小麦在田豌豆、鹰嘴豆、大豆和休耕后的研究
为什么休耕的农民越来越少?
在过去的30年里，内布拉斯加州西部的许多旱地农民已经用免耕化学休耕取代了传统的耕作，以提高小麦-玉米-休耕或小麦-休耕轮作的节水措施。然而，休耕的可持续性正成为一个主要挑战，原因如下:
- 杂草不断发展对除草剂的抵抗力，迫使农民使用夏季耕作进行杂草控制;
- 水利用效率低下、土壤退化和土壤有机碳减少(Blanco-Canqui et al.， 2010);
- 小麦市场价格的下降和保持无杂草休耕的费用;和
- 与国家财产税和旱地农田现金租金有关的支出增加。
有什么替代方案?
用较短的季节作物（如大豆，田间豌豆，鹰嘴豆或Proso Mill）而替换连续玉米或用较短的季节作物替换休耕，消除了与休耕期相关的费用。与休耕不同，每年作物都是为粮食收获的，希望能够产生经济回报。然而，作物转动的强化通常导致随后的作物在旋转中可获得的水，通常会导致较低的作物产量和减少利润（Nelson等，2016）。
该项目的目的是在水平方面比较休耕地豌豆，鹰嘴豆和大豆，对明年的小麦作物和盈利能力影响。
示范区
演示情节在授予的亨利J. Stumpf国际小麦研究中心进行。主要的土壤类型是Kuma Silt Loam，之前的作物是玉米。演示情节包括田间豌豆，鹰嘴豆，大豆和40°脚条的休耕的并排比较。田间豌豆，鹰嘴豆和大豆的播种日期分别为3月24日，5月17日和5月17日。收获于7月16日，8月17日和10月23日进行了田间豌豆，鹰嘴豆和大豆。其他文化和农艺实践遵循大学建议。冬小麦作物于10月23日在所有四条条带上种植，立即在大豆收获后立即在次年7月20日收获。
水平衡
土壤水平（DSW）是生长季开始和结束时土壤水分剖面的差异。休耕期间由于径流(0.6英寸)、深层渗漏(11.5英寸)和蒸发(8.0英寸)造成的水分损失比休耕期间大得多，总共造成20.1英寸的水分损失(表1）.然而，休耕也是唯一的旋转，在赛季过程中将土壤轮廓（5英尺）的水储存增加1.9英寸（表1）.
深层渗透(DP)。由于春季降水高于平均水平(比30年平均水平高6.5英寸;表1）.在种植制度中，休闲(11英寸)的深度渗滤最大，其次是鹰嘴豆、大豆和大田豌豆，分别为6.7英寸、6.0英寸和5.0英寸。种植大田豌豆可以更好地利用春季降水，从而减少深层渗漏造成的水分损失。
土壤蒸发损失(ET)。休耕时间在种植系统之间变化，在土壤蒸发损失中引起不同的模式。虽然豌豆能够有效地使用初季降水，但收获后的热水和干旱的后期（7月16日至10月23日）导致了5.7英寸的蒸发损失。鹰嘴豆（8月17日至10月23日）较短的一个月较短的鹰嘴豆（8月17日至10月）在鹰嘴豆小麦种植系统中切断蒸发损失至1.4英寸。最后，大豆凉爽季休耕期，没有季后休耕期导致大豆中没有土壤蒸发损失。
径流(RO)。由于良好的地被和相对平坦的地形，所有种植制度的径流都很少。
作物水分利用效率。在休耕替代品中，豌豆是最具水性有效的作物，生产30 BU / AC产量，水11.9英寸水（2.5 BU / AC英寸）。接下来是Chickpeas，带有1.9bu / ac-inch的cwue，其次是大豆，其使用18.6英寸的水（Cwue为1.0 bu / ac-inch）生产。
| 耕作制度 | 的时期 作物生长/休闲 |
2018年期间 | P (在) |
罗依 (在) |
DP (在) |
等 (在) |
DSW (在) |
小麦产量 （bu / ac） |
CWUE (bu / ac-inch) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 豌豆-小麦 | 作物生长 | 03/14到7/16 | 15.7 | 0.0 | 3.3 | 11.9 | -1.4 | 30.0 | 2．5 |
| 休耕的 | 7/16到10/23 | 7．1 | 0.2 | 1．7 | 5.7 | ||||
| 总计 | 3/24到10/23 | 22.7 | 0.2 | 5．0 | 17.5 | ||||
| 鹰嘴豆,小麦 | 作物生长 | 03/24到8/17 | 19.8 | 0.0 | 4.9 | 15.5 | -1.6 | 30.0 | 1．9 |
| 休耕的 | 8/17到10/23 | 2．9 | 0.0 | 1．8 | 1．4 | ||||
| 总计 | 3/24到10/23 | 22.7 | 0.0 | 6.7 | 16.9 | ||||
| 大豆 - 小麦 | 作物生长 | 5/18至10/23 | 18.3 | 0.0 | 4.7 | 18.6 | -0.4 | 18．0 | 1．0 |
| 休耕的 | 3/14至5/18 | 4.4 | 0.0 | 1．3 | 0.0 | ||||
| 总计 | 3/24到10/23 | 22.7 | 0.0 | 6．0 | 18.6 | ||||
| 休耕 - 小麦 | 总计 | 3/24到10/23 | 22.7 | 0.6 | 11.5 | 8．0 | + 1.9 |
土壤水分提取模式
尽管大田豌豆、鹰嘴豆和大豆在种植小麦(10.2-10.7英寸)时的土壤有效水分总量相似，但休耕替代之间的土壤水分提取模式有很大不同。在6月和7月的籽粒灌浆期，豌豆使用的水来自3英尺以下的土壤深处，但在收获后的3个月期间，允许在顶部3英尺处储存更多的降水。相反，鹰嘴豆和大豆在夏季消耗了土壤剖面顶部3英尺的大部分可用水分，因此不能在深度超过3英尺的地方获得水分，也没有足够的时间在表层土壤中储存降水。休耕土壤的蓄水量大于任何休耕置换，除了土壤顶部6英寸，由于缺乏残茬覆盖，土壤的蓄水量减少。
对明年小麦作物的影响
与休耕相比，大田豌豆、鹰嘴豆和大豆的土壤水分亏缺分别为1.7、1.9和2.2英寸，对随后的小麦作物分别造成6、16和36单位/公顷的产量损失(图2）.图1表明，在小麦种植（回归线的斜率）下，每英寸降低的水（回归线的斜率）的平均产量罚分为每英寸，这是比在覆盖作物终止时序中的5.94bu / ac /英寸的5.94bu / ac anc科罗拉多州阿克伦附近的研究。Nielsen和Vigil（2005）发现，延迟涵盖覆盖作物终止从6月12日至7月13日（32天）导致额外的12BU / AC小麦产量减少。在我们的研究中，作为野外豌豆的收获（7月20日; 99天），鹰嘴豆（8月17日）和大豆（10月23日; 0天）和小麦种植（10月23日）之间的时间发生了类似的趋势，造成大豆后面种植小麦的严重产量。
在格兰特地区，用水量与产量的关系斜率(10.19 bu/ac / inch)高于在科罗拉多州阿克伦的研究中发现的(4.72 bu/ac / inch)。此前在“高计划”地区进行的所有研究都表明，小麦不是一个有效的用水者，这表明除可用水以外的其他因素可能影响了随后的小麦产量(Nielsen et al.， 2016;Stone和Schlegel, 2006)。因此，内布拉斯加州示范区的产量与水分利用的关系可能被大豆之后种植的低产量小麦(趋势线以下点)夸大了。我们怀疑，土壤中磷含量的降低可能是小麦产量严重下降的原因，仅次于大豆。在土壤的物理、化学或生物特征(土壤健康评估试验)以及组织样本的化学分析方面，轮作之间没有其他显著差异。
图3。(A)休耕、大田豌豆、鹰嘴豆和大豆对小麦种植时土壤有效水分和随后小麦产量的影响;(B)休耕小麦、大田豌豆、鹰嘴豆和大豆的水分利用(ET)和产量;黑线为Grant附近2018/19示范地块的数据;红线是在科罗拉多州阿克伦进行的研究中公布的关系(尼尔森和Vigil, 2016;尼尔森等人，2016)。
回转 |
2018年 - 第1年 (10/23/2018之前) |
2019年 - 第2年 (10/23/18 07/20/2019) |
||||
| 生产＊成本(美元/ ac) | 收益率(bu / ac) | 谷物价格（$ / ac） | 小麦产量(bu / ac) | 麦粒蛋白(%) | 盈利能力 （$ / ac）__ |
|
| 休耕 - 小麦 | 67. | 0 | 0.0 | 83. | 11.4 | 27 |
| 豌豆-小麦 | 192. | 30. | 6．5 | 77. | 10．5 | 66. |
| 鹰嘴豆,小麦 | 227 | 30. | 6.8 | 67. | 9．7 | 2 |
| 大豆 - 小麦 | 232 | 18 | 9．2 | 47 | 9．7 | -118 |
| *生产成本包括种子、接种剂、除草剂、杀菌剂、种植、喷洒、收获、运输、土地费用。生产成本可能因年而异，因生产商而异。 †小麦生产成本为232美元/公顷，小麦谷物价格为3.8美元/公顷 |
||||||
哪种轮岗最赚钱?
在这个为期两年的示范项目中，农麦轮作是最有利可图的。影响结果的因素包括生长季节条件、农场管理、生产成本等。然而，我们发现粮食销售和市场价格是影响短期盈利能力最显著的因素。例如，我们没有销售鹰嘴豆，因此在低市场价格报告表2.受市场崩溃和粮食送到电梯时种子质量低的影响。我们还发现，小麦价格的上涨使休耕成为更有说服力的理由。
一个明确的信息是，用大豆代替休耕很可能会造成经济损失。大豆的产量潜力在很大程度上取决于8月份是否有雨水，这是内布拉斯加州西部通常干旱的月份。对后续小麦产量的巨大损失也不容忽视。根据这项研究，在目前的大豆价格下，大豆轮作第一年的产量必须达到31-38单位/公顷，才能与休耕小麦、田间豌豆-小麦或鹰嘴豆-小麦轮作一样有利可图。
参考文献
Blanco-Canqui, H.， L.R. Stone和P.W. Stahlman. 2010。大平原中部一种Argiustoll作物长期种植系统的土壤响应．中国土壤通报，29(4):513 - 514。doi: 10.2136 / sssaj2009.0214
哥伦比亚特区尼尔森和M.F. Vigil, 2005。豆科绿休对小麦种植土壤水分及小麦产量的影响。农学杂志,97:684 - 689。doi: 10.2134 / agronj2004.0071
尼尔森，d.c.， D.J. Lyon, R.K. Higgins, G.W. herergert, J.D. Holman, M.F. Vigil, 2016。覆盖作物对后续小麦产量的影响。农学杂志,108:243 - 256。doi: 10.2134 / agronj2015.0372
Stone, l.r.， Schlegel, A.J. 2006。高粱和冬小麦的产量与水分供应关系．中国农学杂志，19 (4):427 - 434
内布拉斯加州扩大作物生产预算，农业经济系