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建立豆科作物輪作制度

  引用來源:Reckling, M., Hecker, J.M., Bergkvist, G., Watson, C.A., Zaner, P., Schläfke, N., Stoddard, F.L., Eory, V., Topp, C.F.E., Maire, J., & Bachinger, J. (2016).     彙整:劉雨蓁     點閱:62

問題在哪裡?

在歐洲,豆科作物因產量不穩定、毛利率低且在耕作制度中無法評估的效益等因素,使豆科生產面積已從1961年的5.8 M ha (佔可耕作面積的4.7%)降低至2013年的1.8 M ha (佔可耕作面積的1.6%),造成在地供給畜產業的植物性蛋白質飼料低於30%。

且因氣候條件改變的不良影響下,需建立一套資源有效生產的方法,以幫助耕作制度的永續發展。


採取的改善作為

瑞典Västra Götaland為增加農業耕作制度的永續發展,將可耕地制度(arable systems)與牧草制度(forage systems)分別與豆科作物進行輪作後評估對環境與經濟的影響。可耕地原本主要連續種植穀類作物,而穀類作物於休耕期種植少量(約20%)短期的苜蓿草(clover)作為牧草使用。

在豆科輪作制度的試驗中,可耕地第一期主要種植油菜、冬小麥或穀類豆,接著與豆科作物輪作後於第二年種植冬小麥;而牧草制度中,則以純草地(grassland)與含有30%草苜蓿的草地為主,接著與豆科作物輪作。


效果

研究結果顯示,含有豆科之輪作制度可以平均增加每公頃58歐元的毛利率,若無豆科作物之輪作僅能增加每公頃37歐元的毛利率(圖1)。

在環境上與經濟分析中,與豆科輪作能有效降低一氧化二氮(nitrous oxide, N2O)排放量,其中以穀類輪作降低最為顯著(圖2C,D)。然而,在穀類栽培中,與無豆科之輪作相比,含有豆科輪作制度之毛利率會降低6%,但卻有益於降低環境中16%的N2O排放與7%的硝酸態氮(nitrate-N)淋溶(leaching)含量(圖2A,C)。另外,在牧草制度中,與純草地之輪作相比,含有豆科輪作之苜蓿草地能有效降低20%的N2O排放,且有助於增加4%毛利率,但該制度卻會增加5%硝酸態氮淋溶之風險(圖2B,D)。

綜合上述結果,與豆科作物進行輪作之栽培對環境與經濟層面有益,這有助於提高歐洲農業制度的永續性。

圖1 瑞典(Västra Götaland)可耕地輪作(arable rotations)之毛利率分析。(A: 有豆科耕作制度;B:無豆科耕作制度)(圖片來源:參考文獻1)

 

圖2 瑞典(Västra Götaland)硝酸態氮淋溶(Nitrate-N leaching)、一氧化二氮(nitrous oxide, N2O)排放與毛利率之分析圖。(A, C:可耕地之穀類制度;B, D:牧草作物制度;箭頭指向經濟/環境最佳的耕作制度)(圖片來源:參考文獻1)


參考文獻

1.Reckling, M., Hecker, J.M., Bergkvist, G., Watson, C.A., Zaner, P., Schläfke, N., Stoddard, F.L., Eory, V., Topp, C.F.E., Maire, J., & Bachinger, J.  (2016). A cropping system assessment framework—evaluating effects of introducing legumes into crop rotations. European Journal of Agronomy. 76, 186-197.


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