藏粮于地视角下新疆灌区土肥水关联效应分析

摘 要：为探究新疆干旱纯灌溉农业灌区土肥水要素对农业产出的影响效应，本文以藏粮于地新视角，应用逐步回归统计检验法，对多维投入因素与产出指标筛选分析，形成了灌区土壤质地壤土面积占比、化肥纯施用量、灌溉用水量与主要作物产量关系；采用柯布—道格拉斯模型分析灌区土肥水关联效应及影响程度。结果表明：１）耕地质量（基于壤土面积占比）和施肥水平及灌溉用水量（即土肥水），是灌区投入产出系统的基本要素。２）灌区耕地质量和施肥水平及灌溉用水量对作物产出边际效应大小顺序为化肥纯施用量Δｆ＞灌溉用水量Δｓ＞土壤质地壤土面积占比Δｔ。３）土肥水对作物产出影响占比系数大小顺序为Ｋ灌溉用水＞Ｋ施肥＞Ｋ耕地，反映了灌溉、肥料及土壤质地条件主次关系，表征土肥水是高标准农田水利核心内容。４）灌区优化分析灌溉用水量８ ２０３ ｍ３ ／ ｈｍ２ 与现状相近，略高出新疆地标灌溉用水定额的５．９８％，优化肥施量２６０ ｋｇ／ ｈｍ２比现状可节省１５％。

关键词：藏粮于地的视角；新疆干旱区；农业灌区；土肥水相关性；效果分析

中图分类号：ＴＶ２１；Ｓ２７ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０８．０２３

引用格式：崔师胜，周和平．藏粮于地视角下新疆灌区土肥水关联效应分析［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（８）：１３０－１３６．

０ 引言

“土、肥、水、种、密、保、管、工”农业八字涵盖了农业生产全要素，随着农业长期生产实践尤其是农业现代化的快速推进，催生了“土、肥、水、种、智（质）、标、品、生（升）” 新农业“八字宪法”［１－２］ 。时代不同，但“土、肥、水、种” 始终处于主导地位，表明土壤质量、水、肥、种是现代农业提质增效的重要基础［３］ 。近年来我国着眼农业资源可持续利用、确保粮食安全，提出“藏粮于地”“藏粮于技”“藏粮于水”［３－８］ 多层面农业生产功能区建设，扩大了由粮食安全到食物安全，由水资源安全涉及食物安全的认知及战略定位［９－１０］ 。耕地是农业生产的根本，其质量状态直接影响生产效果。赵彦锋等［１１］ 以作物光、温、水、养分为指标对耕地地力进行评价；毕玮等［１２］ 从“藏粮于地”视角对西北地区耕地适宜性进行评价，认为灌溉水资源及土壤管理措施是基本条件。针对耕地资源生态环境受损问题，匡兵等［１３］ 认为需要强化耕地利用投入产出绿色要素培育，提升中低产田综合生产力［１４］ 。土壤质地是影响土壤持水通气和作物生长状态的基本环境条件，李潮海等［１５］ 进行的不同土壤质地对玉米根系生长影响分析表明，玉米生育期平均根量生长速率中壤土明显好于轻壤土和黏性土质；壤土类质地通气保肥保水性能好，适合作物生长发育及干物质的积累［１６］ ；李沼鹈等［１７］进行不同土壤质地３ 种保水剂保水性能试验，结果表明壤土施用保水剂后含水量大于砂土和黏土；王萌萌等［１８］ 进行的田间试验表明，壤土类棉花生长的土壤温度、土壤水分及产量明显好于砂土、黏土种植环境，中轻土壤质地农田水肥气热协调，为作物主动汲水提供了适宜环境［１９］ 。土壤肥料是作物营养生长及产出的基本保障，王雪梅等［２０］ 对新疆库车灌区不同耕作层壤土、沙壤土、黏土、黏壤土、砂土进行有效态微量元素监测，结果表明壤土、沙壤土有效态微量元素含量相对较高；廖育林等［２１］ 对长期施用化肥和稻草红壤水稻土进行对照测试，结果表明长期施氮、磷肥不施钾肥的水稻，其产量和土壤氮、钾含量逐年降低，土壤肥力下降，稻草还田配合化肥施用，增产明显并可替代部分化学钾肥。综上，“藏粮于地”条件下的耕地土壤水肥在不同维度都有一些研究成果，但基于“藏粮于地”视角以农业灌区为研究对象，对土肥水关联效应、土肥水要素对农业生产的影响很少有研究。

本文以新疆干旱农业灌区为研究对象，基于灌区生产历史长时间系列数据，从多个影响因素筛选出作物产量、土壤质地壤土面积占比、化肥纯施用量、灌溉用水量４ 个指标，构建灌区目标产量与投入因素关系模型，分析新疆农业灌区土肥水关联效应，为灌区水肥资源协同高效利用提供依据。

１ 研究区概况

新疆远离海洋，地处内陆腹地（东经７３°４０′—９６°１８′、北纬３４°２５′—４９°１０′），疆域１６６ 万ｋｍ２，约占国土面积的１／６。年均降水量１５４．１ ｍｍ，年均水面蒸发量２ １２５．４ ｍｍ，干旱指数为１０～１５，属典型的温带干旱大陆性气候，具有洪冲积平原、山间盆地谷地、荒漠戈壁多样性地理环境特征，降水稀少、蒸发强烈、气候干旱、生态脆弱，是我国最典型的荒漠绿洲纯灌溉农业区。全疆１４ 个地州市所属农业灌区分布于南疆、东疆和北疆片区，各片区自然地理、水文水情、土壤类型、农业气候环境差异较大。耕地及土壤质地状态是农业生产的重要基础条件，新疆包括黑钙土、栗钙土在内的土壤类型有３６ 种［２２］ ，但在农业灌区多以棕钙土、草甸土、棕漠土、灰棕漠土、盐土、沙土分布，土壤质地以粉沙土、沙壤土、中轻壤质土及戈壁砾质土为主，土壤有机质含量较高，良好团粒结构土壤质地在农业灌区几乎没有分布。因此，新疆农业生产中土壤质量与灌溉用水量显得特别重要。截至２０２０ 年，新疆灌溉面积为６０２．０９ 万ｈｍ２［２３］ ， 其中高效滴灌节水面积占比近６０％；水利工程年供水总量５７０．４ 亿ｍ３，其中农业用水量４９６．２ 亿ｍ３、占比８７．０％，单位面积灌溉用水量８ ２４１ ｍ３ ／ ｈｍ２。２０２０ 年农作物播种面积６２８．２６１ 万ｈｍ２，其中粮、棉、油、蔬、瓜、糖类六大作物种植面积占比分别为３５．５％、３９．８％、２．８％、５．１％、１．９％、１．０％；单产分别为７ １００、２ ０６３、３ ０７０、５３ ０５５、４１ １３６、３８ ０８４ ｋｇ／ｈｍ２。２０２０ 年全疆２ ５７０ 万人口，粮、棉、油、蔬、瓜、糖类拥有量为６１６、２０１、２１、６６７、１８６、１８０ ｋｇ／ 人；全疆ＧＤＰ 为１５ ９０５亿元，人均６１ ８８７ 元，其中农业生产增加值２ １７０亿元，ＧＤＰ 占比１３．６％，农业人口人均产值１９ ７５６元。２０２０ 年，新疆水资源总量８０１．１ 亿ｍ３，占全国水资源总量的２．５３％［２４］ ；农业用水４９６．２ 亿ｍ３，占全国的１３．７％；灌溉面积６０４．７５ 万ｈｍ２，占全国的８．９％。

２ 数据来源与研究方法

２．１ 数据来源

本研究所用数据主要有：１）新疆１４ 个地州市所属农业灌区相关数据，源于《新疆维吾尔自治区统计年鉴》《新疆国民经济和社会发展统计公报》（１９７８—２０２０ 年）；２）新疆１４ 个地州市所属灌区水资源及利用相关数据，源于《新疆维吾尔自治区水资源公报》《新疆维吾尔自治区水利统计资料汇编》《新疆维吾尔自治区农业用水定额地方标准》（ ＤＢ ６５／ Ｔ ３６１１—２０１４）；３）新疆１４ 个地州市土壤质地空间分布检索分析及气象要素数据，源于国家地球系统科学数据中心共享服务平台、《新疆滴灌作物需水量与灌溉制度试验研究成果汇编》（２０１３—２０１８ 年）。新疆农业灌区主要地理气象土壤要素见表１。