牧草产业对种植业的影响分析

目前我国农田生产的粮油棉等，其共同特点是一年生为主，由于一年生的农作物从种到收过程中，为了获得高产和高品质，每茬作物都需要不同的量的肥料和农药等投入。一年中多次用药和施肥的结果不仅是农业生产成本增加，而且由于没有注重农业生态系统建设，导致系统过分，这样也导致病虫害频繁发生。如果能将粮经二元结构改为粮经饲三元结构，把饲草尤其是多年生饲草祸合到农业生产中，由于不同的收获对象和时间，利用牧草的多次刈割或放牧利用，可以彻底有效地控制病虫害的发生，而且通过有意地培肥地力，达到发展农田有效利用。这样的例子在国外有很多，如澳大利亚不仅将地三叶和草芦等纳入轮作系统，而且对冬小麦进行放牧利用，不仅有效地防治病虫害发生，而且可以提高小麦单产30%（Winter and ThomPson1990，Winter et al.1990）。

（一）对农作物产量和质量的影响

将饲草与作物轮作可显著提高农作的产量和质量。Smith等（1992）和Aflakpui等（1994）（Smith et al.1992，Aflakpui et al.1994）报道收获苜蓿后种植玉米，当年玉米产量可以提高20～50%以上，小麦产量提高40%～50%。在美国中部威斯康星州西南LANCASTER农业试验站有一个35年定位研究，该研究设立玉米连作（CC）、玉米—苜蓿轮作（CA）、玉米—大豆轮作（CS）、玉米3年—苜蓿2年轮作（CCCAA）、玉米2年—燕麦1年—苜蓿秋播生产2年轮作（CCOaAA）和玉米—大豆—玉米—燕麦—（秋播苜蓿）—苜蓿各1年轮作（CSCOaA）体系，试验结果显示，5年轮作体系（CCCaAA、CCOaAA、CSCOaA）可年增产79～100kg/hm2，施肥（224kgN/hm2）可提高玉米第2年和第3年产量，对第l年玉米产量没有显著影响；玉米连作即使施肥也没有明显的增产效果；如果不施氮，玉米—苜蓿（CA）和玉米—大豆（CS）2年轮作体系将使玉米减产161kg/ha。在玉米增产方面5年的轮作体系明显高于2年的轮作体系（StanGer and Lauer2008）。Iowa的研究结果显示，豆科牧草与玉米轮作对玉米的增产效果最明显，玉米—苜蓿轮作体系比苏丹草、高粱和向日葵与玉米的轮作体系更能显著提高玉米的产量。Manittoba大学的研究结果也显示，苜蓿与小麦轮作可显著提高小麦的产量，且可以增加对土壤中氮的吸收量；Foersetr（1999）则证明苜蓿收获后轮作小麦，其第1～4年小麦的蛋白质含量可显著提高0.6%～1.5%水平。见图1和图2。

（二）对土壤质量的影响

将豆科牧草引入作物轮作系统可以有效地改良土壤，增加氮的固定，提高土壤肥力，减少氮肥的使用。种植紫花苜蓿后，进行种植玉米或小麦种植的第1年不用施氮肥，即使施氮肥也没有显著效果（Forster1999，satnGer and Lauer 2008），在第2、3年，施氮肥量也非常少，一般约45～60kg/hm2（Kelner et al.1997）。不同豆科牧草固氮量不同，紫花苜蓿、白三叶和红三叶的固氮量可达300kg/hm2以上，生长第1年紫花苜蓿可为下茬作物提供134～168kgN/hm2。在加拿大温尼伯市1年、2年和3年苜蓿地的土壤氮输入，输出和土壤氮平衡状况，氮输入包括固定大气中的氮气和吸收土壤无机氮，其数值中有表示土壤深层次（0.9～2.4m）的硝态氮（NO3-），这些氮包含在土壤氮的计算之内，氮分为固定氮和土壤氮对第一茬和第二茬干草以及秋季越冬植株地上部分茎叶和地下部分根的贡献。土壤氮平衡指土壤氮的净年际变化，通过氮固定量减去收获干草中的氮（来源于固定氮和土壤氮）来计算，结果显示1年、2年和3年苜蓿地的土壤氮净增加量分别为83、115和124kg/hm2，说明随着苜蓿种植年限的增加，氮输入增加（Kelner et al.1997）。

图1　不同轮作方式对玉米的影响

图2　不同轮作方式对小麦的影响

豆科牧草一方面可以直接固氮，另一方面其根系在土壤中会积累大量残体从而增加土壤有机质含量。甘肃庆阳地区轮作试验表明，种植苜蓿3年后又种2年冬小麦的土地，测定0～40cm土层的有机质和含氮量分别为1.21%和0.087%，而连种3年的小麦地0～40m土层有机质与含氮量分别为1.03%和0.071%，苜蓿茬比小麦茬土壤有机质和含氮量分别提高17.5%和22.5%（石凤翎和王明玖，2003）。在黄土高原水土流失严重的地区，在轮作种植沙打旺、苜蓿4年后，有机质含量提高1倍，氮含量增加2.7倍（李新彬et al.2003）。新疆呼图壁县种牛场的测定结果显示，3年生苜蓿茬地积累干残体30735kg/hm2，折合氮465kg/hm2、磷94.7kg/hm2、钾1477.5kg/hm2（王俊et al.2006）。

另外，苜蓿种植3～5年后可以扎根2米左右，将苜蓿纳入轮作将有效改良土壤，防止土壤板结，显著提高土壤通透性和后茬作物的水分利用效率（PanG et al.2013）。同时，因苜蓿水土保持能力显著高于比玉米、小麦和大豆等一年生作物，因此与多年生牧草轮作可显著降低土壤侵蚀（Forster1999）。在吉林省岗地农田黑土上进行的玉米—草木樨轮作试验表明，与玉米连作相比较，轮作提高了土壤孔隙度，从而改善岗地黑土的通气有余、持水不足、易于干旱和沙化的状况；同时，草田轮作可以增加土壤细菌、真菌和放线菌的数量，增强微生物的总体活性（王继红et al.2002）。(www.xing528.com)

（三）对病虫害防控的影响

合理的苜蓿与作物轮作可减少作物病、虫、草害。牧草与作物轮作打破了害虫和病害的生活周期和寄生关系，并有助于杂草控制和减少农药的使用（邹应斌，2004；魏军，2007）。据报道，苜蓿与作物轮作可以有效地消灭土传线虫疾病；苜蓿与棉花轮作可降低棉花黄萎病的发生（谭超夏，1957），苜蓿和棉花间作证明适时收获苜蓿有助于天敌转移至邻近棉田，控制棉蚜的发生（Chen et.al，2011）；苜蓿与玉米轮作可免其遭根寄生虫危害（Bruulsema＆Chrisiet，1987）；苜蓿收获后种植向日葵（Helianthusannus），田间杂草数量明显减少（Caporali＆Onirs，1992）。稻田冬季种植黑麦草，不仅可以抑制杂草，而且可以抑制下茬水稻的稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）的发病率，减少虫害（黄国勤，2006）。收获豆科牧草后种植青稞，其条纹病发病率比青稞连作田降低21.0%～29.0%，黑穗病发病率降低17.0%～38.0%（魏军，2007）。见表1。

表1　全国部分地区苜蓿和小麦、玉米收益分析表

注：本表中玉米、小麦的数据来源于2009年农产品成本收益年鉴，苜蓿的数据来源于《2010年中国牧草产业经济》。

（四）对生产效益的影响

养殖业对优质饲草的需求快速增加，导致我国苜蓿进口快速增加和价格不断攀升，国内种植苜蓿的效益也显著提高。经过2009和2010年对典型地区的调研，发现农户种植苜蓿和奶农用苜蓿饲喂奶牛都能产生可观收益。在同等条件下，农民种植苜蓿的收益显著高于种植小麦和玉米。与传统的“秸秆十精料”饲喂模式相比，对于单产5吨以上的奶牛，在日粮中添加3kg干苜蓿，可以减少1.5kg精料，日产鲜奶可增加1.5kg，鲜奶质量等级提高可每公斤提高价格0.4～0.6元，同时奶牛的发病率明显降低，每年每头奶牛至少减少疫病防治费用1000元，综合以上各项，奶农每年每头产奶牛可增加纯收益3561.5元。见表2。

表2　奶牛日粮中添加苜蓿的产量效果

注：数据来源为技术经济参考数据