全 文 ：　 　 倡 国家重大基础研究前期研究专项（２００３CCA０２３００）
收稿日期 ：２００５唱０９唱１７ 　 改回日期 ：２００５唱１２唱２８
石河子荒漠绿洲农业自然资源空间分布特征与资源潜力分析 倡
丁连军 　吕 　新 　李鲁华
（新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室 　 石河子 　 ８３２００３）
摘 　 要 　 根据气候统计资料和 ４ 个气象站多年气象数据 ，分析了石河子地区光 、热 、水 、土资源的空间分布特点 ，并
计算分析了该区主要作物的光合潜力 、光温潜力变化规律 。 结果表明 ，石河子地区光能资源丰富 ，高于长江中下游
及同纬度其他地区 ；沙漠 、戈壁的增温效应使其热量资源高于国内同纬度其他地区 。 降水量虽小 ，作为灌溉农业的
调节用水 ，可基本上满足生产需要 。该地区土地资源丰富 ，但耕地质量差 。 其主要作物实际产量与光合潜力 、光温
潜力相差很大 ，具有较明显的增产潜力 。 对光温潜力分析表明 ，该区产量的主要限制因子是水 ，其次是温度 。 同时
根据对石河子荒漠绿洲耕地资源潜力 、宜农土地光热资源潜力和水资源潜力的分析 ，提出了自然资源优化和可持续
利用的措施和模式 。
关键词 　 荒漠绿洲 　 增温效应 　 光热水土资源 　 空间分布 　 光合潜力 　 光温潜力 　 自然生产潜力 　 优化利用
Analysis of distribution and potentials of agricultural and natural resources of Shihezi Desert Oasis ．DING Lian唱Jun ，LU
Xin ，LI Lu唱Hua（Key Oasis Eco唱agriculture Laboratory of Xinjiang Production and Construction Group ，Shihezi ８３２００３ ，Chi唱
na） ，CJEA ，２００７ ，１５（３） ：８ ～ １３
Abstract 　 The spatial distribution of light ，quantity of heat ，water and land resources were analyzed based on the statistic
materials and weather data of four weather stations in Shihezi area ．The photosynthetic and photo唱thermal productive poten唱
tials of major desert crops under different light energy utilization ratios in Shihezi were also analyzed ．Shihezi area owns
abundant light resources ，being more than middle and lower reaches of Changjiang River and other areas with same latitude
in China ．The increasing deser t temperatures imply that the quantity of heat resource in deser t oasis of Shihezi area is much
higher than inland arable lands of the same latitude ．The little rainfall in this area can basically meet the requirement of irri唱
gated agricultural production ．The land resource is abundant but with lower agrarian qualit y ．Results indicate significan t dif唱
ferences between real yield and photosynthetic ，photo唱thermal productive poten tials ，and water is the first importan t limiting
factor and heat second for the production increasing in this area ．On the bases of farmland resource potential ，light and heat
resource potentials of the arable lands ，water resource poten tial ，the optimized measures and modes of sustainable u tilization
of natural resources are advanced ．
Key words 　 Deser t oasis ；Temperature唱increasing effect ；Ligh t ，heat ，water and land resources ；Spatial distribu tion ；Photo唱
synthetic poten tial ；Photo唱thermal productive potentials ；Natural productive poten tial ；Optimized utilization
（Received Sept ．１７ ，２００５ ；revised Dec ．２８ ，２００５）
石河子垦区位于东经 ８４°５８′ ～ ８６°３０′ ，北纬 ４３°２７′ ～ ４５°２０′ ，海拔 ３００ ～ ５００m 。 该地区属典型的温带大
陆性荒漠干旱气候区 ，年平均气温 ６ ～ ６畅６ ℃ ，极端高温 ４３畅６ ℃ ，极端低温 － ４３畅２ ℃ ，年无霜期 １６０ ～ １７０d ，年
降水量 １１０ ～ ２００mm ，年蒸发量 １０００ ～ １５００mm 。 地形 、地下水盐系统及植被土壤组合形式的多样性 ，使得
该区农业资源空间分布呈现出多样性 。 加上社会经济的迅速发展和人口的骤增 ，该区农业资源日益退化和
枯竭 ，对以光 、热 、水 、土为核心内容的农业生产潜力的研究显得尤为重要 ，这对干旱区农业生产决策以及资
源的优化配置具有重要的指导意义 。
1 　 石河子荒漠绿洲农业自然资源空间分布特点
1畅1 　 光能资源
石河子地区全年太阳总辐射量在 ５２ ～ ５５ × １０８ J／m２ ，主要作物生长旺季 ６ ～ ９ 月太阳总辐射量 ２５畅９ ～
２８ × １０８ J／m２ ，高于长江中下游及同纬度其他地区 ，仅次于新疆南部和青藏高原［１］ 。 日照时数年际变化大 ，根据
第 １５卷第 ３ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol畅１５ 　 No畅３
２ ０ ０ ７ 年 ５ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture May ，　 ２００７
新疆生产建设兵团农七 、八师枟地面气候资料枠（王云和等 ，１９９３ 年） ，多年平均日照时数为 ２４９３畅０ ～ ２６８６畅３h ；日
照全年分布不均 ，７ 月光照条件最好 ，月平均日照时数为 ２９７畅１ ～ ３１０畅６h ，日照百分率为５６ ％ ～ ６０ ％ ，全年夏季日
照最多（６ ～ ８ 月） ，平均 ８７３畅３ ～ ９１５畅９h ，占年日照时数的 ３３畅６ ％ 以上 ；全年日照时数最少的是 １２ 月份 ，月日照时
数多年平均为 ９４畅０ ～ １０６畅６h ，占年日照时数的 ４ ％以下 ，平均每天为 ３畅１ ～ ３畅６h 。
1畅2 　 热量资源
热量资源是最重要的农业自然资源 ，积温的多少和温度的高低及其变化特点是衡量一个地区热量资源
状况的主要标志 。 通常把 ≥ ０ ℃ 和 ≥ １０ ℃ 的积温作为两个重要的农业界限温度 。 ≥ ０ ℃ 期间的持续期代表
一个地方广义的可能生长期或生长季［２］ 。 石河子地区 ≥ ０ ℃ 的平均初日为 ３ 月中旬 ，终日为 １１ 月上中旬 ，
０ ℃ 以上持续日数 ２３２d 以上 ，≥ ０ ℃ 积温为 ３９６２畅９ ～ ４１７７畅９ ℃ 。 通常将日平均气温稳定通过 １０ ℃ 的初日作
为喜温作物开始播种和生长的临界日 ，１０ ℃ 以上持续期称为作物活跃生长期 。 石河子地区 ≥ １０ ℃ 的平均初
日为 ４ 月中旬 ，平均终日在 １０ 月上旬 ，１０ ℃ 以上的持续日数为 １６７d 以上 ，≥ １０ ℃ 活动积温在 ３５２１畅０ ～
３７８５畅３ ℃ 之间 ，８０ ％ 保证率的积温在 ３４００畅２ ～ ３７６２畅０ ℃ 之间（见表 １） 。 石河子垦区最热月（７ 月）平均气温
２５畅５ ～ ２７畅２ ℃ ，极端最高气温 ４２畅１ ～ ４３畅６ ℃ 。 由于沙漠 、戈壁的增温效应使绿洲的热量资源丰富 ，与我国东
北同纬度的长春 （海拔 ２１５m）相比 ，７ ～ ９ 月平均气温高 １畅２ ℃ 。 垦区最冷月 （１ 月）平均气温 － １５畅９ ～
－ １８畅７ ℃ ，极端最低气温 － ３１畅５ ～ － ４３畅２ ℃ 。 石河子垦区地面温度和气温的日变化和年变化都很大 ，夏季
（６ ～ ８ 月）地面极端最高温度在 ６５ ℃ 以上 ，冬季（１２ ～ ２ 月）地面极端最低温度在 － ３４ ℃ 以下 。 平均气温年较
差为 ４３ ℃ 左右 ，日较差 １３畅２ ～ １４畅５ ℃ ，年最大日较差一般在 １７ ℃ 左右 。
表 1 　 石河子多年日平均气温稳定 ≥ 0 ℃ 、≥ 10 ℃ 的初终期及积温
Tab畅１ 　 Average initial and ending date and accumulated temperature of period wit h stable temperature ≥ ０° and ≥ １０ ℃
地 　 名 ≥ ０ ℃ ≥ １０ ℃ ≥ １０ ℃ ８０ ％
St ations 初日（月唱日）
Ini tial t ime
（month唱day）
终日 （月唱日）
Ending time
（month唱day）
日数／d
Day number
积温／ ℃
Accumulated
temperature
初日 （月唱日）
Init ial time
（month唱day）
终日 （月唱日）
Ending time
（month唱day）
日数／d
Day number
积温／ ℃
Accumulated
tem perature
保证率积温／ ℃
Accumulated
temperature
≥ １０ ℃ with ８０ ％
guarantee ra te
１３６ 团 ０３唱１９ １１唱０７ ２３４畅１ ４１７７畅９ ０４唱１６ １０唱０６ １７３畅７ ３７８５畅３ ３７６２畅０
１４４ 团 ０３唱１８ １１唱０７ ２３５畅０ ４０９５畅６ ０４唱１７ １０唱０８ １７４畅２ ３６８５畅１ ３５８７畅９
十户滩 ０３唱２０ １１唱０６ ２３２畅７ ３９６２畅９ ０４唱１９ １０唱０３ １６７畅５ ３５２１畅０ ３４００畅２
１４８ 团 ０３唱１９ １１唱０５ ２３２畅０ ３９７６畅６ ０４唱１８ １０唱０３ １６８畅５ ３５５８畅７ ３４１４畅４
1畅3 　 降水分布特征
石河子垦区年平均降水量为 １１０ ～ ２００mm ，其中春夏季占全年降水的 ６６ ％ ，为作物生长提供了一定的水
分条件 。 该区域主要以灌溉农业为主 ，加上降水调节 ，水资源基本能满足生产需要 。 该区降水量在时间 、空
间分布上呈现一定的特征 。 为更明确地了解石河子地区降水的稳定程度 ，计算了 ４ 个气象站的多年降水变
率 ，其中 １３６ 团站的降水变率为 ３０ ％ ，１４４ 团站为 ３０ ％ ，十户滩站为 ２１ ％ ，１４８ 团站为 ２２ ％ 。 可见 ，石河子垦
区年降水相对变率在 ２１ ％ ～ ３０ ％ 之间 ，为高变率区 ，说明该区降水量的稳定性较差 ，尤其是 １３６ 团和 １４４ 团
其变率达 ３０ ％ 。 对石河子垦区降水量的时间分配进行了计算 ，垦区多年月平均降水量的变化特征见表 ２ 。
由表 ２ 可见 ，一年中各月降水量分布极不均匀 。 如 １４４ 团最大月降水量（６ 月）为 ３２畅６mm ，是最小月 ２ 月
５畅４mm的 ６ 倍 ，占全年降水量的 １７畅１ ％ ；而 １３６ 团 、十户滩 、１４８ 团最大月降水量与最小月分别相差
１６畅８mm 、１４畅１mm 、１２畅０mm ，且最大月降水量分别占全年降水量的 １４畅７ ％ 、１３畅１ ％ 和 １３畅０ ％ 。 为更好地结
合农业生产的需要 ，计算了石河子垦区多年各区域不同季节的降水量（表 ３） 。 由表 ３ 可见除十户滩最大降
水量在春季外 ，其他各站最大降水量均在夏季 ，占全年的 ２９畅６ ％ ～ ３５畅３ ％ ，秋季占 ２３畅２ ％ ～ ２８畅０ ％ ，春季占
２９畅０ ％ ～ ３３畅１ ％ ，冬季降水量最小 ，仅占全年的 ７畅９ ％ ～ １２畅９ ％ 。 经计算雨季（４ ～ １０ 月）降水量占全年的
７１畅４ ％ ～ ８３畅４ ％ ，干季（１１ ～ ３ 月）仅占 １６畅６ ％ ～ ２８畅６ ％ ，显然降水量随季节分配极不均匀 。 石河子垦区降水
量的区域分布特征明显 ，由表 ２ 可见 ，１４８ 团多年全年平均降水量为 １２０畅４mm ，１３６ 团为 １２９畅８mm ，十户滩为
１５３畅１mm ，１４４ 团为 １９０畅２mm 。 １４８ 团与 １４４ 团相差约 ７０mm ，可见降水量在地域间的分布差异也较大 。
第 ３期 丁连军等 ：石河子荒漠绿洲农业自然资源空间分布特征与资源潜力分析 ９　
表 2 　 石河子垦区多年各月平均降水量
T ab畅２ 　 Average monthly precipitation in Shihezi
地 　 名 降雨量 ／mm P recipit ation
St ations １ 月
Jan ．
２ 月
Feb ．
３ 月
M ar ．
４ 月
Apr ．
５ 月
May
６ 月
Jun ．
７ 月
Jul ．
８ 月
Aug ．
９ 月
Sept ．
１０ 月
Oct ．
１１ 月
Nov ．
１２ 月
Dec ．
全年
T otal year
１３６ 团 ３畅６ ２畅３ ５畅９ １４畅５ １８畅８ １９畅１ １２畅２ １４畅５ １０畅８ １４畅０ １０畅０ ４畅３ １２９畅８
１４４ 团 ７畅１ ５畅４ １１畅７ １８畅５ ２４畅９ ３２畅６ ２０畅８ ８畅５ １８畅０ ２０畅２ １５畅１ ７畅４ １９０畅２
十户滩 ５畅９ ６畅５ １２畅３ １８畅３ ２０畅０ １８畅１ １５畅０ １２畅２ １１畅９ １３畅８ １１畅８ ７畅３ １５３畅１
１４８ 团 ３畅７ ４畅７ ８畅５ １２畅９ １５畅４ １４畅４ １５畅７ １１畅６ ８畅７ １０畅５ ８畅７ ５畅６ １２０畅４
表 3 　 石河子垦区多年降水量的季节变化
Tab畅３ 　 Seasonal variety of the precipitation in Shihezi
地 　 名
St ations
春季 （３ ～ ５ 月） 夏季 （６ ～ ８ 月） 秋季（９ ～ １１ 月 ） 冬季（１２ ～ ２ 月 ）
Spring（ Mar ．～ May） Summer（ Jun ．～ Aug ．） Autumn（Sept ．～ Nov ．） Winter（Dec ．～ Feb ．）
降水量／mm 百分比 ／ ％ 降水量 ／mm 百分比 ／ ％ 降水量 ／mm 百分比 ／ ％ 降水量／mm 百分比／ ％
P recipitat ion Percent age P recipita tion Percentage Precipit ation Percentage Precipi tatio n Percentage
１３６ 团 ３９畅２ ３０畅２ ４５畅８ ３５畅３ ３４畅８ ２６畅８ １０畅２ ７畅９
１４４ 团 ５５畅１ ２９畅０ ６１畅９ ３２畅５ ５３畅３ ２８畅０ １９畅９ １０畅５
十户滩 ５０畅６ ３３畅１ ４５畅３ ２９畅６ ３７畅５ ２４畅５ １９畅７ １２畅９
１４８ 团 ３６畅８ ３０畅６ ４１畅７ ３４畅６ ２７畅９ ２３畅２ １４畅０ １１畅６
1畅4 　 土地资源分布特征
石河子垦区土地资源丰富 ，但耕地质量差 ，盐碱化严重 。 土地总面积 ７４２８km２ ，其中山区占 ３３畅３ ％ ，平
原占 ６６畅７ ％ ；平原区绿洲占总土地的 ４８畅８ ％ ，其中耕地面积 １７２９９６hm２ ，园地 １８３９hm２ ，林地 ２０９８６hm２ ，牧
草地 ６７５３０hm２ ；该区可垦荒地 １３３９３畅３hm２ ，占总土地的 １畅８ ％ 。 灰漠土是垦区主要的农耕土壤 ，土壤有机质
含量 １１畅４g／kg ，全 N ０畅６２g／kg ，全 P ０畅７８g／kg［１］ 。 但是 ，由于次生盐碱化蔓延 ，水环境日趋恶化 ，中度以上
盐碱化土地面积占耕地总面积的 ２０ ％ ［３］ 。 盲目与过度开发土地 ，导致水资源供不应求 ，弃荒 、撂荒面积逐年
增加 。 超载放牧 ，草畜季节不平衡 ，造成大部分草场呈退化趋势［４］ 。
2 　 石河子荒漠绿洲农业自然生产潜力分析
农业自然生产潜力是指在自然条件下的农业最大可能产量 。 自然潜力研究的对象是植物群体及其环
境 ，研究结果是确定一地按气候 、土壤等属性可获得多少产物 ，所确定的生产力应当是可持续的［５］ 。
2畅1 　 主要作物光能利用率
光能利用率是指单位面积上作物积累的化学潜能与同期 、同面积太阳总辐射之比［５］ ，用公式表示为 ：
f ＝ G · EQp × １００ ％ （１）
　 　 或简写为 ：
f ＝ ０畅４００５ GQp × １００ ％ （２）
式中 ， f 为作物经济产量光能利用率（ ％ ） ；G 为作物经济产量（kg／hm２ ） ；E 为单位干物质发热量 ，一般为
　 　 　 　 　 　 表 4 　 石河子垦区主要作物的光能利用率
Tab畅４ 　 Light energy utilization efficiency of the major crops in Shihezi
项 　 目
I t em s
冬小麦
Wint er wheat
春小麦
Spring wheat
玉米
Corn
豆类
Legume
棉花
Co t ton
油料作物
Oil crops
甜菜
Sugar beet
单产／kg·hm － ２ ５２６８ ４５８０ １０５６０ ２８７０ １２７５ ２３７５ ３７５００
光能利用率／ ％ １畅１７ １畅０２ １畅９９ ０畅６３ ０畅６９ ０畅６４ ２畅２０
１７畅８０６２MJ／kg ；Qp 为作物
生育期生理辐射（MJ／m２ ） 。
据此可计算出石河子垦区
主要作物一定经济产量下
的光能利用率（表 ４） 。 由表
４ 可知 ，石河子垦区有效辐
射光能利用率以甜菜 、玉米
１０　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
最高 ，依次为 ２畅２０ ％ 、１畅９９ ％ 。 光能利用率理论认为 ，光合作用的量子需要量为 ８ ～ １０ ，即每同化 １ 分子 CO２
需要 ８ ～ １０ 个光量子 ，产生 １／６ 分子葡萄糖 ，所以产生 １ 分子葡萄糖需要 ４８ ～ ６０ 个光量子 。 如果全部以能
量最高的蓝光光量子计算 ，则光能利用率可高达 １５ ％ ～ ２０ ％ 。 石河子垦区作物的光能利用率仅为 ０畅６３ ％ ～
２畅２０ ％ ，说明该区作物的增产潜力很大［６］ 。
2畅2 　 主要作物光合潜力 、光温潜力 、光温水潜力及农业生产潜力分析
光合潜力是作物生育期间温度和水分条件都处于最佳状态 ，由光资源所决定的最高产量 。 其本身并不
是农业生产潜力 ，但为作物产量的理论上限 ，是研究农业生产潜力的依据 。 其估算公式为 ：
Y L ＝ ６６６畅７ × １０４ × １５ × K · E · Q （３）
式中 ，Y L 为光合生产潜力（kg／hm２ ） ；Q 为作物生长期的太阳总辐射量（kJ／cm２ ） ；E 为光能利用率 ，一般按
５ ％ 的高限估计 。 K 为能量转化系数 ，计算公式为 ：
K ＝ FH （４）
式中 ，F 为经济系数 ；H 为干物质产热量（kJ／kg） ，为 ４２５０kJ／kg 。 光温生产潜力是指在水分和土壤等自然因
素及社会经济条件最优的前提下 ，由辐射和温度所决定的最大产量 ，估算公式为 ：
Y L T ＝ Y L · f（ T） （５）
式中 ，Y L T为光温生产潜力（kg／hm２ ） ；f（ T）为温度订正系数 ，０ ＜ f（ T） ＜ １ ；T 为月或旬平均温度 ，生育期 T
＝ 生育期积温／生育期天数 。 根据各种作物生长发育对温度的反应 ，取最适温度的上限和下限 ，喜凉作物为
２０ ℃ 、０ ℃ ，喜温作物为 ３０ ℃ 、１０ ℃ 。 在上述温度范围内 ，光合强度随温度升高线性增加 ，依此求出温度系数
f（ T） ，计算公式为 ：
喜凉作物 f（ T） ：
f（ T） ＝
０ （ t ≤ ０ ℃ ）
t － ０
２０ （０ ℃ ＜ t ＜ ２０ ℃ ）
１ （ t ≥ ２０ ℃ ）
（６）
喜温作物 f（ T） ：
f（ T） ＝
０ （ t ≤ １０ ℃ ）
t － １０
２０ （１０ ℃ ＜ t ＜ ３０ ℃ ）
１ （ t ≥ ３０ ℃ ）
（７）
　 　 光温水潜力是指作物在光能 、温度和水分条件综合影响下的生产潜力 ，公式为 ：
Y L T W ＝ Y L T · f（ W ） （８）
式中 ，Y L TW为光温水潜力（kg／hm２） ； f（ W）为与降雨量有关的订正函数 ，０ ＜ f（ W ） ＜ １ 。 内陆干旱灌溉农业
区实行科学灌溉 ，农田作物水分供给经常处于最佳状态 ，即水分不成为限制因素的条件下 ，灌溉农田能实现
的生产潜力原则上视同光温潜力 。 湿润多雨或低洼地区 ，水分季节性供过于求 ，致使作物产生湿害 ，限制光
温生产潜力 ，需进行水分订正 。 水分有效系数可采用式（８）估算 ：
f（ W ） ＝ C ＋ （１ － C） × f（ WR） （９）
式中 ，C为灌溉面积占耕地面积的百分比 ，f（ WR）为降水对作物生长的水分有效系数 。 由于平原区全部为
灌耕地 ，水分有效系数为 １ ，即水分条件作为可控因子不予考虑 。 农业生产潜力是在特定气候生产潜力条件
下 ，因土壤所限应能实现的生产能力 ，估算式为 ：
Y L T W S ＝ Y L TW · f（ S） （１０）
式中 ，Y L T W S为农业生产潜力 ，亦称土壤生产潜力 ， f（ S）为土壤订正系数 。 依照联合国粮农组织提供的方
法 ，f（ S）最好的土壤订正系数为 ０畅９５ ，取值范围为 ０ ＜ f（ S） ＜ １畅０ 。 用上述公式计算石河子垦区主要种植
作物的潜力（见表 ５） 。
由表 ５ 可知 ，在光能利用率分别按 ２ ％ 、３ ％ 、５ ％ 的高限估计下 ，该地区几种主要作物平均光合潜力与光
温潜力在水肥都满足的条件下随光能利用率的提高增幅很大 ，其中以玉米与甜菜为最高 。 当光能利用率为
２ ％ 时 ，小麦与棉花增产指数分别为 ２０畅５ ％ 、２５畅０ ％ ，而玉米和甜菜为零 ，可见玉米和甜菜对光热资源利用率
第 ３期 丁连军等 ：石河子荒漠绿洲农业自然资源空间分布特征与资源潜力分析 １１　
非常高 ；当光能利用率为 ３ ％ 时 ，小麦与棉花光温增产指数分别达 ４６畅４ ％ 、５０畅０ ％ ，玉米和甜菜光温增产指数
为正值 ，可见增产潜力很大 ；光能利用率为 ５ ％ 时 ，其光温潜力玉米可达 １８２０３畅８kg／hm２ 、甜菜达 ７４２６９畅１
kg／hm２ ，光温增产指数以小麦与棉花为最大 ，分别达到 ６７畅８ ％ 、７０畅０ ％ ，玉米 、甜菜也达到 ４０ ％ 以上 。 可见
　 　 　 　 　 　 　 　表 5 　 石河子主要作物在不同光能利用率高限下的生产潜力及增产潜力指数
Tab畅５ 　 Productive potential and yield唱increasing exponent of majo r crops
in Shihezi with different ligh t u tilization efficiencies
光能利用率／ ％
Light utilization ratio
　 　 　 　 项 　 目
　 　 　 　 I tems
冬小麦
Wint er wheat
玉米
Corn
棉花
Cot ton
甜菜
Sugar bee t
实际产量 ／kg·hm － ２ 　 ５２６８ 　 １０５６０ 　 １２７５ 　 ３７５００
２ 光合生产潜力 ／kg·hm － ２ ７８９４畅６ １２１３５畅８ ３６９４畅４ ３４１４６畅７
光温生产潜力 ／kg·hm － ２ ６５５２畅５ ７２８１畅５ １６９９畅４ ２９７０７畅６
光温增产潜力 ／kg·hm － ２ １２８４畅５ ０ ４２４畅４ ０
光温增产指数 ／ ％ ２０畅５ ０ ２５畅０ ０
３ 光合生产潜力 ／kg·hm － ２ １１８４１畅８ １８２０３畅８ ５５４１畅５ ５１２２０畅１
光温生产潜力 ／kg·hm － ２ ９８２８畅７ １０９２２畅３ ２５４９畅１ ４４５６１畅５
光温增产潜力 ／kg·hm － ２ ４５６０畅７ ３６２畅３ １２７４畅１ ７０６１畅５
光温增产指数 ／ ％ ４６畅４ ３畅３ ５０畅０ １５畅８
５ 光合生产潜力 ／kg·hm － ２ １９７３６畅４ ３０３３９畅６ ９２３５畅９ ８５３６６畅８
光温生产潜力 ／kg·hm － ２ １６３８１畅２ １８２０３畅８ ４２４８畅５ ７４２６９畅１
光温增产潜力 ／kg·hm － ２ １１１１３畅２ ７６４３畅８ ２９７３畅５ ３６７６９畅１
光温增产指数 ／ ％ ６７畅８ ４２畅０ ７０畅０ ４９畅５
该地区的光热资源比较丰富 。
由表 ５ 可见 ，在人工灌溉条件
下的实际产量与光温潜力相
差很大 。 这是因为光温潜力
是在除光温因子外的所有因
子均处于最佳状态下所达到
的产量 ，而生产实际中受农业
机械化程度 、人工技能 、决策
者素质 、生产管理技术等限
制 ，产量并没有达到最大潜力
值 。 据吕新 、陆嘉慧计算 ，石
河子垦区历年光温潜力变化
波动不大 ，光温水潜力随每年
自然降水量的变化而波动［７］ 。
可见该地区的光温因子不是
产量的主要限制因子 。 其主
要限制因子是水 ，其次是温
度 ，只有水满足条件 ，光资源
才能得到充分利用 。
　 　 　 　 　 　 　 　3 　 石河子荒漠绿洲持续发展的资源潜力分析与利用
3畅1 　 耕地资源潜力分析与农业可持续发展
石河子垦区 ６６畅７ ％ 的土地集中在水热条件较好 、生产力水平较高的平原地区 ，而平原区特别是平原绿
洲区生产力水平普遍较高 ，但山地及沙漠边缘耕地生产力水平低 ，多为中低产田 ，故该区耕地生产力水平相
差悬殊 。 虽然后备耕地资源中荒地面积很大 ，但条件好 、土地质量高的宜农荒地面积有限 。 垦区农业要实
现可持续发展 ，首先要保护好现有的耕地资源 ，并进一步提高土地产出率 。 抓住西部大开发的机遇 ，大力发
展节水农业 、生态农业 、精准农业 ，提高农业的科技含量 。 其次 ，要科学制定土地利用总体规划 ，合理开发利
用土地资源 ，严禁盲目扩大小城镇规模占用耕地 ，禁止各项非农业建设占用耕地 。 第三 ，要依法建立基本农
田保护制度 ，把全部耕地列入保护范围内 ，尤其是优质农地要实行永久保护 。 第四 ，将改造中低产田作为农
业挖潜力增后劲的重大措施 。
3畅2 　 光热资源潜力分析及优化利用
石河子宜农土地的光热资源潜力大 ，绿洲区实际产量与理论产量尚有很大差距 ，是垦区光热开发潜力
最大的区域 。 该地区光热资源十分丰富 ，尤其是荒漠绿洲热量资源最具特色 。 在暖季由于沙漠 、戈壁的增
温效应 ，绿洲的热量资源比国内同纬度地区更优越 ，也优于同纬度的西欧 、日本 。 石河子地区 １００km 范围内
沙漠对绿洲的增温平均为 １畅７６ ℃ （１ ～ ２ ℃ ） ，其中日晒强烈的 １４ ：００ 时高 ４畅７ ℃ ，凌晨 ８ ：００ 时高 １畅１ ℃ ［８］ ，可
见 ，沙漠是绿洲农业热量资源的重要特征因素 ，也是绿洲气候的重要特点 。 这使绿洲适宜多种农作物生长 ，
可一年一熟至两熟 ，通过改变种植制度及作物品种 ，发展复种和间作套种 ，协调水土矛盾 ，在很大程度上可
以提高光热资源的利用效率 。 石河子地区气候地域分异明显 ，因此在作物气候适宜性划分时应主要考虑区
域气候资源（主要指光 、热资源）能否满足作物正常生长需求 ，其次应考虑主要气象灾害（干热风 、霜冻 、低温
等）对作物的危害程度 ，再次考虑是否形成有利于农作物高产优质的最佳气候要素等 。 对作物气候适宜性
分布规律的认识有助于农作物的合理布局 ，实现绿洲农业资源优化配置和农业结构调整 。 如 ，高位冷凉绿
洲应以春小麦 、马铃薯 、油菜 、蚕豆等为主 ，逐步压缩中位绿洲春小麦种植面积 ，中位绿洲及低位绿洲以玉
米 、瓜 、果 、蔬菜 、棉花等经济作物为主 。
１２　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
3畅3 　 水资源潜力分析与优化利用
石河子垦区属灌溉农业 ，垦区内有玛纳斯河 、宁家河 、金沟河 、巴音沟河 ４ 条主要河流［１］ ，年总径流量
１９畅５ × １０８ m３ ，地下泉水 ２畅６ × １０８ m３ ，地下水动态储量 ６ ～ ７ × １０８ m３ ，全灌区年总水量约 ３４ × １０８ m３ ，垦区有
大中型水库 １１ 座 ，库容量 ４畅５ × １０８ m３ ，水库年调节量为 ８ × １０８m３ 。 １９９５ 年垦区实际灌溉面积为 １７畅２ ×
１０４ hm２ 。 如果说石河子地区土地资源开发尚有一定潜力的话 ，后备水资源是土地资源开发的关键限制因
子 。因此 ，水资源利用中应节水增效与开辟水源并重 ，实行节水技术与节水管理 ，保证土地资源的开发利
用 。 为保证垦区农业生产的可持续发展 ，石河子农八师以常规技术为主 ，开展了农田水利建设工程 ，确定了
“以竖井排灌为中心 ，渠道防渗 、平整土地 、精量灌溉 、明渠排水 、生物排碱 、压砂改土 、草田轮作”的综合治理
措施 。 以滴灌 、膜下滴灌为主的高效节水灌溉技术得以推广应用 ，采取了一系列干旱地区水地资源可持续
利用和农业可持续发展的重要措施 。
4 　 小 　 结
由于沙漠 、戈壁的暖季增温效应 ，使绿洲的热量资源比国内同纬度地区更优越 ，也优于同纬度的西欧 、
日本 ，成为绿洲农业气候资源的重要特点 。 按照光热资源的分布规律 ，合理调整农 、林 、牧结构 ，以最大限度
地发挥水 、土 、光 、热资源潜力 。
石河子绿洲光合潜力 、光温潜力及光温水潜力估算表明 ，各地区在人工灌溉条件下的实际产量与光温
潜力相差很大 ，说明在现有的人工投入和社会资源条件下 ，丰富的光热资源没有得到充分利用 。 多年来石
河子地区光温潜力变化波动较小 ，但光温水潜力随每年的自然降水量波动很大 ，可见该地区的光温因子不
是产量的主要限制因子 ，其产量限制因子主要是水 ，其次是温度 。 在光 、热 、水资源丰富 ，气候正常的条件
下 ，管理水平和科技投入也是影响产量的重要因素 。 目前石河子垦区的实际生产力远未达到农业自然生产
潜力 ，该地区绿洲增产潜力大 ，是最具发展潜力的区域 。 开发利用自然生产潜力中 ，水资源利用要走节流之
路 ，高效节水灌溉是实现干旱地区水地资源可持续利用和农业可持续发展的一项革命性措施 。
参 　 考 　 文 　 献
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第 ３期 丁连军等 ：石河子荒漠绿洲农业自然资源空间分布特征与资源潜力分析 １３