒、物理性砂粒等）進(jìn)行了研究。

1.1.1　灌漠土與灌淤土土壤指標(biāo)相關(guān)性

由表1可見，土壤碳酸鈣含量變化較大，機(jī)械組成、磷鉀含量、陽離子代換量等變化較小，有機(jī)質(zhì)、全氮居中。灌漠土和灌淤土土壤指標(biāo)的相關(guān)分析詳見表2。

注：本文發(fā)表于《西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)》，1998,7（4）：91～96.

表1　55個(gè)土壤耕層各指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)

Table 1　The average values,standard deviations and variation coefficients of indexes 55 soil plowing layer%

1.1.2　灌漠土和灌淤土成土過程分辨的比較

通過主組元分析，灌漠土和灌淤土的前3個(gè)主組元累計(jì)貢獻(xiàn)率大于70%^[2]，即前3個(gè)主組元可將全部土壤指標(biāo)提供信息的70%以上反映出來（表3）。

表2　土壤耕層各指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)（n=55）

Table 2　The correlation coefficients among some indexes in tilled top soil

表3　灌漠土和灌淤土前3個(gè)主組元貢獻(xiàn)率

Table 3　The contribution rate of three principal component of irrigated desert soil and warp（%）

表4　灌漠土和灌淤土前3個(gè)主組元的權(quán)系數(shù)及主要指標(biāo)組合

Table 4 The weight indexes of the first three pricipal components and constitution of soil indexes for irrigated desert soil and anthropogenic-alluvial soil（G≥70%）

由表4可知，2種土壤的前3個(gè)主組元反映的物理意義基本相同。第1主組元對黏粒、陽離子代換量有較強(qiáng)的正向載荷，而對全氮、有機(jī)質(zhì)、碳酸鈣、全鉀等有較強(qiáng)的負(fù)向載荷，它是耕種—熟化成土過程的度量。第2主組元對黏粒亦有較強(qiáng)的正向載荷，它是灌溉淤積耕種的度量，因灌溉淤積和增施土糞均可使土壤耕層黏粒含量增加。第3主組元的物理意義也與耕種有關(guān)，表現(xiàn)為土壤全鉀含量對第3主組元有較強(qiáng)的正向載荷。而碳酸鈣對第2、3主組元的差別，說明了2種土壤的地區(qū)性差異。由于灌漠土多處于典型的內(nèi)陸性氣候地區(qū)，蒸發(fā)量較大，易造成碳酸鈣的表聚或淋溶與表聚相當(dāng)，而灌淤土多處于半荒漠地區(qū)，蒸發(fā)量相對較小，大量灌溉可使碳酸鈣有所下移。筆者認(rèn)為這2種土壤的這一差異應(yīng)放在亞類中加以區(qū)別更為合適。

灌漠土和灌淤土均是在人工灌溉、耕種攪動(dòng)、人工培肥等作用交替進(jìn)行下形成的，其剖面特征基本一致^[3]。和王吉智等^[4]分別對灌漠土及灌淤土進(jìn)行了不同的描述，但兩種描述無本質(zhì)差別。因此，筆者認(rèn)為，灌漠土和灌淤土實(shí)為同一土類，其中的微小差異只是亞類級的差異，應(yīng)合并為一個(gè)土類，并且采用“灌漠土”命名更能反映其發(fā)生來源，具有地帶性。

1.2　灌漠土的分布區(qū)域

灌漠土分布于我國漠境地區(qū)的內(nèi)陸河流域和黃河流域，占國土面積一半以上。漠北地區(qū)與干旱區(qū)基本重疊?；哪?、半荒漠主要為蒙新干燥區(qū)，位于青藏高原北部。涉及新疆、甘肅、寧夏、青海、陜西、內(nèi)蒙、山西、河南之一部分或大部，包括內(nèi)蒙西部、陰山以北,馬拉山、賀蘭山以西,河西走廊、青藏高原北部，柴達(dá)木盆地，新疆廣大地區(qū)。半荒漠包括東北西部、內(nèi)蒙東部和南部、陜西、晉南、寧夏平原。

2　灌漠土與噸糧田

2.1　氣候與土壤肥力優(yōu)勢

灌漠土區(qū)光照為全國之冠。該區(qū)的日照、輻射量、積溫、無霜期和晝夜溫差等具有明顯優(yōu)勢（表5）。作物光合效率高，時(shí)間長，呼吸消耗少，灌漿期長，≥30℃高溫出現(xiàn)次數(shù)很少且時(shí)間短，無高溫危害。以香日德灌漠土區(qū)為例，其年均日照時(shí)數(shù)3074h，生長季內(nèi)月均日照時(shí)數(shù)244～281h，年均日照百分率69%，生長季內(nèi)月均日照百分率為63%～68%，年均太陽總輻射量6.27×105J/cm²，生長季內(nèi)月均太陽總輻射量6.28×10⁴～7.12×10⁴J/cm²，小麥生殖生長期內(nèi)日平均氣溫10～16℃，生長期內(nèi)最高氣溫27～33℃，≥30℃以上的日數(shù)僅1～2d，日照時(shí)數(shù)和太陽總輻射量多，日照百分率和氣溫日差較大，生長期內(nèi)溫度涼爽適宜，是形成高產(chǎn)農(nóng)業(yè)的氣候基礎(chǔ)。

灌漠土區(qū)噸糧田多為暗灌漠土，土壤有機(jī)質(zhì)含量高，形成大于60～100cm厚的松散層，土層深厚灰暗松軟，耕作歷史悠久，熟化度高，耕性好且廣，供肥保肥性能好，適耕期長。全剖面含磷量較低，物理砂粒80%，土壤容重1.1～1.54g/cm³，土壤孔隙50%以上，微量元素鋅較缺（僅0.3～0.5mg/ kg），鐵豐富（一般在10mg/kg以上），銅適量（約為2mg/kg），蚯蚓活動(dòng)頻繁，多糞穴，宜植麥、棉、油料、玉米、豆瓜、蔬菜、林木，地下水2.5m，浸潤全剖面。

表5　西北各地灌漠土區(qū)氣候肥力狀況

Table 5　Fertility and climate in irrigating desert soil regions of northwest

表6　暗灌漠土剖面理化性質(zhì)（安西布隆吉九上三隊(duì)）

Table 6　Physico-chemical properties on a irrigated desert soil profile

2.2　生態(tài)肥力優(yōu)勢

由氣候肥力優(yōu)勢和土壤肥力優(yōu)勢可知，光、熱、水、肥、氣等農(nóng)作物生長發(fā)育條件為光合生產(chǎn)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和能量源泉，形成生態(tài)優(yōu)勢。光合作用及灌漿時(shí)間長，呼吸消耗少，從而不斷提高植物固定轉(zhuǎn)化太陽能效率，加速生物積累，是作物高產(chǎn)的重要生理原因。由于植物體內(nèi)干物質(zhì)的90%～95%來自光合作用，10%以下來自土壤養(yǎng)分，故產(chǎn)量在一定程度上取決于單位面積光合有效輻射能的多少。但土壤養(yǎng)分供應(yīng)不足，光合作用也就弱，此中存在光肥平衡問題，而光肥平衡直接影響農(nóng)作物產(chǎn)量。

但此優(yōu)勢僅限于暗灌漠土亞類，不足灌漠土的8%。灌漠土的其他3個(gè)亞類占灌漠土總面積92%以上，這3個(gè)亞類土壤肥力低下（表7），盡管具備同樣的光熱資源優(yōu)勢，但土壤養(yǎng)分供應(yīng)與光合作用不協(xié)調(diào)，作物產(chǎn)量依舊上不去，說明光肥平衡直接影響產(chǎn)量（表7）。

表7表明，灰灌漠土有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分都很貧瘠，約占河西灌漠土總面積86.87%。對這類土壤改良的關(guān)鍵措施為發(fā)展綠肥牧草，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，結(jié)合土壤本身黏重質(zhì)地，改善土壤膠體品質(zhì)，迅速改善土壤結(jié)構(gòu)肥力狀況，結(jié)合林帶林網(wǎng)保持熱量平衡，使作物充分吸收養(yǎng)分，則可望高產(chǎn)。

表7　灰灌漠土剖面理化性質(zhì)（金塔雙城永勝一隊(duì)）

Table 7　Physic and chemical properties of gray irrigated desert soil profile

表8　河西灌漠土各亞類分布面積與單產(chǎn)水平

Table 8　Distribution and moist yield level of irrigated desert soil

3　對灌漠土與持續(xù)農(nóng)業(yè)

漠境土壤可塑性強(qiáng)，只要有水，就可從事農(nóng)、林、牧業(yè)。對新墾土壤，引洪漫地，增施肥料，加強(qiáng)管理，春麥產(chǎn)量可達(dá)4500kg²/hm左右。漠境因不同地形部位的不同水熱動(dòng)態(tài)，制約著植被、土壤狀況，積久形成地帶各異的不同土類。耕種后因根除障礙，定向培肥、優(yōu)化生境、地帶差異縮小，形成泛域化，產(chǎn)生適合作物生育的共性要求，出現(xiàn)生態(tài)諧調(diào)而高產(chǎn)，即持續(xù)農(nóng)業(yè)。

在持續(xù)農(nóng)業(yè)條件下，集約化經(jīng)營，土壤水分狀況適度，合理施肥，發(fā)揮土壤和植被的共生優(yōu)勢，促進(jìn)了土壤生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)和生境優(yōu)化，形成綠洲，出現(xiàn)了熟化程度較高的灌漠土。而在邊際農(nóng)業(yè)的掠奪經(jīng)營條件下，成土過程出現(xiàn)兩極分化，水分過少則沙化成沙土、板土，水分過多，則潮化、鹽化成潮土、鹽土。

灌漠土區(qū)光能充足、無連陰雨。有高山水庫作后盾、旱不成災(zāi)。土壤水熱狀況具有多宜性、生物具有多樣化，有作物1242種,野生植物1201種。形成了綠洲生態(tài)系統(tǒng)。

灌漠土在干旱區(qū)經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的地位，是農(nóng)、林、牧、副、漁業(yè)綜合發(fā)展的基地，其土壤肥力、產(chǎn)量水平、增產(chǎn)潛力在干旱區(qū)起著支撐、輻射、推動(dòng)和示范作用。

4　灌漠土區(qū)持續(xù)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系

4.1　強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)

灌漠土區(qū)利用高山“濕潤孤島”的水資源，哺育眾多綠洲。必須不斷擴(kuò)大這些綠洲，使所有綠洲小氣候連成大片，形成大氣候。加強(qiáng)綠洲林網(wǎng)綠化建設(shè)，優(yōu)化生境，形成水熱協(xié)調(diào)的生態(tài)優(yōu)勢，以奪取生產(chǎn)優(yōu)勢。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)處于茂林川澤網(wǎng)絡(luò)中，水熱小氣候條件優(yōu)越，從而不斷提高植被固定轉(zhuǎn)化太陽能的效率，加速生物累積，形成能量物質(zhì)不斷擴(kuò)大的良性循環(huán)。

4.2　農(nóng)、林、牧、副、漁全面發(fā)展

不僅宜農(nóng)則農(nóng)、宜林則林、宜牧則牧，而且是農(nóng)、林、牧、副、漁組成一個(gè)地貌區(qū)的科學(xué)組裝方式。這就要綜合治理山、水、田、林、路以利生態(tài)穩(wěn)定、生產(chǎn)發(fā)展。農(nóng)、林、牧各自產(chǎn)物的專用性，表現(xiàn)其重要性和不可替代性。實(shí)現(xiàn)以林保農(nóng)牧、以牧養(yǎng)田促農(nóng)，以農(nóng)林養(yǎng)牧，構(gòu)成不可分割的有機(jī)整體，從而增加對土壤的投入、大幅度提高土壤肥力，不斷擴(kuò)大物質(zhì)能量的良性循環(huán)，達(dá)到農(nóng)業(yè)資源的持續(xù)利用。

4.3　建立完整的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，實(shí)現(xiàn)光肥平衡

土壤隨生態(tài)系統(tǒng)的改善而變肥。生態(tài)系統(tǒng)是物質(zhì)流、能量流的循環(huán)結(jié)構(gòu)，其核心是土壤肥力。土壤肥力高，生態(tài)系統(tǒng)就有生機(jī)，否則生態(tài)系統(tǒng)就脆弱不堪。為此應(yīng)建立完整的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，強(qiáng)化農(nóng)牧結(jié)合，實(shí)現(xiàn)草田輪作，形成草—畜—肥—糧生態(tài)體系，發(fā)揮植物土壤共存、共榮、共生關(guān)系優(yōu)勢，以達(dá)到光肥平衡。

4.4　多層次利用光熱資源優(yōu)勢

主要從作物群體結(jié)構(gòu)考慮，組成多功能多生物生態(tài)結(jié)構(gòu)，以圖充分有效提高光能利用率獲得高產(chǎn)，行之有效的是帶田和立體農(nóng)業(yè)。河西噸糧田多采用小麥套種玉米，兩作物一早一晚、一高一低、一稀一密，田間通風(fēng)透光，邊際效應(yīng)顯著。立體農(nóng)業(yè)從空間的多層性和時(shí)間的連續(xù)性上充分利用光熱水土資源。通過高、矮棵，深、淺根，早、晚熟，喜溫、涼，多收單收等多種配置形式，合理利用空間，增產(chǎn)增收。如農(nóng)田梨林或蘋果林網(wǎng)中套種桃樹，桃下種麥，麥中套種蔬菜，植被茂密，變土壤物理性蒸發(fā)為作物生理蒸騰，增加了相對濕度，對作物極為有利。環(huán)境保護(hù)中的培肥生態(tài)系統(tǒng)，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一部分機(jī)能異常，但可以被其他部分調(diào)節(jié)，且內(nèi)部調(diào)節(jié)能力大，維護(hù)了生態(tài)平衡，從而形成物質(zhì)能量不斷擴(kuò)大的良性循環(huán)。

4.5　探索灌漠土區(qū)特色的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)體系

提高土壤肥力，不只是改良培肥一方田一畝地的個(gè)體肥力，而是擴(kuò)展到一個(gè)自然區(qū)域或一個(gè)流域，在改造自然環(huán)境的基礎(chǔ)上改造土壤，就能穩(wěn)定持久地提高土壤肥力。涼熱相濟(jì)的施肥原則，頗具漠境特色。當(dāng)?shù)鬲?dú)特的耕作輪作，灌溉保墑，適地適種，綠肥壓青，用養(yǎng)結(jié)合都值得總結(jié)推廣，以形成體系。