石河子綠洲農(nóng)業(yè)系統(tǒng)能量、經(jīng)濟(jì)與物質(zhì)平衡特征.pdf

1、綠洲是世界內(nèi)陸區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的精華，一般生活著內(nèi)陸地區(qū)95％以上的人口，聚集了90％以上的物質(zhì)與能量產(chǎn)品。石河子綠洲分布在瑪納斯河中下游的荒漠戈壁，形成了石河子市、下野地、安集海、莫索灣四大子綠洲，是中國(guó)生產(chǎn)力水平最高的農(nóng)業(yè)區(qū)域之一。由于對(duì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)識(shí)不足，管理不善，引發(fā)了一系列生態(tài)、社會(huì)與經(jīng)濟(jì)問題，如耕地次生鹽堿化、沙漠化、土壤污染等，制約了綠洲農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的可持續(xù)性，在全球農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中具有代表性。 本項(xiàng)研究以石河子綠洲內(nèi)石

2、總場(chǎng)、下野地和莫索灣三個(gè)子綠洲的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)為對(duì)象，采取農(nóng)場(chǎng)調(diào)查訪問與田間試驗(yàn)相結(jié)合的方法，測(cè)定農(nóng)業(yè)系統(tǒng)整體及各組分能量、經(jīng)濟(jì)與有機(jī)碳、氮、磷等物質(zhì)的投入和產(chǎn)出，明確基于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、能量效益與經(jīng)濟(jì)效益的水分利用效率，確定農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的能量、經(jīng)濟(jì)與物質(zhì)平衡特征及其相互關(guān)系，以期揭示石河子綠洲農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能特征，并嘗試構(gòu)建農(nóng)業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式。 研究結(jié)果表明： 1．各子綠洲，化肥的能量投入占各種作物人工輔助能量總投入的77.6％

3、-90.8％，平均85.0％。棉花的能量總產(chǎn)出與凈產(chǎn)出均最低，平均分別為110.5±5.0GJ/ha和51.7±7.6GJ/ha；飼用玉米平均最高，分別為307.6±15.5GJ/ha和260.5±16.8GJ/ha。作物的能量利用效率依次為：苜蓿>葡萄>飼用玉米>小麥≈番茄>棉花。三個(gè)子綠洲作物生產(chǎn)系統(tǒng)單位面積的能量投入依次為：石總場(chǎng)>下野地>莫索灣；能量總產(chǎn)出依次為：下野地>石總場(chǎng)>莫索灣；能量?jī)舢a(chǎn)出下野地最高，石總場(chǎng)因?yàn)槟芰客度脒^

4、高，凈產(chǎn)出最低。下野地、莫索灣、石總場(chǎng)分別有37.3％、65.6％和21.1％的能量?jī)舢a(chǎn)出來(lái)自棉花，分別有54.0％、19.5％和43.8％來(lái)自冬小麥，石總場(chǎng)另有30.0％的凈能量來(lái)自番茄。 2．三個(gè)子綠洲中各種作物的資金投入，棉花以人力最高，占43.4％-49.3％，平均46.5％，其次是肥料與灌溉：三項(xiàng)投入占資金總投入78.7％-81.2％，平均80.2％。小麥生產(chǎn)的資金投入以肥料最高，種子或灌溉次之，三者平均占資金總投入的

5、82.1％±0.2％。飼用玉米總投入，下野地和莫索灣依次為：肥料>灌溉>機(jī)械，石總場(chǎng)依次為：灌溉>機(jī)械>肥料，三者平均占總投入的88.7％±0.2％。葡萄資金總投入一半以上購(gòu)買肥料，其次是灌溉，然后是農(nóng)藥或機(jī)械，前三項(xiàng)占總投入的82％左右。苜蓿投入最多的依次為：灌溉>機(jī)械>肥料，三者合計(jì)超過總投入的86％。番茄的資金投入以人力為主，占57.9％，其次是肥料和灌溉。飼用玉米的經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出和凈收益均最高，分別為9.0×10<'4>￥/ha和3

6、.7×10<'4>￥/ha；其次是棉花，分別為2.5×10<'4>￥/ha和1.3×10<'4>￥/ha。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)投比最高為玉米，棉花和小麥最低。三個(gè)子綠洲，作物生產(chǎn)投入資金和總產(chǎn)出均以石總場(chǎng)最高，下野地最低；但凈收益依次為：莫索灣>下野地>石總場(chǎng)。莫索灣和下野地分別約93％和88％的收入來(lái)自棉花；石總場(chǎng)為62％，番茄貢獻(xiàn)30％的收入。 3．單位用水，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)總收入和凈收益最高的作物均為玉米，最低的作物分別為棉花、苜蓿和小麥

7、。單位用水能量總產(chǎn)出和凈產(chǎn)出最低的作物是棉花，其次是苜蓿，棉花分別低于苜蓿49.2％和72.1％。三個(gè)子綠洲中，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的水分利用效率石總場(chǎng)最高，為3.42￥/ha，下野地最低，為1.12￥/ha，石總場(chǎng)高出莫索灣1．5倍；經(jīng)濟(jì)總收入的水分利用效率莫索灣最大，為3.83￥/ha，高出最低的石總場(chǎng)1/4；經(jīng)濟(jì)凈收益的水分利用效率下野地和石總場(chǎng)差異不大，平均為1.94￥/ha，低于莫索灣13.2％?；谀芰靠偖a(chǎn)出的水分利用效率下野地最高，為

8、22.13MJ/ha，與莫索灣差異不大，高于石總場(chǎng)15.3％；凈能量產(chǎn)出的水分利用效率，莫索灣最高，為15.02MJ/ha，接近下野地，比石總場(chǎng)高49.9％。 4．三個(gè)子綠洲0-40cm土壤有機(jī)碳密度，均以棉花地最高；全氮、速效氮、全磷和速效磷密度，則以苜蓿地最高。作物地土壤有機(jī)碳、全氮、速效氮、全磷和速效磷貯量依次為：石總場(chǎng)>莫索灣>下野地；氮的產(chǎn)投比，莫索灣最高，為0.77，石總場(chǎng)其次，為0.69，下野地最低，為0.43；磷

9、的產(chǎn)投比，3個(gè)子綠洲差異不大，平均為0.27±0.01。 5．三個(gè)子綠洲，飼草供給僅能滿足草食家畜代謝能需求的13.0％±2.2％，家畜生產(chǎn)凈產(chǎn)出僅為作物的9.8％±1.6％，具有典型專門作物生產(chǎn)系統(tǒng)的特征。 6．所有作物的環(huán)境負(fù)載率，苜蓿最低，棉花最高，可持續(xù)指數(shù)相反；三大作物中，玉米的環(huán)境負(fù)載率平均最低，可持續(xù)性指數(shù)平均最高。三個(gè)子綠洲的環(huán)境負(fù)載率石總場(chǎng)最高，莫索灣最低；可持續(xù)性指數(shù)相反，石總場(chǎng)不及莫索灣的一半。