引用本文
何振富, 贺露, 贺春贵, 王斐, 王国栋, 刘陇生. 不同种植和收割方式下夏播光敏型高丹草的效益分析. 草业科学, 2017,34(11):2325-2334
He Zhen-fu, He Lu, He Chun-gui, Wang Fei, Wang Guo-dong, Liu Long-sheng. Economic benefit analysis of different summer-sowing patterns and cutting frequencies of three photoperiod-sensitive sorghum-sudangrass hybrids. Pratacultural Science,2017,34(11): 2325-2334  
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不同种植和收割方式下夏播光敏型高丹草的效益分析
何振富1, 贺露2, 贺春贵3, 王斐1, 王国栋1, 刘陇生1
1.甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所,甘肃 兰州 730070
2.甘肃农业大学管理学院,甘肃 兰州 730070
3.甘肃省农业科学院,甘肃 兰州 730070
贺春贵(1961-),男,甘肃西峰人,教授,博导,博士,主要从事农业及牧草害虫治理的教学与科研、农业产业化研究。E-mail:hechungui008@qq.com

第一作者:何振富(1985-),男,甘肃会宁人,助理研究员,硕士,主要从事草食动物营养及牧草栽培研究。E-mail:gshezhenfu@163.com

收稿日期: 2017-01-16
基金项目: 基金项目:甘肃省科技厅科技支撑项目“高粱草旱作高效种植利用技术研究与示范”(144NKCA055); 甘肃省科技厅科技重大专项“饲用甜高粱种质创新及栽培饲用技术研究与示范”(2015GS05915)
摘要

为了掌握光敏型高丹草( Sorghum bicolor× S. sudanense)在不同种植和收割方式下的经济效益,在陇东旱塬麦茬后用3种穴播方式(免耕露地、翻耕露地和翻耕覆膜)复种了3个光敏型高丹草品种(海牛、BJM和大卡),测定了各处理下刈割一茬和两茬的草产量,并比较分析了总投入、总收入、纯收益和产投比。结果表明,两种收割方式下,总收入、纯收益和产投比的穴播方式主效均呈显著差异( P<0.05),且均以翻耕覆膜最高;品种和穴播方式互作不明显;刈割两茬,品种主效无显著差异,均以海牛最高;刈割一茬,品种主效有显著差异( P<0.05),均以BJM最高。人工作业与机械作业相比:3种穴播方式的总投入在采用机械作业时均较人工作业低,机械作业的纯收益和产投比均较人工作业的高。刈割一茬和刈割两茬相比:刈割一茬的总收入、纯收益和产投比均明显高于刈割两茬。从经济效益的角度考虑,陇东旱塬地区麦茬后夏播高丹草的生产模式中,以选择BJM品种采用翻耕覆膜穴播,并利用机械刈割一茬(早霜前1周刈割)的生产方式经济效益为最优。

关键词: 夏播复种; 穴播方式; 刈割次数; 光敏型高丹草; 人工作业; 机械作业; 效益分析
中图分类号:S543.091 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2017)11-2325-10 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0555
Economic benefit analysis of different summer-sowing patterns and cutting frequencies of three photoperiod-sensitive sorghum-sudangrass hybrids
He Zhen-fu1, He Lu2, He Chun-gui3, Wang Fei1, Wang Guo-dong1, Liu Long-sheng1
1.Animal Husbandry-Pasture and Green Agriculture Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, Gansu, China
2.Gansu Agricultural University, School of Management, Lanzhou 730070, Gansu, China
3.Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, Gansu, China
Corresponding author: He Chun-gui E-mail:hechungui008@qq.com
Abstract

In order to understand the economic benefits of photoperiod-sensitive sorghum-sudangrass hybrids planted following three different sowing patterns (no-tillage without mulching, tillage without mulching, and tillage with plastic mulching, respectively), three hybrids, Monster, BJM, and Big kahuna, were multiple cropped after winter wheat harvest in the Longdong dryland area, in Gansu Province. The yield from two different processing techniques, mowing once (one cut) and mowing twice (two cuts) per year, were measured, and the variance of the total investment, total revenue, net return, and the ratio of output to input were analyzed. Results showed the main effect of dibbling pattem was significant differences ( P<0.05) in the total revenue, net return, and the ratio of output to input, and these values were the highest in the sowing pattern involving tillage without mulching. The interaction effect of different hybrid varieties and different sowing patterns was non-significant; the main effect of varieties under the two-cut processing technique was non-significant, and Monster had the highest value; the main effect of varieties under the one-cut processing technique had a significant difference ( P<0.05), and BJM had the highest value. Comparison of manual work and machinery operation showed that the total investments in machinery operations associated with the three different dibbling ways were all lower than that involved with manual work; the net return, and the ratio of output to input were higher with machine operations than those involved with manual work. Comparison between the one-cut and two-cuts processing techniques showed that the total revenue, net return, and the ratio of output to input in the one-cut technique were higher than those in the two-cuts technique. Considering the economic benefits, the optimum multiple cropping production model of sorghum-sudangrass hybrid is BJM mowed once (one week before the early frost) with machinery operation using tillage with plastic mulching after winter wheat harvest in Longdong, Gansu.

Keyword: summer multiple cropping; dibbling pattern; cutting frequency; photoperiod-sensitive sorghum-sudangrass hybrid; artificial harvest; mechanical harvest

草食畜牧业是甘肃省的传统优势产业, 大力发展草食畜牧业是甘肃省调整优化农业产业结构、加快转变农业发展方式、推进现代农业建设的必由之路[1, 2]。但随着草食畜牧业的快速发展, 饲草料的需求量不断加大, 除充分利用农作物秸秆外, 要满足畜牧业的发展, 开发利用高产牧草资源显得尤为重要[3, 4]。高丹草(Sorghum bicolor× S. sudanense)是高粱(S. bicolor)与苏丹草(S. sudanense)的杂交种, 杂交优势明显, 为一年生禾本科C4作物, 光敏型高丹草是饲草高粱的重要类型之一, 具有晚熟、产草量高、种植与收割期灵活等特性, 在草食畜产业有着较为广阔的开发和利用前景[5, 6, 7], 同时也适合旱作草牧业的发展需求[8]。

近年来, 饲用高粱在甘肃的种植和研究得到了快速发展[9, 10, 11, 12, 13], 并随着养殖业的发展和“ 粮改饲” 政策的推进, 种植面积还将扩大, 甘肃省2013年夏粮[小麦(Triticum aestivum)、油菜(Brassica napus)、大麦(Hordeum vulgare)、豌豆(Pisum sativum)、扁豆(Lablab purpureus)等]种植面积为93.51 hm2, 从夏粮收割后到下一次种植的填闲期有4个月左右, 而甘肃省的降水又主要集中在7-9月, 这一时期非常适合饲料作物的生长, 如利用夏粮收割后的填闲期种植牧草作物, 既可提高土地利用率, 又可有效缓解饲草料资源短缺的矛盾[14, 15, 16], 对促进畜牧业发展具有重要的作用。因此, 本研究利用3个光敏型高丹草品种, 在甘肃陇东黄土高原旱塬区采用不同穴播方式和收割方式进行夏播复种试验, 通过对刈割一茬和刈割两茬的总投入、总收入、纯收益和产投比的分析比较, 以期总结提出经济效益最高的品种、种植方式和收割方式相配套的光敏型高丹草夏播复种模式, 为其在甘肃地区作为饲料作物应用提供充分的科学依据。

1 材料与方法
1.1 试验概况

试验于2013年6-10月在甘肃省农科院镇原试验站(35° 29'42″ N, 107° 29'36″ E)进行。试验地处甘肃东部黄土高原平原旱作区, 土壤为发育良好的黑垆土, 海拔1 297 m, 年平均降水量540 mm、54%以上集中在7-9月, 地下水埋深60~100 m, 年平均气温8.59 ℃, 年日照时数2 449.2 h, ≥ 0 ℃年积温3 435 ℃· d, ≥ 10 ℃年积温2 722 ℃· d, 无霜期165 d。

1.2 供试品种及来源

供试高丹草3个品种均为光敏型(photeporiod sensitive type, PPS), 名称为大卡(Big Kahuna)、海牛(Monster)和BJM, 皆引自美国, 其中大卡同时为褐色中脉(BMR)型。

1.3 试验设计

试验按穴播方式和品种两因素随机区组进行设计。设3穴播方式、3品种, 3次重复。3种穴播方式:免耕露地穴播(以NN表示), 翻耕露地穴播(以TN表示)和翻耕覆膜穴播(两膜带间留30 cm的空白区, 以TP表示)。小区面积为5 m× 4 m, 行距50 cm, 穴距20 cm, 密度10万株· hm-2, 每穴保苗1株。冬小麦收割后, 6月28日整地播种, 整地时不施基肥, 在拔节期追施纯氮 62.1 kg· h m-2[17⁃18]。

1.4 经济效益测定

1.4.1 产草量 为单位面积土地上所收获地上部分的全部产量, 以鲜草重量为产草量指标。刈割茬次有两种:即在全生长期刈割一茬和刈割两茬(刈割一茬以C11表示、刈割两茬第1次以C21表示、刈割两茬第2次以C22表示)。每处理各小区分成两半, 各10 m2, 分别用于两种刈割茬次测产。C11在霜降前(2013年10月19日, 播后113 d, 早霜前1周)刈割; C21在株高达120 cm左右时刈割(2013年8月27日, 播后60 d), C22在霜降前刈割(2013年10月19日, 播后113 d, 早霜前一周), 留茬高度平均10 cm左右。

1.4.2 收割方式 为了探讨机械作业和人工作业两者的效益差别, 按照当时当地机械与人工费用进行核算成本, 并对二者的经济效益进行分析比较, 其中机械作业指在播种、除草采用人工操作, 旋地、覆膜及收割采用机械操作; 人工作业指在播种、收割和除草采用人工操作, 旋地和覆膜采用机械操作。

1.4.3 投入与产出计算 在全生育期记载机械、人工、肥料和地膜等使用情况, 其费用按当时当地的市场价格(各项成本每公顷土地平均投入为:人工作业90人次, 机械作业45人次, 人工费70 CNY· 人次-1; 种子7.5 kg, 60 CNY· kg-1; 化肥225 kg, 1.75 CNY· kg-1; 机耕费750 CNY· hm-2; 地膜1 800 CNY· hm-2; 机械作业750 CNY· hm-2)计算。将收获高丹草鲜草按当地市场价格(0.30 CNY· kg-1)换算成产值。

物质成本=∑ [物质投入(种子、肥料、地膜等)数量× 单价];

劳动成本=∑ [(耕地、播种、收获等耗费人力)× 单项劳动力价格];

总投入=物质成本+劳动成本;

总收入=每公顷收获产品数量折成经济价值=产草量× 鲜草价格;

纯收益=总收入-总投入;

产投比=总收入÷ 总投入。

1.5 数据处理

使用Excel 2007进行数据处理和制作图表, 采用DPS v 7.55统计软件, 采用固定模型进行二因素随机区组方差分析[19]。

2 结果与分析
2.1 人工作业条件下3品种不同穴播方式的经济效益分析

如表1所列, 不同穴播方式的种植投入成本由高到低依次为TP> TN> NN。

人工作业的各品种在不同穴播方式下的经济效益及方差如表2所列。总体来看, 品种的总收入、纯收益和产投比, 在刈割一茬时差异均极显著(P< 0.01), 而在刈割两茬时无显著差异(P> 0.05); 穴播方式间的总收入和纯收益在刈割一茬和两茬时均差异极显著(P< 0.01), 而产投比在刈割两茬时差异极显著(P< 0.01), 在刈割一茬时差异显著(P< 0.05); 品种和穴播方式交互作用对刈割一茬和两茬的总收入、纯收益和产投比均无显著影响。整体表现为, 刈割一茬的总收入、纯收益和产投比平均分别为22 149.11 CNY· hm-2、13 905.36 CNY· hm-2和2.66, 均明显高于刈割两茬, 分别高出77.62%、229.05%和78.55%。

表1 人工作业种植成本 Table 1 Artificial harvest and planting cost

在品种间的具体表现为, 3个品种在刈割两茬时的总收入、纯收益和产投比均差异不显著(P> 0.05), 依次为海牛> BJM> 大卡, 其中海牛平均分别为12 965.67 CNY· hm-2、4 721.92 CNY· hm-2和1.54; 在刈割一茬时, 总收入、纯收益和产投比依次均为BJM> 大卡> 海牛, BJM平均分别为25 534.33 CNY· hm-2、17 290.58 CNY· hm-2和3.05。因此, 就品种的平均效应而言, 总收入、纯收益和产投比在刈割两茬时, 以海牛最好, 在刈割一茬时, 以BJM最好。

在穴播方式间的具体表现为, 在刈割两茬时, 总收入、纯收益和产投比均以TP最高, 且均显著的高于(P< 0.05)其他两处理, 其他两处理间差异不显著, TP平均分别达17 215.00 CNY· hm-2、7 521.25 CNY· hm-2和1.77, 其中TN的总收入高于NN, 而NN的纯收益和产投比高于TN。在刈割一茬时, 总收入、纯收益和产投比依次均为TP> TN> NN, TP平均分别达28 312.33 CNY· hm-2、18 618.58 CNY· hm-2和2.92; 其中各项处理总收入差异显著(P< 0.05), 纯收益TP显著高于(P< 0.05)其他两处理, 其他两处理间无显著差异; 产投比TP显著高于(P< 0.05)NN, 与TN间差异不显著。因此, 就穴播方式的平均效应而言, 在刈割一茬和两茬时, 总收入、纯收益和产投比均以TP最高。

品种× 穴播方式互作的效应为, 在刈割两茬时, 3品种的总收入、纯收益和产投比均在TP处理下最高, 其中海牛和BJM依次均为TP> TN> NN, 且两品种在TP处理下显著高于(P< 0.05)其他两处理, 其他两处理间无显著差异(P> 0.05); 大卡依次为TP> NN> TN, 大卡的总收入和纯收益在TP处理下显著的高于(P< 0.05)其他两处理, 其他两处理间无显著差异, 大卡的产投比在各处理间差异显著(P< 0.05)。在刈割一茬时, 3品种的总收入均在TP处理下最高, 依次均为TP> TN> NN, 其中大卡在TP处理下显著高于(P< 0.05)NN处理, 海牛在TP处理下显著高于(P< 0.05)其他两处理, BJM在3种穴播处理下相互间差异显著(P< 0.05); 3个品种的纯收益均在TP处理下最高, 大卡和BJM依次为TP> TN> NN, 而海牛依次为TP> NN> TN, 其中大卡在TP下显著高于(P< 0.05)NN, 海牛在3个穴播方式下相互间无显著差异, BJM在各处理间差异显著(P< 0.05); 3品种的产投比均在TP处理下最高, 大卡和BJM依次为TP> TN> NN, 而海牛依次为TP> NN> TN, 其中大卡和海牛各自在3个穴播方式下相互间无显著差异, BJM在TP处理下显著高于(P< 0.05)NN, 与TN间无显著差异。因此, 3个品种在刈割一茬和两茬处理时, 总收入、纯收益和产投比均在TP处理下最高, 相同的结果说明品种和穴播方式没有互作效应, 所以3品种均应选择TP处理。

总收入、纯收益和产投比在刈割一茬和两茬时, 穴播方式主效均有显著差异(P< 0.05), 且均以TP最高; 品种和穴播方式互作不显著。在刈割两茬时, 品种主效无显著差异, 基本以海牛最高; 在刈割一茬时, 品种主效有显著差异(P< 0.05), 均以BJM最高。因此, 在刈割一茬时, 应选择BJM并采用TP处理, 在刈割两茬时, 应选择海牛并采用TP处理, 才能取得最高的总收入、纯收益和产投比。

2.2 机械作业条件下3个品种不同穴播方式的经济效益分析

如表3所列, 不同穴播方式的种植投入成本由高到低依次为TP> TN> NN。

机械作业的各品种在不同穴播方式下的经济效益及方差结果如表4所列。总体来看, 品种间的总收入、纯收益和产投比, 在刈割一茬时均差异极显著(P< 0.01), 而在刈割两茬时无显著差异; 穴播方式间的总收入和纯收益在刈割一茬和两茬时均差异极显著(P< 0.01), 而产投比在刈割两茬时差异极显著(P< 0.01), 在刈割一茬时无显著差异(P> 0.05); 品种和穴播方式交互作用对刈割一茬和两茬的总收入、纯收益和产投比均无显著影响。整体表现为, 刈割一茬的总收入、纯收益和产投比平均分别为22 149.11 CNY· hm-2、16 305.36 CNY· hm-2和3.77, 均明显高于刈割两茬, 分别高77.62%、146.08%和78.96%。

表3 机械作业种植成本 Table 3 Mechanical harvest and planting cost(CNY· hm-2)

在品种间的具体表现为, 3个品种间在刈割两茬时的总收入、纯收益和产投比均差异不显著, 依次为海牛> BJM> 大卡, 其中海牛平均分别为12 965.67 CNY· hm-2、7 121.92 CNY· hm-2和2.19; 在刈割一茬时, 总收入、纯收益和产投比依次均为BJM> 大卡> 海牛, 其中BJM均显著高于(P< 0.05)其他两品种, BJM平均分别为25 534.33 CNY· hm-2、19 690.58 CNY· hm-2和4.31。因此, 就品种的平均效应而言, 总收入、纯收益和产投比, 在刈割两茬时, 以海牛最好; 在刈割一茬时, 以BJM最好。

在穴播方式间的具体表现为, 在刈割两茬时, 总收入、纯收益和产投比均以TP最高, 平均分别达17 215.00 CNY· hm-2、9 921.25 CNY· hm-2和2.36, 且均显著高于(P< 0.05)其他两品种。在刈割一茬时, 总收入、纯收益和产投比依次均为TP> TN> NN, TP平均分别达28 312.33 CNY· hm-2、21 018.58 CNY· hm-2和3.88; 其中不同穴播方式间的总收入差异显著(P< 0.05); 纯收益TP显著高于(P< 0.05)其他两处理, 其他两处理间无显著差异; 产投比3个处理间差异不显著。因此, 就穴播方式的平均效应而言, 在刈割一茬和两茬时, 总收入、纯收益和产投比均以TP最高。

品种× 穴播方式互作的效应为, 在刈割两茬时, 3品种的总收入、纯收益和产投比均在TP处理下最高, 其中大卡依次为TP> NN> TN, 大卡的总收入和纯收益在TP处理下显著高于(P< 0.05)其他两处理, 其他两处理间无显著差异(P> 0.05), 大卡的产投比TP和NN处理显著高于(P< 0.05)TN; 海牛和BJM的总收入和纯收益依次为TP> TN> NN, 且TP均显著高于(P< 0.05)其他两处理, 其他两处理间无显著差异; 海牛的产投比依次为TP> NN> TN, TP显著高于(P< 0.05)其他两处理; BJM的产投比依次为TP> NN> TN, TP显著高于(P< 0.05)TN。在刈割一茬时, 大卡的总收入、纯收益和产投比均以TP处理最高, 其中总收入显著高于(P< 0.05)其他两处理, 纯收益显著高于(P< 0.05)NN, 产投比3个穴播方式间无显著差异; 海牛的总收入以TP处理最高, 且显著高于(P< 0.05)其他两处理, 纯收益在TP处理下最高, 产投比在NN下最高, 纯收益和产投比在3个穴播方式间无显著差异; BJM的总收入、纯收益和产投比依次为TP> TN> NN, 其中总收入在3个穴播方式下相互间差异显著(P< 0.05), 纯收益在TP处理下显著高于(P< 0.05)其他两处理, 产投比在3个穴播方式间无显著差异。因此, 3个品种在刈割一茬和两茬处理时, 总收入和纯收益均在TP处理下最高, 相同的结果说明品种和穴播方式没有互作效应, 所以3个品种均应选择TP处理。在刈割两茬时, 3个品种的产投比均在TP处理下最高; 而在刈割一茬时, 大卡和BJM的产投比在TP处理下最高, 海牛在NN处理下最高。

因此, 互作对刈割一茬和两茬的总收入、纯收益和产投比均不显著。穴播方式对刈割一茬和两茬的总收入及纯收益主效显著(P< 0.05), 对刈割一茬的产投比主效不显著(P> 0.05), 对刈割两茬的产投比主效显著(P< 0.05)。总收入、纯收益和产投比在刈割两茬时, 品种主效无显著差异, 均以海牛最高; 在刈割一茬时, 品种主效有显著差异(P< 0.05), 均以BJM最高。因此, 在刈割一茬时, 应选择BJM并采用TP处理, 在刈割两茬时, 应选择海牛并采用TP处理, 才能取得最高的总收入、纯收益和产投比。

3 讨论

在夏季油菜或麦茬后(6月中、下旬)复播高丹草, 于9月下旬收获, 10月份种植冬小麦或冬油菜, 是典型的草田轮作方式。草田轮作, 就是将牧草与作物在一定的地块、一定的年限内, 按照既定顺序进行轮换种植的一种合理利用土地的耕作制度, 草田轮作不仅为养畜提供大量的优质饲草、还能改善土壤的理化和生物性状、同时可以减少杂草和病虫害、充分利用土地资源、减少水土流失, 对粮食作物具有显著的增产作用, 是农区发展畜牧业的有效途径[20, 21, 22, 23, 24, 25, 26]。

增产增收、高产高效是种植制度改革的重要目标, 也是种植制度在生产实际中得以广泛推广和应用的重要条件。本研究结果表明:从总投入来看, 不同穴播方式的种植投入成本不一, 依次为TP> TN> NN, 在采用机械作业时均较人工作业总投入低, 导致总投入不一的主要原因是TP在地膜的投入上高于其他两处理, 而且目前农村劳动力缺乏, 劳动成本普遍偏高, 是造成人工作业比机械作业投入成本高的主要因素; 在总收入相同的情况下, 机械作业的纯收益及产投比均较人工作业的高, 人工劳动成本高和人工效率低是导致在总收入相同的情况下, 机械作业纯收益和产投比高的主要原因; 不论是采用人工作业还是机械作业, 刈割一茬的总收入、纯收益和产投比均明显高于刈割两茬, 由于刈割一茬的草产量显著的高于刈割两茬的草产量, 因此在投入相同的情况下, 必然会导致总收入、纯收益和产投比的不一, 因此在以后的研究和应用过程中, 应重点考虑草产量来提高总的经济效益。也有研究表明, 在产草量无显著差异的情况下, 播种量和施氮量均影响其经济收益[27]。

分析得出, 在两种收割方式下, 刈割一茬时, 应选择BJM并采用TP处理; 刈割两茬时, 应选择海牛并采用TP处理; 才能取得最高的总收入、纯收益和产投比; 本研究以刈割一茬采用机械作业的平均纯收益最高, 达16 305.36 CNY· hm-2, 较复种燕麦(Avena sativa)、玉米(Zea mays)、大麦纯收益分别高483.58%、593.61%、618.66%[28]; 较新疆地区复种的初岛燕麦、饲料大麦、一年生多花黑麦草(Lolium multiflorum)、初岛燕麦+中豌六号、饲料大麦+中豌六号、黑麦草(Lolium perenne)+波斯三叶草(Trifolium resupinatum)纯收益分别高186.86%、271.66%、528.39%、184.27%、258.93%、528.24%[29]; 较复播的玉米纯收益高14 710.245 CNY· h m-2[30]; 较复种的饲用油菜纯收益高11 055.36 CNY· h m-2[31]。本研究效益高于其他学者的主要原因是产草量高于以上作物, 加之饲草的鲜草单价也高于当时研究所报道的价格。

4 结论

应用本研究所提出的麦后复种草田轮作方式, 将对甘肃省陇东地区草田轮作、种草养畜起到积极的促进作用, 同时对促进农民增收, 调整农村经济结构、发展生态农业和草食畜牧业起到推动作用。综合考虑经济效益认为, 在陇东旱塬地区麦茬后复种高丹草的生产模式中, 以选择BJM品种采用翻耕覆膜穴播处理, 并利用机械刈割一茬(早霜前1周刈割)的生产方式为最优。

The authors have declared that no competing interests exist.

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