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Effects of different varieties and levels of fertilizer application on the economic benefit
of forage rye and fertilization management

不同施肥水平与组合对饲用黑麦经济效益的影响及施肥决策



全 文 :书不同施肥水平与组合对饲用黑麦
经济效益的影响及施肥决策
李志坚1,祝廷成1,秦明2
(1.东北师范大学植被生态科学教育部重点实验室,吉林 长春130024;2.新疆哈密地区草原工作站,新疆 哈密839001)
摘要:应用回归均匀设计构造试验方案,研究氮肥、磷肥、钾肥不同水平与组合对饲用黑麦经济效益的影响及优化
施肥方案。结果表明,饲用黑麦干草价格较低时,应减少肥料投入以降低生产成本为主,使所获利润最大;干草价
格较高时,应适量增加肥料投入以提高产量,从而获得较高利润;在饲用黑麦生产中,施肥量多少取决于所追求的
目标。以产量为目标,就要投入较高的施肥量,以经济效益为目标,就要求适宜的施肥量,考虑到牧草品质,就要求
较多的施氮水平。只有饲用黑麦产品实行优质优价,才能基本达到三者目标的统一。综合考虑,施肥量投入应为
N:225kg/hm2 左右,不应低于150kg/hm2,P2O5 为75kg/hm2,K2O为30kg/hm2 以下比较适宜。
关键词:饲用黑麦;施肥处理;均匀设计;经济效益
中图分类号:S543+.606  文献标识码:A  文章编号:10045759(2009)03014806
  黑麦(犛犲犮犪犾犲犮犲狉犲犪犾犲)是禾本科黑麦属一年生草本,在我国栽培已有40多年历史[1]。但我国黑麦生产真正引
起重视,是与美国引进品种“冬牧70黑麦”的引种和试种分不开的。冬牧70黑麦具有耐寒、丰产、抗病、饲用价值
高和适口性好的特点[2],冬牧70黑麦生产在利用黄淮海平原丰富的棉花(犌狅狊狊狔狆犻狌犿犪狉犫狅狉犲狌犿)冬闲田资源方面
具有广阔发展前景[3,4]。推荐施肥是合理施肥的基本环节,也是草业现代化的重要标志之一。大量研究表明,
氮、磷、钾肥的施用及其合理配比是提高肥料利用率、增加作物产量、改善作物品质的重要因素[5~12],尤其氮肥施
用对禾本科牧草粗蛋白质含量提高具有明显促进作用[10]。但实际生产中推荐施肥还必须考虑到施肥对牧草经
济效益的影响。许多研究表明,最佳经济施肥量和最高产量施肥量是不一致的,在某种程度上,肥料投入与经济
效益呈负相关[11~20]。但有关大量工作是在农田系统中展开,施肥对经济效益影响多偏重于农作物、经济作物等
的研究[15~17],对饲草生产经济效益的影响报道并不多见,尤其施肥对饲用黑麦经济效益的影响,国内尚未见到相
关研究报道。因此,探讨氮、磷、钾肥对饲用黑麦经济效益的影响及合理施肥,对指导饲用黑麦生产实践具有重要
意义。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
研究地点位于中国农业大学吴桥试验站。试验地处北纬37°29′,东经116°30′,属黑龙港流域中部。海拔14
m,地下水位6~9m。全年平均降水562mm,年际间变幅大,年内季节性分布不均衡,60%~70%的降水分布在
7和8月。年平均气温12.6℃,全年≥0℃积温4862.9℃,无霜期192d。供试土壤为壤质底粘潮土,地面平坦,
土层深厚。耕层土壤有机质含量7.20g/kg,全氮0.62g/kg,碱解氮36.65mg/kg,速效磷3.84mg/kg,速效钾
88.43mg/kg,pH值8.54。
1.2 试验材料
试验于1997年10月-1998年4月在中国农业大学吴桥试验站进行。试验材料为冬牧70黑麦(Winterg
razer70),1997年10月25日播种,前茬作物为棉花。
1.3 施肥和灌水
考虑到粗肥对试验的影响,本试验不施有机肥,氮、磷、钾肥按处理施入。磷、钾肥全部作为基肥施入,氮肥的
148-153
2009年6月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第18卷 第3期
Vol.18,No.3
 收稿日期:20080814;改回日期:20081023
基金项目:国家自然基金项目(30571319),吉林省科技厅项目(20060542)和东北师范大学科技创新计划培育项目(NENUSTC07008)资助。
作者简介:李志坚(1968),男,河南郸城人,副教授,博士。Email:lizj004@nenu.edu.cn
50%作为基肥,另50%在冬牧70黑麦拔节期(4月7日)灌水时作为追肥。
播种前灌足底墒水(750m3/hm2),翌年冬牧70黑麦拔节期(4月7日)灌水,灌水定额为750m3/hm2。
1.4 试验设计方案
1.4.1 采用均匀设计[21]构造试验方案(表1) 试验
处理为12个,3次重复,完全随机区组排列。小区面
积15m2(3m×5m)。
1.4.2 供试肥料 尿素含 N46%,重过磷酸钙含
P2O546%,硫酸钾含K2O50%,其当时市场价格分别
为1.50,1.80和2.24元/kg。
1.5 利润核算
1.5.1 产值 饲用黑麦抽穗期(4月26日)刈割。干
草价格参考当时羊草(犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊)市场价格,分
别按0.5,0.6和0.7元/kg来计,各处理干草产量乘以
干草价格即产值。
1.5.2 成本 各处理肥料用量乘以其价格,即所施肥
料成本。本试验仅探讨肥料种类和用量对饲用黑麦经
济效益的影响,考虑到利用棉花冬闲田进行饲用黑麦
生产是以农户为基本单位,在整地和收获方面,农民一
般用自己的工具进行操作,因此,其他成本如耕作、灌
水、收割等未计算在内。
1.5.3 利润 为各处理产值和成本之差。
表1 施肥处理均匀设计方案
犜犪犫犾犲1 犜犺犲狆犾犪狀狅犳犲狇狌犪犾犱犲狊犻犵狀狅狀犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉
狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊犝13(1312)
处理
Treatment
码值方案Codeof
experimentalfactorlevels
X1 X2 X3
施肥量Amountsof
fertilizersapplied(kg/hm2)
N P2O5 K2O
1 1 3 4 0 60 90
2 2 6 8 75 150 30
3 3 9 12 150 60 150
4 4 12 3 225 150 60
5 5 2 7 300 30 0
6 6 5 11 375 120 120
7 7 8 2 0 30 30
8 8 11 6 75 120 150
9 9 1 10 150 0 90
10 10 4 1 225 90 0
11 11 7 5 300 0 120
12 12 10 9 375 90 60
1.6 统计分析
所有数据均采用SAS系统统计分析,回归模型用REG过程拟合,方差分析用新复极差法(Duncan)进行多
重比较。
2 结果与分析
2.1 不同施肥处理对饲用黑麦经济效益的影响
2.1.1 对饲用黑麦经济效益影响的分析 种植饲用黑麦,农民能否得到一定利润,是该产业发展的关键因素,所
获利润越高,种植饲用黑麦的积极性就越大。不同施肥处理饲用黑麦干草产量及利润水平列于表2。饲用黑麦
利润水平是干草价格分别以0.5,0.6和0.7元/kg来计,扣除肥料成本后所得。
表中产量排序结果和利润排序结果不一致(表2)。以产量为目标,排在前4位的分别是处理4,6,11和2,各
处理的施肥量较高,而排在最后的是处理1和7。以利润为目标,饲用黑麦干草价格为0.5元/kg时,排在前4位
的处理分别是处理2,4,7和1,而排在最后的是处理6和12;说明当干草价格较低时,追求饲用黑麦最高产量和
追求较高利润目标的施肥量是不一样的。干草价格较低时,饲用黑麦产值低,低施肥量导致饲用黑麦干草产量较
低,但因其成本低所获得利润并不少;高施肥量使饲用黑麦产量增加,但由于干草产量增加带来的利润小于增加
肥料投入的成本,所获利润反而减少。当饲用黑麦干草价格提高到0.6元/kg时,排在前4位的处理分别是处理
2,4,11和7,而排在最后的是处理3和12;当饲用黑麦干草价格提高到0.7元/kg时,排在前4位的处理分别是
处理2,4,11和10,而排在最后的是处理3和12;处理7和1由饲用黑麦干草价格低时的排位靠前到干草价格提
高后排位不断靠后。说明随着干草价格的提升,追求饲用黑麦较高产量和追求较高利润目标的施肥量将逐渐一
致。当干草价格较高时,因高施肥量使干草产量增加带来的利润高于肥料增加投入的成本,所获利润随着干草价
格提高而不断增加。因此,单纯从利润角度考虑,饲用黑麦价格低时,应减少施肥量以控制成本;饲用黑麦干草价
格高时,应适当增加施肥量以提高产量从而增加产值。
941第18卷第3期 草业学报2009年
表2 不同施肥处理饲用黑麦干草产量及利润
犜犪犫犾犲2 犈犮狅狀狅犿犻犮狆狉狅犳犻狋犪狀犱狋犺犲犺犪狔狔犻犲犾犱狅犳犛.犮犲狉犲犪犾犲狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋
项目
Item
4 6 11 2 8 10 12 3 9 5 1 7
产量
Yield
(kg/hm2)
8190.0a 7614.0b 7494.5b 7464.5b 6616.5c 6517.0c 6389.0c 6178.5dc6142.5dc6103.5dc 5748.5d 5146.5e
利润1
Profit1
2505.0ab1576.5fe2232.0bcd2766.0a 1921.5ed2173.5cd1350.0e 1693.5ef2179.5cd1956.0ed 2236.5bcd2322.0bc
利润2
Profit2
3325.5a 2338.5de2980.5b 3513.0a 2584.5cd2824.5bc1990.5e 2311.5de2793.0bc2566.5cd 2811.0bc2836.5bc
利润3
Profit3
4144.5a 3100.5cd3730.5b 4260.0a 3246.0cd3475.5bc2628.0e 2929.5ed3406.5bc3177.0cd 3387.0bc3351.0bcd
 注:同行中字母不同者差异显著(犘<0.05)。利润1、利润2、利润3(元/hm2)分别为干草价格为0.5,0.6和0.7元/kg所得利润。
 Note:Inthesamelinethemeanswithdifferentlettersindicatethesignificantdifference(犘<0.05).Profit1、profit2、profit3(yuan/kg)isbasedon
thehaypriceofRMB0.5,0.6,0.7yuan/kg,respectively.
2.1.2 不同处理的肥料利润效应方程 对表2中不同施肥处理的利润水平进行回归分析,得到肥料利润效应方
程(表3)。经统计检验,回归关系达到极显著(犘<0.01),但经典型性判别,这些方程为非典型性方程,没有极大
值。因此,对该方程进行频率[9,22]和贡献率大小分析,结果见表4。
当饲用黑麦干草价格为0.5元/kg,不施肥料,利润也能达到2521.05元/hm2(表3和4),除处理2以外,比
其他处理所获利润都高(表2)。要想利润达到2550~3000元/hm2,N应投入31.5~88.5kg/hm2,P2O5 应投
入124.5~148.5kg/hm2,K2O应投入19.5~52.5kg/hm2,同样当干草价格提高到0.6元/kg时,不施肥料,利
润为3025.20元/hm2,除处理2和4外,比其他处理所获利润都高(表2)。要想利润达到3150~3750元,N应
投入48.0~96.0kg/hm2,P2O5 应投入124.5~142.5kg/hm2,K2O应投入27.0~60.0kg/hm2。当干草价格提
高到0.7元/kg时,不施肥料,利润可达3529.46元/hm2,除处理2,4和11外,比其他处理所获利润都高(表2)。
要想利润达到3750~4500元/hm2,N应投入75.0~126.0kg/hm2,P2O5 应投入127.5~142.5kg/hm2,K2O
应投入37.5~64.5kg/hm2。可以看出,要想获得较高的利润,当干草价格较低时,一定要控制肥料的投入水平
以控制成本;当干草价格不断提升时,就应适量增加肥料的投入,以提高产量,从而获得较多的利润。这和以上分
析的结果一致。
从肥料投入对利润水平的影响来看(表4),氮肥的贡献率最大,钾肥最小,磷肥居中,且随干草价格的提升,
氮肥贡献有越来越大的趋势。这和肥料投入对饲用黑麦干草产量影响的变化趋势是一致的[9]。因此,在饲用黑
麦实际生产中,干草价格较高时,一定要注意肥料的投入水平,尤其是氮肥的投入水平,以增加黑麦干草产量,从
而获得较高利润。
表3 饲用黑麦肥料利润效应方程
犜犪犫犾犲3 犕犪狋犺犲犿犪狋犻犮狊犿狅犱犲犾狊狅犳狋犺犲犲犮狅狀狅犿犻犮狆狉狅犳犻狋犪犳犳犲犮狋犲犱犫狔犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋
干草价格
Price(元Yuan/kg)
效应方程
Equationoffertilizereffect
相关系数
Correlationcoefficient
0.5 犢=2521.050+0.808犖-2.635犘-2.959犓-0.007犖2+0.044犘2-0.023犓2-0.018犖犘+0.019犖犓 0.8926
0.6 犢=3025.200+1.622犖-2.380犘-2.654犓-0.009犖2+0.053犘2-0.028犓2-0.021犖犘+0.023犖犓 0.8633
0.7 犢=3529.455+2.435犖-2.124犘-2.350犓-0.010犖2+0.061犘2-0.032犓2-0.025犖犘+0.027犖犓 0.8445
 犢:利润Profit(元Yuan/hm2);N:0~375kg/hm2;P2O5:0~150kg/hm2;K2O:0~150kg/hm2。
051 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.3
表4 饲用黑麦肥料利润方程频率分析
犜犪犫犾犲4 犉狉犲狇狌犲狀犮狔犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀狋犺犲犲犮狅狀狅犿犻犮狆狉狅犳犻狋
项目
Item
干草价格Price(元Yuan/kg)
0.5
EP2550~3000元Yuan/kg CR
0.6
EP3150~3750元Yuan/kg CR
0.7
EP3750~4500元Yuan/kg CR
N(kg/hm2) 60.0±28.5 1.268 72.0±24.0 1.268 100.5±25.5 1.306
P2O5(kg/hm2) 136.5±12.0 0.643 133.5±9.0 0.643 135.0±7.5 0.643
K2O(kg/hm2) 36.0±16.5 0.359 43.5±16.5 0.359 51.0±13.5 0.359
 N、P2O5、K2O取值范围:珡犡 ±犛狓狋0.05。EP:利润目标Economicprofit;CR:贡献率Contributionrate.
就利润高低而言,本试验处理2和4是较优处理。处理2和4的施肥量分别为N:75.0kg/hm2、P2O5:150.0
kg/hm2、K2O:30.0kg/hm2 和N:225.0kg/hm2、P2O5:150.0kg/hm2、K2O:60.0kg/hm2。
2.2 饲用黑麦施肥量决策优化
把饲用黑麦产量[9]、质量[10]和利润水平的约束条件及相应施肥量指标列于表5。由表中可知,追求饲用黑麦
较高产量和较优质量的目标基本一致,就是要求较高的施肥水平特别是氮肥投入,但追求较高的利润则要求较低
的施肥水平,尤其是当饲用黑麦干草价格较低时,投肥量越大,所获利润就越小,少施肥或不施肥所获利润并不
低。随着饲用黑麦价格的提高,增加施肥量所获利润也随之增加。
增加饲用黑麦干草粗蛋白质含量,提高牧草质量,要求增加氮肥投入水平。但当干草价格较低时,氮肥投入
越大,所获利润却越小。如何协调这个矛盾?只有实行优质优价,质量好,价格高,相反,价格就低。这样,增加氮
肥投入,不仅能够获得较高质量的牧草,而且也能得到理想的利润水平。
表5 最佳施肥量检索表
犜犪犫犾犲5 犜犪犫犾犲犳狅狉犮犺犲犮犽犻狀狅狆狋犻犿犪犾犪狆狆犾狔犻狀犵犳犲狉狋犻犾犲犻狕犲狉
项目
Item
产量
Yield(kg/hm2)
质量
Quality(%)
利润Profit(元Yuan/hm2)
0.5元Yuan/kg 0.6元Yuan/kg 0.7元Yuan/kg
约束条件Restrictedcondition >7500.0 CP>14、NDF<62、ADF<33 2400~2925 3000~3675 3750~4350
N(kg/hm2) >199.5 >226.5 36.0~93.0 75.0~120.0 76.5~133.5
P2O5(kg/hm2) >121.5 少量Little 75.0~114.0 82.5~115.5 126.0~141.0
K2O(kg/hm2) >84.0 少量Little 21.0~45.0 31.5~52.5 39.0~69.0
 CP:粗蛋白Crudeprotein;NDF:中性洗涤纤维Neutraldetergentfiber;ADF:酸性洗涤纤维Aciddetergentfiber.
考虑到土壤基础养分速效磷(3.84mg/kg)含量偏低,只有中等含量(5~10mg/kg)[22]的50%,本试验所得
结果,P2O5 施肥水平就相对偏高。此外,磷肥、钾肥有防止倒伏,增加植株体内粗纤维和木质素的功效,从饲用黑
麦干草质量考虑,应控制磷肥、钾肥施量。把本试验中各处理的NDF、ADF含量名次由低到高排列,饲草产量、
粗蛋白质含量和所得利润由高到低排列[10],可以看出,试验处理4和2,尤其是处理4,是12个处理中表现较优
的处理。综合考虑,参考施肥量应为,N:225kg/hm2,不应低于150.0kg/hm2;P2O5:75.0kg/hm2;K2O:30.0
kg/hm2 以下。
3 讨论
施肥效果除受土壤基础养分影响以外,还受到降水、气温等其他气候因素及耕作方式的影响。施肥决策考虑
的因素多,是一个复杂过程,本试验对此作了初步分析和探讨。因此,在具体施肥时,应根据具体情况,参考本试
验结果和前茬棉花地土壤肥力状况,进行合理施肥决策。
本试验利润水平是以干草价格分别为0.5,0.6和0.7元/kg计算得来的,主要目的是要探讨随着干草价格
151第18卷第3期 草业学报2009年
由高到低的变化对饲用黑麦生产所获利润水平的影响趋势。如果干草价格低于0.5元/kg,农民种植饲用黑麦
将无利可图或获利甚少而不愿种植,价格高于0.7元/kg时,加上加工费、运输费,饲草公司将无利可赚,这样就
没有任何公司愿意经营饲用黑麦,饲用黑麦产业的发展将无从谈起。
从本试验可以看出,追求牧草产量增加和追求较高经济效益的施肥水平是不同的,牧草价格越高,两者追求
的施肥目标越趋于一致。李楠等[12]在对天然草场施肥研究中发现,随着施肥水平的提高,牧草产量增产65.6%
~237.9%,但从经济效益进行衡量,增产最多的施肥水平也是亏损最大的处理。张铜会等[13]在退化草地的施肥
研究中也得到相似的结果。这就是目前我国大多数天然草原不愿增加投入、采取掠夺式经营的主要原因之一。
保持草产品合理的价位,制定科学的草产品质量等级标准,实行优质优价,将会鼓励人们增加对草业的投入水平,
从而促进草产业的持续健康发展。
4 结论
氮肥对饲用黑麦利润水平的影响大,钾肥影响较小,磷肥居中,且随干草价格的提升,氮肥贡献有越来越大的
趋势。
饲用黑麦干草价格较低时,应以减少肥料投入,降低成本为主,使所获利润最大;干草价格较高时,应适量增
加肥料投入,以提高产量从而获得较高利润。
在饲用黑麦生产中,施肥量多少取决于所追求的目标。以产量为目标,就要投入较高的施肥量,以经济效益
为目标,就要求适宜的施肥量,考虑到牧草品质,就要求较多的施氮水平。综合考虑,N素225kg/hm2 左右,不
应低于150kg/hm2,P2O5 为75kg/hm2,K2O为30kg/hm2 以下比较适宜。
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犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狏犪狉犻犲狋犻犲狊犪狀犱犾犲狏犲犾狊狅犳犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅狀狋犺犲犲犮狅狀狅犿犻犮犫犲狀犲犳犻狋
狅犳犳狅狉犪犵犲狉狔犲犪狀犱犳犲狉狋犻犾犻狕犪狋犻狅狀犿犪狀犪犵犲犿犲狀狋
LIZhijian1,ZHUTingcheng1,QINMing2
(1.NortheastNormalUniversity,KeyLaboratoryofVegetationEcology,MinistryofEducation,
Changchun130024,China;2.GrasslandServiceStationofHami,Hami839001,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:TheexperimentwascarriedoutintheWuqiaoexperimentfieldsofChinaAgriculturalUniversity
fromOct.1997toApr.1998,tostudytheeffectsofnitrogen,phosphate,andpotassiumfertilizerapplications
ontheeconomicbenefitofforageryeandtooptimizethefertilizingscheme.Mathematicalmodelswereestab
lishedfortheeconomicbenefitofryeproductionwiththetreatmentsofN,P,andKfertilizerinthisstudy.To
gainmoreeconomicbenefit,itwasnecessarytoreducefertilizerdosestocontrolthecostofryeproduction
whenthepriceofryehaywaslowandincreasefertilizerdosestoimprovetheyieldofforageryewhentheprice
ofryehaywashigh.Theamountoffertilizerapplicationshouldbedeterminedbytheintegrationofseveraltar
gets,includingthemaximumyield,economicalconsiderations,andquality.Higherfertilizerapplicationisbest
forobtainingmaximumyieldbutstrategiestousemoderateamountsoffertilizeraremoreeconomical.For
obtaininghigherquality,morenitrogenfertilizerisrequired.Thesethreetargetswerecompromisedonlybythe
priceofforagerye.Ingeneral,theoptimumcombinationofN,P,andKwas225kg/haN,75kg/haP2O5,30
kg/haK2O.
犓犲狔狑狅狉犱狊:foragerye;fertilizationtreatment;equaldesignmethod;economicbenefit
351第18卷第3期 草业学报2009年