灌漠土区吨粮田开发与持续农业建设

灌漠土区吨粮田开发与持续农业建设

郭天文　谭伯勋

（甘肃省农业科学院土壤肥料研究所　甘肃兰州　730070）

摘要：通过数值分析,认为灌淤土和灌漠土属同一土类,其中的微小差异应在亚类一级来区别。灌漠土占我国国土面积一半以上,在我国农业现代化建设中具有举足轻重的作用和战略地位。灌漠土区建设吨粮田在“气候肥力”、“土壤肥力”和“生态肥力”方面既存在优势又存在劣势。为使灌漠土获得吨粮必须实行持续农业,强化农业生态系统,做到农、林、牧、副、渔全面发展,建立完整的农业生产体系并多层次利用光热资源优势,积极探索具有漠境特色的现代化农业生产技术体系,逐渐形成良性循环的生态结构,实现光肥平衡,形成高产、高效益、生境优化的农业生态系统。绿洲经济的发展关键在于畜牧业比重小、厩肥来源少、土壤肥力得不到提高,不利于持续高产,故应大力发展畜牧业。

关键词：数值分析；灌漠土；吨粮田；持续农业；光肥平衡

1　灌漠土区的地理范围

1.1　灌漠土与灌淤土

荒漠与半荒漠地区的灌漠土与灌淤土以前均称为绿洲土，两者在成土因素、成土过程和土壤属性等方面基本一致。其成土时间长短不一，有的至今已有2000多年历史，有的只有二三百年，有些则是解放后灌溉面积迅速扩大，大面积的荒漠才变成了绿洲^[1]。这2种土壤的剖面虽可分为疏松的耕作层、紧实的犁底层和心土层，但层次分化不明显，且不稳定。因此，是否可将它们归并为灌漠土一个土类，则成为人们关心的一个问题。为此笔者对甘肃各地、县及宁夏55个耕作层（灌漠土40个、灌淤土15个）的土壤指标（土壤有机质、全氮、全钾、阳离子代换量、碳酸钙含量、物理性黏粒、物理性砂粒等）进行了研究。

1.1.1　灌漠土与灌淤土土壤指标相关性

由表1可见，土壤碳酸钙含量变化较大，机械组成、磷钾含量、阳离子代换量等变化较小，有机质、全氮居中。灌漠土和灌淤土土壤指标的相关分析详见表2。

注：本文发表于《西北农业学报》，1998,7（4）：91～96.

表1　55个土壤耕层各指标的平均值、标准差和变异系数

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过程分辨的比较

通过主组元分析，灌漠土和灌淤土的前3个主组元累计贡献率大于70%^[2]，即前3个主组元可将全部土壤指标提供信息的70%以上反映出来（表3）。

表2　土壤耕层各指标间的相关系数（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个主组元贡献率

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个主组元的权系数及主要指标组合

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种土壤的前3个主组元反映的物理意义基本相同。第1主组元对黏粒、阳离子代换量有较强的正向载荷，而对全氮、有机质、碳酸钙、全钾等有较强的负向载荷，它是耕种—熟化成土过程的度量。第2主组元对黏粒亦有较强的正向载荷，它是灌溉淤积耕种的度量，因灌溉淤积和增施土粪均可使土壤耕层黏粒含量增加。第3主组元的物理意义也与耕种有关，表现为土壤全钾含量对第3主组元有较强的正向载荷。而碳酸钙对第2、3主组元的差别，说明了2种土壤的地区性差异。由于灌漠土多处于典型的内陆性气候地区，蒸发量较大，易造成碳酸钙的表聚或淋溶与表聚相当，而灌淤土多处于半荒漠地区，蒸发量相对较小，大量灌溉可使碳酸钙有所下移。笔者认为这2种土壤的这一差异应放在亚类中加以区别更为合适。

灌漠土和灌淤土均是在人工灌溉、耕种搅动、人工培肥等作用交替进行下形成的，其剖面特征基本一致^[3]。和王吉智等^[4]分别对灌漠土及灌淤土进行了不同的描述，但两种描述无本质差别。因此，笔者认为，灌漠土和灌淤土实为同一土类，其中的微小差异只是亚类级的差异，应合并为一个土类，并且采用“灌漠土”命名更能反映其发生来源，具有地带性。

1.2　灌漠土的分布区域

灌漠土分布于我国漠境地区的内陆河流域和黄河流域，占国土面积一半以上。漠北地区与干旱区基本重叠。荒漠、半荒漠主要为蒙新干燥区，位于青藏高原北部。涉及新疆、甘肃、宁夏、青海、陕西、内蒙、山西、河南之一部分或大部，包括内蒙西部、阴山以北,马拉山、贺兰山以西,河西走廊、青藏高原北部，柴达木盆地，新疆广大地区。半荒漠包括东北西部、内蒙东部和南部、陕西、晋南、宁夏平原。

2　灌漠土与吨粮田

2.1　气候与土壤肥力优势

灌漠土区光照为全国之冠。该区的日照、辐射量、积温、无霜期和昼夜温差等具有明显优势（表5）。作物光合效率高，时间长，呼吸消耗少，灌浆期长，≥30℃高温出现次数很少且时间短，无高温危害。以香日德灌漠土区为例，其年均日照时数3074h，生长季内月均日照时数244～281h，年均日照百分率69%，生长季内月均日照百分率为63%～68%，年均太阳总辐射量6.27×105J/cm²，生长季内月均太阳总辐射量6.28×10⁴～7.12×10⁴J/cm²，小麦生殖生长期内日平均气温10～16℃，生长期内最高气温27～33℃，≥30℃以上的日数仅1～2d，日照时数和太阳总辐射量多，日照百分率和气温日差较大，生长期内温度凉爽适宜，是形成高产农业的气候基础。

灌漠土区吨粮田多为暗灌漠土，土壤有机质含量高，形成大于60～100cm厚的松散层，土层深厚灰暗松软，耕作历史悠久，熟化度高，耕性好且广，供肥保肥性能好，适耕期长。全剖面含磷量较低，物理砂粒80%，土壤容重1.1～1.54g/cm³，土壤孔隙50%以上，微量元素锌较缺（仅0.3～0.5mg/ kg），铁丰富（一般在10mg/kg以上），铜适量（约为2mg/kg），蚯蚓活动频繁，多粪穴，宜植麦、棉、油料、玉米、豆瓜、蔬菜、林木，地下水2.5m，浸润全剖面。

表5　西北各地灌漠土区气候肥力状况

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

表6　暗灌漠土剖面理化性质（安西布隆吉九上三队）

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

2.2　生态肥力优势

由气候肥力优势和土壤肥力优势可知，光、热、水、肥、气等农作物生长发育条件为光合生产提供了物质基础和能量源泉，形成生态优势。光合作用及灌浆时间长，呼吸消耗少，从而不断提高植物固定转化太阳能效率，加速生物积累，是作物高产的重要生理原因。由于植物体内干物质的90%～95%来自光合作用，10%以下来自土壤养分，故产量在一定程度上取决于单位面积光合有效辐射能的多少。但土壤养分供应不足，光合作用也就弱，此中存在光肥平衡问题，而光肥平衡直接影响农作物产量。

但此优势仅限于暗灌漠土亚类，不足灌漠土的8%。灌漠土的其他3个亚类占灌漠土总面积92%以上，这3个亚类土壤肥力低下（表7），尽管具备同样的光热资源优势，但土壤养分供应与光合作用不协调，作物产量依旧上不去，说明光肥平衡直接影响产量（表7）。

表7表明，灰灌漠土有机质和养分都很贫瘠，约占河西灌漠土总面积86.87%。对这类土壤改良的关键措施为发展绿肥牧草，提高土壤有机质含量，结合土壤本身黏重质地，改善土壤胶体品质，迅速改善土壤结构肥力状况，结合林带林网保持热量平衡，使作物充分吸收养分，则可望高产。

表7　灰灌漠土剖面理化性质（金塔双城永胜一队）

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

表8　河西灌漠土各亚类分布面积与单产水平

Table 8　Distribution and moist yield level of irrigated desert soil

3　对灌漠土与持续农业

漠境土壤可塑性强，只要有水，就可从事农、林、牧业。对新垦土壤，引洪漫地，增施肥料，加强管理，春麦产量可达4500kg²/hm左右。漠境因不同地形部位的不同水热动态，制约着植被、土壤状况，积久形成地带各异的不同土类。耕种后因根除障碍，定向培肥、优化生境、地带差异缩小，形成泛域化，产生适合作物生育的共性要求，出现生态谐调而高产，即持续农业。

在持续农业条件下，集约化经营，土壤水分状况适度，合理施肥，发挥土壤和植被的共生优势，促进了土壤生态环境的良性循环和生境优化，形成绿洲，出现了熟化程度较高的灌漠土。而在边际农业的掠夺经营条件下，成土过程出现两极分化，水分过少则沙化成沙土、板土，水分过多，则潮化、盐化成潮土、盐土。

灌漠土区光能充足、无连阴雨。有高山水库作后盾、旱不成灾。土壤水热状况具有多宜性、生物具有多样化，有作物1242种,野生植物1201种。形成了绿洲生态系统。

灌漠土在干旱区经济中具有举足轻重的地位，是农、林、牧、副、渔业综合发展的基地，其土壤肥力、产量水平、增产潜力在干旱区起着支撑、辐射、推动和示范作用。

4　灌漠土区持续农业技术体系

4.1　强化生态系统

灌漠土区利用高山“湿润孤岛”的水资源，哺育众多绿洲。必须不断扩大这些绿洲，使所有绿洲小气候连成大片，形成大气候。加强绿洲林网绿化建设，优化生境，形成水热协调的生态优势，以夺取生产优势。农业生产处于茂林川泽网络中，水热小气候条件优越，从而不断提高植被固定转化太阳能的效率，加速生物累积，形成能量物质不断扩大的良性循环。

4.2　农、林、牧、副、渔全面发展

不仅宜农则农、宜林则林、宜牧则牧，而且是农、林、牧、副、渔组成一个地貌区的科学组装方式。这就要综合治理山、水、田、林、路以利生态稳定、生产发展。农、林、牧各自产物的专用性，表现其重要性和不可替代性。实现以林保农牧、以牧养田促农，以农林养牧，构成不可分割的有机整体，从而增加对土壤的投入、大幅度提高土壤肥力，不断扩大物质能量的良性循环，达到农业资源的持续利用。

4.3　建立完整的农业生产体系，实现光肥平衡

土壤随生态系统的改善而变肥。生态系统是物质流、能量流的循环结构，其核心是土壤肥力。土壤肥力高，生态系统就有生机，否则生态系统就脆弱不堪。为此应建立完整的农业生产体系，强化农牧结合，实现草田轮作，形成草—畜—肥—粮生态体系，发挥植物土壤共存、共荣、共生关系优势，以达到光肥平衡。

4.4　多层次利用光热资源优势

主要从作物群体结构考虑，组成多功能多生物生态结构，以图充分有效提高光能利用率获得高产，行之有效的是带田和立体农业。河西吨粮田多采用小麦套种玉米，两作物一早一晚、一高一低、一稀一密，田间通风透光，边际效应显著。立体农业从空间的多层性和时间的连续性上充分利用光热水土资源。通过高、矮棵，深、浅根，早、晚熟，喜温、凉，多收单收等多种配置形式，合理利用空间，增产增收。如农田梨林或苹果林网中套种桃树，桃下种麦，麦中套种蔬菜，植被茂密，变土壤物理性蒸发为作物生理蒸腾，增加了相对湿度，对作物极为有利。环境保护中的培肥生态系统，因其结构复杂，一部分机能异常，但可以被其他部分调节，且内部调节能力大，维护了生态平衡，从而形成物质能量不断扩大的良性循环。

4.5　探索灌漠土区特色的现代农业技术体系

提高土壤肥力，不只是改良培肥一方田一亩地的个体肥力，而是扩展到一个自然区域或一个流域，在改造自然环境的基础上改造土壤，就能稳定持久地提高土壤肥力。凉热相济的施肥原则，颇具漠境特色。当地独特的耕作轮作，灌溉保墒，适地适种，绿肥压青，用养结合都值得总结推广，以形成体系。