作物轮作体系中的苜蓿

全国畜牧总站 冯葆昌译

作物轮作体系中的苜蓿

全国畜牧总站 冯葆昌译

苜蓿常被称为“牧草皇后”，而玉米则可被称为“作物之王”，因为玉米在美国的种植面积最大，已经超过了3.5×107ha。

近年来导致美国玉米种植面积持续增加的因素很多，其中包括市场需求增加、专注于种植小宗作物的大型农场发生转变以及品种改良和田间管理技术的发展。根据美国农业普查，在过去30年里，玉米与大豆的种植面积已经分别增加了64% 和255%，但是苜蓿种植和放牧草地的面积同期却分别减少了15%和28%。在美国中西部，饲草产量的减少也十分明显，种植苜蓿与放牧草地的面积分别减少了67%和53%。

尽管农业正在转变为以玉米为中心，但是多年生牧草如苜蓿、高羊茅在农业轮作上对粮食作物长期种植的成功起到关键作用。

1 牧草在农作物轮作上的优点

无论种植何种植物，轮作都有许多好处。如生产者可以通过多元化种植来降低经济风险，打乱各种病虫害的生命周期，并可增加杂草治理的灵活性。

牧草比起其他粮食作物而言还有更多优点。豆科牧草（如苜蓿、三叶草等）有与根瘤共生的能力，可以把大气中的氮转化为植物可利用的氮，从而减少植物对氮肥的需求。多年生牧草同时也提供了全年的植被来减少土壤流失和营养素淋失。庞大的根系可固定土壤中的碳，改良土壤质量如土壤团粒的稳定性、土壤密度以及水分渗透特性。

2 牧草与粮食作物之间的区别

大豆也可以与根瘤菌共生，但它固定的氮比豆科牧草少。研究表明，苜蓿与玉米轮作第一年固定的氮可以代替将近58.5 kg氮肥。此外，红三叶与苜蓿的氮肥替代值（NFRV）相似（每亩8.0 kg），但大豆的氮肥替代值差不多只是这些牧草的一半（每亩4.1 kg）。

毫无疑问，大豆能固定更多氮，不过由于它籽实产量较大而导致氮肥替代值较低。大豆中蛋白质含量很高，根瘤菌共生体提供的大部分氮在籽粒鼓粒期分配到种子中。然而多年生豆科牧草固定的氮更平均地分配给了地上部分和地下根系，地下根系可以存储氮，所以收获后更多的氮留在了土壤中。虽然大豆固定的氮量比豆科牧草少，但是对生产者来说仍然有可观的经济利益。然而，由于一年生作物的习性，这对下一季的种植帮助不大。

因为在轮作中的牧草通常种植生长多年（2～3年），豆科牧草固定的氮每年积累成为一个很大的氮库，氮库逐渐矿化对随后种植玉米所需的肥料利用量有很大的益处。在种植苜蓿和红三叶两年后，它们仍然可以为玉米种植提供大量的氮素，但是大豆提供的就十分少了。

值得注意的是，如果牧草用于放牧，其提供的氮素量将会更多。放牧草地有一个很大的回收氮素及其他营养元素的潜力，因为相比被收割的干草而言（80%～100%的土壤养分被带走），仅仅只有20%～40%的土壤养分被牲畜带走。这对于在轮作中，需要大量肥料的后续种植的作物有很重要的影响。例如，冷季型的高羊茅或鸭茅，亩产540 kg干草大约会转移9.0 kg的氮、3.0 kg P2O5和13.1 kg K2O。放牧草地大概每亩会保留6.0 kg的氮、2.3 kg P2O5和9.0 kg K2O，相当于玉米对这些营养素需求量的70%、60%和58%。

粮食收获后将秸秆留在地里也会促进土壤养分的循环，但是它的养分含量比牧草低很多，并且如果秸秆数量较多的话，还可能会造成其他农业问题。

3 增加的碳与对土壤质量的影响

除了增加土壤肥力和促进营养循环外，将牧草加入作物轮作中还可提供大量的碳来改良土壤质量。大量的根系以及频繁落叶，使得土壤成为植物与外界环境的养分循环中的一个碳库，这个碳库通常扮演“胶水”的角色。改良的土壤结构也改善了水分的渗透和滞留能力，降低了土壤团粒密度，增加了土壤通气性。

与其他粮食作物轮作也可能会增加土壤中的碳，特别是在免耕的情况下。但是研究发现，粮食轮作的优点较牧草—粮食轮作中的少。在Iowa州的一个长期轮作研究中发现，与连续种植玉米相比，两年玉米加苜蓿轮作可使土壤碳含量增加25%。同时，与小粒谷物轮作可使土壤碳含量增加10%，然而加入大豆轮作后土壤碳含量增加最低。同样的，苜蓿、小粒谷物和大豆轮作分别使土壤团粒的稳定性增加了35%、17%和1%，这表明牧草在改善土壤质量上有很大潜能。

4 轮作对玉米产量的影响

经分析比较，任何种类与玉米轮作后，玉米的产量都超过连续种植玉米的产量。玉米与其他的粮食作物轮作（如大豆或小粒谷物）得到55.0 kg/亩的中等增产，但使用牧草和小粒谷物间作豆科牧草（通常是红三叶）得到了84.7 kg/亩的最大增产。但是苜蓿与饲用禾草在轮作中对玉米产量的影响没有区别。这意味着相对于仅仅提供大量的氮来说，草地中养分循环与碳的沉积可能有更大的作用。

在轮作循环中引入多年生牧草，即使只有短短几年，也可对玉米种植体系的可持续发展起到重要作用。与其他粮食作物相比而言，更高的玉米产量与更低的肥料需求以及土壤质量改良相结合使得种植牧草成为更适合于长期的投资。在过去的15年里，当与大豆和小麦相比时，市场与牧草生产关系已经十分紧密。事实上，牧草对田间管理的要求不是十分的严格，这也就意味着传统作物种植者不必担心将牧草纳入他们的种植体系中。

牧草和畜牧业经营者应该开始反思，玉米和其他作物在轮作中会带来什么优势，当把作物重新整合进畜牧系统时，可能是这两种商品未来的关键。■

译 自 ：ProgressiveForageGrower，2016，17 （5）：22~23.

S816.5

A

1004-3314（2017）07-0043-02

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20170709