張帆

（湖南省土壤肥料研究所，長(zhǎng)沙 410125）

輪作、間套作及復(fù)種等多熟種植能在時(shí)間、空間及土地上集約高效地利用光、溫、水等自然資源，是我國(guó)精耕細(xì)作的農(nóng)藝模式精華。探索生態(tài)環(huán)境友好、資源高效利用、保障糧食安全的種植模式是現(xiàn)代種植制度的研究熱點(diǎn)。

湖南省是長(zhǎng)江中游雙季稻主產(chǎn)區(qū)，以開(kāi)發(fā)冬閑田促進(jìn)農(nóng)民增收，稻田溫、光、水、土資源高效利用及用地與養(yǎng)地相結(jié)合為目的的“冬季作物-雙季稻”輪作模式是該區(qū)典型的多熟種植制度[1]。目前對(duì)冬季作物-雙季稻輪作種植模式的研究主要集中在稻田土壤微生物與肥力[2-7]、溫室氣體[8]、水稻生長(zhǎng)[9-10]及輪作系統(tǒng)NPK 養(yǎng)分循環(huán)[1]等方面，但是關(guān)于光熱資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益的研究極少。前期研究[1]表明，長(zhǎng)期的冬季作物-雙季稻輪作種植未顯著影響水稻產(chǎn)量和糙米NPK 養(yǎng)分含量，間接說(shuō)明該種植模式冬季作物的產(chǎn)投影響著農(nóng)民所獲得的直接經(jīng)濟(jì)效益。分析比較不同冬季作物-雙季稻輪作各模式光熱資源及NPK養(yǎng)分資源利用效率和經(jīng)濟(jì)效益的差異及其原因，對(duì)湖南雙季稻區(qū)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、合理利用和開(kāi)發(fā)冬閑田、促進(jìn)農(nóng)民增收農(nóng)業(yè)增效具有重要意義。

本研究基于13 年的冬季作物-雙季稻輪作種植模式長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，分析比較冬閑-雙季稻、馬鈴薯-雙季稻、黑麥草-雙季稻、紫云英-雙季稻及油菜-雙季稻5 種輪作模式的資源利用效率及經(jīng)濟(jì)效益，旨在為湖南冬季作物-雙季稻輪作模式的合理發(fā)展提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與栽培管理

冬季作物-雙季稻輪作模式定位試驗(yàn)于2004年9月在湖南省土壤肥料研究所實(shí)驗(yàn)網(wǎng)室開(kāi)始進(jìn)行，試驗(yàn)小區(qū)為防滲水泥池（面積1.1 m2），長(zhǎng)、寬、高分別為130 cm×85 cm×100 cm，設(shè)有可封堵的排水口和灌水口。供試土壤為第四紀(jì)紅黏土發(fā)育的紅黃泥，試驗(yàn)前耕層土壤基礎(chǔ)理化性狀為土壤有機(jī)碳13.3 g·kg-1，全氮1.46 g·kg-1，全磷0.81 g·kg-1，有效氮154.5 mg·kg-1，有效磷39.2 mg·kg-1，速效鉀120.43 mg·kg-1，pH 為5.40[1]。試驗(yàn)設(shè)冬閑-雙季稻（對(duì)照）、馬鈴薯-雙季稻、黑麥草-雙季稻、紫云英-雙季稻、油菜-雙季稻5個(gè)處理，每處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。

各作物種植季農(nóng)事操作：馬鈴薯在每年12 月中上旬采用稻草覆蓋、穴播種植，密度為7.5×104穴·hm-2（大約用馬鈴薯種子3 000.0 kg·hm-2）；黑麥草、紫云英、油菜均在晚稻收獲前套播，播種量分別為22.0、37.5、4.0 kg·hm-2；對(duì)照處理冬季空閑，伴有當(dāng)?shù)爻Ｒ?jiàn)的冬季雜草自然生長(zhǎng)；早稻移栽時(shí)間是在每年5 月份的第1 周，晚稻在早稻收獲后第3 d 移栽，約在每年7月份第2 周，早稻和晚稻的插植密度均為20 cm×12.5 cm；每年早稻移栽種植前的1～2周內(nèi)冬季作物均被收獲，其中黑麥草和紫云英被翻壓還田作綠肥，還田量為25.0 t·hm-2；馬鈴薯和油菜收獲后其秸稈全部翻壓還田；早稻收獲后其秸稈人工模擬機(jī)械粉碎翻壓還田，晚稻收獲后秸稈不還田，大約2/3的晚稻秸稈留作馬鈴薯栽培用[1]。

氮、磷、鉀化肥分別為尿素（含N 量46%）、過(guò)磷酸鈣（含P2O5量12%）和氯化鉀（含K2O量60%）。

各冬季作物種植前基肥純N施用量均為34.5 kg·hm-2、基肥P2O5施用量均為45.0 kg·hm-2，只有馬鈴薯施基肥K2O（360.0 kg·hm-2）。油菜和黑麥草（第一次刈割后）追施氮肥，追肥純N 施用量分別為66.7、34.5 kg·hm-2。各處理早、晚稻移栽前均施基肥，其中純N施用量分別為103.5、138.0 kg·hm-2，P2O5和K2O 施用量均為45.0、67.5 kg·hm-2；早、晚稻均在移栽后的第7 d追施氮肥，純N施用量分別為69.0、87.4 kg·hm-2。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 氣象因子的監(jiān)測(cè)

所用氣象數(shù)據(jù)由湖南省氣象科學(xué)研究院提供。利用生成的日值氣象資料，計(jì)算冬季作物-雙季稻輪作周年和不同作物種植季的總輻射和有效積溫。以最早播種的冬季作物開(kāi)始到次年晚稻收獲為1 周年（即本研究的時(shí)間為2016 年9 月21 日—2017 年11 月3 日），計(jì)算年積溫為6 972.6 ℃，太陽(yáng)輻射能量為4 665.90 MJ·m-2。冬季作物-雙季稻輪作各模式生育期和相應(yīng)的積溫與太陽(yáng)輻射見(jiàn)表1和表2。

1.2.2 冬季作物和水稻樣品的采集與測(cè)定

2016年9月21日—2017年11月3日輪作周年，黑麥草是在每次刈割后、紫云英和馬鈴薯均在收獲期測(cè)定每重復(fù)小區(qū)地上部分鮮樣產(chǎn)量，同時(shí)取鮮樣0.50 kg測(cè)定其干物質(zhì)量。其中馬鈴薯地上部分鮮樣包括馬鈴薯秸稈和鮮薯，分開(kāi)測(cè)產(chǎn)與取樣分析。油菜收獲時(shí)每重復(fù)小區(qū)隨機(jī)取2 株植株樣測(cè)定其秸稈干物質(zhì)量，每重復(fù)小區(qū)單打單收測(cè)其油菜籽產(chǎn)量。在早、晚稻收獲期，每重復(fù)小區(qū)隨機(jī)取3叢水稻植株（分為水稻籽粒和秸稈）測(cè)定其干物質(zhì)量。試驗(yàn)處理每小區(qū)早、晚稻單打單收，脫粒并曬干去雜質(zhì)后測(cè)其籽粒產(chǎn)量。各種植季作物的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)產(chǎn)量和秸稈干物質(zhì)量見(jiàn)表3。

植株樣均是105 ℃殺青1 h，75 ℃烘干至恒質(zhì)量，測(cè)其各部分干物質(zhì)量后磨碎過(guò)篩。植株樣全N 采用硫酸-過(guò)氧化氫消煮，擴(kuò)散法測(cè)定[11]，植株樣全P 采用硫酸-過(guò)氧化氫消煮，鉬銻抗比色法測(cè)定[11]，植株樣全K采用硫酸-過(guò)氧化氫消煮，火焰光度法測(cè)定[11]。

1.3 物質(zhì)、能量生產(chǎn)與光熱及養(yǎng)分資源效率分析

1.3.1 干物質(zhì)產(chǎn)能

單位面積生產(chǎn)的干物質(zhì)產(chǎn)量與其干質(zhì)量熱值（即單位干物質(zhì)熱量）的乘積為干物質(zhì)產(chǎn)能。干質(zhì)量熱值（GCV）指每千克干物質(zhì)完全燃燒所釋放的能量（kJ·kg-1），本試驗(yàn)冬季作物-雙季稻輪作模式中各作物及農(nóng)副產(chǎn)品的干質(zhì)量熱值見(jiàn)表4[12]。

表1 冬季作物-雙季稻輪作各模式生育期Table 1 Growth period of different winter crop and double cropping rice systems

表2 冬季作物-雙季稻輪作模式各作物生育期積溫和太陽(yáng)輻射Table 2 Accumulated temperature and solar radiation of different winter crop and double cropping rice systems in the growth period

表3 各種植季作物的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)產(chǎn)量和秸稈干物質(zhì)量（kg·hm-2）Table 3 Economic target yield and straw biomass of crops in each season（kg·hm-2）

干物質(zhì)產(chǎn)能（MJ·m-2）=單位面積的干物質(zhì)產(chǎn)量×干質(zhì)量熱值

1.3.2 光能生產(chǎn)效率和年總輻射利用率[13]

光能生產(chǎn)效率以生育期間平均單位熱量生產(chǎn)的單位面積干物質(zhì)量表示[13]。

光能生產(chǎn)效率（g·MJ-1）=干物質(zhì)生產(chǎn)量/單位面積的太陽(yáng)輻射

年總光能利用率（%）=干物質(zhì)產(chǎn)能/單位面積的全年太陽(yáng)輻射×100[13]

1.3.3 積溫生產(chǎn)效率和年有效積溫利用率[13]

積溫生產(chǎn)效率是指生育期間日均溫≥10 ℃有效積溫生產(chǎn)的單位面積干物質(zhì)量[13]。

積溫生產(chǎn)效率（kg·hm-2·℃-1·d-1）=單位面積干物質(zhì)生產(chǎn)量/生育期間有效積溫

年有效積溫利用率（%）=作物生育期間有效積溫/全年有效積溫×100[13]

1.3.4 養(yǎng)分利用效率

表4 冬季作物-雙季稻輪作模式各作物單位干物質(zhì)熱量Table 4 Heat of per unit dry matter of crops of the winter crop and double cropping rice rotation systems

養(yǎng)分積累總量=∑成熟期地上部各部位干物質(zhì)質(zhì)量×各部位養(yǎng)分含量

養(yǎng)分干物質(zhì)生產(chǎn)效率（kg·kg-1）=成熟期單位面積干物質(zhì)量/養(yǎng)分積累總量

養(yǎng)分收獲指數(shù)（%）=籽粒養(yǎng)分積累量/養(yǎng)分積累總量×100

養(yǎng)分偏生產(chǎn)力（kg·kg-1）=籽粒產(chǎn)量/養(yǎng)分施用量

1.3.5 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

經(jīng)濟(jì)效益（元·hm-2）=產(chǎn)值（元·hm-2）-成本（元·hm-2）

產(chǎn)值（元·hm-2）=產(chǎn)量（kg·hm-2）×單價(jià)（元·kg-1）

成本包括勞動(dòng)力成本和農(nóng)用投入品成本。本研究中雙季稻勞動(dòng)力成本（包括翻耕、水稻移栽、雜草與病蟲害防治、收割以及管理等勞動(dòng)力支出）和投入品成本（農(nóng)藥、水稻種子、肥料以及灌溉等）按2017 年生產(chǎn)實(shí)際支出并參考大田計(jì)算，分別為6 000.00 元·hm-2和10 600.00 元·hm-2。冬季作物種植季增加的投入品成本另外計(jì)算，暫不考慮冬季作物種植季投入的勞動(dòng)力成本。

成本均以2017 年湖南省雙季稻區(qū)實(shí)際價(jià)格為參考：化肥N、P2O5、K2O 市場(chǎng)價(jià)分別為3.80、5.20、5.30元·kg-1；紫云英種子價(jià)格為20.00 元·kg-1；黑麥草種子價(jià)格為10.00 元·kg-1；油菜種子價(jià)格為100.00 元·kg-1；馬鈴薯種薯價(jià)格為5.00 元·kg-1。勞動(dòng)力工價(jià)為150.00 元·d-1。

2017年各季作物經(jīng)濟(jì)目標(biāo)產(chǎn)出收購(gòu)價(jià)格：馬鈴薯鮮薯為1.50 元·kg-1；黑麥草鮮草為0.15 元·kg-1；油菜籽為5.00 元·kg-1；早、晚稻谷分別為2.40、2.52 元·kg-1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 數(shù)據(jù)表和DPS 7.05（Data processing system for practical statistics）軟件進(jìn)行分析整理，用Duncan 新復(fù)極差法檢驗(yàn)數(shù)據(jù)差異的顯著性水平（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬季作物-雙季稻輪作模式光熱資源利用效率

不同冬季作物-雙季稻輪作模式的光溫生產(chǎn)效率與周年利用率見(jiàn)表5。馬鈴薯-雙季稻模式的年總光能利用率顯著高于其他輪作模式，且輪作周年光能生產(chǎn)效率比黑麥草-雙季稻、紫云英-雙季稻、油菜-雙季稻分別提高了0.16、0.18、0.21 g·MJ-1，增幅分別為28.1%、32.7%、40.4%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。從輪作周年各作物種植季光能生產(chǎn)效率來(lái)看，冬季作物種植季光能生產(chǎn)效率馬鈴薯-雙季稻模式顯著高于紫云英-雙季稻和油菜-雙季稻模式；早稻種植季光能生產(chǎn)效率馬鈴薯-雙季稻模式顯著高于紫云英-雙季稻模式；晚稻種植季光能生產(chǎn)效率馬鈴薯-雙季稻模式顯著高于黑麥草-雙季稻模式和油菜-雙季稻模式。但是馬鈴薯-雙季稻模式早、晚稻季光能生產(chǎn)效率及輪作周年光能生產(chǎn)效率與冬閑-雙季稻模式相比差異不顯著。

油菜-雙季稻模式年有效積溫利用率高于其他模式，接近飽和狀態(tài)（97.63%），黑麥草-雙季稻模式、紫云英-雙季稻模式年有效積溫利用率也較高，均超過(guò)94%。馬鈴薯-雙季稻模式輪作周年有效積溫生產(chǎn)效率比黑麥草-雙季稻、紫云英-雙季稻、油菜-雙季稻分別顯著提高了1.24、1.36、1.52 kg·hm-2·℃-1·d-1，增幅分別為33.2%、37.6%、43.9%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。從輪作周年各作物種植季有效積溫生產(chǎn)效率來(lái)看，冬季作物種植季有效積溫生產(chǎn)效率馬鈴薯-雙季稻模式顯著高于其他模式；早稻種植季有效積溫生產(chǎn)效率馬鈴薯-雙季稻模式顯著高于紫云英-雙季稻模式；晚稻種植季有效積溫生產(chǎn)效率馬鈴薯-雙季稻模式顯著高于黑麥草-雙季稻模式和油菜-雙季稻模式。綜上所述，從光熱資源利用效率的角度來(lái)看，馬鈴薯-雙季稻模式優(yōu)于其他模式。

2.2 冬季作物-雙季稻輪作模式NPK養(yǎng)分利用率

不同冬季作物-雙季稻輪作模式的NPK 養(yǎng)分干物質(zhì)生產(chǎn)效率見(jiàn)表6。各模式輪作周年P(guān)養(yǎng)分干物質(zhì)生產(chǎn)效率無(wú)顯著差異（P＞0.05）。各模式輪作周年N養(yǎng)分干物質(zhì)生產(chǎn)效率大小依次為馬鈴薯-雙季稻（73.23）＞冬閑-雙季稻（69.84）＞油菜-雙季稻（68.30）＞黑麥草-雙季稻（65.47）＞紫云英-雙季稻（60.99），其中馬鈴薯-雙季稻模式輪作周年N養(yǎng)分干物質(zhì)生產(chǎn)效率比黑麥草-雙季稻和紫云英-雙季稻分別顯著提高了11.9%和20.1%（P＜0.05），而紫云英-雙季稻模式輪作周年N養(yǎng)分干物質(zhì)生產(chǎn)效率比冬閑-雙季稻模式顯著降低了12.7%。各輪作模式周年K 養(yǎng)分干物質(zhì)生產(chǎn)效率大小依次為紫云英-雙季稻（70.63）＞冬閑-雙季稻（66.10）＞油菜-雙季稻（57.58）＞黑麥草-雙季稻（56.37）＞馬鈴薯-雙季稻（47.91），其中馬鈴薯-雙季稻模式輪作周年K養(yǎng)分干物質(zhì)生產(chǎn)效率比紫云英-雙季稻和油菜-雙季稻模式分別顯著降低了32.2%和16.8%（P＜0.05），馬鈴薯-雙季稻與黑麥草-雙季稻模式輪作周年K養(yǎng)分干物質(zhì)生產(chǎn)效率分別比冬閑-雙季稻顯著降低了27.5%和14.7%（P＜0.05）。冬閑-雙季稻與油菜-雙季稻模式輪作周年NPK 養(yǎng)分干物質(zhì)生產(chǎn)效率無(wú)顯著差異。從NPK 養(yǎng)分干物質(zhì)生產(chǎn)效率角度來(lái)看，冬閑-雙季稻和油菜-雙季稻模式優(yōu)于其他模式。

本研究不同冬季作物-雙季稻模式輪作13 年后未顯著影響早、晚稻產(chǎn)量（表3），各模式早、晚稻季施肥管理一致，因此各模式未顯著影響早、晚稻NPK 偏生產(chǎn)力（表7）。各模式早稻N、P 收獲指數(shù)差異不顯著，紫云英-雙季稻模式早稻K收獲指數(shù)比馬鈴薯-雙季稻模式顯著提高了45.6%（P＜0.05）；各模式晚稻K收獲指數(shù)差異顯著，黑麥草-雙季稻模式晚稻PK收獲指數(shù)顯著高于其他模式（P＜0.05）。從雙季稻生產(chǎn)和雙季稻NPK 養(yǎng)分利用率角度來(lái)看，黑麥草-雙季稻模式優(yōu)于其他模式。

表5 不同冬季作物-雙季稻輪作模式的光溫生產(chǎn)效率與周年利用率Table 5 Production efficiency and annual use efficiency of solar radiation and effective accumulated temperature of different winter crop and double cropping rice rotation systems

表6 不同冬季作物-雙季稻輪作模式的NPK干物質(zhì)生產(chǎn)效率（kg·kg-1）Table 6 N，P and K efficiency for biomass production of different winter crop and double cropping rice rotation systems（kg·kg-1）

表7 不同冬季作物-雙季稻輪作模式早、晚稻NPK利用率Table 7 N，P and K use efficiency of early and late rice in different winter crop and double cropping rice rotation systems

2.3 冬季作物-雙季稻輪作模式經(jīng)濟(jì)效益分析

將冬季作物納入到雙季稻的種植制度中，在不考慮冬季作物季勞動(dòng)力成本投入的情況下，不同冬季作物-雙季稻輪作種植模式經(jīng)濟(jì)效益見(jiàn)表8。不同模式輪作周年經(jīng)濟(jì)效益以馬鈴薯-雙季稻模式最高，冬閑-雙季稻模式最低。與冬閑-雙季稻模式相比，馬鈴薯-雙季稻模式經(jīng)濟(jì)效益增加了155.0%，油菜-雙季稻模式增加了46.4%，黑麥草-雙季稻模式增加了42.5%，紫云英-雙季稻模式增加了9.6%。

因本研究不同冬季作物-雙季稻輪作種植模式未顯著影響早、晚稻產(chǎn)量，不同冬季作物-雙季稻輪作種植模式經(jīng)濟(jì)效益差異主要是由冬季作物種植季的投入成本和產(chǎn)值造成。馬鈴薯-雙季稻模式輪作周年成本是最高的，為高投入高產(chǎn)出型。黑麥草-雙季稻模式和油菜-雙季稻模式為低投入中產(chǎn)出型。紫云英-雙季稻模式為低投入低產(chǎn)出型。從經(jīng)濟(jì)效益的角度看，馬鈴薯-雙季稻模式優(yōu)于其他模式。

3 討論

馬鈴薯是調(diào)整優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)的重要替代作物。本研究馬鈴薯-雙季稻模式技術(shù)亮點(diǎn)是利用晚稻秸稈覆蓋種植馬鈴薯且馬鈴薯收獲后其秸稈翻壓還田，促進(jìn)了稻田周年農(nóng)業(yè)廢棄物的循環(huán)利用。冬閑-雙季稻、紫云英-雙季稻及油菜-雙季稻模式輪作周年K養(yǎng)分干物質(zhì)生產(chǎn)效率均顯著高于馬鈴薯-雙季稻模式；前期研究的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果[1]也表明：馬鈴薯-雙季稻模式在馬鈴薯種植季K 盈余為255.21 kg K·hm-2、N 盈余為26.01 kg N·hm-2，說(shuō)明在保證雙季稻穩(wěn)產(chǎn)條件下今后需要開(kāi)展冬閑稻田種植馬鈴薯的化肥減施、NPK 肥料運(yùn)籌及節(jié)本增效研究，因?yàn)橄啾扔谌笾骷Z作物，淺根系的馬鈴薯植株不易吸收根層以下的養(yǎng)分，容易造成NPK 肥料利用率下降、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)增加的隱患[14]。本研究表明馬鈴薯-雙季稻模式在光熱資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益上優(yōu)于其他模式，但實(shí)際生產(chǎn)中要考慮馬鈴薯種植的瓶頸，如薯塊繁殖系數(shù)低，種植、儲(chǔ)運(yùn)成本高，易攜帶病蟲害等問(wèn)題[15]。

稻田冬種黑麥草不僅能產(chǎn)生大量的優(yōu)質(zhì)牧草，也能改善稻田土壤生態(tài)環(huán)境和土壤肥力[16-18]。前期研究的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果[1]也表明：稻田冬種黑麥草有利于促進(jìn)早稻產(chǎn)量穩(wěn)定性和可持續(xù)性的提高。發(fā)展黑麥草-雙季稻模式還要因地制宜地考慮本地區(qū)及周邊地區(qū)的畜牧業(yè)和漁業(yè)發(fā)展情況，讓刈割的黑麥草替代部分工業(yè)化加工飼料。穩(wěn)定可靠的需求可能會(huì)降低農(nóng)民種植黑麥草的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)、保障其種植收益。

紫云英作為冬季豆科綠肥作物，利用其固氮貯碳作用既可減少水稻生產(chǎn)中的化學(xué)N 肥投入又能保證水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，在雙季稻區(qū)“減肥減藥”戰(zhàn)略中成為研究熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)很多研究表明稻田冬種紫云英可減少水稻生產(chǎn)中的化肥投入并保證水稻穩(wěn)產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益比冬閑-雙季稻模式高[6，19-21]。無(wú)論從資源利用率角度，還是經(jīng)濟(jì)效益角度看，紫云英-雙季稻并不是最優(yōu)模式。本研究紫云英-雙季稻模式中，紫云英種植季投入了化學(xué)N 肥和P 肥，且早稻移栽前部分未翻壓還田作綠肥的紫云英鮮草被移出田（移出田的紫云英鮮草2017 年為8 868.18 kg·hm-2，相當(dāng)于移出田24.28 kg N·hm-2、2.05 kg P·hm-2、14.45 kg K·hm-2），造成綠肥生物資源的浪費(fèi)。建議在紫云英-雙季稻模式中減少紫云英種植季的化學(xué)肥料投入并在早稻移栽前將紫云英鮮草全量還田，充分利用紫云英的生物固氮作用和冬閑田光熱資源來(lái)保證雙季稻的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、降低購(gòu)買化學(xué)肥料投入以增加該模式經(jīng)濟(jì)效益。唐海明等[8]研究表明：稻田冬種紫云英不僅增加了稻田冬閑期溫室氣體CH4和N2O 的總排放量，紫云英翻壓還田后也增加后茬雙季稻生育期間溫室氣體CH4和N2O的總排放量，紫云英-雙季稻模式較冬閑-雙季稻模式增加了稻田綜合溫室效應(yīng)。因此，亟需兼顧生態(tài)環(huán)境效益開(kāi)展對(duì)紫云英-雙季稻模式的綜合效益評(píng)價(jià)探討和研究。

表8 不同冬季作物-雙季稻輪作種植模式經(jīng)濟(jì)效益比較（元·hm-2）Table 8 Comparison of economic benefit of different winter crop-double cropping rice rotation systems（yuan·hm-2）

菜籽油是國(guó)內(nèi)自產(chǎn)的第一大食用植物油，在國(guó)內(nèi)食用油市場(chǎng)具有不可替代的重要地位。我國(guó)長(zhǎng)江流域是雙季稻的主產(chǎn)區(qū)，也是冬油菜主產(chǎn)區(qū)，油菜-雙季稻模式是該區(qū)重要的三熟制模式。本研究結(jié)果表明：油菜-雙季稻模式經(jīng)濟(jì)效益為低投入中產(chǎn)出型；NPK 養(yǎng)分資源利用率優(yōu)于紫云英-雙季稻模式和馬鈴薯-雙季稻模式。前期長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果[1]也表明：稻田冬種油菜有益于晚稻產(chǎn)量穩(wěn)定性和可持續(xù)性的提高。油菜秸稈還田能改善土壤肥力和增加水稻產(chǎn)量[22]，油菜-雙季稻模式中油菜籽收獲后油菜秸稈還田在湖南大田生產(chǎn)中也已被實(shí)踐和推廣。本研究在晚稻田套播油菜，大田生產(chǎn)上會(huì)影響晚稻機(jī)械化收割。隨著農(nóng)村勞動(dòng)力的減少和水稻生產(chǎn)的全程機(jī)械化，需要選育、選用遲播早熟油菜品種以解決湖南油菜-雙季稻模式前后茬的時(shí)間矛盾；同時(shí)也要推廣油菜輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)技術(shù)，以提高農(nóng)民生產(chǎn)效益。雖然冬閑田種植油菜的經(jīng)濟(jì)效益沒(méi)有馬鈴薯高，但油菜開(kāi)花能促進(jìn)農(nóng)村觀光，產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益不容忽視。在農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革和市場(chǎng)消費(fèi)理念觸動(dòng)下，也需要開(kāi)展“菜用”油菜（油菜苔）或飼用油菜（雙低油菜）與雙季稻輪作的相關(guān)研究。

總之，將冬季作物納入到雙季稻的種植體系中，開(kāi)發(fā)冬閑稻田，大力發(fā)展冬季農(nóng)業(yè)，不僅可保障糧食安全、促進(jìn)農(nóng)民增收，而且使冬季作物-雙季稻輪作種植模式資源得到優(yōu)化配置，有望在稻作區(qū)扶貧攻堅(jiān)和鄉(xiāng)村振興國(guó)家戰(zhàn)略中發(fā)揮重要作用。

4 結(jié)論

冬閑-雙季稻、馬鈴薯-雙季稻、黑麥草-雙季稻、紫云英-雙季稻及油菜-雙季稻5種輪作模式相比較，馬鈴薯-雙季稻模式光熱資源利用率高、經(jīng)濟(jì)效益好，適合在湖南雙季稻區(qū)推廣，可成為增加農(nóng)民收入的一種方式。