豫東平原農(nóng)區(qū)種草效應(yīng)研究

張海芝　張景峰　李國臣　楊首樂

摘要 [目的]研究豫東平原農(nóng)區(qū)“糧-經(jīng)-飼”三元種植結(jié)構(gòu)模式的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)。[方法]通過種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，增添優(yōu)質(zhì)牧草種植，實(shí)行三元種植結(jié)構(gòu)模式，優(yōu)化小麥、玉米、棉花、大豆等主要農(nóng)作物的最佳搭配比例，提高農(nóng)民收入，優(yōu)化農(nóng)田生態(tài)。[結(jié)果]農(nóng)-草-牧的耦合，促進(jìn)了畜牧業(yè)的發(fā)展，牛、羊、兔分別增長149.6%、92.6%、91.3%;禽類雞（肉雞、蛋雞）、鴨、鵝分別增長139.3%、188.7%、33.3%，畜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得以調(diào)整，減少了糧食消耗;拓寬了物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)化途徑，促進(jìn)了物質(zhì)能量循環(huán)。畜牧業(yè)的發(fā)展，牧草、秸稈過腹還田，營養(yǎng)元素歸還量增多，有機(jī)氮比例增大，氮素轉(zhuǎn)化效率顯著提高。種植業(yè)調(diào)整后，每千克氮素產(chǎn)量增長23.1%，有機(jī)氮增加33.8%，無機(jī)氮有機(jī)氮之比為1∶0.8，化肥用量降低，土壤養(yǎng)分比例趨于協(xié)調(diào)，農(nóng)田生態(tài)進(jìn)入良性循環(huán)。農(nóng)田養(yǎng)分輸入輸出狀況良好， N、P、K輸入均大于輸出，保證了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的開放型擴(kuò)大上升循環(huán)。[結(jié)論]這種“糧-經(jīng)-飼”協(xié)調(diào)發(fā)展、農(nóng)牧有機(jī)結(jié)合的生態(tài)系統(tǒng)在豫東平原區(qū)具有廣闊的推廣前景。

關(guān)鍵詞 豫東平原;牧草;三元種植結(jié)構(gòu);效應(yīng)

中圖分類號 S 181 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）16-0067-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.16.018

Study on the Ecological Benefits of Planting Grass in the Agricultural Area of the Eastern Henan Plain

ZHANG Hai-zhi，ZHANG Jing-feng， LI Guo-chen et al （Zhoukou Academy of Agricultural Sciences， Zhoukou， Henan 466001）

Abstract [Objective]To study the economic and ecological effects of the “grain-economic crop-feed” ternary planting structure model in the agricultural area of the Eastern Henan Plain.[Method]Through the adjustment of the planting industry structure， added the planting of high-quality forage， implemented a ternary planting structure model， optimized the optimal mix ratio of wheat， corn， cotton， soybean and other major crops， increased farmers income and optimized the farmland ecology. [Result]The coupling of agriculture-grass-grazing promoted the development of animal husbandry， with the increase of cattle， sheep and rabbit by 149.6%， 92.6% and 91.3% respectively;poultry chickens （broilers， layer hens）， ducks， and geese increased by 139.3%， 188.7%， and 33.3%， respectively， and the structure of animal products was adjusted to reduce food consumption;it has broadened the conversion of matter and energy， and promoted the energy cycle of matter. With the development of animal husbandry， forage and straw were returned to the field， the amount of nutrient elements returned was increased， the proportion of organic nitrogen was increased， and the conversion efficiency of nitrogen was significantly improved.After the adjustment of the planting industry， the nitrogen output per kilogram increased by 23.1%， organic nitrogen increased by 33.8%， the ratio of inorganic nitrogen and organic nitrogen was 1∶0.8， the amount of chemical fertilizers decreased， the soil nutrient ratio tended to be coordinated， and the farmland ecology entered a virtuous cycle.The input and output of nutrients in farmland were in good condition， and the input of N， P and K were greater than the output， which ensured the open and expanding upward cycle of farmland ecosystem. [Conclusion]The ecosystem with the coordinated development of “grain-economic crop-feed” and the organic combination of agriculture and animal husbandry has a broad prospect in the plain area of eastern Henan Province.

Key words Eastern Henan Plain;Grass;Ternary planting structure;Effect

基金項(xiàng)目 河南省科技計劃項(xiàng)目（172400410261）。

作者簡介 張海芝（1967— ），女，河南項(xiàng)城人，研究員，從事作物與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究。

收稿日期 2019-09-10

傳統(tǒng)種植結(jié)構(gòu)已不能滿足家畜對飼料糧量的大量需求，給糧食生產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。引草入田，糧草生產(chǎn)相結(jié)合，促進(jìn)農(nóng)牧結(jié)合，使農(nóng)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)及其相互間的物質(zhì)和能量利用多層化，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)趨于合理，提高生產(chǎn)效益，成為大農(nóng)業(yè)系統(tǒng)[1-4]。豫東平原主要種植小麥、玉米等糧食作物，靠化肥、農(nóng)藥的大量使用獲得高產(chǎn)，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)不高，農(nóng)產(chǎn)品市場非常脆弱。該研究通過調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)內(nèi)部的種植業(yè)結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)的二元結(jié)構(gòu)中加入牧草，進(jìn)而形成“糧-經(jīng)-飼”三元結(jié)構(gòu)體系，發(fā)展“草畜+”產(chǎn)業(yè)，并獲取較高的經(jīng)濟(jì)效益，增加農(nóng)民收入。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 試驗(yàn)區(qū)選在項(xiàng)城市高寺鎮(zhèn)白衣閣、黃冢行政村，地勢平坦，有曹河貫穿東西，試驗(yàn)區(qū)面積1 690 hm2，耕地981.0 hm2，人口6 700人，人均耕地0.15 hm2。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，過去農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以種植業(yè)為主，種植業(yè)總產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值60%以上，大宗作物為小麥、玉米。2016年試驗(yàn)區(qū)建立后，引草入田，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

1.2 研究方法

2016年對試驗(yàn)區(qū)傳統(tǒng)種植結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，克服種植業(yè)結(jié)構(gòu)單一化的弊端，根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，合理調(diào)整農(nóng)業(yè)種植業(yè)結(jié)構(gòu)，加速能流、物流在系統(tǒng)中的循環(huán)。通過種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，使試驗(yàn)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能協(xié)調(diào)發(fā)展，增強(qiáng)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力，提高經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)業(yè)產(chǎn)值結(jié)構(gòu)的變化

種植結(jié)構(gòu)調(diào)整前，試驗(yàn)區(qū)以種植業(yè)為主， 2015年種植業(yè)占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的72.2%;2016年，試驗(yàn)區(qū)開展種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，引入高能量、高蛋白作物和優(yōu)質(zhì)牧草，畜群結(jié)構(gòu)變化，當(dāng)年畜牧業(yè)的比重上升至農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的40.2%，種植業(yè)的比重下降至農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的48.8%。2016—2018年3年平均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比2015年增長33.7%，種植業(yè)產(chǎn)值、畜牧業(yè)產(chǎn)值、副業(yè)產(chǎn)值分別比2015年增長8.4%、117.1%、65.6%。通過種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，糧食單產(chǎn)和總產(chǎn)比調(diào)整前顯著提高，均增大了31.1%;牛、羊、兔分別增長149.6%、92.6%、91.3%，這些食草動物的迅速發(fā)展，也促進(jìn)了土壤肥力的提高。禽類雞（肉雞、蛋雞）、鴨、鵝分別增長139.3%、188.7%、33.3%。

2.2 降低化肥用量

表1表明，結(jié)構(gòu)調(diào)整以后，試驗(yàn)區(qū)化肥用量降低，土壤養(yǎng)分協(xié)調(diào)，投N效益提高。在結(jié)構(gòu)調(diào)整前的2015年，試驗(yàn)區(qū)農(nóng)田氮素化肥施用量大，有機(jī)氮肥較少，有機(jī)氮與無機(jī)氮之比為0.46∶1，平均施氮肥（純N量）370.0 kg/hm2，1 kg氮生產(chǎn)籽粒26.8 kg;結(jié)構(gòu)調(diào)整后的第3年，平均施氮肥（純N）372.0 kg/hm2，1 kg氮生產(chǎn)籽粒32.3 kg，較結(jié)構(gòu)調(diào)整前增長20.5%，其無機(jī)氮肥施用量減少，隨著優(yōu)質(zhì)化肥等有機(jī)肥的大量增加，2018年的有機(jī)氮與無機(jī)氮之比達(dá)到0.78∶1，逐漸接近農(nóng)田施用有機(jī)氮與無機(jī)氮的適宜比例（0.83～0.91），地力逐漸趨于平衡。

2.3 土壤肥力 增加豆科作物、豆科牧草與小麥、玉米間套作，不僅當(dāng)年增產(chǎn)增收，還能較好地將養(yǎng)地結(jié)合起來，使農(nóng)田每年都有一次種植豆科作物的機(jī)會，將固氮作物與耗氮作物結(jié)合、中耕作物與非中耕作物結(jié)合，改善了土壤理化性質(zhì)，養(yǎng)分的積累與消耗處于良性循環(huán)的動態(tài)平衡之中[6-7]。通過3 年試驗(yàn)，土壤有機(jī)質(zhì)提高0.12百分點(diǎn)（表2）。

2.4 光能轉(zhuǎn)換效率

試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)區(qū)小麥、玉米連作兩熟光能利用率為1.01%，結(jié)構(gòu)調(diào)整后推行的小麥/玉米（間大豆）、小麥（間草）/玉米（間花生）、小麥（間草）/棉、小麥（間草）/菜分別比小麥、玉米兩熟光能利用率提高了0.06百分點(diǎn)、0.17百分點(diǎn)、0.20百分點(diǎn)和0.28百分點(diǎn)（表3）。田間光能利用率的提高，增加了植物生長量，隨之經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和粗蛋白量也相應(yīng)提高。

3 結(jié)論

試驗(yàn)區(qū)通過種植業(yè)調(diào)整，引入了高能量、高蛋白作物和優(yōu)質(zhì)牧草，畜群結(jié)構(gòu)變化，發(fā)揮了各種作物和動物在物質(zhì)循環(huán)中的特有地位和作用，使元素、物質(zhì)循環(huán)周期加快，從而可以提高動植物的產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，兼顧生態(tài)和生產(chǎn)、糧食和飼料，適應(yīng)時代發(fā)展[8-9]。

豫東平原區(qū)種植業(yè)合理的結(jié)構(gòu)布局為：以糧食生產(chǎn)為主體，在保證糧食生產(chǎn)安全的前提下，發(fā)展大豆、豆科牧草的生產(chǎn)，為畜牧業(yè)提供高能、高蛋白的飼料飼草，增加畜牧群體，提高畜禽產(chǎn)品產(chǎn)量，同時帶動加工等副業(yè)的發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，提高農(nóng)民收入[9-10]。同時，合理布局種植業(yè)，也能改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，提高物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)物質(zhì)多層次的循環(huán)利用，使農(nóng)業(yè)生態(tài)進(jìn)入良性循環(huán)。

參考文獻(xiàn)

[1] 任繼周，林慧龍.農(nóng)區(qū)種草是改進(jìn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng) 、保證糧食安全的重大步驟[J].草業(yè)學(xué)報，2009，18（5）：1-9

[2] 任繼周.論華夏農(nóng)耕文化發(fā)展過程及其重農(nóng)思想的演替[J].中國農(nóng)史，2005（2）：53-58.

[3] 任繼周，林慧龍，未麗.草地農(nóng)業(yè)是甘肅農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑[J].草地學(xué)報 ，2009 ，17（4）：405-412.

[4] 沈益新.農(nóng)田種草的生態(tài)學(xué)意義和作用[J].畜牧與獸醫(yī).2004，36（4）：1-3.

[5] 任繼周，馬志憤，梁天剛，等.構(gòu)建草地農(nóng)業(yè)智庫系統(tǒng)，助力中國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型[J].草業(yè)學(xué)報，2017，26（3）：191-198.