河西走廊粮经饲合理轮作模式的研究
包兴国
（甘肃省农业科学院土壤肥料研究所 甘肃兰州 730070）
摘要：通过4年对河西走廊粮、经、饲合理轮作模式的研究与示范。结果表明，粮、经、饲合理轮作可较单种粮食作物提高经济效益89.7%～272.0%，提高光能利用率；并具有耗水少，使土壤有机质含量增加0.42～1.53g/kg，土壤速效养分及物理性状均有显著的提高，是河西地区增加农业收入，再造河西的重要途径。
关键词：河西走廊；粮经饲三元结构；合理轮作模式
河西走廊灌区是我国重要的商品粮生产基地之一。长期以来，种植业以粮食生产为主。随着经济的发展，人民生活水平不断提高，城乡居民传统的食物观念和膳食结构将发生较大变化，突出表现在食用粮日益减少，动物性产品的需求日益增加，从而导致粮食需求结构由口粮占绝对比重向口粮和饲料并重的方向发展。因此，因地制宜地觅求粮、经、饲合理轮作模式，是调整产业结构、种植业与养殖业有机结合，壮大农村经济的重要途径，也是当今发达国家农牧业生产的共同经验。对此，1996—1999年在河西走廊有代表性的武威市永昌镇白云村开展粮、经、饲轮作模式的研究。
1 试验地概况
试验地位于河西内陆灌区的武威市白云村，属井水灌区，当地海拔1504.5m，年均温7.7℃，无霜期150d左右，年降水量150mm，蒸发量2021mm，麦收后8至10月≥10℃的活动积温为1350℃，宜于麦田套复种绿肥饲草。试验地基础土样经分析，土壤有机质14.5g/kg、全氮0.98g/kg、全磷1.4g/kg、速效磷15mg/kg、速效氮60mg/kg、pH值为8.4、土壤容重1.48g/cm3。 白云村总耕地面积405hm2，人均0.168 hm2，历年粮食作物面积为300 hm2。近年来，麦田套种绿肥饲草面积稳定在166.7 hm2左右，对合理轮作、培肥地力、扩充饲源、发展畜牧，发挥了良好的作用。
2 粮、经、饲合理轮作模式体系设计
河西走廊灌区粮、经、饲三元结构设计是对目前作物生产体系的种植业结构进行必要的调整，在确保粮食稳步增长，积极发展多种经营的前提下，将传统的“粮食作物─经济作物”为主的二元结构逐步转向“粮食作物─经济作物─饲料作物”相结合、农牧业相互促进的新型的三元结构。建立合理的粮、经、饲轮作体系和以间作套种为主要形式的多种、多熟种植制度，把种草养畜与根茬肥地结合起来，把种草养畜与广开有机肥源结合起来，使种植业和养殖业协调发展，增加农业生态系统的多样性、稳定性和丰产性，以求在时间上和空间上最大限度地提高自然资源的转换能力，扩大初级生产基础。
注：本文发表于《草业科学》2003，20（11）：42-45.
2.1 粮、经、饲试验设计
选择有代表性的农户9户，每3户作为一个试验区，将试验区划分为9个轮作区，每个轮作区三亩，其中8个试验区作为粮、经、饲轮作区；4个轮作区采用小麦、小麦玉米带田、经济作物、麦田套种绿肥，实行4年7区轮作；3个轮作区采用小麦/玉米、经济作物、小麦/种草实行3年6区轮作；1个区采用多年生紫花苜蓿与粮食、经济作物实行5年为一个周期的长期轮作；1个作为对照区，即在轮作过程中不种饲草，单一种植粮食作物，由系统外输入有机肥。其轮作方式如（表1）。
表1 粮、经、饲轮作历年作物构成
2.2 试验方法
轮作区面积0.2hm2，3次重复（3个农户）。施农家肥3.75万kg/hm2亩、过磷酸钙（含P2O510%）1500kg/hm2、尿素300kg/hm2。小麦于3月中旬播种，品种为陇春17号，播种量375kg/hm2；玉米于4月中旬播种，品种为中单2号，种植密度6.75万株/hm2。西瓜为制种西瓜，种植密度5.25万株/hm2。西瓜地间作马铃薯为陇薯1号，于6月5至10日（西瓜扯蔓时）间作于旱塘距西瓜苗20cm处。播种密度为9万穴/hm2；麦田套种绿肥，采用箭筈豌豆与毛苕子4:1混播（播种量120 kg/hm2），结合小麦灌4水撒播于麦田中；紫花苜蓿于1996年小麦灌头水时套播于麦田中。
小麦灌头水施尿素112.5kg/hm2；玉米全生育期追N330.0kg/hm2，其中苗期追20%、拔节期追40%、大喇叭口期追40%；西瓜于座瓜后结合灌水追尿素150kg/hm2；马铃薯于8月上旬结合培土，施过磷酸钙750kg/hm2、尿素150kg/hm2、氯化钾150kg/hm2。
1999年10月上旬玉米收获后结束试验时取0～20cm土样测定土壤化学及物理性状。
3 结果与分析
3.1 粮、经、饲轮作模式对土壤肥力的影响
3.1.1 对土壤养分状况的影响
由于绿肥根系的穿扎及其腐解与土壤矿物的复合胶凝作用和轮作倒茬使土壤微生物区系得到改善，从而对土壤的农艺特性和肥力因素起着良好的效应，据表2测定结果表明，粮、经、饲轮作使土壤的全量养分有所提高，土壤养分状况有所改善。
3.1.2 对土壤物理性状的影响
据测定：由于粮、经、饲轮作使土壤物
表2 粮、经、饲轮作对土壤养分的影响
理性状得到了改善，较单种粮食作物土壤容重降低9.0%～12.8%，土壤孔隙度增加7.9%～11.2%，土壤水分增加1.44%～40.29%；土壤三相指标粮、经、饲轮作的处理均优于对照单种粮食作物。土壤团粒结构得到了改善，从而使土壤中水、肥、气关系更加协调。
3.2 粮、经、饲轮作对后茬小麦产量及经济性状的影响
由于粮、经、饲轮作调整了不合理的种植业内部结构，在轮作周期内即有用地作物又有养地作物，使土地达到了用养互济的良性循环，促进了粮食作物的生长发育。据对粮、经、饲轮作的后茬小麦产量测定，粮、经、饲轮作的较重茬麦增产，其中以麦/玉米→麦/草→西瓜/马铃薯→麦轮作产量最高，较单种粮食作物净增1669.5kg/hm2，增产29.3%，其次为麦/草→西瓜/马铃薯→麦/玉米→麦/草较单种粮食净增加1633.5kg/hm2，增产28.7%（表3）。
从表3还可看出，粮、经、饲轮作的后茬小麦穗粒数、穗粒重、千粒重均高于重茬小麦，其中以麦/玉米→麦/草→西瓜/马铃薯→麦轮作小麦经济性状最优，较重茬麦穗粒数增加7.9粒，增加23.9%；穗粒重增加0.46g，增加29.5%；千粒重增加1.8g，增加3.8%。
3.3 粮、经、饲轮作对经济效益的影响
表3 粮、经、饲轮作对后茬小麦产量的影响
表4 粮、经、饲轮作对经济效益的影响
注：1.单价：小麦1.10元/kg、玉米0.90元/kg、西瓜子44.0元/kg、马铃薯0.40元/kg；2.费用：单种小麦4939.5元/hm2、小麦/玉米8083.5元/hm2、小麦/草5913.0元/hm2、西瓜/马铃薯11 749.5元/ hm2、苜蓿2013.8元/hm2。
对不同的轮作方式的经济效益进行比较（表4）。结果表明，每年粮、经、饲轮作平均净收益、种草养畜农牧业结合的经济效益较单种粮食作物提高效益89.7%～272.0%。其中以西瓜/马铃薯→麦/玉米→麦/草→西瓜/马铃薯轮作的经济效益较高，较单种粮食作物净增益1.028万元/（hm2·a），增益164.6%；麦→麦/玉米→麦/草→西瓜/马铃薯轮作较单种粮食作物净增益0.613万元/（hm2·a），增益162.2%。粮、经、饲轮作还为农田中积累了相当于0.675万kg/（hm2·a）干物质的根系，为土壤有机质的平衡、改善及提高土壤肥力起到了积极作用。
3.4 粮、经、饲轮作的养畜效益
3.4.1 种草养畜的经济效益
通过粮、经、饲轮作，可以大幅度增加农区饲草供应，这是当前河西走廊农业结构中的薄弱环节，实行农牧结合，可提高农田次级生产力。如果加强田间紫花苜蓿管理，可生产干草1.8万kg/（hm2·a），可饲养45个羊单位，其经济效益超过种植小麦玉米带田。种植1hm2紫花苜蓿养羊比种1 hm2小麦玉米带田净盈利780.0元，盈利12.0%，证明发展农区畜牧业的潜力巨大。
3.4.2 种草养畜的耗水效益
在河西走廊灌区，水是农业生产的命脉，一切经济活动都应围绕节约用水这个中心。据研究，粮、经、饲轮作结合养羊，水的经济效益比单纯种植业要高。
3.5 种植业光能利用率分析
种植业光能利用率一方面取决于光能投入系统的量度，另一方面取决于绿色体对光能的截取能力。对一个特定的地区而言，太阳辐射到单位面积的能量基本上是恒定的，但植物对光能的利用能力与该系统的生物种类、结构和生态条件有密切的关系。通过光能利用率的研究、考察系统工程的优势、生物与环境的协同程度，以便调整结构提供依据。
从表5计算得出，粮、经、饲轮作区无论种植何种作物，对太阳能的利用率都比对照高。
表5 粮、经、饲轮作区与单种粮食区种植光能利用率比较
4 小结与讨论
第一，粮、经、饲轮作农牧结合，在商品粮生产区，使土壤肥力有显著提高，4年轮作地土壤有机质含量增加，土壤速效养分含量以及土壤物理性质均有良好的促进作用。
第二，粮、经、饲轮作草的初级产品和粮、经的副产物，是发展养畜的好饲料，其数量和营养价值，可以和丰水地带的天然草场相媲美，关键在于改变现存的粗放利用为加工处理集约利用，以提高利用率，增加畜产品的产量和经济收入。种草养羊可较种植小麦玉米带田增加经济收入780.0元/hm2，增加效益12.0%。
第三，粮、经、饲轮作制，能量循环特点是农牧结合，生物量的次级再利用：因此光能利用率由对照的0.63%，提高到0.8%，说明绿洲农业发展模式的能量循环达到一个更高的良性循环阶段。
第四，粮、经、饲轮作—农牧结合发展模式，经4年试验结果，经济效益历年平均比对照高出89.7%～272.0%。证明优化模式能量价值流动能优于单一种植业。
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