绿豆-谷子轮作模式的产量与经济效益研究
作者： 鲁一薇 李顺国 赵宇 崔纪菡 刘建军 夏雪岩
摘要 ［目的］研究土地休耕情况下，绿豆-谷子轮作模式对产量、经济效益与土壤理化性质的影响。［方法］以不同品种的夏谷和绿豆为材料，进行一年两作种植试验，记录生育期、绿豆和谷子成熟期农艺性状、产量相关性状、土壤理化性状，并进行相关分析。［结果］绿豆早播（T1、T2、T3播期处理）的生育期均短于对照，分别缩短6、10、12 d，谷子晚播（Y1、Y2、Y3播期处理）的生育期短于或与对照持平。绿豆-谷子一年两作种植模式中，T2Y2播期处理（冀绿19+冀谷45）的轮作模式较好，该模式下，绿豆产量为2 286.0 kg/hm2、谷子产量为2 431.5 kg/hm2，年收益达30 441.0元/hm2，高于对照谷子（常规时间播种）6 924.0元/hm2。成熟后土壤NH4+、NO3-含量较种前均降低，且NO3-含量有显著差异。绿豆的产量和经济效益与生育时长、单豆荚重、单豆粒重、株高、干重呈显著相关。绿豆单豆荚重、单豆粒重与其产量呈显著正相关，与生育时长、株高、干重呈显著负相关。谷子的产量与生育时长、单穗重、单穗粒重、出谷率呈显著正相关。 ［结论］绿豆约5月初播种适宜，谷子约7月上旬播种适宜，不宜超过8月份，该条件下既增加经济收益，又利于土地的用养结合，促进土地可持续利用。
关键词 谷子；绿豆；轮作模式；产量；经济效益
中图分类号 S 344.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）22-0029-05
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.22.004
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Study on the Yield and Economic Benefits of Millet and Mung Bean Rotation Mode
LU Yi-wei，LI Shun-guo， ZHAO Yu et al
（Institute of Millet Crops， Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences/Key Laboratory of Genetic Improvement and Utilization for Featured Coarse Cereals（Co-construction by Ministry and Province）， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Key Laboratory of Minor Cereal Crops of Hebei Province， Shijiazhuang， Hebei 050035）
Abstract ［Objective］ To study the effects of mung bean and millet rotation on yield， economic benefits and soil physicochemical properties under fallow land conditions. ［Method］ Using different varieties of summer millet and mung beans as materials， a two crop planting experiment was conducted once a year. The growth period， agronomic traits， yield related traits and soil physicochemical traits of mung beans and millet at maturity were recorded and analyzed. ［Result］ The growth duration of early sowing of mung beans （T1， T2， T3 treatments） was lower than that of the control， shortened by 6， 10 and 12 days， respectively. The growth duration of late sowing of millet （Y1， Y2， Y3 treatments） was shorter or equal to that of the control. In the annual two crop planting mode of mung beans and foxtail millet， the rotation mode T2Y2 treatment （Jilv 19+Jigu 45） was better. Under this mode， the yield of mung beans was 2 286.0 kg/hm2， and the yield of foxtail millet was 2 431.5 kg/hm2， with an annual income of about 30 441.0 yuan/hm2， which was higher than the control millet （conventional time sowing） of 6 924.0 yuan/hm2. After maturity， the content of NH4+and NO3- in the soil decreased compared to before planting， and the content of NO3- reached a significant difference. The yield and economic benefits of mung beans were significantly correlated with growth duration， single pod weight， single grain weight， plant height and dry weight. The single pod weight and single grain weight of mung beans were significantly positively correlated with their yield， and were significantly negatively correlated with growth duration， plant height and dry weight. The yield of foxtail millet was significantly positively correlated with growth duration， single spike weight， single spike grain weight and grain yield. ［Conclusion］Mung beans were suitable for sowing in early May， while millet was suitable for sowing in early July， and should not exceed August， which increased income， facilitated the integration of land use and nutrients， and promoted sustainable land use.
Key words Millet; Mung beans; Crop rotation mode; Yield; Economic benefits
基金项目 国家谷子高粱产业技术体系传统旱作技术挖掘与创新岗位项目（CARS-06-14.5-A23）；河北省农林科学院基本科研业务费包干制项目（HBNKY-BGZ-02）；河北省现代农业产业技术体系杂粮杂豆产业创新团队建设项目（HBCT2023050101）。
作者简介 鲁一薇（1996—），女，河北石家庄人，硕士研究生，研究方向：植物栽培与生理。
*通信作者，研究员，硕士，从事谷子绿色高效栽培与生理研究。
中国人多地少，耕地面积紧张，尤其耕地水资源不合理利用［1］、地力严重透支、土壤污染加重［2］等问题威胁国家粮食安全，本着节约地下水、保护生态环境的目标，国家提出在部分地区探索试行耕地轮作休耕制度。休耕制度提出后，国内许多学者对其进行研究，如马云倩等［3-4］针对华北平原水资源匮乏、冬季种植小麦需水量大的问题，建议冬季土地休养，节约地下水资源，提高耕地土壤质量。而轮作休耕（crop rotation and land fallow）可实现土地的用养结合，缓解中国耕地质量退化、土壤污染等生态问题［5］，促进土地可持续利用［6］。
谷子是一种富含营养物质的特色杂粮作物［7-8］，籽粒富含多种维生素、矿物质、脂肪和膳食纤维，营养丰富，是医食同源的健康食粮［9］。绿豆具有较高的营养和保健价值，含有蛋白质、膳食纤维、胡萝卜素、多种维生素、微量元素和功能性低聚糖、黄酮类化合物和豆固醇等功能成分［10-11］。国内学者研究表明，北疆地区开展冬小麦—复播青贮玉米种植试验，一年两作是资源高效利用的种植模式［12］。张庆宇等［13］探讨了图们江流域一年两作种植模式。宋秀珍等［14］研究小麦青贮玉米一年两作种植模式，为农民种植多样性和增产增收提供指导。衡水地区采用马铃薯—谷子一年两作种植模式，研究发现马铃薯应选早熟品种费乌瑞它和中薯 5 号，于3 月中旬至4 月上旬播种；夏谷宜选择生育期 80～90 d 的中熟品种衡谷 10 号和衡谷 13 号，6 月底前完成播种。该种植模式下马铃薯产量约为 37 000 kg/hm2 、谷子产量约为5 700 kg/hm2，周年纯收益可达 47 000 元/hm2，具有较好的生态效益［15］。早在战国时期《氾胜之书》就已提出禾谷类作物与豆科作物轮作不仅利于谷物产量提高，更利于农民增收。鉴于此，笔者以当地夏谷为核心，与绿豆品种进行一年两作种植模式的产量经济效益研究，通过探究一年两作种植模式对绿豆、谷子农艺性状、产量、经济效益及土壤理化性质等的影响，摸索适合于华北夏谷休耕区的高产高收益种植模式。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于 2022 年在河北省农林科学院藁城谷子所试验基地进行。试验站位于藁城马庄，海拔50 m，该地属暖温带半湿润大陆性季风气候，土壤类型多以砂壤土为主，无霜期190 d。耕层土壤的肥力状况如下：有机氮366.26 mg/kg，速效钾1.30 mg/g，pH 7.38。试验区概况见图1。
1.2 试验材料
选用河北省农林科学院粮油所提供的绿豆冀绿19、冀绿23以及河北省农林科学院谷子研究所提供的谷子品种冀谷45、冀谷39。
1.3 试验设计
试验区冬季采取休耕制度，试验开始于春季，采用绿豆、谷子轮作模式，随机区组设计。春季播种绿豆，设置2个绿豆品种（冀绿19和冀绿23），2种种植模式（露播和覆膜），3个播种时期T1处理（4月18日）、T2处理（5月1日）、T3处理（5月11日）。绿豆行距0.4 m，每处理小区22行，绿豆播种量15 kg/hm2，播种前不施肥。绿豆成熟收获后，底施复合肥450～600 kg/hm2，播种谷子（冀谷45、冀谷39），谷子播种量7.5 kg/hm2，3个播种时间Y1处理（7月17日）、Y2处理（7月26日）、Y3处理（8月4日），田间管理同常规。6月中下旬种植冀绿19、冀绿23、冀谷45、冀谷39作为对照，播种量、施肥量以及田间管理同上。
1.4 项目测定及方法
前茬作物绿豆收获后秸秆还田并深翻60 cm，夏谷播前用螺旋土钻取0～20 cm耕层土壤，测定土壤的理化性质，速效钾用NH4Ac 浸提，火焰光度计测定（Sherwood M410，英国）；pH采用梅特勒-托利多FE28ph计测定；铵态氮、硝态氮采用连续流动分析仪（AA3，德国）测定。
1.4.1 绿豆调查测定项目。生长过程中记录绿豆生育期。成熟时每小区取中间2行进行考种，计算产量。选取生长一致的5株植株测定株高、豆荚重和豆荚粒重等农艺指标，随后将植株置于烘箱内 105 ℃杀青 0.5 h 后，80 ℃烘干至恒重，获取干物重。
1.4.2
谷子调查测定项目。生长过程中记录谷子生育期。成熟时每小区取中间2行进行考种，计算产量。选取生长一致的5株植株测定株高、穗长和穗粗等农艺指标。计算谷豆轮作与单作绿豆、单作谷子的经济效益。