绿洲农业资源高效利用与技术集成*——以石河子为例，本文主要内容关键词为：石河子论文,高效论文,为例论文,绿洲论文,农业论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
分类号 《中图法》 F321(45)
石河子垦区地处新疆天山北麓中段准噶尔盆地的南缘，北临古尔班通古特沙漠，东经80°58′—86°24′，北纬44°1′—45°20′，海拔300—500m，为温带大陆性干旱气候区，属典型的绿洲区，水土光热等自然条件有利于农业生产，是新疆粮食棉花生产基地之一。
随着社会经济发展和人口的骤增，农业资源日益退化和枯竭，研究和探索绿洲农业资源高效利用和管理，对干旱区农业生产决策有指导意义。
1 石河子垦区农业资源概况
石河子垦区土地总面积7428km[2]，其中山区占33.3%，平原占66.7%，在平原区绿洲占总土地面积48.8%，耕地面积172996hm[2]，园地1839hm[2]，林地20986hm[2]，牧草地67530hm[2]，其中可垦荒地13393.3hm[2]，占总土地1.8%，灰漠土是垦区主要的农耕土壤，土壤有机质含量为1.14%，含氮量0.062%，含全磷量为0.078%。
石河子垦区属灌溉农业。垦区共有玛纳斯河、宁家河、金沟河、巴音沟河4条主要河流，年总流量19.5×10[8]m[3]，地下泉水2.6×10[8]m[3]，地下动储量6—7×10[8]m[3]，全灌区年总水量约34×10[8]m[3]，垦区有大中型水库11座，库容量4.5×10[8]m[3]。水库年调节8×10[8]m[3]，1995年实际灌溉面积为17.2×10[4]hm[2]。
石河子垦区多戈壁荒漠、气候干燥、空气湿度小、日照丰富，全年日照时数在2600—2800h，日照百分率高达60%—65%，其中作物生长季4—10月日照时数1900—2000h，垦区全年太阳总辐射量在52—55×10[8]J/m[2]，主要作物生长旺季6—9月太阳总辐射量25.9—28×10[8]Jm[2]，高于长江中下游及同纬度其它地区、仅次于新疆南部和青藏高原。
石河子主要作物有麦类、玉米、棉花、甜菜，1995年冬麦主栽品种为奎冬4号，奎花1号和新冬17号，单产平均为4620kg/hm[2]、5038.5kg/hm[2]及5212.5kg/hm[2]，春麦主栽品种为新春2号和新春6号，单产平均为4018.5kg/hm[2]及4297.5kg/hm[2]，新春6号生产潜力较新春2号大，抗逆性好。玉米主栽品种SC-704，占玉米播种面积80%以上，平均单产8027.7kg/hm[2]；棉花主栽品种为新陆早1号，占棉花播种面积78.97%，平均单产为1125kg/hm[2]。甜菜主栽品种为新甜6号，单产平均为54.69×10[4]kg/hm[2]。
2 石河子垦区农业资源系统分析
2.1 农业产业结构
石河子垦区农业产业主要由种植业、林业、牧业和渔业组成，石河子农业产业构成及变化见表1。
3 石河子垦区农业资源高效利用的系统模式
农业模式有3个层次，即区域结构性模式、系统性模式及种群生产模式，石河子垦区系统性模式及种群生产模式在绿洲农业资源高效十分重要。
3.1 种植业结构的优化
石河子垦区粮食面积占35.11%，棉花面积占40.98%，甜菜面积占7.13%，蔬菜瓜类占3.46%，苜蓿占3.39%，绿肥占4.46%，复播面积占3.48%，从目前的种植业的结构来看石河子垦区是以“棉、粮、糖”为主的农业资源利用方式，优化方案如下：
方案Ⅰ：提高土壤肥力为目的。春小麦收获后，尚有1700—2000℃积温，可复播绿肥向日葵或饲料玉米。其它作物面积不变，春小麦收获后，全部种植向日葵，即增加3000hm[2]，提高光能利用率2.25%，增加有机质23.7g/kg，速效磷19mg/kg。
方案Ⅱ：提高农牧结构耦合为目的。春小麦的单产量为3750kg/hm[2]，玉米的单产为8016kg/hm[2]，冬麦的单产为5250kg/hm[2]，冬小麦的产量可以满足石河子垦区人均消费量，可以考虑增加种植业物质投入于牧业的强度，适当减少春小麦的面积，以增加玉米的种植面积。
方案Ⅲ：以节水为目的。甜菜面积下降10%，节水627.6×10[8]m[3]，可满足0.418×10[4]hm[2]绿肥的需水量（绿肥需要量1500m[3]/hm[2]）。
3.2 干旱绿洲区农牧复合模式
这是绿洲区农牧结构的一种复合模式，种植业可为农区畜牧业提供饲料162.83×10[4]t，畜牧业可为农业提供5.97×10[4]t有机质，N 1157吨，P[,2]O[,5] 1622t及K[,2]O 393.75t。这种农牧耦合作用提高绿洲区农业资源的利用。
3.3 农业—工业复合工程模式
石河子的工业是依托农业发展起来的，原料是本地的，1995年石河子工业总产值37.0745×10[8]元，其中以农产品为原料的产值为29.4123×10[8]元，这些工业多为纺织、食品加工、制糖、造纸等轻工业，石河子以农产品为原料的工业主要产量见有8。
石河子垦区以农产品为原料的轻工业只是初级的加工，农业通过工业工程的“加环效应”，对农业资源效率有一定的提高，但并不显著。与农一师横向比较，可以看出石河子以农产品为原料的轻工业优于农一师，但均属于初级、简单的加工，增值效应不明显，应强化农业—工业结合，增加农业后续产值。
3.4 庭院生态经济模式
从80年代中期垦区庭院经济模式发生变化，由原来单一的种植业发展到现在的种、养、加三维生态工程模式，出现种（林业）养（畜牧业）耦合度较高的示范乡村，取得较好的生态社会效益。石河子垦区庭院经济发展见表9。
1995年庭院经济的总产值占石河子农业总产值8.47%。从表9看出庭院经济在沙漠外缘的绿洲区有了长足的发展，1995年是1987年的3.2倍，农业中各产业匀在增加。垦区庭院经济总收入达17250×10[4]元，占兵团庭院经济收入的20.1%，为全兵团之首。
3.5 绿洲防护林模式
新疆绿洲面积依水系呈条块状分布于盆地四周，大都与沙漠相邻或处于沙漠、戈壁包围之中。建立和优化防护林模式，防止绿洲沙漠化，以保护绿洲农业持续发展。
绿洲防护林模式按照其空间位置及功能可分为3个亚模式。
(1)绿洲外围灌（木）草带亚模式。在石河子等北疆地区选择抗逆性极强的梭梭、三芒草等物种在绿洲外围建立200m宽度灌草带。试验证实在0—20cm高程内100m宽的灌草带可截获输沙总量90%，250m可达到97%。
(2)绿洲边缘大型基于防风防沙林带亚模式。绿洲边缘具有灌溉条件，选择胡杨、新疆杨、白榆和沙枣等抗风沙的高大树种，林带宽多在20—30m。在沙源丰富的情况下，采用红柳、梭梭、沙拐枣宽约6m，带间距离40cm左右，由3、4条林带组成基于林带。第一条林带流沙沉积80%—90%，第二条10%—15%。
(3)绿洲内部护田林网亚模式。采用4—6行窄林带构成护田林网，主带20倍的林带高度，并形成窄林带小网格的护田林网系统。绿洲农田防护林体系具有多方面的生态经济效益。
据石河子试验站测定1条6—7年生宽20m，长1000m林带，1a中通过叶面蒸腾水量1.98—2.58×10[4]m[3]，降低地下水位范围150—180m，水位平均降低0.7m，距林带50—100m，总盐含量下降37.2%—47.2%。同时可以防止早春低温和夏季的干热风。
实现农田林网化后，进一步改善农业生产条件，充分利用农业自然资源，在绿洲内部形成多样的农业复合经营结构，取得显著的生态、经济和社会效益。
4 生产性模式
生产性模式与生产技术体系接口，它支持系统模式功能和结构，生产性模式应包括生物种群在空间、时间的配置，以提高农业资源的高效利用。
4.1 种植业模式
4.1.1 “矮、密、早、膜”植棉模式及技术 在选用优良的品种前提下，实现集约化经营，采用“矮、密、早、膜”栽培模式，使各项栽培技术优化组装配套，发挥模式的整体作用。“矮”：控制棉花株型，达到株型紧凑矮状，果枝上举且短，高度65—75cm；“早”：采取保的办法，加快棉花生育进程；“密”：增加群体密度15—18×10[4]hm[2]；“膜”：利用地膜，提高地温，补充热量资源。
(1)“矮、密、早、膜”植棉模式效率。本模式适应新疆气候特点，促进新疆植棉业的发展，其效益分析见表10。
(2)“矮、密、早、膜”模式关键技术（北疆地区）。在石河子垦区选择品种822、系5、1304，窄膜改宽膜，采用“超薄地膜”可降低白色污染50%—60%；膜下滴灌技术可节水40%，N:P比例1:0.3—0.7，深施20—25cm。
4.1.2 春小麦—绿肥填闲—棉花模式 北疆石河子地区3月15日即可耕翻日顶凌播种春小麦，7月10日左右收获，仍有≥10℃积温1238℃，复种绿肥向日葵，生育期只需50—60d，次年春播种棉花，这一模式适合北疆棉区。
(1) 春小麦—绿肥—棉花模式资源利用效率。春小麦光能利用率为1.06%，绿肥光能利用率为2.25%，后作棉花的光能利用率为0.79%。复播绿肥土壤有机质、速效氮、速效磷的含量分别增至23.7g/kg、68.5mg/kg、19.0mg/kg，后作棉花可增产皮棉4—6kg。
(2) 春小麦—绿肥—棉花配套技术体系。新春6号为高产抗水肥、抗倒状品种，适期顶凌播种。灌水在分蘖、拨节、孕穗和灌浆4个时期，每次灌水量825—975m[3]/hm[2]。氮磷比例1:0.25—0.5最好，磷肥除10%—15%为种肥，其余全做基肥，氮肥60%—70%作基肥。拔节期施尿素225—300kg/hm[2]，孕穗期结合灌水散施尿素45—75kg/hm[2]。
绿肥选择乌苏小葵花。麦田翻耕平整用24行播种机播种，播种量25—30kg/hm[2]，施尿素75kg/hm[2]，紧接着灌水900m[3]/hm[2]，生产期共灌水约2700m[3]/hm[2]，开花到盛花期为最佳翻秧期。尿素按150kg/hm[2]施于绿肥中，一并与绿肥翻入土中，有利于绿肥的腐烂。
本模式优点：增加土壤有机质含量，提高复种指数，充分利用光能，适用于光热“一年一制有余，一年二熟不足”的北疆植棉地区。
4.1.3 “春麦—向日葵”一年二熟模式 北疆石河子垦区播种春小麦，春麦收获后，≥0℃的积温1700—2000℃，≥10℃为1238℃。新引进美国向日葵DK3790品种，复播油葵在北疆已完全能够成熟，现已种植3000hm[2]，平均单产2250—2700kg/hm[2]。这一模式将解决北疆地区光热“一熟有余，二熟不足”的问题。
(1) “春麦—向日葵”一年二熟模式效率。春麦产量4020kg/hm[2]，光热利用率1.06%，复播向日葵可收获150—180kg油菜籽，提高光能利用率0.83%—0.99%。
(2) “春麦—向日葵”一年二熟模式技术。春麦管理技术同“春麦—绿肥—棉花”模式中，向日葵目前只能选择JK-110品种，收割完春麦后，翻耕平整，早播种，种肥重磷轻氮，施用(NH[,4])[,2]PO[,4]75kg/hm[2]，当幼苗长到14叶时，需追氮肥150kg/hm[2]，灌水掌握3个关键时期，即现蕾、开花、灌浆期。
4.2 农牧结合模式
绿洲区种植业的副产品资源丰富，可作为家畜的饲料来源。畜牧业对种植业有反馈作用，为农业提供有机肥，本模式在绿洲区形成以种植业发展畜牧业，以畜牧业促进种植业的良性循环。
4.2.1 春小麦（冬麦）+苜蓿→苜蓿模式 春小麦和苜蓿一起混播；冬小麦在开春后返青时结合追肥播入苜蓿种子，或在浇第一水前人工撒入。小麦收割后，浇水1500—1800m[3]/hm[2]，第一年可收干草1500kg左右，第2—3a干草可达7500—9000kg/hm[2]，可养羊22.5—30只，经济收益达9000—10500元／hm[2]，本模式为节地可缩短为春麦（冬麦）+苜蓿→苜蓿模式。
4.2.2 冬小麦—饲用玉米模式 本模式对资源的利用类似于种植业中春麦—绿肥模式。冬小麦收播后，复播种植饲料玉米，可收获干草9000—10500kg/hm[2]。
5 讨论
(1) 石河子垦区农业资源高效利用应建立在粮棉模式上，充分利用北疆地区有限光势资源，发挥作物的生产潜力，提高单位面积年资源存储能力和高效转化及利用能力。
(2) 北疆绿洲区水资源总量不缺，但作物与作物之间，作物不同茬口水量明显缺乏。水资源高效利用和调配，是绿洲农业资源高效利用的核心和突破点。
(3) 绿洲农业资源高效利用中应注意资源利用的有效性，推动农业资源的广度、深度、和适度利用，以保障绿洲农业生态系统的持续发展。
国家“九五”科技攻关项目“农业资源高效利用与管理技术”96-013-01-03专题阶段性成果。