旱地基于豆類綠肥不同輪作方式的經濟效益分析

姚致遠, 王 崢, 李 婧, 魚昌為, 曹群虎, 曹衛東, 高亞軍，4*

(1西北農林科技大學資源環境學院，陜西楊凌 712100; 2陜西省長武縣農業技術推廣中心，陜西長武 713600; 3中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081; 4農業部西北植物營養與農業環境重點實驗室，陜西楊凌 712100)

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旱地基于豆類綠肥不同輪作方式的經濟效益分析

姚致遠1, 王 崢1, 李 婧1, 魚昌為2, 曹群虎2, 曹衛東3, 高亞軍1，4*

(1西北農林科技大學資源環境學院，陜西楊凌 712100; 2陜西省長武縣農業技術推廣中心，陜西長武 713600; 3中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081; 4農業部西北植物營養與農業環境重點實驗室，陜西楊凌 712100)

【目的】黃土高原旱地土壤貧瘠，傳統的夏休閑期雨熱資源豐富但利用率不高，評價不同輪作方式的經濟效益，為選擇一種合理的種植模式、 保證農民獲得可靠的收入提供依據。【方法】本研究通過4年定位試驗，以夏休閑-冬小麥一年一熟制為對照，測定并分析了豆類綠肥-冬小麥和豆類綠肥-春玉米-冬小麥兩種輪作方式及其不同豆類綠肥處理方式條件下的經濟效益。【結果】豆類綠肥-冬小麥輪作經濟效益最低，而且純收入的變異系數高達67.69%，與夏休閑-冬小麥輪作方式相比沒有優勢; 該輪作綠肥不同翻壓時間對作物產量、 總收入等指標存在年際差異。豆類綠肥-春玉米-冬小麥輪作，整體收入最高，而且純收入變異系數最低，為15.42%，其中莖稈覆蓋和莖稈翻壓處理的作物產量、 總收入、 純收入等均高于移出處理。【結論】從農民收入的角度來看，豆類綠肥-春玉米-冬小麥輪作很好的平衡了成本與收益的關系，是該地區較為合理的種植制度; 將綠肥籽粒收獲后，莖稈覆蓋式翻壓，可有效提高小麥、玉米的產量，是應推廣的技術措施。

旱地; 豆類綠肥; 輪作; 經濟效益

不同輪作制度經濟效益存在差異。相對于小麥連作，在春季或夏休閑期加入不同的谷類和牧草類作物輪作，純收入均會增加[6]; 在小麥連作體系中引入小扁豆并收獲籽粒比將其作為綠肥還田純收入更高[7-10]。在小麥-玉米輪作體系中加入豆類綠肥，并收獲其籽粒，不僅可增加輪作的整體收益，還有提高土壤有機碳含量、 降低氮肥用量、 提高小麥產量等諸多益處[8]。因此，本研究在現有的兩種種植制度中合理利用豆類綠肥，以期達到既能更充分利用水熱資源，又能提高經濟效益的目的。但對于豆類綠肥-冬小麥輪作，由于夏休閑期種植綠肥通常會消耗較多土壤水分，可能導致小麥減產[9]，這種情況在干旱年份尤其嚴重。為此本研究設置了3種不同的豆類綠肥利用方式，以期在發揮綠肥功能的同時，提高輪作的整體效益。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

試驗位于黃土高原中南部的陜西省長武縣丁家鎮十里鋪村農技中心試驗基地(35°12′787″N，107°44′ 703″E)，海拔1220m，屬西北內陸暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，年均氣溫9.1℃。該地區熱量豐富，年平均日照2226.5h，積溫2994℃，無霜期171d。多年年平均降水588mm，且季節性分布不均，多集中于夏秋季節，雨熱同季(圖1)。試驗地所在地區的農業主要依靠作物生育期的天然降水和作物播前土壤蓄水，屬于典型旱作農業區。試驗地土壤類型是黃蓋粘黑壚土，耕層土壤有機碳含量7.77g/kg、 全氮0.90g/kg、 硝態氮13.74mg/kg、pH7.50、 全磷0.66g/kg、 速效磷4.02mg/kg、 速效鉀131.95mg/kg。

1.2試驗設計

田間試驗始于2009年6月，2013年6月結束。其中豆類綠肥-冬小麥輪作完成4個輪作周期，豆類綠肥-春玉米-冬小麥完成2個輪作周期(表1)。豆類綠肥為當地普遍種植的大豆品種懷豆，小麥為長武521，玉米為沈單16。懷豆播種時間為6月中下旬，播前施用了30kg/hm2豆類綠肥專用肥，40kg/hm2磷肥或不施肥。但不同豆類綠肥播前施肥對綠肥和后季作物產量沒有影響，因此在本文中未討論; 在化肥成本中將各處理豆類綠肥播前施肥的開支取平均值。小麥播種時間為9月下旬，播前一次性施用N135kg/hm2和P2O5120kg/hm2; 玉米播種時間為4月中下旬，播前一次性施用N180kg/hm2和P2O590kg/hm2。

圖1　20092013年月降水量Fig.1　Monthly precipitation from 2009 to 2013

輪作方式Rotation作物種類Cropspecies生長時期GrowingperiodLG-WW懷豆Huaibean2009.72009.92011.72011.9冬小麥Winterwheat2009.102010.62011.102012.6懷豆Huaibean2010.72010.92012.72012.9冬小麥Winterwheat2010.102011.62012.102013.6LG-SM-WW懷豆Huaibean2009.72009.102011.72011.10春玉米Springmaize2010.52010.92012.52012.9冬小麥Winterwheat2010.102011.62012.102013.6

注(Note):LG-WW—豆類綠肥-冬小麥Leguminousgreenmanure-winterwheat;SF-WW—夏休閑-冬小麥Summerfallow-winterwheat;LG-SM-WW—豆類綠肥-春玉米-冬小麥Leguminousgreenmanure-springmaize-winterwheat.

1.3測定項目與方法

1.3.1 豆類綠肥-冬小麥輪作制度的經濟效益

總收入(grossrevenue,yuan/hm2)= 小麥籽粒產量×當年小麥市場價格

成本 (cost,yuan/hm2)= 豆類綠肥專用肥價格×施用量+豆類種子價格×播種量+豆類綠肥機械播種成本+豆類綠肥機械翻壓成本+小麥施氮量×價格+小麥施磷量×磷肥價格+機械旋耕成本+小麥機械播種成本+小麥種子價格×播種量1.3.2 豆類綠肥-春玉米-冬小麥輪作制度經濟效益

總收入 (Grossrevenue,yuan/hm2)= 懷豆籽粒產量×當年懷豆市場價格+玉米籽粒產量×當年玉米市場價格+小麥籽粒產量×當年小麥市場價格

成本 (Cost,yuan/hm2)= 豆類綠肥專用肥價格×施用量+豆類種子價格×播種量+豆類綠肥機械播種+豆類綠肥莖稈機械翻壓成本+玉米施氮量×氮肥價格+玉米施磷量×磷肥價格+玉米播前旋耕成本+玉米機械播種成本+玉米種子價格×播種量+地膜成本+小麥施氮量×氮肥價格+小麥施磷量×磷肥價格+小麥播前旋耕成本+小麥機械播成本+小麥種子價格×播種量

純收入 (netbenefit,yuan/hm2) = 總收入-成本

產投比 (output/input) = 總收入/成本

1.4數據處理

數據首先通過Microsoftexcel2013進行整理，再通過SAS8.2 (SASInstitute,Cary,USA)軟件進行方差分析(P<0.05)。

2　結果與分析

2.1不同輪作制度作物產量

表2　夏休閑-冬小麥和豆類綠肥-冬小麥不同綠肥處理方式小麥產量(kg/hm2)Table 2　Wheat yields in different rotations and green manure returning ways

注(Note):LG-WW—豆類綠肥-冬小麥Leguminousgreenmanure-winterwheat;SF-WW—夏休閑-冬小麥Summerfallow-winterwheat; 同列不同小寫字母表示同一年份處理間差異達到顯著水平(P<0.05)Differentlowercaselettersinthesamecolumnmeansignificantdifferencesamongtreatmentsatthe0.05level.

表3　豆類綠肥-春玉米-冬小麥輪作中懷豆莖稈不同處理方式的作物產量(kg/hm2)Table 3　Crops yields under different green manure retuning ways in the leguminousgreen manure-spring maize-winter wheat

注(Note): 同列數據后不同小寫字母表示同一年份處理間差異達到顯著水平(P<0.05)Valuesfollowedbydifferentlowercaselettersinthesamecolumnmeansignificantdifferencesamongtreatmentsatthe0.05level.

2.2不同輪作方式的成本

圖2　不同輪作方式成本組成 Fig.2　Cost composition of different rotations

輪作方式Rotation化肥成本Fertilizercost種子成本Seedcost田間管理FiledmanagementLG-WW0.9032.5521.05LG-SM-WW-9.3342.7015.38SF-WW-0.2036.3623.08

注(Note):LG-WW—豆類綠肥-冬小麥Leguminousgreenmanure-winterwheat;LG-SM-WW—豆類綠肥-春玉米-冬小麥Leguminousgreenmanure-springmaize-winterwheat;SF-WW—夏休閑-冬小麥Summerfallow-winterwheat

2.3不同輪作制度的經濟效益

表5　不同處理經濟效益指標 (yuan/hm2)Table 5　Economic benefits of different treatments

注(Note):LG-WW—豆類綠肥-冬小麥Leguminousgreenmanure-winterwheat;SF-WW—夏休閑-冬小麥Summerfallow-winterwheat;LG-SM-WW—豆類綠肥-春玉米-冬小麥Leguminousgreenmanure-springmaize-winterwheat; 同列不同小寫字母分別表示一年一熟輪作(LG-WW所有處理和SF-WW)或兩年三熟輪作(LG-SM-WW所有處理)處理間差異達到顯著水平(P<0.05)Differentlowercaselettersinthesamecolumnmeansignificantdifferencesamongone-crop-a-yearrotation(allthetreatmentsofLG-WWandSF-WW)or3-crops-rotated-within-2-yearsrotation(allthetreatmentsofLG-SM-WW)atP<0.05level. 同列大寫字母表示所有處理間差異顯著 (P<0.05)DifferentcapitallettersinthesamecolumnmeansignificantdifferencesamongalltreatmentsatP<0.05level.

圖3　豆類綠肥-春玉米-冬小麥輪作方式下各農產品占總收入的比例Fig.3　The gross revenue proportion of different crops in the leguminous green manure-spring maize-winter wheat rotation

3　討論

3.1不同輪作方式的經濟效益及農民的選擇

圖4　不同處理純收入的變異系數Fig.4　The coefficient of variation of net benefit of all treatments

3.2不同輪作方式收入的穩定性

4　結論

豆類綠肥-冬小麥輪作模式下，不同綠肥翻壓時間隨試驗年限增加對產量的影響不顯著。因為該輪作模式總成本較高和作物產量較低，其經濟效益低于夏休閑-冬小麥;且純收入變異系數大，難以被廣泛接受。

豆類綠肥-春玉米-冬小麥輪作總成本居中，其中玉米產量高，懷豆售價高，都有利于提高收入; 豆類綠肥莖稈翻壓和莖稈覆蓋可顯著提高作物產量和經濟效益，且懷豆與玉米生育期和當地降水吻合較好，產出穩定。因此這種輪作不僅能獲得高收入，而且收入變異系數小，能更好的保障當地農民收入。

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Profitanalysisofdifferentrotationsbasedonleguminousgreenmanureindrylandarea

YAOZhi-yuan1,WANGZheng1,LIJing1,YUChang-wei2,CAOQun-hu2,CAOWei-dong3,GAOYa-jun1,4*

(1 College of Resource and Environment, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China; 2 Shaanxi Changwu District Agro-technology Extension Center, Changwu, Shaanxi 713600, China; 3 Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 4 Key Laboratory of Plant Nutrition and the Agri-environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, Yangling, Shaanxi 712100, China)

【Objectives】IndrylandareaofLoessPlateau,soilisbarren,andtheheatandprecipitationresourcescanhardlybefullyutilizedduringsummerfallowperiod.Therefore,abettercroppingsystemisneededtosecurethefarmer’sincomedependingontheresultsofaprofitanalysisofdifferentrotations. 【Methods】A4-yearfieldtrialwasconductedtoassesseconomicbenefitsoftworotationsandcorrespondinggreenmanuretreatments.Leguminousgreenmanure-winterwheat(LG-WW)andleguminousgreenmanure-springmaize-winterwheat(LG-SM-WW)werecomparedwithsummerfallow-winterwheat(SF-WW)ascontrol,awidelyappliedrotationinlocalarea. 【Results】LG-WWhasthelowesteconomicbenefits,andthecoefficientofvariation(CV)ofnetbenefitsforLG-WWis67.69 %,whichindicatestherotationthuscouldn’treplacethetraditionalSF-WW.Thedifferencesofwheatyieldsandgrossrevenueamongthegreenmanuretreatmentsforthisrotationvaryfromyeartoyear.LG-SM-WWhasthehighestgrossrevenueandthelowestCV (15.42 %)ofnetbenefitsamongthethreerotationsystems,whichimpliesthatfarmerscouldachieveahighandstableincomebyapplyingthisrotation.Cropsyieldsandeconomicbenefitsunderthestrawmulchandincorporationtreatmentsforthisrotationarehigherthanthoseofmove-awaytreatmentinLG-SM-WWrotation. 【Conclusions】Legume-summermaize-whinterwheatrotationisthemostprofitablecroppingsysteminthedrylandofLoessPlateau.Afterharvestingthepodsoflegumes,thestrawisrecommendedtomulchingorincorporatedforhigheryieldofmaizeandwheat.

dryland;leguminousgreenmanure;rotation;economicbenefit

2014-09-11接受日期: 2014-11-04網絡出版日期: 2015-07-24

公益性行業(農業)科研專項(201103005,201503124); 國家小麥現代產業技術體系建設專項經費項目; 教育部“新世紀優秀人才支持計劃”項目(NCET-08-0465); 農業科研杰出人才及其創新團隊培養計劃資助。

姚致遠(1990—)，男，四川成都人，碩士研究生，主要從事土壤與肥料方面的研究工作。E-mail:zyyao90@vip.qq.com

E-mail:yajungao@nwsuaf.edu.cn

S551;S553

A

1008-505X(2016)01-0076-09