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    長江中游不同復種輪作模式的資源利用率及綜合效益比較

    作者:文閱期刊網 來源:文閱編輯中心 日期:2022-05-24 15:52人氣:
    摘    要:為優化并推廣雙季稻田綠色高效的復種輪作休耕模式, 通過連續兩年(2018年和2019年)的田間試驗, 在長江中游地區江西省鷹潭市余江區農科所試驗田, 研究了不同復種輪作模式[A(CK): 紫云英-雙季稻→紫云英-雙季稻; B: 紫云英-春大豆-秋大豆→油菜-甘蔗||春大豆; C: 紫云英-早稻-玉米||甘薯→紫云英-春大豆-秋大豆; D: 油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯; E: 休耕→休耕]的資源利用率及綜合效益。結果表明: 連續兩年處理D輪作模式的年有效積溫利用率、降水表觀生物利用率均高于CK處理。3種復種輪作模式(處理B、C、D)年有效積溫利用率高出CK處理8.60%~39.78%。兩年間, 處理D的經濟效益評價指數、社會效益評價指數均表現最好, 分別為0.94、0.97和0.96、1.00; 生態效益評價指數則表現為處理B(2018年)和處理C(2019年)較好, 分別為0.77和0.73。不同輪作休耕模式的兩年綜合效益為處理D˃處理B˃處理C˃處理A˃處理E。因此, 在長江中游雙季稻區“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”輪作模式的資源利用率及綜合效益表現較好, 能更好地促進作物生長, 可以大范圍地推廣應用。
     
    關鍵詞:復種輪作;資源利用率;綜合效益;稻田;長江中游;
     
    Comparison of resource utilization efficiency and comprehensive benefits among different multiple cropping rotation patterns in the
    middle reaches of Yangtze River
    YANG Binjuan Ll Xinmei HU Qiliang LIU Ning HUANG Guoqin
    Research Center on Ecological Science, Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Genetic Breeding of Jiangxi Province , Jiangyxi Agricultural
    University
     
    Abstract:
    Rational and efficient utilization of light, temperature, water, soil and other resources in agriculture is the premise and important guarantee of agricultural sustainable development. In order to optimize and promote the green and efficient rotation fallow patterns in paddy fields, the effects of different multiple cropping rotation patterns on resource utilization and comprehensive benefit were studied by field experiment for two consecutive years. This experiment had 5 treatments, milk vetch-early rice-late rice→ milk vetch-early rice-late rice, milk vetch- spring soybean - autumn soybean→ rape - sugar cane ‖ spring soybean, Milk vetch - early rice- maize ‖ sweet potato→milk vetch- spring soybean - autumn soybean, rape - sugar cane ‖ spring soybean→milk vetch - early rice- maize ‖ sweet potato and rotation fallow→ rotation fallow. After two years of processing results show that the rotation pattern of rape - sugar cane ‖ spring soybean→milk vetch - early rice- maize ‖ sweet potato in effective utilization rate of accumulated temperature and precipitation of bioavailability were higher than the treatment of CK. The annual effective accumulated temperature utilization rate of the three multiple cropping rotation modes (the treatments of B, C and D) were 8.60%~39.78% higher than that of CK. Over the past two years, the economic benefit evaluation index and social benefit evaluation index of the treatment of D both performed best, respectively 0.94, 0.97 and 0.96, 1.00. The ecological benefit evaluation index showed that the treatment of B was better in 2018, the treatment of C was better in 2019, respectively 0.77 and 0.73. The two-year comprehensive benefits of different rotation fallow patterns were as follows: treatment D ˃ treatment B ˃ treatment C ˃ treatment A (CK)˃ treatment E. Therefore, the resource utilization and comprehensive benefits of "rape - sugar cane ‖ spring soybean milk vetch - early rice and maize ‖ sweet potato" performed better for double rice areas in southern China. And this mode could promote crop growth better and could be widely applied.
     
    Keyword:
    Multiple cropping rotation; Resource utilization rate; Comprehensive benefit; Paddy fields; The middle reaches of Yangtza River;
     
    輪作休耕, 是輪作和休耕兩者的協調統一, 是從輪作發展而來的耕作方式, 有特殊的內涵[1]。實施輪作休耕不僅有助于耕地的修養生息, 也有利于保護耕地資源和潛在農產品生產能力[2]。農業中光、溫、水、土等資源的合理高效利用, 是農業可持續發展的前提和重要保障。但近年來長江中游普遍存在種植制度單一, 光、溫、水資源利用率不足、過量施用化學肥料等一系列問題, 嚴重影響了該區域的糧食生產結構和農業生態環境。提高農業的復種指數, 發展多熟制可以提高農業資源的利用效率, 而且不同的農業種植模式有不同的資源利用效率。陳阜等[3]提出了由“單熟制”向“多熟制”的轉變策略, 多元多熟復合種植可以獲得更高的光能利用率。李小勇[4]研究表明, 與“冬閑-雙季稻”種植模式相比, “春玉米(Zea mays)-晚稻(Oryza sativa)”的周年土地資源利用效率、光能、溫度和自然降水表觀生物利用率分別提高了9.75%、14.70%、20.40%和12.10%。另外, 綜合評價不同種植模式也是當今開展種植制度研究的核心之一[5]。衡量一種種植模式是否合理, 不能以產量作為唯一的度量標準[6], 要綜合考慮該模式是否能最大效率地利用自然資源(光、溫、水等)和人為投入(農藥、化肥、種子、勞動力等), 以及在實施區域最適宜的收獲季節獲取最大產量的農作物和經濟效益的最大值[7]。周海波等[8]采用群決策方法, 建立綜合評價指標體系, 對雙季稻田三熟制不同種植模式的經濟、生態和社會效益進行綜合評價, 結果表明“綠肥-稻-稻”和“薯-稻-稻”是綜合效益較好的兩個模式。崔愛花等[9]采用灰色關聯度法, 針對紅壤旱地不同復種模式, 綜合評價了經濟、生態、和社會效益的13個指標, 發現混播綠肥(油菜×紫云英×肥田蘿卜)復種模式的加權關聯度最高, 是兼顧經濟、生態和社會效益的較優模式, 適宜在紅壤旱地推廣。古翼瑞等[10]通過AHP綜合效益指數評價法圍繞水稻相關種植模式的綜合效益進行評價, “春菜-中稻-秋馬鈴薯”模式綜合效益排名最高, 確保糧食高產量和高效益。目前, 針對種植模式的綜合評價方法主要有灰色關聯分析法、經驗及傳統統計分析法、加權綜合評價法等。加權綜合評價法與灰色關聯分析、經驗及傳統統計分析法兩種方法相比, 充分考慮了指標之間的關聯性和指標的相對重要性, 有助于研究者充分利用試驗提供的信息。但綜合比較長江中游不同種植模式的資源利用效率以及綜合效益的研究較少, 尤其是涉及到輪作休耕模式的, 少見相關報道。因此, 在雙季稻田“紫云英(Astragalus sinicus L.)-早稻-晚稻”傳統種植模式上, 設置不同復種輪作模式, 深入研究各種植模式對資源利用率以及綜合效益的影響, 為雙季稻區推廣應用綠色高效的復種輪作休耕模式提供科學依據和理論支撐。
     
    1 材料與方法
    1.1 試驗地概況
    于2017年9月至2019年11月, 在江西省鷹潭市余江區農科所試驗田(28°14′8″N, 116°51′22″E)開展試驗, 試驗地屬亞熱帶季風濕潤氣候, 四季分明, 降雨充沛, 年降雨量1788.8 mm, 年平均氣溫17.6 ℃, 太陽年輻射總量為4542.7 kJ∙m-2, 年無霜期平均258 d, 試驗前的土壤基礎養分狀況基本一致, 小區之間隨機排列, 有良好的排灌設備, 小區周邊設置保護區。試驗地水利資源豐富, 灌溉布局合理, 田地平整, 是水稻良種繁殖的理想之地, 多為泥沙淤土, 少數為紅壤土, 土質肥沃, 偏酸性。試驗前土壤(0~20 cm)肥力: pH值5.07, 有機質含量30.07 g·kg-1, 全氮含量1.79 g·kg-1, 堿解氮含量182.67 mg·kg-1, 有效磷含量86.10 mg·kg-1, 速效鉀含量129.67 mg·kg-1。
     
    1.2 試驗材料與田間試驗設計
    試驗設置5種種植模式, 每個處理3次重復, 隨機區組排列, 小區面積為66.7 m2, 小區間的田埂、水溝和環溝的寬度分別為0.5 m, 1 m和0.5 m, 按隨機區組排列。處理A為對照, 處理B、C、D進行兩年復種輪作, 處理E為休耕模式(詳見表1)。
     
    試驗材料與田間管理: 紫云英品種為‘余江大葉籽’, 油菜(Brassica napus L.) 品種為‘贛油1號’, 早稻‘中早33’, 晚稻品種為‘黃花占’, 大豆(Glycine max (Linn.) Merr)品種為‘滬鮮豆6號’, 玉米品種為‘贛1號’, 甘蔗(Saccharum officinarum)品種為‘贛紫皮果蔗’, 甘薯(Dioscorea esculenta (Lour.) Burkill)品種為‘贛南瓜紅薯’。2018年田間管理: 早稻播種量為45 kg∙hm-2, 移栽時間4月15日, 收獲時間7月8日; 晚稻播種量為42 kg∙hm-2, 移栽時間7月10日, 收獲時間11月4日; 紫云英播種量為22.5 kg∙hm-2, 播種時間2017年10月1日, 在盛花期(2018年4月10日)直接翻壓還田; 油菜種植密度為11.1萬株∙hm-2, 移栽時間在2017年12月6日, 收獲時間2018年5月15日; 大豆種植密度為6.7萬株∙hm-2, 春大豆移栽時間4月15日, 收獲期6月6日, 秋大豆移栽時間6月15日, 收獲時間10月31日; 玉米播種量為6.7萬株∙hm-2, 播種時期7月15日, 收獲時間10月20日; 甘蔗種植密度為8230株∙hm-2, 移栽時間5月16日, 收獲時間12月6日; 甘薯種植密度為5.6萬株∙hm-2, 移栽時間7月15日, 收獲時間10月20日。2019年田間管理: 早稻播種量為45 kg∙hm-2, 移栽時間4月7日, 收獲時間7月5日; 晚稻播種量為42 kg∙hm-2, 移栽時間7月12日, 收獲時間11月10日; 紫云英播種量為22.5 kg∙hm-2, 播種時間2018年9月30日, 在盛花期(2019年4月12日)直接翻壓還田; 油菜種植密度為11.1萬株∙hm-2, 移栽時間在2018年11月30日, 收獲時間2019年5月10日; 大豆種植密度為6.7萬株∙hm-2, 春大豆移栽時間4月8日, 收獲期6月10日, 秋大豆移栽時間6月20日, 收獲時間11月10日; 玉米播種量為6.7萬株∙hm-2, 播種時期7月12日, 收獲時間10月25日; 甘蔗種植密度為8230株∙hm-2, 移栽時間5月15日, 收獲時間12月8日; 甘薯種植密度為5.6萬株∙hm-2, 移栽時間7月12日, 收獲時間10月25日。
     
    化肥種類及用量: 作物所用化肥為尿素(N 46%), “施大壯”復合肥(N∶P2O5∶K2O=15%∶15%∶15%)。早、晚稻化肥施肥量為: 尿素(折合成N) 103.5 kg∙hm-2, “施大壯”復合肥(折合成N、P2O5、K2O)分別為: 67.5 kg∙hm-2、67.5 kg∙hm-2和67.5 kg∙hm-2。水稻鉀、氮肥分基肥、分蘗肥、穗肥3次撒施, 施用比例為基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶3∶3, 分蘗肥在移栽后5~7 d施用, 穗肥在主莖幼穗長1~2 cm時施用; 早稻秸稈切碎全量還田, 晚稻秸稈覆蓋還田, 詳細田間管理如表2所示, 其他田間管理措施均按照一般大田栽培。
     
    1.3 測定項目與方法
    1.3.1 作物考種與測產
    玉米、大豆: 分別于成熟期在各小區選取有代表性植株15株, 玉米脫粒曬干, 大豆去豆莢曬干, 作為實測產量。紫云英、油菜、甘薯、甘蔗: 在成熟期, 采用五點法, 每點測1 m2, 測其鮮重, 然后取樣烘干測其干重。水稻每小區實收作為實際產量, 其中油菜、馬鈴薯、甘薯、大豆產量按所形成的經濟產量, 以原糧折算標準計算產量進行比較分析。
     
    1.3.2 植株干物質測定
    在作物成熟期每小區按平均莖蘗法隨機取5穴(小區邊行不取), 分成葉片、莖鞘和穗(抽穗后)等部分裝袋, 于105 ℃條件下殺青30 min, 再經80 ℃烘干至恒重, 測定各處理植株干物質積累與分配情況。
     
    1.3.3 植株氮素測定
    在作物成熟期植株干物質積累測定完成后粉碎混勻, 采用H2SO4-H2O2消化, 以半微量開氏定氮法測定植株全氮含量。
     
    1.3.4 資源利用率測定與計算方法
    記錄不同作物的播種(移栽)、收獲或翻壓時間, 早、晚稻移栽和收割時間作為生育期計算依據, 試驗地兩年的氣象資料日平均氣溫、降雨量、日照時數等由余江縣氣象站提供。
     
    1)光能利用率
     
    SUE=∑(H´W)/ ∑Q´100 (1)
     
    式中: SUE為光能利用率, W為單位面積上作物產量的干重, H為單位干物質燃燒產生的熱量, ∑Q為生長期全年太陽輻射能產生的熱量, 其中太陽一年輻射能量在鷹潭市余江區約4542.7 MJ∙m-2∙a-1。
     
    各作物單位干物質熱量見表3。
     
    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>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)降水表觀生物利用率
     
    降水表觀生物利用率反映的是自然降水量對作物干物質積累量形成的貢獻。
     
    降水表觀生物利用率(kg∙mm-1∙hm-2)=單位面積生物量/作物生育期降水 (3)
     
    4)氮素利用效率
     
    氮素總吸收量(kg∙hm-2)=成熟期地上部分干物重(kg∙hm-2)×含氮率 (4)
     
    作物氮吸收效率=植株氮積累量/當季作物氮投入量(kg∙hm-2) (5)
     
    氮肥生產效率=籽粒產量(kg∙hm-2)/當季作物氮投入量(kg∙hm-2) (6)
     
    氮收獲指數=籽粒產量(kg∙hm-2)/植株氮素積累量(kg∙hm-2) (7)
     
    1.4 數據處理
    采用Microsoft Excel 2010軟件對數據進行統計分析和作圖。用SPSS 17.0系統軟件進行數據處理和統計分析。
     
    2 結果與分析
    2.1 不同輪作休耕模式對資源利用效率的影響
    2.1.1 光能利用效率
    熱值是評價植物太陽能累計和化學能轉化效率的重要指標[12]。籽粒的產量主要取決于光能利用率, 光能利用率是光合作用中貯存的能量占有效輻射能或占太陽總輻射能的百分比。因處理E為休耕, 故處理E的光能利用率為0。從表4的結果可以看出, 復種輪作各處理總光能利用率與CK處理差異明顯。2018年處理D (油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯)的總光能利用率最高, 比他處理高29.92%~115.91%。2019年處理B的總光能利用率最高, 比他處理高14.78%~97.63%。綜合兩年的數據來看, 輪作模式中“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”模式(處理D)光能利用率最高, 為2.07%。
     
    2.1.2 年有效積溫利用率
    年有效積溫利用率的數據來源為2018年和2019年鷹潭市余江區日平均氣溫統計, 以紫云英撒播到晚稻收獲為一周年計算年有效積溫和日有效積溫, 因處理E為休耕處理, 故其年有效積溫利用率為0。從表5可以看出, 各處理的年有效積溫利用率存在差異, 稻田復種輪作模式的兩年年有效積溫利用率均高于對照處理, 各處理較CK處理分別高8.60%、18.28%和39.78%, 以處理D的年有效積溫利用率最高。由于不同模式中有間作和套種, 各種植作物的生長發育時期長短不一致, 播種和收獲時間不一致, 故不同處理的作物吸收的有效積溫不一致, 而復種輪作模式中各種作物套種生長, 生育期較長, 吸收的有效積溫較多, 其中“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”模式(處理D)表現較好, 能更好地促進作物生長。
     
    2.1.3 降水表觀生物利用率
    表6所示為不同處理作物生育期自然降水量和降水表觀生物利用率。數據來源于2018年和2019年鷹潭市余江區日降水量統計, 以每種作物種植到該作物的收獲時來計算自然降水量, 處理E的降水表觀生物利用率為0。從表6可以看出, 輪作模式的降水表觀生物利用率與CK處理相比存在明顯差異。各種植作物由于作物播種和收獲時間不一致, 其生育期自然降水量表現不一致。2018年降水表觀生物利用率最大為處理D (油菜-甘蔗||春大豆), 較其他處理高出8.37%~65.41%; 2019年降水表觀生物利用率最大為處理B (油菜-甘蔗||春大豆), 高出其他處理16.45%~78.79%。綜合來看, 在2018年與2019年處理D的降水表觀生物利用率均高于CK處理, 說明3種復種輪作模式中, 以“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”復種輪作模式(處理D)能顯著提高降水表觀生物利用率。
     
    2.1.4 周年氮素利用效率
    從表7可以看出, 不同處理的氮吸收率和氮素利用效率存在差異, 尤其是在不同復種輪作模式中, 存在著明顯的差異, 處理E的氮素利用效率為0。從氮吸收率方面來看, 2018年氮吸收率B處理最高, 高出CK處理3.90倍; 2019年C處理的氮吸收率最高, 較CK處理高3.99倍。從氮肥生產效率方面來看, 2018、2019年氮肥生產效率最高均為D處理, 較CK處理分別高58.08%和123.27%。從氮素收獲指數方面來看, 2018年氮素收獲指數最高為處理D, 較其他處理高1.78、9.24和2.40倍; 2019年氮素收獲指數最高的是處理B, 較其他處理高1.57、8.80和1.72倍。綜合兩年的數據可以看出, 除處理C外, “紫云英-春大豆-秋大豆→油菜-甘蔗||春大豆”模式(處理B)及“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”模式(處理D)兩年在氮吸收率、氮肥生產效率、氮素收獲指數的總和均高于CK處理。
     
    2.2 輪作休耕模式效益的綜合評價
    2.2.1 指標構建
    不同復種輪連作系統優越性綜合評價指標的選擇, 應遵循全面性、可操作性、簡要性和科學性等原則;谝延械奈墨I資料構建評價指標體系[13,14,15,16], 本文運用層次分析法(AHP)確定各指標對于不同復種輪連作系統影響程度的大小, 通過比較同一目標下各指標的重要程度, 采用1~9標度法建立判斷矩陣, 從而計算出各指標的相對權重, 具體計算結果如表8所示。
     
    產值(X1)主要指作物的價值; 成本(X2)包括化肥、農藥、種子、人工和其他一些輔助能的支出費用; 凈收益(X3)表示總產值扣除總成本后的產值留存; 產投比(X4); 勞動力凈收益率(X5)用凈收益除以用工天數; 產量輸出(X6)指作物產量之和; 化肥投入(X7)指氮磷鉀肥的實物用量; 氮磷鉀輸出(X8)主要包括作物氮素、磷素和鉀素輸出; 農藥投入(X9)指各種農藥的實物用量之和。高成本不利于種植模式的推廣, 化肥、農藥的使用會造成農業面源污染。因此, 本研究把指標X2、X7、X9作為負效應指標, 其他7個指標作為正效應指標。早稻籽粒的價格為2.0元∙kg-1; 晚稻籽粒的價格為2.8元·kg-1; 甘蔗莖的價格為1.3元∙kg-1; 油菜籽粒的價格為3.5元∙kg-1; 秋大豆籽粒的價格為2.59元∙kg-1; 春大豆的籽粒價格為2.3元∙kg-1; 玉米籽粒的價格為1.38元∙kg-1, 甘薯塊莖(新鮮)價格為1.5元∙kg-1。施用肥料的價格分別是2.7元∙kg-1, 尿素2.1元∙kg-1, 鈣鎂磷肥1.0元∙kg-1。
     
    2.2.2 單項指標指數
    由于各評價指標的原始計量單位不相同, 為了便于比較, 需要消除各指標之間量綱的影響。運用公式、對相關原始數據進行無量綱化處理, 得出各指標的評定系數。
     
    正效應指標:
     
    ξit=xit-min1≤i≤k(xit)max1≤i≤k(xit)-min1≤i≤k(xit)(8)
     
    負效應指標:
     
    ξit=max1≤i≤k(xit)-xitmax1≤i≤k(xit)-min1≤i≤k(xit)(9)
     
    式中: ξit、xit分別為第i項指標在第t種復種輪連作系統中的指標評定系數和原始數據;min1≤i≤k(xit)、max1≤i≤k(xit)分別是第t項指標Xt(1≤t≤10)原始數據的最大值和最小值。對于某一單項指標, 輪作休耕模式的評定系數值增大, 則可視為在只考慮該單項指標的情況下, 此種植模式更具有發展前景。
     
    各處理單項指標評定系數如表9所示: 2018年—2019年, 在產值、凈收益、產投比、產量輸出、氮磷鉀輸出、及光能利用率6個正向指標中, 處理D均大于處理A(CK)。
     
    2.2.3 綜合評價
    本文采用多目標線性加權求和模型評價綜合性指標, 具體數學模型為:
     
    效益評價綜合指數: Dt = (10)
     
    經濟效益評價指數: Zt1 = (11)
     
    生態效益評價指數: Zt2 = (12)
     
    社會效益評價指數: Zt3 = (13)
     
    式中: Wi為準則層指標Zti相對于目標Dt的權重; Bj為第j個指標Xj相對于指標Z的權重; ξtj為第j個指標Xj在第t種復種輪連作系統中的評定系數值。對任意給定的兩種種植模式, 如果Di≥Dj(1≤i,j≤5,i≠j), 則表明第i種種植模式統優于第j種種植模式。
     
    由表10可知, 在經濟效益評價指數方面, 2018年的排序為處理D˃處理A(CK)˃處理C˃處理B˃處理E, 處理D的經濟效益評價指數最大; 2019年的排序為處理D˃處理B˃處理A˃處理C˃處理E。在社會效益評價指數方面, 兩年均表現為處理D最大, 產量輸出在社會效益評價中占有較大的權重, 處理D的產量輸出評價系數相對其他處理較高, 處理E評價指數排在最后, 主要是處理E的產量輸出為0。生態效益評價指數在2018年由高到低依次為處理B處理˃處理E˃處理C˃處理D˃處理A(CK); 2019年排序為處理C˃處理D˃處理B˃處理E˃處理A, 兩年的生態效益評價指數均表現為處理B、C、D、E高于處理A。
     
    不同輪作休耕模式的兩年綜合效益表現為處理D˃處理B˃處理A˃處理C˃處理E, 綜合效益評價指數依次為: 0.79、0.97、0.79、1.65、0.46。其中, 最大值(處理D的綜合效益評價指數)和最小值(處理E的綜合效益評價指數)約相差2倍多。
     
    3 討論
    充分利用周年有效光、溫、水、土等資源, 對最大限度地提升作物的生產潛力和提高作物產量具有重要的現實意義[4]。光能的利用效率與作物品種、種植制度和合理密植等因素有關, 作物品種不同, 光合作用途徑不一樣, 光合效率也不一樣, C4作物就具有較高光合能力。李淑婭等[17]研究表明, 采用光效高的C4作物玉米取代一部分雙季早稻, 在提高了資源利用效率的同時還增加了經濟效益, 而且增加了種植模式的多元化。本研究中,復種輪作處理總光能利用率與對照處理相比, 存在著明顯的差異, 其中“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”模式光能利用率最高。有效積溫是影響作物產量的重要因素之一, 充分利用作物生長季的熱量資源, 延長作物的光合時間, 選擇合適的品種均可以增加作物的光合積累, 進而增加作物產量。楊濱娟等[18]研究表明, 各水旱復種輪作模式的周年光能利用率、年有效積溫利用率、水分利用率均高于對照, 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”輪作模式表現較好, 本研究結果與之類似, 本研究結果表明, 各處理的年有效積溫利用率存在差異, 稻田復種輪作的兩年年有效積溫利用率、降水表觀生物利用率均高于對照連作模式, 其中“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”模式表現較好, 能更好的促進作物生長。馬陽等[19]研究表明, 合理的耕作與施肥方式是實現作物高產高效的重要措施, 本研究表明“紫云英-春大豆-秋大豆→油菜-甘蔗||春大豆”模式及“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”模式兩年在氮吸收率、氮肥生產效率、氮素收獲指數的總和均高于對照處理。朱亞瓊等[20]研究表明, 混播群體空間結構的優化可以使豆禾混播牧草根系氮素固定、轉移、利用途徑和效率得到提高, 提升了混播系統生產性能。本研究中, 增加紫云英及大豆品種, 直接影響作物植株氮素積累量, “紫云英-春大豆-秋大豆→油菜-甘蔗||春大豆”模式及“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”模式兩年在氮吸收率、氮肥生產效率、氮素收獲指數的總和均高于對照處理。
     
    輪作休耕模式因為作物組成不同, 作物生產力有明顯差異, 同時, 不同復種輪連作系統的能量效益、經濟效益和綜合效益也有較大差異。本研究采用加權綜合評價模型對稻田不同復種輪連作系統的綜合效益進行評價, 結果表明輪作休耕模式的綜合效益評價指數依次為: 0.79、0.97、0.79、1.65和0.46, 大小排序表現為: “油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”>“紫云英-春大豆-秋大豆→油菜-甘蔗||春大豆”>“紫云英-早稻-晚稻→紫云英-早稻-晚稻”>“紫云英-早稻-玉米||甘薯→紫云英-春大豆-秋大豆”>“休耕”, 表明“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”輪作模式有助于推動農田增產增效, 有利于實現農業生產的可持續發展, 這與黃國勤等[21]研究結果表明“糧、經、菜合理搭配, 多種多樣農產品滿足人們不同的需要, 因此該模式經濟效益和社會效益均佳”觀點相似。
     
    輪作休耕模式是一個復雜的整體, 其探究的問題均是一個漫長的過程。前人經過眾多研究, 認為稻田復種輪作模式能夠提高復種指數及資源利用率, 能使農田生態系統高產高效。本文進一步對輪作休耕模式進行了綜合分析, 闡明稻田間、套作和輪作種植模式對土壤生態環境綜合效益的影響機理, 為稻田生態系統服務評價提供依據, 在前人研究的內容基礎上進行補充和驗證。但由于本人科研試驗時間年限較短, 時間的限制本研究還不夠全面, 有待于進行更深一步的探討。
     
    4 結論
    連續兩年稻田3種復種輪作模式的年有效積溫利用率、降水表觀生物利用率均高于“紫云英-早稻-晚稻→紫云英-早稻-晚稻”連作模式。在經濟效益和社會效益評價指數方面, 2018年和2019年均是處理D表現最好, 而生態效益評價指數方面表現較好的是處理B。不同輪作休耕模式的兩年綜合效益表現為D處理˃B處理˃A(CK)處理˃C處理˃E處理。因此, “油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”輪作模式整體表現較好。
     
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