关于提高农业土地生产力的生态学研究方法

摘要：目前，我国土地退化的形势十分严峻，尤其是农业用地的土地退化问题已受到政府高度重视，众多专家学者积极开展调查研究，以寻求尽快解决此类问题的方法。为了提高土地生产力，专家们做了很多的尝试，研究方法层出不穷，手段也越来越新颖。从生态学角度，专家们提出了室内生态学分析方法、野外生态学调查法、生态学田间试验设计、生态经济学研究方法和生态学统计方法，试图运用生态学原理，以综合和协调的理念为指导，梳理出农业土地退化防治的生态学研究方法，从而更好地用于实践。

关键词：提高土地生产力　农业　土壤肥力　研究方法

1　引言

近20年来，我国由于大量施用农药、化肥，导致农业用地严重退化。不仅造成作物产量降低，而且在一些地方还出现了土地荒漠化。土地生产力的下降，引起了各级政府部门的普遍关注，并采取了多种提高土地生产力的措施，以减少因土壤肥力下降和作物产量下降所造成的损失。

国内关于退化土地的提高措施主要有：(1)生物措施：通过植树造林、种草保育固土，防止水土流失；(2)工程措施：修筑水平梯田以避免肥沃土地的流失；(3)改革经营方式：包括运用轮作、间作、加强改土陪肥、对有机肥和无机肥的结合使用、对N、P、K的合理搭配等方式；(4)综合措施：多种方法综合使用。与此同时，虽然传统的研究手段仍占据主导地位，但随着生态学研究方法的发展，其众多研究方法已被大量运用于提高土地生产力研究。主要方法有：(1)土壤生态学测定法、植物生理生态学研究方法等室内生态学分析方法；(2)农户调查法、生态学植物群落调查法等野外生态学调查方法；(3)生态学田间试验设计；(4)生态经济学研究方法；(5)生态学统计方法，通过生态统计软件建模等。生态学研究方法大大地扩展了传统研究方法的广度和深度。

本文从生态学视角出发，运用生态学研究方法提高农业土地生产力，以综合和协调的理念指导研究，梳理出农业土地退化防治的生态学研究方法，以更好地应用于实践。

2　提高农业土地生产力的生态学研究方法

2.1　室内生态学分析方法。

2.1.1　土壤生态学研究方法。运用土壤生态学相关研究思路，找出土壤肥力退化的因素，采取有效措施以提高土地生产力。通过实验测定土壤各项化学元素数值变化，分析土壤水盐动态与肥力的变化规律；运用土壤生态学的基本理论和研究思路，分析土壤中制约作物高产的主要因素，从而制定提高作物生产力的生态对策。

传统方法以土壤农业化学方法为主，测土壤含水量、酸碱度、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾[1]等。而土壤生态学分析方法与传统的土壤元素研究方法不同，是以分子生态学技术研究土壤微生物多样性，通过微生物分子生物学技术(从土壤中提取DNA，进行PCR-DGGE、PCR-SSCP、RLFP分析等)，揭示出土壤微生物群落丰富的多样性和生态功能，进而分析土壤肥力和生产力的效应。

2.1.2　植物生理生态学研究方法。(1)植物光合生理生态研究方法。包括植物光合作用的测定方法、植物叶绿素荧光参数测定方法、叶绿素a和b含量的测定方法等。(2)植物根际生态学研究方法。主要研究过程为：采用根钻法采集根系样品，再通过扫描仪和根系软件测定细根长度、细根直径、细根面积、比根长、根长密度、根系体积，应用根系体积测定排水技术，采用TIC还原法测定根系活力。

运用植物生理生态学研究方法，通过对植物生理生态结构变化与生理过程的研究，从而了解土壤水盐动态和肥力状况。如植物根、茎、叶对盐分的反应、土壤养分与水分对植物光合作用的影响、土壤盐分与微量元素对植物光合作用的影响等研究。

2.2　野外生态学调查法。

2.2.1　农户调查法。是一种方便而又可靠的了解土地问题和现状的方法，对于得到关于土地的第一手真实资料具有重要作用。根据研究中具体情况制定调查表，再做实地调查。在“宁夏永宁县闽宁镇土地退化综合防治治理模式”研究项目中，通过对家庭基本情况、土地利用方式、农地地块投入产出表、菌菇和葡萄栽培投入产出、牧业养殖情况、草地状况、林地状况等方面进行调查，得到土地退化原因和机制，并根据实际从生态学角度提出防治模式。

2.2.2　生态学植物群落调查法。内容包括：识别植物、植物分布与生境调查、植物群落调查，植物群落时空分布(水平或垂直分布及演替)调查、植被的遥感判读和野外填图等。调查时，先选取一定数量的小面积典型地段，再记录面积内植物的物种组成、频度、多度、盖度等生态学特征，并推断该植物群落整体的组成与结构变化的生态学演替规律。通过对植物群落动态分析，掌握土地生产力及土地退化机理，以植物物种的选择和繁育为突破口进行土壤改良、以作物栽培品种来提高土地生产力。

2.3　生态学田间试验设计。

常用的生态学田间试验设计方法，包括顺序排列的试验设计中的对比法设计、间比法设计，随机排列的试验设计中的完全随机设计、随机区组设计、拉丁方设计、裂区设计、条区设计等。

通过田间试验设计，研究土壤水盐动态、免耕、轮作对土壤肥力与土地生产力影响，以提高土地生产力。丘陵地带以梯田的土壤肥力研究设计为主，依地理位置分成里坎、中部、外坎三个部位，分别设置空一白、氮肥匀施和氮肥分级施肥法，三个重复处理，按稻麦两熟轮作制进行定位试验。关于施用有机肥与无机肥，唐继伟等设计的方案如下：不施肥、有机无机配施、全有机肥、全无机肥，共4个处理，重复3次。而朱波等人在旱地自然免耕技术中设计为：在免耕基础上，设计平作、平作秸秆覆盖、垄作、垄作秸秆覆盖四个处理，小区面积为2m2，垄、沟宽60cm，垄高25cm，覆盖物厚度3cm，各重复处理三次，随机排列，在作物轮作方面，亦有人提出紫花苜蓿与粮食作物轮作、草木栖与粮食作物轮作套种、红豆草与粮食作物轮作等设计方法。

2.4　生态经济学研究方法。

生态经济学研究方法是将生态学和经济学有机地结合起来进行分析，寻求既发展社会经济又保护生态环境的研究方法。此方法主要应用于土地生产力研究过程中，为土地生态经济定价。土地资本与土地物质早已相互渗透而成为土地产品，具有使用价值和价值。生态经济定价方法认为土地不仅具有经济价值，还有生态价值，并可通过对土地的生态价值进行计算，换算成经济价值。因此，土地生产力的生态经济定价研究能有效节约使用土地，并以找准土地的经济价值与生态价值最佳结合点为目标。另外，从生态经济学角度，分析植物养分变化，探讨最佳施肥量与最佳肥料效应对于土地生产力与作物产量影响，争取用最少的肥料获得最大的经济效益，这是人们从事农业的最终目的，也是科学施肥的最终体现。按照生态经济学的研究方法，种植者不仅可以用有限的肥料获得最大的经济效益，而且还可以避免由于过多的养分流失、渗漏造成的地下水污染，从而取得良好的生态效益。

2.5　生态学统计方法。

生态学统计软件主要有cornell生态学软件、PcORD软件、CANOCO软件、VESPAN软件、SYN-TAX6、TABORD等。这些软件，通过与生态学数学分析方法、多元变量分析方法、生物群落梯度分析方法等生态学统计方法的结合，已被大量运用在土地生产力研究之中。

3　结语

实践证明，以生态学的视角，运用生态学的实验室室内研究方法、野外生态学调查方法、田间试验设计、生态经济方法、生态统计方法是提高土地生产力的有效研究手段。