全 文 ：第 6卷 第 2期
1 9 9 8年 6月
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生 态 农 业 研 究
ECO—AGRICULTURE RESEARCH
VoI．6 No．2
_Tune，1 9 9 8
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栾城县种植业结构演替的功能效应分析 。 ’ 厂j? ／弓
胡春胜 曾江海
(中国科学院石家庄农业现代化研究所 石家庄 050021)
擒 要 分析了河北省柰城县4O年种植业结构演替特征及其功能效应，结果表明， 产量为
主 目标的结构演替能较充分发挥光、热生产潜力，但环境压力相应增加，营养平衡不协调及结
构稳定性下降等。改善种植业系统的持久度，应开拓新的生态位 ．加强第一性生产力的多级转
化利用，并以赍源高效利用为目标进行结构调整。
关键调 种植业 结构演替 太行山前平原
Analysis oB structure s~ccessJoB of farmland ecosystems and its function change tn Luaacheng
County．Hu Chunsheng，Zeng Jianghai(Shi~azhuang Institute of Agricultural Modernization·
CAS，Sh0iazhuang 050021)，EAR，1998，6(2)t5l～54．
Abstract The structure succ~gs{on of farmland ecosystems and its function change in the last
40 years in Luancheng County~[ere am lysed．The results show that the structure succession
along the main objective of yield can bring the tight and energy potential into fult play-l3tean-
while，lead the increase of stress on resources and environment，and decline the structure sta—
bility and~utrit{on bglance strn~ure．To improve the sustainability of farmland ecosystem，
new ecological niche should be expanded to strengthen the multiple transformation of primary
productive forces，and the structure should be a djusted to increase the overall e[fieiency of re—
soutees use—
Key words Farmland ecosystem，Structure succes．q{on，Taihang Piedmont
1 栾城县种植业结构演替特征
栾城县种植业结构演替是以粮食产量 ‘
为主目标的定向调整过程，粮食作物土地名
利用比重较大。由图1可知，栾城县粮食作 i‘
物种植面积持续上升；经济作物呈下降趋譬
势，80年代中期棉花种植南移，种植面积
多为粮食作物代替；蔬菜种植面积有所发
展，果树种植面积 90年代后期仅 800～
100Ohm 。因此，重点发展粮食作物是栾城
县种植业主要特征之一。
收稿日期；1997—01—09 改回日期：1997一O6—06
圉 1 豪城县种植业结构演变过程
Fig．1 Changes of planting structure
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52 生 态 农 业 研 究 第6卷
种植业结构演替是自然环境、技术经济交互作用协同调节的过程 60年代前期栾城
县作物以抗旱、抗逆、耐瘠的小麦、谷子、薯类和大豆为主体；60年代中期是作物结构重大
变化转折期；60年代后期发展以作物适应环境，以薯争粮的种植格局。70年代以后栾城县
灌溉已基本达到 6．7hm 田 1口井，年浇水 6～7次，N肥开始施用，水肥条件改善，促进
以玉米为主的高产耐水肥作物迅速发展，奠定了栾城县小麦一玉米主体种植结构，充分发
挥了光热资源优势，生产力大幅度提高，但过度依赖水肥。
2 种植业结构演替的结构效应
结构效应是指在不增加投入和生产要素数量及其生物效率不变的情况下，通过调整
产业结构与匹配生产要素增加产出绝对量。作物结构演变过程是不断实旖人工调整的过
程。对一定量土地面积、定量生产要素采用不同种植模式和生产要素匹配方式可产生不同
结构效应。根据卡尔多准则，在一定量投入用于若干种生产时，实现结构效应最优化的条
件式为：
d 1 d 2 d 3 d ，1、
一
dL一瓦 一 一 一 瓦
或
MR，=MR =MR ：⋯ ：眠 (2)
即为实现最佳产出结构，某一定投入在各种生产中的边际生产率应该相等。以下式判别栾
城县 40年种植业结构演替效应：
s—c _疑)∑Q ㈨
RsE一 石S E=_V藏 x1。 ( )
表 1 栾城县 40年粮食作物结构调整的结构效应
Tab．1 Structural e~fect of a~justment of grain crop
structure f0r 40 years in Luancheng County
表 2 粮食总产量与作物结构的关联莲
Tab．2 Correlation between total crop yield
and farmland structure
a
份
r he
麦
at
玉
C。
米
n
薯
Y m
类
i】]e
子
t
949
~ 】g
~ 195
7： ．~72849； _9。~8450 嚣 ．~8Ⅲ1 ．~98045；
l975～ ]990 0．9552 0．9647 0．8026 0．6219 0．9043
式中，SEV为结构效应，RSE为相对
结构效应，F。为基期各种作物单产水
平，F 为报告期各种作物单产水平，
Q。为基期各种作物播种面积，Q 为
报告期各种作物播种面积。表1表明，
7O年代以后，产量结构效应为正效应
且呈递增，结构调整大致按照以产量
为目标的调控对策实施。
不同时期粮食总产量与作物结构
关联度分析结果(见表 2)表明，60年
代中期以前粮食总产量与小麦、薯类、
各子的关联度较大，而 7o年代以后与
小麦一玉米的关联度较大，因此，5O～
60年代作物结构负效应是因缩小薯
类面积、扩大玉米面积所致。70年代
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第2期 胡春胜等 栾城县种植业结构债替的功能效应分析 53
以后作物结构调整是以不断扩大小麦、玉米面积加以实施，并通过小麦、玉米优良品种更
新而对产量产生正效应。
3 种植业结构演替与营养平衡
质与热量平衡，在养分循环上反映为C与 N 0。
平衡。作物营养平衡是否合理直接关系到人i{ ⋯
们食物营养平衡、畜禽饲料营养平衡及饲料 主
转化效率。营养平衡是判别作物结构是否合 ：
理的重要依据之一。由图 2可知，栾城县 4o
年粮食 N含量呈上升趋势，由 1．60 增至
1．96 。大豆和薯类产量比重下降。扩大小
麦种植面积使粮食N含量整体水平提高，人
们直接食用的植物蛋白结构有所改善 作物
主产品 N含量呈下降趋势，说明高N与低N
作物结构比例有所下降。高C与高 N作物产
量比(见图 3)表明，栾城县60年高 N作物总
圈 2 作物主产品 N含量与般食 N含量演变*
Fig．2 Changes of N content8 of crop main
products and grain
* 食N 一蔫 ×l0 ．
作 产 w 量；堡幕砉重粤嚣善皇量~10％。
产量上升，但比重下降。70年代中期高C与高N作物产量比最高。高N作物产量下降导
致作物系统饲料蛋白质匮缺。据 1986年栾城县 16乡饲料蛋白质含量普查资料表明，已利
用饲料总量 11．7039万 t中粗蛋白质总量为 1．0672万 t，占9．1 ；作物籽实、块根、糠麸
和饼粕等畜食精料总量 7．977万t中粗蛋白质总量为8081．6t，占10．13 ，仅相当于主畜
霹
l
1945 19SS 1965 1975 1985 1995(年)
圉 3 高c与高N作物产量比演变
Fig．3 Change s of ratio of high C content crop
yield fi e)to hight N content crop yield(y )
禽粗蛋白水平要求的 6o ～70 ；作物秸秆
茎蔓畜禽粗饲料总量 3726．4万 k窟中粗蛋白
质总量为259t，占7 目前粗蛋白质总量供
求缺口日趋加大。栾城县未被利用的饲料总
量 20．9391万 t中除少量棉籽饼外，主要为
小麦、玉米秸秆，其中粗蛋白质总量为 1012．
14万 kg，占 4．8 ，接近已利用的饲料蛋白
质总量，但因蛋白质含量仅约相当于草食动
物所需禾本科干草粗蛋白的 1／2而限制其充
分利用，焚烧秸秆加剧。因此，亟需从整体上
协调作物结构，改善 C、N营养平衡，促进秸
秆转化利用。
4 种植业结构演替与能物投人、环境压力的关系及持久度
改善水肥促进了种植业结构以小麦一玉米耗水肥高产优势种群的演替，种植业结构演
替反之又加剧了对水肥的依赖及环境压力，既有利于光、热资源利用，又影响种植业的潜
在稳定性与持久度 栾城县作物结构与地下水位、化肥和化石能的关联度分析结果见表
3 小麦为主要依赖水肥作物，生育期浇水与施肥占小麦一玉米全年用水量的 60％～70 ，
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生 态 农 业 研 究 第 6卷
衰3 作物结构与地下水、化肥硬化石能的关联度(r)
Tab．3 Corre|atlon between crop structure and
groundwater．fertilizer and fossil energy
比其他作物高。因此，以小麦为中
心的主体组合必然造成环境压
力。种植结构演替以高能物支持
为基础 ，以资源超采为代价，其持
久度取决于环境负荷容量，高肥
支持下土壤生态系统呈有序发
展，肥力逐步提高不会限制 产
量0 ] 因此，在肥料可持续供给
下的这种结梅模式的持久度取决于水资源的支持。
5 种植业结构演替与结构稳定性
系统稳定性决定于系统结构均衡度、组分多样性、技术结构与系统结构的协调性以及
技术结构与资源和技术的支持度。系统结{旬稳定性(E)及结构协调性(Ⅳ)分别为：
E一一∑Alnp (5)
’
式中，A一 髻 ， 为作物种类
图 4表明，作物结构稳定性与协调性变
化整体呈下降趋势，其稳定性 50年代最高，
90年代最低。由于作物结构趋于简单，多样
性降低，系统缓冲外界应力的弹性稳定性降
低且必然导致资源与技术投入的加强。
6 小 结
栾城县种植业结构演替是以作物产量为
主目标不断调整演化的过程。随着种植结构
的演替，作物产量水平大幅度提高，光、热资
源潜力得以较好发挥，但环境压力相应增大
和对能物高强度投入过度依赖。弹性稳定性
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图4 作物结构稳定性与协调性演变
Fig．4 Change of crop structure stability
and co0rdination
呈下降趋势，而作物营养结构则未明显改善，水资源超采已导致种植业演替模式持久度降
低。除挖掘资源潜力外，更应开拓新的生态位，加强种植业第一性生产力的多级转化利用
参 考 文 献
1 曾江海等．华北半翟润区土壤有机质分解与积累特征．土壤肥料．]996(4)，i～4．
2 曾江海等．农田生态系统 N、P营养平衡及其肥料效应．应用生态学报．]995，6(增刊) 39~46．
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