旱地基于豆類綠肥不同輪作方式的經(jīng)濟(jì)效益分析

姚致遠(yuǎn), 王 崢, 李 婧, 魚昌為, 曹群虎, 曹衛(wèi)東, 高亞軍，4*

(1西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌 712100; 2陜西省長(zhǎng)武縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西長(zhǎng)武 713600; 3中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081; 4農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jīng)濟(jì)效益分析

姚致遠(yuǎn)1, 王 崢1, 李 婧1, 魚昌為2, 曹群虎2, 曹衛(wèi)東3, 高亞軍1，4*

(1西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌 712100; 2陜西省長(zhǎng)武縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西長(zhǎng)武 713600; 3中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081; 4農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100)

【目的】黃土高原旱地土壤貧瘠，傳統(tǒng)的夏休閑期雨熱資源豐富但利用率不高，評(píng)價(jià)不同輪作方式的經(jīng)濟(jì)效益，為選擇一種合理的種植模式、 保證農(nóng)民獲得可靠的收入提供依據(jù)?！痉椒ā勘狙芯客ㄟ^4年定位試驗(yàn)，以夏休閑-冬小麥一年一熟制為對(duì)照，測(cè)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(jīng)濟(jì)效益。【結(jié)果】豆類綠肥-冬小麥輪作經(jīng)濟(jì)效益最低，而且純收入的變異系數(shù)高達(dá)67.69%，與夏休閑-冬小麥輪作方式相比沒有優(yōu)勢(shì); 該輪作綠肥不同翻壓時(shí)間對(duì)作物產(chǎn)量、 總收入等指標(biāo)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(shù)最低，為15.42%，其中莖稈覆蓋和莖稈翻壓處理的作物產(chǎn)量、 總收入、 純收入等均高于移出處理?！窘Y(jié)論】從農(nóng)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(guān)系，是該地區(qū)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(chǎn)量，是應(yīng)推廣的技術(shù)措施。

旱地; 豆類綠肥; 輪作; 經(jīng)濟(jì)效益

不同輪作制度經(jīng)濟(jì)效益存在差異。相對(duì)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(huì)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(jī)碳含量、 降低氮肥用量、 提高小麥產(chǎn)量等諸多益處[8]。因此，本研究在現(xiàn)有的兩種種植制度中合理利用豆類綠肥，以期達(dá)到既能更充分利用水熱資源，又能提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。但對(duì)于豆類綠肥-冬小麥輪作，由于夏休閑期種植綠肥通常會(huì)消耗較多土壤水分，可能導(dǎo)致小麥減產(chǎn)[9]，這種情況在干旱年份尤其嚴(yán)重。為此本研究設(shè)置了3種不同的豆類綠肥利用方式，以期在發(fā)揮綠肥功能的同時(shí)，提高輪作的整體效益。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)位于黃土高原中南部的陜西省長(zhǎng)武縣丁家鎮(zhèn)十里鋪村農(nóng)技中心試驗(yàn)基地(35°12′787″N，107°44′ 703″E)，海拔1220m，屬西北內(nèi)陸暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫9.1℃。該地區(qū)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(jié)性分布不均，多集中于夏秋季節(jié)，雨熱同季(圖1)。試驗(yàn)地所在地區(qū)的農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)區(qū)。試驗(yàn)地土壤類型是黃蓋粘黑壚土，耕層土壤有機(jī)碳含量7.77g/kg、 全氮0.90g/kg、 硝態(tài)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(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)始于2009年6月，2013年6月結(jié)束。其中豆類綠肥-冬小麥輪作完成4個(gè)輪作周期，豆類綠肥-春玉米-冬小麥完成2個(gè)輪作周期(表1)。豆類綠肥為當(dāng)?shù)仄毡榉N植的大豆品種懷豆，小麥為長(zhǎng)武521，玉米為沈單16。懷豆播種時(shí)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(duì)綠肥和后季作物產(chǎn)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(shí)間為9月下旬，播前一次性施用N135kg/hm2和P2O5120kg/hm2; 玉米播種時(shí)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(zhǎng)時(shí)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(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 豆類綠肥-冬小麥輪作制度的經(jīng)濟(jì)效益

總收入(grossrevenue,yuan/hm2)= 小麥籽粒產(chǎn)量×當(dāng)年小麥?zhǔn)袌?chǎng)價(jià)格

成本 (cost,yuan/hm2)= 豆類綠肥專用肥價(jià)格×施用量+豆類種子價(jià)格×播種量+豆類綠肥機(jī)械播種成本+豆類綠肥機(jī)械翻壓成本+小麥?zhǔn)┑俊羶r(jià)格+小麥?zhǔn)┝琢俊亮追蕛r(jià)格+機(jī)械旋耕成本+小麥機(jī)械播種成本+小麥種子價(jià)格×播種量1.3.2 豆類綠肥-春玉米-冬小麥輪作制度經(jīng)濟(jì)效益

總收入 (Grossrevenue,yuan/hm2)= 懷豆籽粒產(chǎn)量×當(dāng)年懷豆市場(chǎng)價(jià)格+玉米籽粒產(chǎn)量×當(dāng)年玉米市場(chǎng)價(jià)格+小麥籽粒產(chǎn)量×當(dāng)年小麥?zhǔn)袌?chǎng)價(jià)格

成本 (Cost,yuan/hm2)= 豆類綠肥專用肥價(jià)格×施用量+豆類種子價(jià)格×播種量+豆類綠肥機(jī)械播種+豆類綠肥莖稈機(jī)械翻壓成本+玉米施氮量×氮肥價(jià)格+玉米施磷量×磷肥價(jià)格+玉米播前旋耕成本+玉米機(jī)械播種成本+玉米種子價(jià)格×播種量+地膜成本+小麥?zhǔn)┑俊恋蕛r(jià)格+小麥?zhǔn)┝琢俊亮追蕛r(jià)格+小麥播前旋耕成本+小麥機(jī)械播成本+小麥種子價(jià)格×播種量

純收入 (netbenefit,yuan/hm2) = 總收入-成本

產(chǎn)投比 (output/input) = 總收入/成本

1.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)首先通過Microsoftexcel2013進(jìn)行整理，再通過SAS8.2 (SASInstitute,Cary,USA)軟件進(jìn)行方差分析(P<0.05)。

2　結(jié)果與分析

2.1不同輪作制度作物產(chǎn)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(chǎn)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(dá)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(chǎn)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(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同一年份處理間差異達(dá)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(jīng)濟(jì)效益

表5　不同處理經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo) (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(dá)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(nóng)產(chǎn)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(jīng)濟(jì)效益及農(nóng)民的選擇

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

3.2不同輪作方式收入的穩(wěn)定性

4　結(jié)論

豆類綠肥-冬小麥輪作模式下，不同綠肥翻壓時(shí)間隨試驗(yàn)?zāi)晗拊黾訉?duì)產(chǎn)量的影響不顯著。因?yàn)樵撦喿髂Ｊ娇偝杀据^高和作物產(chǎn)量較低，其經(jīng)濟(jì)效益低于夏休閑-冬小麥;且純收入變異系數(shù)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(chǎn)量高，懷豆售價(jià)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(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，且懷豆與玉米生育期和當(dāng)?shù)亟邓呛陷^好，產(chǎn)出穩(wěn)定。因此這種輪作不僅能獲得高收入，而且收入變異系數(shù)小，能更好的保障當(dāng)?shù)剞r(nóng)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(wǎng)絡(luò)出版日期: 2015-07-24

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201103005,201503124); 國家小麥現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目; 教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”項(xiàng)目(NCET-08-0465); 農(nóng)業(yè)科研杰出人才及其創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)計(jì)劃資助。

姚致遠(yuǎn)(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