山蕗-水稻輪作模式的綜合效益分析

邢曉鳴，孟華兵，呂進(jìn)，沈漢初，蔡根林，顧永強(qiáng)

(1.湖州市吳興區(qū)農(nóng)林技術(shù)推廣服務(wù)中心，浙江 湖州 313000； 2.湖州市植物保護(hù)檢疫站，浙江 湖州 313000；3.道場(chǎng)鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，浙江 湖州 313000)

一段時(shí)期以來(lái)，隨著城市現(xiàn)代化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，耕地面積無(wú)論是在質(zhì)量上還是在數(shù)量上都呈現(xiàn)出快速下滑的趨勢(shì)。農(nóng)民為了經(jīng)濟(jì)效益而發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)等比較效益高的產(chǎn)業(yè)，也進(jìn)一步加劇了糧食主產(chǎn)區(qū)“非農(nóng)化”“非糧化”的問(wèn)題[1]。浙江省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迅猛，但是糧食自給率已不足40%[2]。湖州市作為浙江省重要的商品糧生產(chǎn)基地，是浙江省糧食主產(chǎn)區(qū)之一，但是近年來(lái)隨著糧食生產(chǎn)成本的增高和利潤(rùn)的降低，糧食生產(chǎn)面積也呈現(xiàn)快速下降的趨勢(shì)，嚴(yán)重威脅糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定。如何合理配置農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，有效解決“政府要糧，農(nóng)民要錢”的矛盾是目前亟待解決的難題。

山蕗是一種旱作野生蔬菜，富含豐富的礦物質(zhì)和氨基酸。山蕗+水稻是一種生態(tài)高效的水旱輪作栽培模式，利用作物的不同生產(chǎn)周期合理利用土地資源，提高了單位土地的產(chǎn)出率，并且水旱輪作能夠改善土壤理化特性[3]，加速土壤有機(jī)質(zhì)更新，增加土壤的通透性，降低生產(chǎn)過(guò)程中病蟲草害的發(fā)生趨勢(shì)。然而，現(xiàn)有的關(guān)于山蕗-水稻輪作模式的研究較少。本研究通過(guò)合理安排茬口，實(shí)行山蕗-水稻輪作模式，以湖州當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)的稻麥輪作為對(duì)照，分析糧經(jīng)水旱輪作前后土壤理化性質(zhì)的變化，綜合評(píng)價(jià)其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益，以期為該模式的推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

晚稻品種選擇早熟、優(yōu)質(zhì)、抗病的常規(guī)稻品種嘉禾218；山蕗選擇肥大、無(wú)病害的肉質(zhì)根莖。

1.2 方法

試驗(yàn)地點(diǎn)在湖州市吳興區(qū)埭溪鎮(zhèn)上強(qiáng)村農(nóng)邦糧油植保農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社。試驗(yàn)地全年溫度≥10 ℃的生長(zhǎng)期為217～222 d，年積溫4 772～4 960 ℃。水稻生長(zhǎng)季(5—10月)降水量734～905 mm，屬熱量中等、半干燥氣候生態(tài)型[4]。

山蕗在10月中下旬水稻收割后進(jìn)行深耕筑畦開(kāi)溝，選擇肥大、無(wú)病害的肉質(zhì)根莖，按照每2～3個(gè)節(jié)10～15 cm切為一段的方法作種栽。山蕗是一種需肥量大的作物，因此，全生育期需采取“少吃多餐”的施肥原則，基肥全部為有機(jī)肥，根據(jù)長(zhǎng)勢(shì)追肥1～2次。山蕗收割之后，將山蕗根翻耕還田。晚稻于6月移栽，水稻全生育期不施用肥料。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

土壤樣品采集。每年在水稻收獲季取土化驗(yàn)，取0～30 cm土層土樣，按“Z”字形5點(diǎn)取樣并混合均勻，裝入采樣袋密封。土壤有機(jī)質(zhì)采用油浴加熱-K2Cr2O7容量法測(cè)定，土壤全氮采用開(kāi)氏法測(cè)定，土壤速效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，土壤速效鉀采用1 mol·L-1NH4OAc浸提-火焰光度法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)調(diào)查與分析

記錄水稻、山蕗栽培前后各項(xiàng)材料及人工成本的投入與產(chǎn)出。用Excel 2010整理數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

土壤水溶性鹽含量是鹽堿土的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是限制作物生長(zhǎng)的一個(gè)障礙因素。如表1所示，2016—2018年，與稻麥輪作相比，山蕗-水稻輪作的土壤水溶性鹽含量呈下降趨勢(shì)，水溶性鹽含量由2016年的2.0 g·kg-1降低至1.1 g·kg-1；土壤pH值呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，由2016年的5.86增至2018年的6.80。這說(shuō)明山蕗-水稻輪作模式相比于稻麥輪作可以有效緩解土壤酸化，降低土壤中的鹽分含量。2016—2018年，山蕗-水稻輪作模式下，土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量均呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，增幅分別為84.4%、111.3%、556.7%和5.9%，均高于傳統(tǒng)的稻麥輪作模式，說(shuō)明山蕗-水稻輪作模式對(duì)于土壤改良和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的提升均具有良好效果。

表1 不同種植模式對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

如圖1和圖2所示，2016—2018年山蕗-水稻輪作模式的產(chǎn)值分別為13.59萬(wàn)元·hm-2、14.48萬(wàn)元·hm-2和15.54萬(wàn)元·hm-2，較稻麥輪作模式分別高出9.75萬(wàn)元·hm-2、10.95萬(wàn)元·hm-2和11.71萬(wàn)元·hm-2；利潤(rùn)分別為4.27萬(wàn)元·hm-2、5.49萬(wàn)元·hm-2和6.43萬(wàn)元·hm-2，較稻麥輪作分別高出3.65萬(wàn)元·hm-2、5.29萬(wàn)元·hm-2和5.98萬(wàn)元·hm-2；成本利潤(rùn)率分別為45.82%、61.14%和70.56%，遠(yuǎn)高于稻麥輪作模式的19.15%、6.17%和13.31%。綜上，山蕗-水稻輪作模式相比于傳統(tǒng)的稻麥輪作模式無(wú)論是在產(chǎn)值、利潤(rùn)還是成本利潤(rùn)率方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)。

圖1 2016—2018年稻麥輪作模式的產(chǎn)值、 成本、利潤(rùn)和成本利潤(rùn)率變化

圖2 2016—2018年山蕗-水稻輪作模式的 產(chǎn)值、成本、利潤(rùn)和成本利潤(rùn)率變化

2.3 綜合效益

所謂綜合效益，從環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度分析，應(yīng)包括經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益等方面。在綜合效益評(píng)估中，按照經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境三大效益的權(quán)重值分別為0.617、0.167和0.216的理論方法進(jìn)行估算[5]。山蕗-水稻輪作模式可以有效克服土壤酸化、次生鹽漬化、病蟲害重發(fā)等問(wèn)題。2016—2018年山蕗-水稻輪作模式的平均經(jīng)濟(jì)效益為14.54萬(wàn)元·hm-2，比稻麥輪作模式的平均產(chǎn)值高10.81萬(wàn)元·hm-2，既提高了經(jīng)濟(jì)效益，又使得土壤連作障礙問(wèn)題得到了治理，不僅可以保證一季的糧食生產(chǎn)，還通過(guò)種植經(jīng)濟(jì)作物促進(jìn)了效益的提升，社會(huì)生態(tài)效益顯著。按綜合效益權(quán)重值折算，3 a的社會(huì)、環(huán)境效益平均分別為3.94萬(wàn)元·hm-2和5.09萬(wàn)元·hm-2，總效益23.56萬(wàn)元·hm-2。在傳統(tǒng)稻麥輪作模式下，病蟲草害問(wèn)題突出，經(jīng)濟(jì)效益低下，對(duì)社會(huì)、環(huán)境造成負(fù)效應(yīng)，其綜合效益低于出售產(chǎn)品所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，3 a來(lái)的總效益平均為1.42萬(wàn)元·hm-2(表2)。因此，山蕗-水稻輪作模式的綜合效益顯著優(yōu)于傳統(tǒng)稻麥輪作模式。

表2 2016—2018年不同種植模式的綜合效益分析

3 小結(jié)與討論

本研究表明，山蕗-水稻輪作模式可以有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，降低土壤中的鹽分，緩解土壤酸化，對(duì)于土壤改良和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)提升均具有重要作用。山蕗-水稻輪作模式采用的是水旱輪作，水旱輪作可以有效提高土壤微生物量碳，同時(shí)改變微生物商和土壤微生物生物碳氮比，進(jìn)而提升土壤有機(jī)質(zhì)水平[6]，所以2016—2018年山蕗-水稻輪作模式的土壤有機(jī)質(zhì)含量從18.6 g·kg-1增長(zhǎng)到34.3 g·kg-1。張永春等[7]對(duì)太湖地區(qū)水稻土酸化問(wèn)題進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無(wú)機(jī)肥混施的土壤pH值顯著低于只施無(wú)機(jī)肥的處理，說(shuō)明有機(jī)肥的施用可降低土壤pH值。汪吉東等[8]研究發(fā)現(xiàn)，與只施無(wú)機(jī)肥的處理相比，施用有機(jī)肥可增加土壤pH。本研究表明，在山蕗-水稻輪作模式下，通過(guò)周年有機(jī)肥和化肥的配施，可以緩解土壤酸化、提高土壤pH值。洪文英等[9]研究發(fā)現(xiàn)，水旱輪作可以將土壤養(yǎng)分下滲，促進(jìn)土壤養(yǎng)分平衡，緩解土壤鹽化、養(yǎng)分失衡、連作障礙等問(wèn)題。這與本研究結(jié)果一致。

山蕗-水稻輪作模式無(wú)論是在調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)、改善土壤肥力狀況和促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、提高經(jīng)濟(jì)效益方面，還是在提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力、減輕農(nóng)作物病蟲草害、降低農(nóng)田環(huán)境污染等方面，都具有十分顯著的效果。但是，山蕗目前的主要銷路是經(jīng)國(guó)內(nèi)加工后出口日本，國(guó)人并不能接受山蕗的味道，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本沒(méi)有銷路，因此，目前山蕗種植農(nóng)戶都是采取訂單模式按需生產(chǎn)。如果在沒(méi)有訂單的情況下大面積推廣山蕗-水稻輪作模式，一旦超出國(guó)內(nèi)山蕗加工企業(yè)的加工量，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致山蕗產(chǎn)量過(guò)剩。所以，當(dāng)前應(yīng)在適當(dāng)推廣山蕗-水稻輪作模式種植的同時(shí)，重點(diǎn)開(kāi)展山蕗加工企業(yè)建設(shè)和適合國(guó)人口味的山蕗加工工藝研究，以及山蕗衍生品的開(kāi)發(fā)，打開(kāi)山蕗市場(chǎng)，以銷促產(chǎn)，從而帶動(dòng)農(nóng)民經(jīng)濟(jì)效益提升。

總的來(lái)看，相比于傳統(tǒng)的稻麥輪作模式，山蕗-水稻輪作模式對(duì)土壤理化性質(zhì)改良和經(jīng)濟(jì)效益提升具有顯著的效果。該模式可充分利用時(shí)間、空間，及光、溫、水、土、氣等自然資源，不僅可以增加土地產(chǎn)出率、提高農(nóng)民收益，還能有效解決“政府要糧，農(nóng)民要錢”的矛盾，達(dá)到農(nóng)業(yè)高產(chǎn)高效、良性循環(huán)發(fā)展、持續(xù)增產(chǎn)增收的目的。