藏糧于地視角下新疆灌區(qū)土肥水關(guān)聯(lián)效應(yīng)分析

摘 要：為探究新疆干旱純灌溉農(nóng)業(yè)灌區(qū)土肥水要素對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的影響效應(yīng)，本文以藏糧于地新視角，應(yīng)用逐步回歸統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法，對(duì)多維投入因素與產(chǎn)出指標(biāo)篩選分析，形成了灌區(qū)土壤質(zhì)地壤土面積占比、化肥純施用量、灌溉用水量與主要作物產(chǎn)量關(guān)系；采用柯布—道格拉斯模型分析灌區(qū)土肥水關(guān)聯(lián)效應(yīng)及影響程度。結(jié)果表明：１）耕地質(zhì)量（基于壤土面積占比）和施肥水平及灌溉用水量（即土肥水），是灌區(qū)投入產(chǎn)出系統(tǒng)的基本要素。２）灌區(qū)耕地質(zhì)量和施肥水平及灌溉用水量對(duì)作物產(chǎn)出邊際效應(yīng)大小順序?yàn)榛始兪┯昧喀ぃ妫竟喔扔盟喀ぃ螅就寥蕾|(zhì)地壤土面積占比Δｔ。３）土肥水對(duì)作物產(chǎn)出影響占比系數(shù)大小順序?yàn)椋斯喔扔盟荆耸┓剩荆烁兀从沉斯喔?、肥料及土壤質(zhì)地條件主次關(guān)系，表征土肥水是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利核心內(nèi)容。４）灌區(qū)優(yōu)化分析灌溉用水量８ ２０３ ｍ３ ／ ｈｍ２ 與現(xiàn)狀相近，略高出新疆地標(biāo)灌溉用水定額的５．９８％，優(yōu)化肥施量２６０ ｋｇ／ ｈｍ２比現(xiàn)狀可節(jié)?。保担?。

關(guān)鍵詞：藏糧于地的視角；新疆干旱區(qū)；農(nóng)業(yè)灌區(qū)；土肥水相關(guān)性；效果分析

中圖分類(lèi)號(hào)：ＴＶ２１；Ｓ２７ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０８．０２３

引用格式：崔師勝，周和平．藏糧于地視角下新疆灌區(qū)土肥水關(guān)聯(lián)效應(yīng)分析［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（８）：１３０－１３６．

０ 引言

“土、肥、水、種、密、保、管、工”農(nóng)業(yè)八字涵蓋了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全要素，隨著農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐尤其是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速推進(jìn)，催生了“土、肥、水、種、智（質(zhì)）、標(biāo)、品、生（升）” 新農(nóng)業(yè)“八字憲法”［１－２］ 。時(shí)代不同，但“土、肥、水、種” 始終處于主導(dǎo)地位，表明土壤質(zhì)量、水、肥、種是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效的重要基礎(chǔ)［３］ 。近年來(lái)我國(guó)著眼農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)利用、確保糧食安全，提出“藏糧于地”“藏糧于技”“藏糧于水”［３－８］ 多層面農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能區(qū)建設(shè)，擴(kuò)大了由糧食安全到食物安全，由水資源安全涉及食物安全的認(rèn)知及戰(zhàn)略定位［９－１０］ 。耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根本，其質(zhì)量狀態(tài)直接影響生產(chǎn)效果。趙彥鋒等［１１］ 以作物光、溫、水、養(yǎng)分為指標(biāo)對(duì)耕地地力進(jìn)行評(píng)價(jià)；畢瑋等［１２］ 從“藏糧于地”視角對(duì)西北地區(qū)耕地適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，認(rèn)為灌溉水資源及土壤管理措施是基本條件。針對(duì)耕地資源生態(tài)環(huán)境受損問(wèn)題，匡兵等［１３］ 認(rèn)為需要強(qiáng)化耕地利用投入產(chǎn)出綠色要素培育，提升中低產(chǎn)田綜合生產(chǎn)力［１４］ 。土壤質(zhì)地是影響土壤持水通氣和作物生長(zhǎng)狀態(tài)的基本環(huán)境條件，李潮海等［１５］ 進(jìn)行的不同土壤質(zhì)地對(duì)玉米根系生長(zhǎng)影響分析表明，玉米生育期平均根量生長(zhǎng)速率中壤土明顯好于輕壤土和黏性土質(zhì)；壤土類(lèi)質(zhì)地通氣保肥保水性能好，適合作物生長(zhǎng)發(fā)育及干物質(zhì)的積累［１６］ ；李沼鵜等［１７］進(jìn)行不同土壤質(zhì)地３ 種保水劑保水性能試驗(yàn)，結(jié)果表明壤土施用保水劑后含水量大于砂土和黏土；王萌萌等［１８］ 進(jìn)行的田間試驗(yàn)表明，壤土類(lèi)棉花生長(zhǎng)的土壤溫度、土壤水分及產(chǎn)量明顯好于砂土、黏土種植環(huán)境，中輕土壤質(zhì)地農(nóng)田水肥氣熱協(xié)調(diào)，為作物主動(dòng)汲水提供了適宜環(huán)境［１９］ 。土壤肥料是作物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及產(chǎn)出的基本保障，王雪梅等［２０］ 對(duì)新疆庫(kù)車(chē)灌區(qū)不同耕作層壤土、沙壤土、黏土、黏壤土、砂土進(jìn)行有效態(tài)微量元素監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明壤土、沙壤土有效態(tài)微量元素含量相對(duì)較高；廖育林等［２１］ 對(duì)長(zhǎng)期施用化肥和稻草紅壤水稻土進(jìn)行對(duì)照測(cè)試，結(jié)果表明長(zhǎng)期施氮、磷肥不施鉀肥的水稻，其產(chǎn)量和土壤氮、鉀含量逐年降低，土壤肥力下降，稻草還田配合化肥施用，增產(chǎn)明顯并可替代部分化學(xué)鉀肥。綜上，“藏糧于地”條件下的耕地土壤水肥在不同維度都有一些研究成果，但基于“藏糧于地”視角以農(nóng)業(yè)灌區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)土肥水關(guān)聯(lián)效應(yīng)、土肥水要素對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響很少有研究。

本文以新疆干旱農(nóng)業(yè)灌區(qū)為研究對(duì)象，基于灌區(qū)生產(chǎn)歷史長(zhǎng)時(shí)間系列數(shù)據(jù)，從多個(gè)影響因素篩選出作物產(chǎn)量、土壤質(zhì)地壤土面積占比、化肥純施用量、灌溉用水量４ 個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建灌區(qū)目標(biāo)產(chǎn)量與投入因素關(guān)系模型，分析新疆農(nóng)業(yè)灌區(qū)土肥水關(guān)聯(lián)效應(yīng)，為灌區(qū)水肥資源協(xié)同高效利用提供依據(jù)。

１ 研究區(qū)概況

新疆遠(yuǎn)離海洋，地處內(nèi)陸腹地（東經(jīng)７３°４０′—９６°１８′、北緯３４°２５′—４９°１０′），疆域１６６ 萬(wàn)ｋｍ２，約占國(guó)土面積的１／６。年均降水量１５４．１ ｍｍ，年均水面蒸發(fā)量２ １２５．４ ｍｍ，干旱指數(shù)為１０～１５，屬典型的溫帶干旱大陸性氣候，具有洪沖積平原、山間盆地谷地、荒漠戈壁多樣性地理環(huán)境特征，降水稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈、氣候干旱、生態(tài)脆弱，是我國(guó)最典型的荒漠綠洲純灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。全疆１４ 個(gè)地州市所屬農(nóng)業(yè)灌區(qū)分布于南疆、東疆和北疆片區(qū)，各片區(qū)自然地理、水文水情、土壤類(lèi)型、農(nóng)業(yè)氣候環(huán)境差異較大。耕地及土壤質(zhì)地狀態(tài)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)條件，新疆包括黑鈣土、栗鈣土在內(nèi)的土壤類(lèi)型有３６ 種［２２］ ，但在農(nóng)業(yè)灌區(qū)多以棕鈣土、草甸土、棕漠土、灰棕漠土、鹽土、沙土分布，土壤質(zhì)地以粉沙土、沙壤土、中輕壤質(zhì)土及戈壁礫質(zhì)土為主，土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，良好團(tuán)粒結(jié)構(gòu)土壤質(zhì)地在農(nóng)業(yè)灌區(qū)幾乎沒(méi)有分布。因此，新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤質(zhì)量與灌溉用水量顯得特別重要。截至２０２０ 年，新疆灌溉面積為６０２．０９ 萬(wàn)ｈｍ２［２３］ ， 其中高效滴灌節(jié)水面積占比近６０％；水利工程年供水總量５７０．４ 億ｍ３，其中農(nóng)業(yè)用水量４９６．２ 億ｍ３、占比８７．０％，單位面積灌溉用水量８ ２４１ ｍ３ ／ ｈｍ２。２０２０ 年農(nóng)作物播種面積６２８．２６１ 萬(wàn)ｈｍ２，其中糧、棉、油、蔬、瓜、糖類(lèi)六大作物種植面積占比分別為３５．５％、３９．８％、２．８％、５．１％、１．９％、１．０％；單產(chǎn)分別為７ １００、２ ０６３、３ ０７０、５３ ０５５、４１ １３６、３８ ０８４ ｋｇ／ｈｍ２。２０２０ 年全疆２ ５７０ 萬(wàn)人口，糧、棉、油、蔬、瓜、糖類(lèi)擁有量為６１６、２０１、２１、６６７、１８６、１８０ ｋｇ／ 人；全疆ＧＤＰ 為１５ ９０５億元，人均６１ ８８７ 元，其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增加值２ １７０億元，ＧＤＰ 占比１３．６％，農(nóng)業(yè)人口人均產(chǎn)值１９ ７５６元。２０２０ 年，新疆水資源總量８０１．１ 億ｍ３，占全國(guó)水資源總量的２．５３％［２４］ ；農(nóng)業(yè)用水４９６．２ 億ｍ３，占全國(guó)的１３．７％；灌溉面積６０４．７５ 萬(wàn)ｈｍ２，占全國(guó)的８．９％。

２ 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

２．１ 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究所用數(shù)據(jù)主要有：１）新疆１４ 個(gè)地州市所屬農(nóng)業(yè)灌區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)，源于《新疆維吾爾自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》《新疆國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》（１９７８—２０２０ 年）；２）新疆１４ 個(gè)地州市所屬灌區(qū)水資源及利用相關(guān)數(shù)據(jù)，源于《新疆維吾爾自治區(qū)水資源公報(bào)》《新疆維吾爾自治區(qū)水利統(tǒng)計(jì)資料匯編》《新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)用水定額地方標(biāo)準(zhǔn)》（ ＤＢ ６５／ Ｔ ３６１１—２０１４）；３）新疆１４ 個(gè)地州市土壤質(zhì)地空間分布檢索分析及氣象要素?cái)?shù)據(jù)，源于國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心共享服務(wù)平臺(tái)、《新疆滴灌作物需水量與灌溉制度試驗(yàn)研究成果匯編》（２０１３—２０１８ 年）。新疆農(nóng)業(yè)灌區(qū)主要地理氣象土壤要素見(jiàn)表１。