您现在的位置: 新疆土壤与肥料学会>> 精品论文>>正文内容

    荒漠绿洲农业的养分平衡和调控

    点击数: 【字体: 收藏 打印文章
     

    [摘要] 1980—1996年是新疆绿洲农业迅速发展时期,通过研究其历年养分平衡盈亏演变,表明N由-26﹒9%~+27﹒2%,P2O5有大幅度盈余达+188﹒1%,K2O则亏缺。新绿洲化肥投入已占到养分总投入的74﹒9%,有机养分投入逐年减少。作者提出良性养分循环指数概念(MN),当前新绿洲MN只有0﹒128。文中阐述了人为调控后模式施肥制度,其MN可达到0﹒581,有机N再循环系数(H)接近1。为了培肥地力,模式养分平衡要求N盈余在40%以上,以实现绿洲农业良性的养分循环。

    关键词   绿洲农业   养分平衡   施肥制度

     

            本文讨论的生态系统范围,界定为新疆绿洲农业区域,土地面积约为300万hm2左右,称之为荒漠绿洲农业生态系统,该系统最重要的功能是矿质养分循环。现选择主要的矿质养分氮(N)磷(P2O5)钾(K2O)三种营养元素计算其在作物——土壤系统中投入和产出的养分平衡状况,在此基础上提出绿洲农业生态系统一的良性养分循环的优化模式。

    1 绿洲农业生态系统的养分平衡

            1980~1996年绿洲农业迅速成发展[1,2],土壤养分库大量消耗,因此根据新疆统计年鉴和定位研究数据计算每年养分投入和农作物产出间的盈亏演变动态,就有着重要的理论和生产价值。

    1.1新疆绿洲农业的养分平衡现状

           从图1﹑图2新疆绿洲农业(1980~1996)历年养分平衡动态曲线看到,1980~1985年N亏缺为-26.9~-10.7%,P2O5盈余。1990年后N逐步转为盈余+27.1%,P2O5盈余幅度高达+188.1%。K2O各年均亏缺,但到1996年因老绿洲有机肥投入增加,K2O亏缺降低到-1.6%。

            新疆绿洲农业依据开荒历史年限长短和耕作管理制度不同,又可划分为两个类型,即1949年前开荒种植历史悠久的称为老绿洲,由个体农民管理,目前土地面积有225万hm2。而在1950年以后开荒,由集体农场管理的称为新绿洲,目前土地面积有83.1万hm2[3]。

    1.2老绿洲(个体农民)农业的养分平衡状况

            从图3看到老绿洲在1985年以前,化肥N投入水平很低,只有37.8~62.3kg/hm2,因此N亏缺,到1985年以后增大化肥投入,N﹑P2O5均呈盈余上升状态,1996年N盈余达+30.8%,P2O5盈余高达+189.4%。老绿洲具备有机肥施用优良传统,向系统内带入大量K2O,到1996年使K2O盈余达到+15.6%(见图3)。

    1.3新绿洲(农场)农业的养分平衡状况

            新绿洲由于一贯重视化肥投入,故从1980~1996年间N﹑P2O5都是盈余。但有机肥历年投入都较低,故K2O皆为亏缺,1990年后有机肥投入更为明显下降[4],则K2O亏缺呈上升趋势(见图5),至1996年K2O亏缺已达-50.4%。因此新绿洲农业生产中,特别是种植需钾量高的甜菜棉花等作物时,要注意补充钾肥。

    2 绿洲农业生态系统养分平衡的调控

           依据作者研究,只有通过有机无机肥料配合施用,培肥地力和给当季作物提供养分得到同等重视,才能促进绿洲农业的养分平衡向良性循环方向发展。因此要从调整施肥制度入手。

    2.1 绿洲农业当前施肥制度现状

            从图6新绿洲施用肥料结构演变中可以看到,有机肥投入占总施肥量比例,由1980年的53%,下降到1996年的25.1%。而化肥投入1996年已达到养分总投入的74.99%。这是典型的化肥为主的施肥制度。

           老绿洲施肥结构由图7显示,化肥投入也在逐步增加,但到1996年为止农家肥仍占到59.7%,化肥占到40.3%,是农家肥与化肥结合的施肥制度。

    2.2 绿洲农业优化模式的养分平衡

           绿洲农业的优化模式为草田轮作制[5],相应制订以有机投入为主的21世纪施肥制度,与绿洲农业现行施肥制度比较(见图8),总投入养分量增加1/4,其中主要是增加优质厩肥﹑豆科牧草固氮和残落物归还以及秸杆还田﹑绿肥﹑工业化生产的有机复合肥。而相应减少化肥投入近1/2[6,7]。

           21世纪干旱区种植业结构应进行调整,扩大耕地面积到400万hm2,主要用来扩大豆科牧草面积,使绿洲农业建立农牧结合﹑草田轮作耕作制度,达到高投入﹑高产出的持续发展的高级路段。

    3 绿洲农业良性养分循环的独特性

           为了说明绿洲农业人为调控后良性养分循环特征,依据作者多年研究成果,提出并确立了良性养分循环指数(MN),该指数是以最活跃的,也是最有代表性的氮素养分(N)的两个函数乘积来表征,用作农业生态系统能否持续发展的数量化指标。现将各项指标列于表1。

           N素名项指标计算公式如下:

    有机N再循环系数H=有机Ni/Nc(说明系统内有机氮再循环能力 )

    N养分产投比K=作物Nc/Nt总投入量(反映该系统的经济效益)

    良性养分循环指数MN=K  H(综合反映系统经济效益和生态效益)

    Ni  有机N总投入量

    Nc  作物N总产出量

    Nt总投入量

                              表2 绿洲农业生态养分循环的氮指标

    年份   N养分总投入      化肥N投   作物N总产出量     有机N再循    N养分产   化肥N产投   化肥N投  良性养分循环

           (Ni)(万t)      入(万t)   (Nc)(万t)       环系数(H)   投比(K)  比(Kc)     入kg/hm2     系数(MN)

     
     
     

    1980      16.17             8.32          15.37              0.406        0.954        1.85         27.8         0.387

    1990      46.99            26.93          31.29              0.517        0.666        1.16         90.4         0.344

    1996      78.95            49.30          42.07              0.569        0.533        0.853       160.0         0.303

    21世纪   103.00           32.04          60.00              0.996         0.583        1.87        100.1         0.581

    优化模式
     

     

    4 结语

      以下概括描述绿洲农业生态系统良性养分循环的特征,也做为本文的结语。

    4.  1通过农牧结合促进系统养分再循环,增强系统自我完善能力,减少系统外投入,21世纪优公模式氮指标见表1,其有机N再循环系数接近1,良性养分循环指数提高到0.581,高于历年指数(见附表),向良性养分循环方向发展。

    4.  2养分投入以有机为主,无机为辅,N化肥投入量为100kg/hm2。养分平衡计算表明为了培肥地力需求,N盈余需在40%以上,P2O5和K2O盈余需达到40%左右。且主要靠有机物料供应,就可以大幅度减少化肥投入。

    4.  3该系统可以维持较高的化肥N产投比,从表1看到1980~1996年随着化肥施用增加,化肥N产投比(KC)由1.85下降到0.853,就是说化肥利用率在迅速下降。而实施优化模式后系统中Kc又可提高到1.87,提高了系统的经济效益。

     

     

            参考文献

    [1]  李述刚,程心俊,王周琼。荒漠绿洲农业生态系统。北京:气象出版社,1998。

    [2]  王周琼 等。培肥地力促进绿洲农业良性养分循环。干旱区研究,1999,16(1):1-7。

    [3]  新疆农业厅。新疆土壤。北京:科学出版社,1996。

    [4]  新疆生产建设兵团土普办。垦区土壤。乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社,1993。

    [5]  李述刚 等。干旱区绿洲农业持续发展战略。干旱区研究,1997,14(2)。

    [6]  李述刚,王周琼。荒漠碱土。乌鲁木齐:新疆人民出版社,1988。

    [7]  沈善敏 等。中国土壤肥力。北京:中国农业出版社,1998。