隴東黃土高原作物-家畜綜合系統(tǒng)能量與物質(zhì)平衡特征.pdf

1、隴東黃土高原位于黃土高原核心地帶向北方畜牧區(qū)的過渡地帶，是我國農(nóng)牧交錯帶中的“交錯帶”，屬于典型的雨養(yǎng)型作物-家畜綜合生產(chǎn)系統(tǒng)，生態(tài)環(huán)境惡化和人民生活貧困是當?shù)剞r(nóng)業(yè)系統(tǒng)面臨的最大問題，與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的結構與功能密切相關。本研究沿隴東黃土高原南北降水帶，選擇3個典型的作物-家畜綜合系統(tǒng)，從北到南依次為北部、中部和南部。通過田間試驗與農(nóng)戶調(diào)查訪問相結合的方法，研究農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的能量、經(jīng)濟和物質(zhì)平衡特征，包括各生產(chǎn)子系統(tǒng)與綜合系統(tǒng)的能量和經(jīng)濟的投入、

2、產(chǎn)出，能量利用效率、經(jīng)濟效益，水分與有機碳平衡特征，以期闡明隴東黃土高原農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的結構與功能特征。 結果表明： 1.北部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)主要作物是蕎麥、馬鈴薯和苜蓿，三者種植面積可達作物播種總面積的72.05-84.91％。中部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)作物種類較豐富，以冬小麥、蕎麥、馬鈴薯、玉米、糜子為主，播種面積占56.77-63.02％。南部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)以冬小麥、玉米和果樹為主，占作物播種總面積的74.7-86.29％。種植結構從南到北呈有規(guī)律

3、的變化。研究期間，主要作物種植比例年際間差異不顯著(p>0.05)。家畜由北向南隨降水和地形有規(guī)律的變化，養(yǎng)殖量逐漸減少。主要畜力，北部是驢，中部和南部是牛。北部和中部山羊多于綿羊，南部綿羊居多。 2.三個綜合系統(tǒng)的作物生產(chǎn)的能量投入，苜蓿以人力為主，占66.6-91.2％，平均78.9％，其他作物均以化肥為主，占84.0-97.5％，平均90.8％。北部和中部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)受降水影響較大，能量投入和產(chǎn)出年際間差異顯著，但能量的投入結

4、構差異不顯著。以能量產(chǎn)出/投入之比表征的利用效率，3個區(qū)域苜蓿顯著高于其他作物，北部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的馬鈴薯、中部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的苜蓿除外，2個農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的其他作物和南部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的果樹均小于1，主要原因是肥料投入大。中部作物生產(chǎn)子系統(tǒng)總的能量利用效率小于1，南部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)則最大。家畜生產(chǎn)子系統(tǒng)的能量投入，南部最大；能量利用效率，除中部2006年，其余均小于1，主要原因是投入肥料多，能量大，加之受降水影響，產(chǎn)出少。作物-家畜綜合系統(tǒng)能量的投入與產(chǎn)出總量均以

5、南部最大，2006年和2007年能量利用效率最高的綜合系統(tǒng)分別是南部和中部，中部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)受降水影響較大，而2006年較干旱，2007年降水較為充沛。以能量產(chǎn)出與投入差值表征的能量效益與降水正相關，南部最高，北部最少。 3.經(jīng)濟投入，苜蓿主要是種子，果樹以套袋的投入最大，肥料次之，其余作物均以化肥為主，約占51.7-88.0％，平均69.85％。2006年和2007年3個區(qū)域資金投入最多的分別是馬鈴薯(北部)、玉米(中部)、果樹(

6、南部)；各個系統(tǒng)不同年份的資金投入，均以苜蓿最少，約￥12/ha-￥15/ha。經(jīng)濟產(chǎn)出最多的作物，北部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)2006年和2007年都是馬鈴薯；中部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)2006年是玉米，但2007年是苜蓿；南部是果樹。以經(jīng)濟產(chǎn)出與投入比值表征的資金利用效率，3個農(nóng)業(yè)系統(tǒng)均以苜蓿最高，且與降水正相關，即南部>中部>北部；冬小麥和果樹的資金利用效率最低。以經(jīng)濟產(chǎn)出與經(jīng)濟投入的差值表征經(jīng)濟效益，馬鈴薯(北部)、玉米(中部2006)、苜蓿(中部2007)

7、、果樹(南部)分別最高。作物生產(chǎn)子系統(tǒng)的資金投入、產(chǎn)出與純收益，南部顯著大于北部和中部，但資金利用效率北部顯著高于中部和南部。綜合系統(tǒng)的經(jīng)濟投入、產(chǎn)出和純收益均以南部最大。北部的資金利用效率最高。 4.小麥收獲后的土壤含水量比播種前減少約40-50％。2007年，苜蓿地土壤含水量9月第2次收割后比7月第1次顯著升高，主要原因可能是7-9月是黃土高原的降水集中季節(jié)。中部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)土壤水分的垂直分布較北部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的變化幅度平緩，但北部

8、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)土壤水分高于中部。2007年7月，土壤水分最高的作物分別是北部糜子、中部蕎麥和南部苜蓿；作物系統(tǒng)整體土壤水分，南部最高。 5.除苜蓿和天然草地外，其它作物地的有機碳密度均為南部>中部>北部，苜蓿地依次為南部>北部>中部，天然草地則為中部>南部>北部。南部作物生產(chǎn)系統(tǒng)的有機碳密度分別是中部和北部的1.23和1.79倍。 通過研究結果可以分析黃土高原農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的結構與功能，揭示作物生產(chǎn)與家畜生產(chǎn)的互作機制及其系統(tǒng)地位，