在气候变化背景下，作物-草地-畜牧混合农业相对于纯种植系统的生产优势

《Agronomy for Sustainable Development》：Production advantage of crop-ley pasture-livestock mixed farming over pure-cropping system under climate change

本研究基于APSIM模型评估了作物-牲畜混合系统在历史及未来气候情景下的生产效益，发现混合系统能提升土壤氮积累和作物产量，尤其在湿润地区经济优势显著，而干旱区可通过优化轮作（如燕麦搭配）逐步改善收益。

　　

摘要

与传统种植系统相比，采用作物-畜牧业混合 farming 系统可以实现产品多样化，并减少对外部投入的依赖。然而，在气候变化背景下，轮作设计对混合 farming 生产效益的影响仍不明确。本研究利用经过充分验证的 APSIM 模型，评估了混合 farming 系统在历史和未来气候情景下的表现。我们建立了六种参考作物轮作模式，包括小麦、油菜、田间豌豆、燕麦和大麦，并引入了六种结合绵羊放牧的作物-紫花苜蓿轮作模式来代表混合 farming 系统。在里维里纳平原（Riverina Plain），历史时期混合系统中的牧草阶段土壤氮积累量为 66.3 公斤/公顷/年，在未来气候条件下增加到 80.4–94.4 公斤/公顷/年。氮的积累使得混合系统的作物产量优于纯种植系统，其中小麦、大麦、燕麦和油菜的产量分别增加了 28.1%、23.0%、54.8% 和 8.9%。在未来的气候条件下，紫花苜蓿之后种植的第一季小麦的产量优势受到限制，而其他作物组合则表现出更高的产量效益。紫花苜蓿的生物量以及绵羊的产奶量与降雨量密切相关。在里维里纳的中部和东部地区，历史时期混合系统在毛利率方面明显优于纯种植系统；然而，在较为干旱的西部地区，毛利率降低了 0–250 澳元/公顷/年，除非轮作中包含燕麦。干旱地区的经济劣势在未来将逐渐减轻。在所有气候情景下，小麦-油菜-小麦-油菜 的混合系统显示出最高的毛利率，而小麦-田间豌豆-小麦-燕麦 的轮作组合相比纯种植系统实现了最大的毛利率提升。这项研究是关于气候变化背景下作物-畜牧业混合系统表现的开创性研究，为研究区域及类似地区的农业系统改进提供了参考。

与传统种植系统相比，采用作物-畜牧业混合 farming 系统可以实现产品多样化，并减少对外部投入的依赖。然而，在气候变化背景下，轮作设计对混合 farming 生产效益的影响仍不明确。本研究利用经过充分验证的 APSIM 模型，评估了混合 farming 系统在历史和未来气候情景下的表现。我们建立了六种参考作物轮作模式，包括小麦、油菜、田间豌豆、燕麦和大麦，并引入了六种结合绵羊放牧的作物-紫花苜蓿轮作模式来代表混合 farming 系统。在里维里纳平原，历史时期混合系统中的牧草阶段土壤氮积累量为 66.3 公斤/公顷/年，在未来气候条件下增加到 80.4–94.4 公斤/公顷/年。氮的积累使得混合系统的作物产量优于纯种植系统，其中小麦、大麦、燕麦和油菜的产量分别增加了 28.1%、23.0%、54.8% 和 8.9%。在未来的气候条件下，紫花苜蓿之后种植的第一季小麦的产量优势受到限制，而其他作物组合则表现出更高的产量效益。紫花苜蓿的生物量以及绵羊的产奶量与降雨量密切相关。在里维里纳的中部和东部地区，历史时期混合系统在毛利率方面明显优于纯种植系统；然而，在较为干旱的西部地区，毛利率降低了 0–250 澳元/公顷/年，除非轮作中包含燕麦。干旱地区的经济劣势在未来将逐渐减轻。在所有气候情景下，小麦-油菜-小麦-油菜 的混合系统显示出最高的毛利率，而小麦-田间豌豆-小麦-燕麦 的轮作组合相比纯种植系统实现了最大的毛利率提升。这项研究是关于气候变化背景下作物-畜牧业混合系统表现的开创性研究，为研究区域及类似地区的农业系统改进提供了参考。