毛烏素沙漠南緣馬鈴薯規(guī)?；N植對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

陳占飛（榆林市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，陜西榆林 719000）

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毛烏素沙漠南緣馬鈴薯規(guī)?；N植對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

陳占飛
（榆林市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，陜西榆林 719000）

摘 要：文章針對(duì)毛烏素沙漠南緣大規(guī)模墾沙種植對(duì)生態(tài)環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)規(guī)?；N植馬鈴薯時(shí)的地表覆蓋度、生物多樣性、地下水資源消耗、土壤理化性狀等環(huán)境因素進(jìn)行調(diào)查與分析，其影響表現(xiàn)為植被的覆蓋時(shí)間縮短、生物多樣性縮減、需水量大、肥料利用率不高、易造成面源污染等，表明在該區(qū)域規(guī)模化種植馬鈴薯對(duì)沙區(qū)生態(tài)環(huán)境的平衡構(gòu)成威脅，也不利于土壤生產(chǎn)能力的提高和持續(xù)利用。同時(shí)提出合理規(guī)劃開發(fā)規(guī)模與強(qiáng)度、加強(qiáng)土地整理的制度建設(shè)、探索和推廣先進(jìn)的種植管理模式等建議措施。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境 農(nóng)業(yè)開發(fā) 馬鈴薯 毛烏素沙漠

毛烏素沙漠是我國四大沙漠之一，總面積3.98萬km2，涉及陜、蒙、寧3?。▍^(qū)）接壤地區(qū)的16個(gè)縣（區(qū)、旗）。建國以來，沙區(qū)人民堅(jiān)持植樹種草，有效遏制了風(fēng)沙肆虐，形成了別具特色的綠洲生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)展特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)潛力巨大。以榆林為例，有35萬 hm2的沙地資源可進(jìn)行農(nóng)田開發(fā)，并特別適合連片種植和規(guī)?；?jīng)營，有望成為陜西“第二糧倉”。然而，沙地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)敏感而穩(wěn)定性差與沙漠綠洲生態(tài)區(qū)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)表現(xiàn)形成鮮明對(duì)比，成為學(xué)術(shù)界討論和研究的熱點(diǎn)區(qū)域［1］。

馬鈴薯是該區(qū)域傳統(tǒng)種植的農(nóng)作物之一，年種植面積在20萬 hm2左右。近年來，隨著大型噴灌設(shè)施的引進(jìn)利用，馬鈴薯生產(chǎn)呈現(xiàn)出由旱作栽培向灌溉栽培、由沙漠南緣向沙漠腹地延伸、由零散種植向規(guī)?；N植發(fā)展的趨勢。其中，單個(gè)面積在30 hm2以上的大型指針式噴灌作業(yè)圈已經(jīng)發(fā)展到600余個(gè)，總面積在2萬 hm2左右。這一方面對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展起到積極作用，同時(shí)對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成潛在威脅。文章就當(dāng)?shù)伛R鈴薯規(guī)?；N植對(duì)地表覆蓋度、生物多樣性、地下水資源消耗、土壤理化性狀等環(huán)境因素進(jìn)行調(diào)查與分析，并提出對(duì)策建議。

1 馬鈴薯規(guī)?；N植對(duì)環(huán)境的影響分析

1.1 對(duì)地表植被覆蓋度的影響

馬鈴薯規(guī)模化種植基地一般是對(duì)起伏不平的沙丘進(jìn)行平整、客土壓沙后種植，毀滅原生的沙生植被，打破了原有的空間格局和時(shí)間格局。從空間格局上講，新墾沙地一般不進(jìn)行土地網(wǎng)格化整理，不設(shè)置防護(hù)林帶，種植馬鈴薯后，在作物生長季節(jié)，地表植被覆蓋度雖明顯增加，但植被結(jié)構(gòu)單一，垂直高度較低，對(duì)風(fēng)沙的阻隔、攔截作用有限。從時(shí)間格局上講，馬鈴薯為一季作物，生長期在5月下旬至10月上旬，全年有2/3的時(shí)間地表無附著物，而原生境常年均有地表覆蓋，即使在冬季，仍有較大數(shù)量的林草枯枝保留，地表植被覆蓋度常年保持在20%以上。同時(shí)，種植馬鈴薯地表覆蓋度的峰值與大風(fēng)天數(shù)的峰值錯(cuò)位。種植馬鈴薯時(shí)，根茬隨收獲外翻，冬春季節(jié)殘存枝葉較少，地表幾乎完全裸露，極易引起揚(yáng)沙，是風(fēng)蝕和沙塵暴的重要成因。

1.2 對(duì)生物多樣性的影響

毛烏素沙漠南緣自然植被為極度干旱條件下形成的荒漠植被類型，以川青錦雞兒和木霸王為優(yōu)勢種群的灌木、半灌木，以沙蒿為優(yōu)勢種群的蒿類，以刺蓬和隱子草、狗尾草為優(yōu)勢種群的雜草，均對(duì)生境的要求不嚴(yán)格，對(duì)環(huán)境資源的利用能力較強(qiáng)［2］。同時(shí)與近年來人工造林種草形成的植被基本構(gòu)成草、灌、喬復(fù)合的沙區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)環(huán)境趨于穩(wěn)定和好轉(zhuǎn)。而新墾沙地一般為規(guī)模在130～330 hm2之間的矩形狀，根據(jù)指針式噴灌的經(jīng)濟(jì)利用特點(diǎn)，最短邊的長度在500 m以上，形成了動(dòng)植物種群難以逾越的隔離帶。同時(shí)，生產(chǎn)中大量使用殺蟲、殺菌和除草藥劑，使適宜于營造農(nóng)田生態(tài)的有益動(dòng)植物和微生物滅絕，不僅破壞了原有生境，也使農(nóng)田生態(tài)趨于單一［3］，一旦發(fā)生自然災(zāi)害或供水不足的情況，原有生態(tài)很難在短時(shí)期內(nèi)恢復(fù)，是荒漠化的潛在誘因。

1.3 對(duì)淺層地下水資源量的影響

毛烏素沙漠南緣淺層地下水資源相對(duì)豐富，是進(jìn)行農(nóng)業(yè)開發(fā)的有利條件。據(jù)王清發(fā)對(duì)榆林北部沙區(qū)1980～2000年20年的地下水源狀況分析，多年地下水的平均資源量為14.231億 m3，但蓄水變量為負(fù)值。其時(shí)，榆林工農(nóng)業(yè)開發(fā)處于起步階段，除局部地區(qū)地下水位下降外，其余地區(qū)地下水位起伏不大，處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。但隨著工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，近年來地下水位下降的幅度很大。根據(jù)陜西省漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站公布的數(shù)據(jù)，我國最大的沙漠淡水湖紅堿淖水域面積已經(jīng)由1996年的67.0 km2縮小到2011年的41.8 km2，農(nóng)村居民飲水用的“壓壓井”以及灌溉用的多管井出水量普遍減少也說明了這點(diǎn)。該區(qū)域地下水位降低固然與資源開采、工業(yè)耗水以及居民生活用水增加有關(guān)，但榆林市2013年經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展公報(bào)數(shù)據(jù)顯示，全市水利供水工程總供水量89.21億 m3，其中向農(nóng)業(yè)供水58.06億 m3，占用水總量的65%，農(nóng)業(yè)開發(fā)仍然是打破淺層地下水穩(wěn)定狀態(tài)的主要因素。

馬鈴薯規(guī)?；N植對(duì)淺層地下水資源的影響主要包括2個(gè)方面。一是由于受交通、電力、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施條件的限制，新墾的規(guī)?；N植基地一般分布在城鎮(zhèn)周圍人口密集的地區(qū)，與工業(yè)和城市生活用水形成競爭局面，局部片區(qū)集中開采利用地下水，排泄量大于補(bǔ)給量，使水位迅速下降。二是馬鈴薯的蒸騰系數(shù)在300～600之間，大于谷子、玉米等禾谷類作物，僅次于向日葵，是需水量較大的一類作物。按目前灌溉條件下的產(chǎn)出水平比較，馬鈴薯比玉米多耗水618 m3/hm2。因此，過度擴(kuò)張馬鈴薯規(guī)?；N植面積，將加快地下水資源的消耗，對(duì)穩(wěn)定和維護(hù)沙區(qū)生態(tài)環(huán)境造成不利影響。

1.4 對(duì)土壤理化性狀的影響

新墾沙地土壤以沙粒為主，粘粒含量極低，結(jié)構(gòu)松散，漏水漏肥，屬于低產(chǎn)土壤。通過客土、增施有機(jī)肥、秸稈還田、種植綠肥壓青等措施，一般在5年左右，土壤粘粒和腐殖質(zhì)達(dá)到一定數(shù)量，它們相互結(jié)合而形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤結(jié)構(gòu)改善，同時(shí)有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量增加，可達(dá)到中上等肥力水平。

調(diào)查及測試表明，新墾沙地連作馬鈴薯，雖大量使用化學(xué)肥料，土壤有機(jī)質(zhì)及氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量卻無明顯提高，相對(duì)于禾谷類作物，馬鈴薯種植對(duì)新墾沙地土壤結(jié)構(gòu)改良和肥力提升的作用不大。這主要是由于馬鈴薯生產(chǎn)中不施用有機(jī)肥，為追求商品外觀和節(jié)省工程投資，不進(jìn)行客土改良或客土數(shù)量偏小，而馬鈴薯本身的經(jīng)濟(jì)系數(shù)高達(dá)0.75～0.85，根茬及枝蔓還田比例少，致使地力恢復(fù)緩慢所致。根據(jù)高媛等的研究，每1 000 kg馬鈴薯需N、P2O5、KO2純養(yǎng)分量分別為3.0～4.0 kg、1.0～1.5 kg、4.0～6.0 kg［5］，實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)單產(chǎn)達(dá)到4.5萬 kg/ hm2時(shí)，需投入復(fù)合肥2 400 kg/ hm2以上，表明化學(xué)肥料在土壤結(jié)構(gòu)未得到改善時(shí)，利用率很低。這不僅增加了肥料投入，同時(shí)過剩的肥料還可能造成土壤和水體的污染，對(duì)土地資源的持續(xù)利用十分不利。

2 結(jié)論與建議

2.1 結(jié)論

研究分析表明，馬鈴薯作為較易感病的茄科作物，在新墾沙地種植時(shí)不易發(fā)生病害，可節(jié)省防控病害的投資，直接效益良好。但受自身生理特征和栽培管理模式所限，在毛烏素沙漠南緣規(guī)?；N植馬鈴薯，植被的覆蓋時(shí)間縮短，防風(fēng)固沙功能降低；形成人工隔絕帶，造成生物多樣性縮減；需水量大，打破了淺層地下水的供排平衡；肥料利用率不高，易造成面源污染。大規(guī)模墾沙種植甚至連作馬鈴薯，對(duì)沙區(qū)生態(tài)環(huán)境的平衡構(gòu)成威脅，同時(shí)也不利于土壤生產(chǎn)能力的提高和持續(xù)利用，遠(yuǎn)期及綜合效益有待于進(jìn)一步研究。

2.2 建議

（1）合理規(guī)劃沙區(qū)農(nóng)業(yè)開發(fā)的規(guī)模和強(qiáng)度。加強(qiáng)對(duì)沙區(qū)農(nóng)業(yè)環(huán)境資源承載能力研究。對(duì)沙漠南緣的土地、水資源、地理地貌、氣候、交通、政策等資源要素進(jìn)行分析，系統(tǒng)論證農(nóng)田開發(fā)的潛力和可行性；對(duì)自然災(zāi)害、病蟲草害、水土流失、林草植被毀壞退化、土地荒漠化、次生鹽漬化等進(jìn)行分析評(píng)估，并提出防范措施。著眼于當(dāng)前利益和長遠(yuǎn)利益相結(jié)合，確定合理的開發(fā)規(guī)模、開發(fā)區(qū)間和結(jié)構(gòu)布局。

（2）建立剛性的農(nóng)田整理制度。實(shí)施農(nóng)田開發(fā)和土地整理項(xiàng)目要充分認(rèn)識(shí)墾沙種植對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響，將客土壓沙和防護(hù)林網(wǎng)建設(shè)納入項(xiàng)目責(zé)任體系，制定客土的質(zhì)量和數(shù)量、林網(wǎng)的樹種選擇和空間配置等指標(biāo)并形成制度，確保這些防風(fēng)固沙措施發(fā)揮實(shí)際作用。

（3）研究探索并積極推廣先進(jìn)的種植管理模式。推廣冬季覆蓋模式。即在馬鈴薯收獲后及時(shí)種植冬小麥、油菜等越冬作物，于馬鈴薯種植前耕翻壓青，既可做到冬季地表覆蓋，也可培肥地力。

探索輪作制度。建議新墾沙地先行種植2年以上豆科牧草或綠肥作物并壓青還田，使基礎(chǔ)肥力水平和土壤結(jié)構(gòu)得以改善，然后再種植馬鈴薯等農(nóng)作物。根據(jù)近年來市場情況，建議選擇綠肥、谷子、玉米（或青貯玉米、皇竹草）、馬鈴薯等作物，開展試驗(yàn)研究，篩選出既能保證合理收益，又能不斷提高地力的輪作方式。

改善灌溉方式。目前，馬鈴薯規(guī)?；N植以采用指針式噴灌為主，肥料隨噴灌施入。這種方式明顯的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省勞力，便于機(jī)械作業(yè)，但因噴淋過程中會(huì)造成水分、養(yǎng)分的蒸發(fā)和漂移，與漫灌相比節(jié)水效率在30%左右，肥料的利用率也因此降低。建議在農(nóng)田整理工程中，選用更加節(jié)水并有利于進(jìn)行肥水一體化和自動(dòng)化控制的滴灌技術(shù)，減少耗水量，實(shí)現(xiàn)集約化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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［2］ 劉錦霞，武高林，馬濤.毛烏素沙漠邊緣荒漠植物群落生態(tài)位特征研究.草業(yè)科學(xué)，2007，24（12）：9～13

［3］ 徐建達(dá)，王治澤.新疆棉花規(guī)?；N植對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響分析及建議.農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2010，27（4）71～73

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［5］ 高媛，韋艷萍，樊明壽.馬鈴薯的養(yǎng)分需求.中國馬鈴薯，2011，25（3）182～187