藏糧于地視角下新疆灌區土肥水關聯效應分析

摘 要：為探究新疆干旱純灌溉農業灌區土肥水要素對農業產出的影響效應，本文以藏糧于地新視角，應用逐步回歸統計檢驗法，對多維投入因素與產出指標篩選分析，形成了灌區土壤質地壤土面積占比、化肥純施用量、灌溉用水量與主要作物產量關系；采用柯布—道格拉斯模型分析灌區土肥水關聯效應及影響程度。結果表明：１）耕地質量（基于壤土面積占比）和施肥水平及灌溉用水量（即土肥水），是灌區投入產出系統的基本要素。２）灌區耕地質量和施肥水平及灌溉用水量對作物產出邊際效應大小順序為化肥純施用量Δｆ＞灌溉用水量Δｓ＞土壤質地壤土面積占比Δｔ。３）土肥水對作物產出影響占比系數大小順序為Ｋ灌溉用水＞Ｋ施肥＞Ｋ耕地，反映了灌溉、肥料及土壤質地條件主次關系，表征土肥水是高標準農田水利核心內容。４）灌區優化分析灌溉用水量８ ２０３ ｍ３ ／ ｈｍ２ 與現狀相近，略高出新疆地標灌溉用水定額的５．９８％，優化肥施量２６０ ｋｇ／ ｈｍ２比現狀可節省１５％。

關鍵詞：藏糧于地的視角；新疆干旱區；農業灌區；土肥水相關性；效果分析

中圖分類號：ＴＶ２１；Ｓ２７ 文獻標志碼：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土肥水關聯效應分析［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（８）：１３０－１３６．

０ 引言

“土、肥、水、種、密、保、管、工”農業八字涵蓋了農業生產全要素，隨著農業長期生產實踐尤其是農業現代化的快速推進，催生了“土、肥、水、種、智（質）、標、品、生（升）” 新農業“八字憲法”［１－２］ 。時代不同，但“土、肥、水、種” 始終處于主導地位，表明土壤質量、水、肥、種是現代農業提質增效的重要基礎［３］ 。近年來我國著眼農業資源可持續利用、確保糧食安全，提出“藏糧于地”“藏糧于技”“藏糧于水”［３－８］ 多層面農業生產功能區建設，擴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知及戰略定位［９－１０］ 。耕地是農業生產的根本，其質量狀態直接影響生產效果。趙彥鋒等［１１］ 以作物光、溫、水、養分為指標對耕地地力進行評價；畢瑋等［１２］ 從“藏糧于地”視角對西北地區耕地適宜性進行評價，認為灌溉水資源及土壤管理措施是基本條件。針對耕地資源生態環境受損問題，匡兵等［１３］ 認為需要強化耕地利用投入產出綠色要素培育，提升中低產田綜合生產力［１４］ 。土壤質地是影響土壤持水通氣和作物生長狀態的基本環境條件，李潮海等［１５］ 進行的不同土壤質地對玉米根系生長影響分析表明，玉米生育期平均根量生長速率中壤土明顯好于輕壤土和黏性土質；壤土類質地通氣保肥保水性能好，適合作物生長發育及干物質的積累［１６］ ；李沼鵜等［１７］進行不同土壤質地３ 種保水劑保水性能試驗，結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］ 進行的田間試驗表明，壤土類棉花生長的土壤溫度、土壤水分及產量明顯好于砂土、黏土種植環境，中輕土壤質地農田水肥氣熱協調，為作物主動汲水提供了適宜環境［１９］ 。土壤肥料是作物營養生長及產出的基本保障，王雪梅等［２０］ 對新疆庫車灌區不同耕作層壤土、沙壤土、黏土、黏壤土、砂土進行有效態微量元素監測，結果表明壤土、沙壤土有效態微量元素含量相對較高；廖育林等［２１］ 對長期施用化肥和稻草紅壤水稻土進行對照測試，結果表明長期施氮、磷肥不施鉀肥的水稻，其產量和土壤氮、鉀含量逐年降低，土壤肥力下降，稻草還田配合化肥施用，增產明顯并可替代部分化學鉀肥。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”視角以農業灌區為研究對象，對土肥水關聯效應、土肥水要素對農業生產的影響很少有研究。

本文以新疆干旱農業灌區為研究對象，基于灌區生產歷史長時間系列數據，從多個影響因素篩選出作物產量、土壤質地壤土面積占比、化肥純施用量、灌溉用水量４ 個指標，構建灌區目標產量與投入因素關系模型，分析新疆農業灌區土肥水關聯效應，為灌區水肥資源協同高效利用提供依據。

１ 研究區概況

新疆遠離海洋，地處內陸腹地（東經７３°４０′—９６°１８′、北緯３４°２５′—４９°１０′），疆域１６６ 萬ｋｍ２，約占國土面積的１／６。年均降水量１５４．１ ｍｍ，年均水面蒸發量２ １２５．４ ｍｍ，干旱指數為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境特征，降水稀少、蒸發強烈、氣候干旱、生態脆弱，是我國最典型的荒漠綠洲純灌溉農業區。全疆１４ 個地州市所屬農業灌區分布于南疆、東疆和北疆片區，各片區自然地理、水文水情、土壤類型、農業氣候環境差異較大。耕地及土壤質地狀態是農業生產的重要基礎條件，新疆包括黑鈣土、栗鈣土在內的土壤類型有３６ 種［２２］ ，但在農業灌區多以棕鈣土、草甸土、棕漠土、灰棕漠土、鹽土、沙土分布，土壤質地以粉沙土、沙壤土、中輕壤質土及戈壁礫質土為主，土壤有機質含量較高，良好團粒結構土壤質地在農業灌區幾乎沒有分布。因此，新疆農業生產中土壤質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ｈｍ２［２３］ ， 其中高效滴灌節水面積占比近６０％；水利工程年供水總量５７０．４ 億ｍ３，其中農業用水量４９６．２ 億ｍ３、占比８７．０％，單位面積灌溉用水量８ ２４１ ｍ３ ／ ｈｍ２。２０２０ 年農作物播種面積６２８．２６１ 萬ｈｍ２，其中糧、棉、油、蔬、瓜、糖類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％；單產分別為７ １００、２ ０６３、３ ０７０、５３ ０５５、４１ １３６、３８ ０８４ ｋｇ／ｈｍ２。２０２０ 年全疆２ ５７０ 萬人口，糧、棉、油、蔬、瓜、糖類擁有量為６１６、２０１、２１、６６７、１８６、１８０ ｋｇ／ 人；全疆ＧＤＰ 為１５ ９０５億元，人均６１ ８８７ 元，其中農業生產增加值２ １７０億元，ＧＤＰ 占比１３．６％，農業人口人均產值１９ ７５６元。２０２０ 年，新疆水資源總量８０１．１ 億ｍ３，占全國水資源總量的２．５３％［２４］ ；農業用水４９６．２ 億ｍ３，占全國的１３．７％；灌溉面積６０４．７５ 萬ｈｍ２，占全國的８．９％。

２ 數據來源與研究方法

２．１ 數據來源

本研究所用數據主要有：１）新疆１４ 個地州市所屬農業灌區相關數據，源于《新疆維吾爾自治區統計年鑒》《新疆國民經濟和社會發展統計公報》（１９７８—２０２０ 年）；２）新疆１４ 個地州市所屬灌區水資源及利用相關數據，源于《新疆維吾爾自治區水資源公報》《新疆維吾爾自治區水利統計資料匯編》《新疆維吾爾自治區農業用水定額地方標準》（ ＤＢ ６５／ Ｔ ３６１１—２０１４）；３）新疆１４ 個地州市土壤質地空間分布檢索分析及氣象要素數據，源于國家地球系統科學數據中心共享服務平臺、《新疆滴灌作物需水量與灌溉制度試驗研究成果匯編》（２０１３—２０１８ 年）。新疆農業灌區主要地理氣象土壤要素見表１。