豫东平原农区种草效应研究

张海芝　张景峰　李国臣　杨首乐

摘要 [目的]研究豫東平原农区“粮-经-饲”三元种植结构模式的经济效应和生态效应。[方法]通过种植业结构调整，增添优质牧草种植，实行三元种植结构模式，优化小麦、玉米、棉花、大豆等主要农作物的最佳搭配比例，提高农民收入，优化农田生态。[结果]农-草-牧的耦合，促进了畜牧业的发展，牛、羊、兔分别增长149.6%、92.6%、91.3%;禽类鸡（肉鸡、蛋鸡）、鸭、鹅分别增长139.3%、188.7%、33.3%，畜产品结构得以调整，减少了粮食消耗;拓宽了物质、能量转化途径，促进了物质能量循环。畜牧业的发展，牧草、秸秆过腹还田，营养元素归还量增多，有机氮比例增大，氮素转化效率显著提高。种植业调整后，每千克氮素产量增长23.1%，有机氮增加33.8%，无机氮有机氮之比为1∶0.8，化肥用量降低，土壤养分比例趋于协调，农田生态进入良性循环。农田养分输入输出状况良好， N、P、K输入均大于输出，保证了农田生态系统的开放型扩大上升循环。[结论]这种“粮-经-饲”协调发展、农牧有机结合的生态系统在豫东平原区具有广阔的推广前景。

关键词 豫东平原;牧草;三元种植结构;效应

中图分类号 S 181 文献标识码 A

文章编号 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

基金项目 河南省科技计划项目（172400410261）。

作者简介 张海芝（1967— ），女，河南项城人，研究员，从事作物与农业生态研究。

收稿日期 2019-09-10

传统种植结构已不能满足家畜对饲料粮量的大量需求，给粮食生产安全带来严重威胁。引草入田，粮草生产相结合，促进农牧结合，使农业系统内种植业与养殖业及其相互间的物质和能量利用多层化，促使农业生产结构趋于合理，提高生产效益，成为大农业系统[1-4]。豫东平原主要种植小麦、玉米等粮食作物，靠化肥、农药的大量使用获得高产，农产品品质不高，农产品市场非常脆弱。该研究通过调整农业生产内部的种植业结构，在传统的二元结构中加入牧草，进而形成“粮-经-饲”三元结构体系，发展“草畜+”产业，并获取较高的经济效益，增加农民收入。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 试验区选在项城市高寺镇白衣阁、黄冢行政村，地势平坦，有曹河贯穿东西，试验区面积1 690 hm2，耕地981.0 hm2，人口6 700人，人均耕地0.15 hm2。试验区内，过去农业生产以种植业为主，种植业总产值占农业总产值60%以上，大宗作物为小麦、玉米。2016年试验区建立后，引草入田，提高农业经济效益和生态效益。

1.2 研究方法

2016年对试验区传统种植结构进行调整和优化，克服种植业结构单一化的弊端，根据生态学原理，合理调整农业种植业结构，加速能流、物流在系统中的循环。通过种植结构调整，使试验区农业生态系统功能协调发展，增强系统自我调节能力，提高经济效益和生态效益[5]。

2 结果与分析

2.1 农业产值结构的变化

种植结构调整前，試验区以种植业为主， 2015年种植业占农业总产值的72.2%;2016年，试验区开展种植结构调整，引入高能量、高蛋白作物和优质牧草，畜群结构变化，当年畜牧业的比重上升至农业总产值的40.2%，种植业的比重下降至农业总产值的48.8%。2016—2018年3年平均农业总产值比2015年增长33.7%，种植业产值、畜牧业产值、副业产值分别比2015年增长8.4%、117.1%、65.6%。通过种植业结构调整，粮食单产和总产比调整前显著提高，均增大了31.1%;牛、羊、兔分别增长149.6%、92.6%、91.3%，这些食草动物的迅速发展，也促进了土壤肥力的提高。禽类鸡（肉鸡、蛋鸡）、鸭、鹅分别增长139.3%、188.7%、33.3%。

2.2 降低化肥用量

表1表明，结构调整以后，试验区化肥用量降低，土壤养分协调，投N效益提高。在结构调整前的2015年，试验区农田氮素化肥施用量大，有机氮肥较少，有机氮与无机氮之比为0.46∶1，平均施氮肥（纯N量）370.0 kg/hm2，1 kg氮生产籽粒26.8 kg;结构调整后的第3年，平均施氮肥（纯N）372.0 kg/hm2，1 kg氮生产籽粒32.3 kg，较结构调整前增长20.5%，其无机氮肥施用量减少，随着优质化肥等有机肥的大量增加，2018年的有机氮与无机氮之比达到0.78∶1，逐渐接近农田施用有机氮与无机氮的适宜比例（0.83～0.91），地力逐渐趋于平衡。

2.3 土壤肥力 增加豆科作物、豆科牧草与小麦、玉米间套作，不仅当年增产增收，还能较好地将养地结合起来，使农田每年都有一次种植豆科作物的机会，将固氮作物与耗氮作物结合、中耕作物与非中耕作物结合，改善了土壤理化性质，养分的积累与消耗处于良性循环的动态平衡之中[6-7]。通过3 年试验，土壤有机质提高0.12百分点（表2）。

2.4 光能转换效率

试验结果表明，试验区小麦、玉米连作两熟光能利用率为1.01%，结构调整后推行的小麦/玉米（间大豆）、小麦（间草）/玉米（间花生）、小麦（间草）/棉、小麦（间草）/菜分别比小麦、玉米两熟光能利用率提高了0.06百分点、0.17百分点、0.20百分点和0.28百分点（表3）。田间光能利用率的提高，增加了植物生长量，随之经济产量和粗蛋白量也相应提高。

3 结论

试验区通过种植业调整，引入了高能量、高蛋白作物和优质牧草，畜群结构变化，发挥了各种作物和动物在物质循环中的特有地位和作用，使元素、物质循环周期加快，从而可以提高动植物的产品数量和质量，兼顾生态和生产、粮食和饲料，适应时代发展[8-9]。

豫东平原区种植业合理的结构布局为：以粮食生产为主体，在保证粮食生产安全的前提下，发展大豆、豆科牧草的生产，为畜牧业提供高能、高蛋白的饲料饲草，增加畜牧群体，提高畜禽产品产量，同时带动加工等副业的发展，提高农业经济效益，提高农民收入[9-10]。同时，合理布局种植业，也能改善农田生态环境，提高物质和能量转化率，促进物质多层次的循环利用，使农业生态进入良性循环。

参考文献

[1] 任继周，林慧龙.农区种草是改进农业系统 、保证粮食安全的重大步骤[J].草业学报，2009，18（5）：1-9

[2] 任继周.论华夏农耕文化发展过程及其重农思想的演替[J].中国农史，2005（2）：53-58.

[3] 任继周，林慧龙，未丽.草地农业是甘肃农业可持续发展的重要途径[J].草地学报 ，2009 ，17（4）：405-412.

[4] 沈益新.农田种草的生态学意义和作用[J].畜牧与兽医.2004，36（4）：1-3.

[5] 任继周，马志愤，梁天刚，等.构建草地农业智库系统，助力中国农业结构转型[J].草业学报，2017，26（3）：191-198.