長(zhǎng)江中游地區(qū)水旱復(fù)種輪作模式資源利用率比較研究*

楊濱娟, 孫丹平, 張穎睿, 黃國(guó)勤

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長(zhǎng)江中游地區(qū)水旱復(fù)種輪作模式資源利用率比較研究*

楊濱娟, 孫丹平, 張穎睿, 黃國(guó)勤**

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)科學(xué)研究中心 南昌 330045)

為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)田資源高效利用, 維護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)良性循環(huán), 優(yōu)化長(zhǎng)江中游地區(qū)傳統(tǒng)種植模式, 本研究于2013年10月—2015年11月, 以冬閑連作為對(duì)照, 分析比較了不同水旱復(fù)種輪作模式(冬閑-早稻-晚稻→冬閑-早稻-晚稻、馬鈴薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻、蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻、綠肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻、油菜-花生-晚稻→馬鈴薯-玉米‖大豆-晚稻)的光、溫、水、土資源利用效率。結(jié)果表明: 水旱復(fù)種輪作模式的冬季、晚季和周年的光能利用率均比冬閑連作處理高, 周年光能利用率兩年間分別高8.26%~82.50%和2.63%~121.42%, 其中均以“蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻”輪作模式最高。水旱復(fù)種輪作模式的年有效積溫利用率均高于冬閑連作模式, 兩年間分別高12.87%~21.26%和11.17%~25.88%, 以“蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻”輪作模式最佳。兩年間水旱復(fù)種輪作模式的冬季、晚季和周年的水分利用率均比冬閑連作處理高, 其中周年水分利用率分別高45.36%~83.50%和40.00%~118.75%, 以“馬鈴薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻”輪作模式的晚季和周年水分利用率最高, “蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻”模式的冬季水分利用率最高。兩年間土地利用率均以“綠肥-早稻-晚稻”復(fù)種模式最高, 平均利用率達(dá)96.11%, “蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻”輪作模式的土地利用率表現(xiàn)最好。因此, 各水旱復(fù)種輪作模式的周年光能利用率、年有效積溫利用率、水分利用率和土地利用率均高于冬閑對(duì)照, 其中以“蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻”和“綠肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”輪作模式表現(xiàn)較好, 適宜在長(zhǎng)江中游地區(qū)推廣應(yīng)用。

長(zhǎng)江中游地區(qū); 水旱復(fù)種輪作; 種植模式; 光能利用率; 積溫利用率; 水分利用率; 土地利用率

江西省是中國(guó)水稻()生產(chǎn)大省和雙季稻主產(chǎn)區(qū), 地處江南丘陵和長(zhǎng)江中下游平原結(jié)合部, 光、熱、水資源配合良好, 具有適宜雙季稻生長(zhǎng)的良好氣候條件[1]。江西省水稻常年種植面積320萬(wàn)hm2, 約占全國(guó)水稻種植面積的10%, 是我國(guó)雙季稻種植比例最高的省份, 水稻總產(chǎn)1 800萬(wàn)t以上, 居全國(guó)第2位, 人均稻谷占有量居全國(guó)第1位[2], 有“江南糧倉(cāng)”的美譽(yù)[3], 對(duì)我國(guó)水稻生產(chǎn)乃至維護(hù)全國(guó)糧食安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但目前長(zhǎng)江中游地區(qū)普遍存在冬閑田面積大、種植結(jié)構(gòu)單一、化肥過(guò)量與利用效率低、光熱資源潛力發(fā)揮不足等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題, 不但造成光、熱、水、溫資源的浪費(fèi), 還導(dǎo)致土壤板結(jié)、酸化、病蟲抗(耐)藥性上升、環(huán)境污染和生態(tài)平衡破壞等一系列問(wèn)題, 嚴(yán)重威脅著我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境安全[4]。因此, 增加農(nóng)田復(fù)種指數(shù)、合理利用農(nóng)藥化肥、提高肥料利用率是我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重心環(huán)節(jié)。眾多研究表明[5-12], 冬季綠肥根系能夠疏松土壤, 活化礦質(zhì)元素, 翻壓還田后, 能夠提高土壤肥力和肥料利用率, 將農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中需要的化肥或氮肥施用量較常規(guī)施肥減少15%~40%, 從而對(duì)農(nóng)田保護(hù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。前人研究表明, 復(fù)種輪作模式比冬閑連作模式能顯著提高資源利用率[13]。王昆[14]研究表明, “水稻-玉米()”輪作模式的周年資源利用率效果較好, 周年溫度、降水生產(chǎn)效率和土地利用率分別為6.63 kg×hm-2×℃-1、4.54 g×m-2×mm-1和68.8%, 比其他模式分別提高4.7%~8.3%、6.6%~26.1%和1.21%~21.2%。陳阜等[15]研究表明, 發(fā)展多熟種植能在時(shí)間、空間及土地上集約高效地利用光、溫、水等自然資源。何世龍等[16]研究表明, 玉米與馬鈴薯()間套作, 改善了群體內(nèi)部和下部的受光狀況, 提高了光能利用率。李立娟等[17]研究表明, 與傳統(tǒng)冬小麥()-夏玉米相比, 黃淮海區(qū)雙季玉米周年光、溫生產(chǎn)效率平均增加26.1%和6.5%。前人對(duì)于農(nóng)田資源利用率的研究較多, 但對(duì)于長(zhǎng)江中游地區(qū)不同水旱復(fù)種輪作模式資源利用率的比較研究鮮有報(bào)道。本研究旨在完善稻田種植結(jié)構(gòu), 積極開發(fā)新的稻田種植模式, 將冬季農(nóng)業(yè)及水旱復(fù)種輪作體系應(yīng)用到實(shí)際農(nóng)田生產(chǎn)中, 通過(guò)比較分析長(zhǎng)江中游地區(qū)不同水旱復(fù)種輪作模式的資源利用率, 為維持農(nóng)田的地力、維護(hù)糧食安全、農(nóng)業(yè)生態(tài)安全和推動(dòng)南方稻區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供重要的理論和實(shí)踐參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2013年10月—2015年11月, 在江西省余江縣鄧家埠水稻原種場(chǎng)試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)地屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候, 四季分明, 平均年降雨1 788.8 mm, 年平均氣溫17.6 ℃, 年太陽(yáng)輻射總量454.27 kJ?cm-2, 年無(wú)霜期平均258 d。試驗(yàn)地水利資源豐富, 灌溉布局合理, 田地平整, 是水稻良種繁殖的理想之地, 多為泥沙淤積土, 少數(shù)為紅壤土, 土質(zhì)肥沃, 偏微酸性。試驗(yàn)前0~20 cm土層土壤肥力: 有機(jī)質(zhì)34.65 g×kg-1, 全氮1.85 g×kg-1, 堿解氮151.0 mg×kg-1, 有效磷59.76 mg×kg-1, 速效鉀38.00 mg×kg-1; pH 5.59。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)試驗(yàn)要求, 設(shè)置5個(gè)處理, 3次重復(fù), 共15個(gè)小區(qū), 小區(qū)面積63.75 m2(8.5 m×7.5 m), 小區(qū)間田埂、水溝和環(huán)溝的寬度分別為0.5 m、1 m和0.5 m, 按隨機(jī)區(qū)組排列。對(duì)照處理A為“冬閑-早稻-晚稻”連作種植模式, 其他4個(gè)處理進(jìn)行兩年復(fù)種輪作(表1)。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

“-”表示接茬, “‖”表示間作?！?” represents continuous planting; “‖” represents intercropping.

供試作物: 2014年和2015年早稻品種均為‘中嘉早17’, 屬中熟偏遲秈型早稻品種; 晚稻品種均為‘農(nóng)香98’, 為秈型常規(guī)水稻。兩年冬季綠肥(紫云英)品種為‘余江大葉籽’, 油菜、馬鈴薯、蔬菜(白菜)、玉米、大豆和花生的品種分別為‘灃油737’、‘中薯7號(hào)’、‘黑葉四月慢’、‘贛新花糯’、‘臺(tái)灣292糯’和‘粵油551糯’。各處理的旱作物種植規(guī)格均為每穴3粒, 定苗后留1株, 花生、玉米和大豆的行株距分別為30 cm×25 cm、60 cm×33 cm和40 cm×25 cm; 玉米間作大豆和玉米間作花生的行比均為2∶3, 玉米‖大豆的間距40 cm, 玉米‖花生的間距為35 cm。

1.3 田間管理措施

2014年早稻于3月26日播種, 4月23日移栽, 行株距為20 cm×14 cm, 7月21日收獲; 晚稻于6月28日播種, 7月29日移栽, 行株距為20 cm×17 cm, 11月5日收獲。2015年早稻于3月26日播種, 4月25日移栽, 行株距為20 cm×14 cm, 7月12日收獲; 晚稻于6月25日播種, 7月25日移栽, 行株距為20 cm×17 cm, 11月10日收獲。水稻田間管理措施: 秧苗3葉期要保持3~4 cm深的水, 加快分蘗生長(zhǎng); 5~6葉期輕曬田, 7~8葉期重曬田, 控制無(wú)效分蘗。孕穗期至抽穗期田間保持淺水層, 灌漿結(jié)實(shí)期間歇灌溉, 干濕交替, 養(yǎng)根保葉, 收割前一周斷水。

2013年紫云英于10月5日撒播, 油菜和蔬菜于11月24日移栽, 12月2日種植馬鈴薯, 2014年4月10日冬季作物測(cè)產(chǎn); 2014年4月15日種植春季旱作物單作花生、花生間作玉米、玉米間作大豆等, 2015年7月21日收獲。2014年紫云英于10月7日撒播, 油菜、蔬菜和馬鈴薯于11月16日移栽, 2015年4月15日冬季作物測(cè)產(chǎn); 2015年4月25日種植春季旱作物單作花生、花生間作玉米、玉米間作大豆等, 2015年7月15日收獲。冬季作物田間管理措施: 紫云英和油菜測(cè)產(chǎn)后均作綠肥翻壓還田, 翻耕前噴施除草劑“稻杰”, 紫云英和油菜播種量分別為37.5 kg×hm-2和7.5 kg×hm-2。紫云英播種后保持2 d潛水層, 促發(fā)芽, 馬鈴薯采用稻草覆蓋免耕栽培技術(shù)種植, 蔬菜撒播, 油菜移栽。

化肥施用主要有鈣鎂磷肥(P2O512%)、氯化鉀(K2O 60%)和尿素(N 46%)。油菜和蔬菜施鈣鎂磷肥150 kg×hm-2作基肥, 氯化鉀250 kg×hm-2、尿素80 kg×hm-2作追肥; 紫云英不施肥; 馬鈴薯施鈣鎂磷肥375 kg×hm-2, 氯化鉀 80 kg×hm-2, 尿素80 kg×hm-2, 用量以全生育期用量的2/3作基肥, 1/3作追肥; 玉米施尿素375 kg×hm-2, 過(guò)磷酸鈣225 kg×hm-2, 氯化鉀300 kg×hm-2, 施肥比例為 N∶P2O5∶K2O=1∶0.6∶0.8, 磷肥作為基肥, 鉀肥采用苗肥∶穗肥=2∶1, 氮肥采用基肥∶苗肥∶穗肥=2∶3∶5施用; 大豆和花生施鉀肥100 kg×hm-2, 按基肥∶花肥=1∶1, 鈣鎂磷肥250 kg×hm-2、尿素100 kg×hm-2, 按基肥∶花肥=2∶3施用; 早稻施肥為鈣鎂磷肥500 kg×hm-2、尿素320 kg×hm-2和氯化鉀108.3 kg×hm-2, 以基肥為主, 早施追肥, 適增磷、鉀肥; 晚稻施肥為鈣鎂磷肥333 kg×hm-2、尿素173.9 kg×hm-2和氯化鉀416.7 kg×hm-2, 其中80%作基肥, 20%作穗肥, 后期少施氮肥。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 氣象因子監(jiān)測(cè)

所用氣象數(shù)據(jù)由江西省氣象臺(tái)提供。利用生成的日值氣象資料, 計(jì)算周年和不同作物季的總輻射、有效積溫和降雨量。

1.4.2 生物量測(cè)定

于水稻成熟期取樣調(diào)查早稻干物重積累量, 每小區(qū)5叢, 4次重復(fù), 葉片、莖鞘和穗(抽穗后)分開, 105 ℃殺青30 min, 80 ℃下烘干至恒重, 測(cè)定干物質(zhì)重。

1.4.3 產(chǎn)量測(cè)定

于水稻成熟期, 在各小區(qū)普查50蔸作為有效穗計(jì)算的依據(jù), 然后用平均數(shù)法在各小區(qū)中隨機(jī)選取有代表性的水稻植株5蔸, 作為考種材料, 調(diào)查其產(chǎn)量構(gòu)成，即每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及千粒重。并于成熟期取樣測(cè)產(chǎn), 小區(qū)測(cè)產(chǎn)面積為63.75 m2, 脫粒并曬干, 清除雜質(zhì)后, 測(cè)定總重和含水量, 按照14%含水量折算水稻產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

本研究主要考察稻田水旱復(fù)種輪作模式的光能利用率、年有效積溫利用率、水分利用率和土地利用率等資源利用率。

1)光能利用率。光能利用率計(jì)算方法見式(1)[18]:

(%)=∑(×)/∑×100% (1)

式中:為光能利用率;為單位面積作物產(chǎn)量的干重;為單位干物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的熱量;為全年太陽(yáng)輻射能, 其中太陽(yáng)1年輻射能量在研究區(qū)為4 542.7 MJ×m-2×a-1。

2)年有效積溫利用率。作物從種到收的日平均氣溫總和稱為積溫, 日平均氣溫超過(guò)10 ℃的部分相加稱為有效積溫。

年有效積溫利用率(%)=作物生育期間有效積溫/

全年有效積溫 (2)

3)水分利用率。水分利用率反映降水量對(duì)作物產(chǎn)量形成的貢獻(xiàn), 采用產(chǎn)量水平的水分利用率計(jì)算[19-20], 研究區(qū)年均降雨量為1 788.8 mm, 冬季作物與旱作物無(wú)灌溉, 水稻進(jìn)行間歇灌溉與曬田相結(jié)合。

水分利用率=干物質(zhì)產(chǎn)量/總耗水量

(耗水量=降水量+灌溉量) (3)

4)土地利用率

土地利用率(%)=周年土地利用期(d)/365×l00% (4)

式中: 土地利用期(d)用作物大田生育期表示。

1.6 數(shù)據(jù)處理和評(píng)價(jià)

采用Microsoft Excel 2010處理數(shù)據(jù), 用SPSS 17.0系統(tǒng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻田水旱復(fù)種輪作對(duì)光能利用率的影響

光能利用率是單位面積土地上作物光合作用所合成的有機(jī)物中貯存的化學(xué)能占照射在該土地面積上的太陽(yáng)光能量的百分?jǐn)?shù), 作物光能利用率的提高一定程度上可以提高作物產(chǎn)量[21]。熱值是評(píng)價(jià)植物太陽(yáng)能累計(jì)和化學(xué)能轉(zhuǎn)化效率的重要指標(biāo)[20]。作物單位干物質(zhì)熱量參考表2[22-23], 作物秸稈能量≈籽粒能量[24]。

表2 稻田水旱復(fù)種輪作系統(tǒng)中各作物單位干物質(zhì)熱量

由表3可知, 2014年和2015年各水旱復(fù)種輪作模式的冬季、晚季和周年的光能利用率均比冬閑連作處理高, 其中周年光能利用率分別高8.26%~82.50%和2.63%~121.42%, 其中均以“蔬菜-花生‖玉米-晚稻”模式最高。由光能利用率的復(fù)種均值可知, “油菜-花生-晚稻”模式的冬季光能利用率最高, “蔬菜-花生‖玉米-晚稻”的春季和周年光能利用率最高, 而“綠肥-早稻-晚稻”模式的晚季光能利用率最高。綜合兩年輪作模式的光能利用率平均值可知, “蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻”輪作模式的冬季、春季和周年光能利用率均最高, 晚季最高的是“馬鈴薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻”輪作模式。

2.2 稻田水旱復(fù)種輪作對(duì)年有效積溫利用率的影響

表4反映了稻田水旱復(fù)種輪作對(duì)年有效積溫利用率的影響。數(shù)據(jù)來(lái)源于2014年和2015年余江縣日平均氣溫統(tǒng)計(jì), 以紫云英撒播開始到晚稻收獲為1周年計(jì)算年有效積溫和日有效積溫。連續(xù)兩年稻田水旱復(fù)種輪作模式的年有效積溫利用率均高于冬閑連作處理, 分別高12.87%~21.26%和11.17%~25.88%, 且以2015年“綠肥-早稻-晚稻”復(fù)種模式最佳, 平均有效積溫利用率達(dá)93.47%, 輪作模式以“蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻”最佳, “綠肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”輪作模式次之。由于綠肥在晚稻收獲前撒播, 與晚稻套種生長(zhǎng), 生育期較長(zhǎng), 吸收的有效積溫較多, 使得“綠肥-早稻-晚稻”模式表現(xiàn)較好, 從而促進(jìn)后作作物的生長(zhǎng)。

表3 稻田不同水旱復(fù)種輪作對(duì)光能利用率的影響

表4 稻田水旱復(fù)種輪作對(duì)年有效積溫利用率的影響

2.3 稻田水旱復(fù)種輪作對(duì)水分利用率的影響

由表5可知, 2014年和2015年各水旱復(fù)種輪作模式的冬季、晚季和周年水分利用率均比冬閑連作處理高, 其中周年水分利用率分別高45.36%~83.50%和40.00%~118.75%, 其中“蔬菜-花生‖玉米-晚稻”復(fù)種模式表現(xiàn)較好。綜合兩年輪作模式的水分利用率平均值可知, 除春季以外, 各水旱輪作模式的冬季、晚季和周年的水分利用率均高于冬閑連作處理, 其中“馬鈴薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻”模式的晚季和周年水分利用率均達(dá)到最高, 而冬季水分利用率是“蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻”模式最高。

表5 稻田水旱復(fù)種輪作對(duì)水分利用率的影響

2.4 稻田水旱復(fù)種輪作對(duì)土地利用率的影響

由表6可知, 2014年和2015年的各水旱復(fù)種輪作模式土地利用率均高于冬閑連作處理, 且均以“綠肥-早稻-晚稻”復(fù)種模式最高, 兩年平均土地利用率達(dá)96.11%, 其次為“蔬菜-花生‖玉米-晚稻”和“油菜-花生-晚稻”, 平均土地利用率均為92,64%; “蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻”輪作模式的土地利用率表現(xiàn)最高, 其次為“綠肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”模式。

3 討論與結(jié)論

長(zhǎng)江中游地區(qū)是我國(guó)重要的種植業(yè)優(yōu)勢(shì)區(qū), 該區(qū)種植業(yè)結(jié)構(gòu)在不斷地調(diào)整。20世紀(jì)70年代起, 該區(qū)逐漸形成糧經(jīng)飼初步結(jié)合, 實(shí)現(xiàn)糧(后季稻)、飼(春玉米)、經(jīng)菜果(冬春間套作)等多元種植, 成為該區(qū)農(nóng)作制度向新階段發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。目前, 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的資源利用效率問(wèn)題日益成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。熱量資源是影響作物種植制度的一個(gè)重要因素, 江西省光熱資源豐富, 成為水旱復(fù)種輪作模式的重要基礎(chǔ)[25]。為此本文針對(duì)長(zhǎng)江中游不同水旱復(fù)種輪作模式的資源利用率展開比較研究。研究表明, 水旱復(fù)種輪作模式的冬季、晚季和周年的光能利用率均比冬閑連作處理高, 其中周年光能利用率兩年分別高8.26%~82.50%和2.63%~121.42%。李小勇[24]研究也表明, 與傳統(tǒng)雙季稻模式相比, “春玉米-晚稻”周年土地資源利用率, 光、溫、水資源生產(chǎn)效率和光能利用率分別提高9.75%、14.70%、20.40%、12.10%和19.10%。綠肥種植和水旱輪作對(duì)于光能的獲取具有一定的優(yōu)勢(shì), 目前高產(chǎn)田的光能利用率為1%~2%, 一般低產(chǎn)田只有0.5%左右, 長(zhǎng)江中下游地區(qū)稻田的光能利用率較低, 僅為1.03%左右[26]。本研究表明, 水旱復(fù)種輪作模式的周年光能利用率范圍為0.76%~1.69%, “蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻”輪作模式在光能利用率上優(yōu)勢(shì)顯著, 因而在周年物質(zhì)生產(chǎn)上具有無(wú)可比擬的相對(duì)優(yōu)勢(shì)。

表6 稻田水旱復(fù)種輪作對(duì)土地利用率的影響

李淑婭等[27]研究表明, 與雙季稻相比, “春玉米-晚稻”和雙季玉米積溫生產(chǎn)效率分別提高16.4%和11.4%。本研究中, 與冬閑連作模式相比, 水旱復(fù)種輪作模式的年有效積溫利用率兩年分別高12.87%~ 21.26%和11.17%~25.88%, 輪作模式以“蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻”最佳。Alberto等[28]研究表明, “玉米-水稻”兩年輪作后, 玉米水分利用率平均為1.51 kg×m-3, 水稻水分利用率平均為0.59 kg×m-3。本研究中2014年和2015年水旱復(fù)種輪作模式的冬季、晚季和周年的水分利用率均比冬閑連作處理高, 其中周年水分利用率高出幅度分別為45.36%~83.50%和40.00%~118.75%, 其中“蔬菜-花生‖玉米-晚稻”復(fù)種模式的周年平均水分利用率最高。

因此, 稻田水旱復(fù)種輪作模式的周年光能利用率、年有效積溫利用率、水分利用率和土地利用率均高于冬閑連作模式, 其中以“蔬菜-花生‖玉米-晚稻→綠肥-早稻-晚稻”和“綠肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”輪作模式表現(xiàn)較好, 適宜在長(zhǎng)江中游地區(qū)推廣應(yīng)用。但稻田水旱復(fù)種輪作模式單純從光、溫、水、土這幾種自然資源利用的角度, 還不足以說(shuō)明誰(shuí)好誰(shuí)壞, 尤其是種植作物多, 使投入增加。因此, 化肥、農(nóng)藥增加對(duì)于土地的壓力和環(huán)境影響是否加大, 需要進(jìn)一步研究和探討。

[1] 陳波, 周年兵, 郭保衛(wèi), 等. 江西雙季晚稻不同緯度產(chǎn)量、生育期及溫光資源利用的差異[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2017, 50(8): 1403–1415 CHEN B, ZHOU N B, GUO B W, et al. Differences of double-cropping late rice in yield, growth stage and utilization of temperature and illumination in different latitudes of Jiangxi Province[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2017, 50(8): 1403–1415

[2] 歐陽(yáng)林娟, 陳小榮, 傅軍如, 等. 關(guān)于發(fā)展江西水稻種子企業(yè)的對(duì)策與建議[J]. 中國(guó)稻米, 2011, 17(6): 28–30 OUYANG L J, CHEN X R, FU J R, et al. Countermeasures and suggestions on developing rice seed enterprises in Jiangxi[J]. China Rice, 2011, 17(6): 28–30

[3] 石慶華, 潘曉華. 雙季水稻生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)答[M]. 南昌: 江西科學(xué)技術(shù)出版社, 2010: 6 SHI Q H, PAN X H. Technical Questions and Answers on Double-Season Rice Production[M]. Nanchang: Jiangxi Science & Technology Press, 2010: 6

[4] 侯方舟, 屠乃美, 何康, 等. 南方雙季稻區(qū)冬種綠肥對(duì)土壤質(zhì)量的影響研究進(jìn)展[J]. 作物研究, 2015, 29(6): 682–686 HOU F Z, TU N M, HE K, et al. Research progress in the effect of winter planting-green manure on double cropping rice system of south[J]. Crop Research, 2015, 29(6): 682–686

[5] EDMEADES D C. The long-term effects of manures and fertilizers on soil productivity and quality: A review[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2003, 66(2): 165–180

[6] JAMA B, PALM C A, BURESH R J, et al.as a green manure for soil fertility improvement in western Kenya: A review[J]. Agroforestry Systems, 2000, 49(2): 201–221

[7] 李成亮, 孔宏敏, 何園球. 施肥結(jié)構(gòu)對(duì)旱地紅壤有機(jī)質(zhì)和物理性質(zhì)的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2004, 18(6): 116–119 LI C L, KONG H M, HE Y Q. Effect of fertilization structures on soil organic matter and physical properties of upland field in red soil area[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2004, 18(6): 116–119

[8] 焦彬, 顧榮申, 張學(xué)上. 中國(guó)綠肥[M]. 北京: 農(nóng)業(yè)出版社, 1986: 50–65 JIAO B, GU R S, ZHANG X S. Green Manure in China[M]. Beijing: Agriculture Press, 1986: 50–65

[9] 王琴, 潘茲亮, 呂玉虎, 等. 紫云英綠肥對(duì)土壤養(yǎng)分的影響[J]. 草原與草坪, 2011, 31(1): 58–60 WANG Q, PAN Z L, LYU Y H, et al. Effects of ploughing downon soil nutrients[J]. Grassland and Turf, 2011, 31(1): 58–60

[10] 王允青, 張祥明, 劉英, 等. 施用紫云英對(duì)水稻產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2004, 32(4): 699–700 WANG Y Q, ZHANG X M, LIU Y, et al. Effect of Chinese milk vetch on rice yield and soil nutrients[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2004, 32(4): 699–700

[11] 楊曾平, 徐明崗, 聶軍, 等. 長(zhǎng)期冬種綠肥對(duì)雙季稻種植下紅壤性水稻土質(zhì)量的影響及其評(píng)價(jià)[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2011, 25(3): 92–97 YANG Z P, XU M G, NIE J, et al. Effect of long-term winter planting-green manure on reddish paddy soil quality and its comprehensive evaluation under double-rice cropping system[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2011, 25(3): 92–97

[12] 郭云周, 尹小懷, 王勁松, 等. 翻壓等量綠肥和化肥減量對(duì)紅壤旱地烤煙產(chǎn)量產(chǎn)值的影響[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 25(6): 811–816 GUO Y Z, YIN X H, WANG J S, et al. Effects of equal quantity green manure application and different fertilizer rates on yield and output value of flue-cured tobacco in red soil of upland in Yunnan[J]. Journal of Yunnan Agricultural University, 2010, 25(6): 811–816

[13] 唐勁馳, MBOREHA I A, 佘麗娜, 等. 大豆根構(gòu)型在玉米/大豆間作系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)作用[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2005, 38(6): 1196?1203 TANG J C, MBOREHA I A, SHE L N, et al. Nutritional effects of soybean root architecture in a maize/soybean intercropping system[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2005, 38(6): 1196?1203

[14] 王昆. 南方稻田水稻-玉米不同搭配種植模式的產(chǎn)量與資源利用效率比較研究[D]. 長(zhǎng)沙: 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014 WANG K. A comparative study on yield and resource utilization efficiency of rice-maize with different planting patterns in paddy field in south China[D]. Changsha: Hunan Agricultural University, 2014

[15] 陳阜, 梁志杰, 陳述泉. 多熟制的發(fā)展前景[J]. 世界農(nóng)業(yè), 1997, (6): 18–20 CHEN F, LIANG Z J, CHEN S Q. The development prospects of multi-mature[J]. Word Agriculture, 1997, (6): 18–20

[16] 何世龍, 艾厚煜. 玉米、馬鈴薯間套作模式評(píng)價(jià)[J]. 作物雜志, 2001, (3): 18–20 HE S L, AI H Y. Evaluation on intercropping models of maize and potato[J]. Crops, 2001, (3): 18–20

[17] 李立娟, 王美云, 薛慶林, 等. 黃淮海雙季玉米產(chǎn)量性能與資源效率的研究[J]. 作物學(xué)報(bào), 2011, 37(7): 1229?1234 LI L J, WANG M Y, XUE Q L, et al. Yield performance and resource efficiency of double-cropping maize in the Yellow, Huai and Hai River valleys region[J]. Acta Agronomica Sinica, 2011, 37(7): 1229?1234

[18] 黃國(guó)勤. 中國(guó)耕作學(xué)[M]. 北京: 新華出版社, 2001: 61 HUANG G Q. The Farming in China[M]. Beijing: Xinhua Press, 2001: 61

[19] 王美云, 任天志, 趙明, 等. 雙季青貯玉米模式物質(zhì)生產(chǎn)及資源利用效率研究[J]. 作物學(xué)報(bào), 2007, 33(8): 1316–1323 WANG M Y, REN T Z, ZHAO M, et al. Matter production and resources use efficiency of double-cropping silage maize system[J]. Acta Agronomica Sinica, 2007, 33(8): 1316–1323

[20] 侯連濤, 江曉東, 韓賓, 等. 不同覆蓋處理對(duì)冬小麥氣體交換參數(shù)及水分利用效率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2006, 22(9): 58–63 HOU L T, JIANG X D, HAN B, et al. Effects of different mulching treatments on the gas exchange parameters and water use efficiency of winter wheat[J]. Transactions of the CSAE, 2006, 22(9): 58–63

[21] 徐學(xué)華. 作物光能利用率的影響因素及提高途徑[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2011, (19): 127 XU X H. Influencing factors of utilization rate of crop light energy and ways to improve[J]. Modern Agricultural Sciences and Technology, 2011, (19): 127

[22] 駱世明. 農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2001: 8LUO S M. Agroecology[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2001: 8

[23] 徐勇, 齊文虎, 謝高地, 等. 農(nóng)業(yè)自然資源利用效率的因子-能量評(píng)價(jià)模型及其應(yīng)用[J]. 資源科學(xué), 2002, 24(3): 86–91 XU Y, QI W H, XIE G D, et al. The factor-energy evaluation model of agricultural natural resources utilization efficiency and its application[J]. Resources Science, 2002, 24(3): 86–91

[24] 李小勇. 南方稻田春玉米-晚稻種植模式資源利用效率及生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)研究[D]. 長(zhǎng)沙: 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué), 2011 LI X Y. Study on the utilization efficiency and productivity of spring maize-late rice cropping model in south China[D]. Changsha: Hunan Agricultural University, 2011

[25] 陳夔. 我國(guó)南方地區(qū)多熟種植制度的模式及效益淺析[J]. 南方農(nóng)業(yè), 2012, 6(5): 13–15 CHEN K. Analysis on the mode and benefit of multi-cropping system in south China[J]. South China Agriculture, 2012, 6(5): 13–15

[26] 周淑新, 董梅英, 孫蘇卿. 作物生產(chǎn)與光合效率的相關(guān)分析[J]. 張家口農(nóng)專學(xué)報(bào), 2003, 19(2): 4–5 ZHOU S X, DONG M Y, SUN S Q. Correlation analysis of crop production and photosynthetic efficiency[J]. Journal of Zhangjiakou Agricultural College, 2003, 19(2): 4–5

[27] 李淑婭, 田少陽(yáng), 袁國(guó)印, 等. 長(zhǎng)江中游不同玉稻種植模式產(chǎn)量及資源利用效率的比較研究[J]. 作物學(xué)報(bào), 2015, 41(10): 1537–1547 LI S Y, TIAN S Y, YUAN G Y, et al. Comparison of yield and resource utilization efficiency among different maize and rice cropping systems in middle reaches of Yangtze River[J]. Acta Agronomica Sinica, 2015, 41(10): 1537–1547

[28] ALBERTO M C R, QUILTY J R, BURESH R J, et al. Actual evapotranspiration and dual crop coefficients for dry-seeded rice and hybrid maize grown with overhead sprinkler irrigation[J]. Agricultural Water Management, 2014, 136: 1–12

Comparison of resources use efficiencies among paddy-upland multi-crop rotation systems in the middle reaches of Yangtze River*

YANG Binjuan, SUN Danping, ZHANG Yingrui, HUANG Guoqin**

(Center for Ecological Science Research, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China)

A field experiment was conducted to search for the possibility of efficient use of farmland resources, maintain virtuous circle of agricultural ecology and optimize traditional planting patterns in the middle reaches of Yangtze River. The use efficiencies of solar radiation, heat, water and land in 5 paddy-upland multi-crop rotation systems (winter fallow-early rice-late rice → winter fallow-early rice-late rice, potato-maize‖soybean-late rice → vegetable-peanut‖corn-late rice, vegetable-peanut‖corn-late rice → green manure-early rice-late rice, milk vetch-early rice-late rice → rapeseed-peanut-late rice,rapeseed-peanut-late rice → potato-maize‖ soybean-late rice) with continuous cropping with winter fallow as the control were analyzed. Results showed that solar radiation use efficiency in winter, late season and for the year under paddy-upland multi-cropping rotation patterns was higher than continuous cropping with winter fallow. Annual solar radiation use efficiency was respectively 8.26%-82.50% and 2.63%-121.42% higher than continuous winter fallow during the two years. Vegetable-peanut‖corn-late rice → green manure-early rice-late rice pattern had the highest solar radiation use efficiency in winter, spring and in the whole year. Annual effective accumulated temperature utilization rate of paddy-upland multi-cropping rotation patterns was higher than that of continuous cropping with winter fallow, which were respectively 12.87%-21.26% and 11.17%-25.88% higher than continuous cropping with winter fallow during the two years. Vegetable-peanut‖corn-late rice → green manure-early rice-late rice pattern was the best among all patterns. Water use efficiency in winter, late season and for the year under paddy-upland multi-cropping rotation patterns was higher than that of continuous cropping with winter fallow, with annual water use efficiencies respectively 45.36%-83.50% and 40.00%-118.75% higher during the two years. Potato-maize‖soybean-late rice → vegetable-peanut‖corn-late rice pattern was best in late season and annual year. Vegetable-peanut‖corn-late rice → green manure-early rice-late rice was the highest in winter. Land use efficiency of green manure-early rice-late rice rotation pattern was the highest, with an average utilization rate of 96.11%. Land use efficiency of vegetable-peanut‖maize-late rice → green manure-early rice-late rice multi-cropping pattern was the highest. Comprehensive analysis showed that annual solar radiation use efficiency, annual effective accumulated temperature utilization rate, water use efficiency and land use efficiency under paddy-upland multi-cropping rotation patterns were higher than that under continuous cropping with winter fallow. Vegetable-peanut‖corn-late rice → green manure-early rice-late rice, and milk vetch-early rice-late rice → rapeseed-peanut-late rice performed better and thus suitable for promotion in the middle reaches of Yangtze River.

Middle reaches of Yangtze River; Paddy-upland multiple cropping rotation systems; Planting patterns; Solar radiation use efficiency; Accumulated temperature utilization rate; Water use efficiency; Land use efficiency

, E-mail: hgqjxes@sina.com

Jan. 3, 2018;

Mar. 4, 2018

S344; S55

A

1671-3990(2018)08-1197-09

10.13930/j.cnki.cjea.180006

* 江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(GJJ160395)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題(2016YFD0300208)和國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2012BAD14B14)資助

黃國(guó)勤, 研究方向?yàn)樽魑飳W(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)發(fā)展與區(qū)域農(nóng)業(yè)、資源環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展等。E-mail: hgqjxes@sina.com 楊濱娟, 研究方向?yàn)楦髦贫扰c農(nóng)業(yè)生態(tài)。E-mail: yangbinjuan27@sina.com

2018-01-03

2018-03-04

* This study was supported by the Project for Science and Technology Research of Department of Education of Jiangxi Province (GJJ160395), the National Key Research and Development Program of China (2016YFD0300208), and the National Key Technology R&D Program of China (2012BAD14B14).

楊濱娟, 孫丹平, 張穎睿, 黃國(guó)勤. 長(zhǎng)江中游地區(qū)水旱復(fù)種輪作模式資源利用率比較研究[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2018, 26(8): 1197-1205

YANG B J, SUN D P, ZHANG Y R, HUANG G Q. Comparison of resources use efficiencies among paddy-upland multi-crop rotation systems in the middle reaches of Yangtze River[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(8): 1197-1205