我国草原现状及生产力提升

张英俊　周冀琼

合理有效地恢复和重建退化草原，将草原生态恢复与草地生产力提高紧密结合，在环境保护、生态保育的大前提下，大力推动环境友好、高产高效、可持续发展的草食畜牧业，是目前草业发展最为紧迫的任务之一。

一、我国草原现状及存在问题

草地生态系统是我国陆地面积最大的生态系统类型，占国土面积的40.7%，大约为4亿公顷，跨越多个水平和垂直气候带，自然条件复杂，植物资源数量巨大、种类繁多，是人类重要的天然物种基因储存库。根据不同的水热条件和植被类型，我国天然草原主要被划分为18类，其中高寒草旬草原类面积最大，为6372万公顷，主要分布在青藏高原及新疆地区：其次为半温性荒漠类，面积为4506万公顷，主要分布在内蒙古、甘肃、宁夏等地区，高寒草原类4162万公顷，温性草原类4110万公顷，这三类各占全国草原面积的10%以上。（数据来源：《2016年全国草原监测报告》，中华人民共和国农业部）

由于不合理的放牧制度、盲目开垦、滥行樵采等人为原因，以及气候变化所带来的自然因素，导致我国已有90%的草地出现不同程度的退化现象，主要表现为草原面积减少、草地生产力下降、生物多样性丧失、土壤侵蚀加剧，严重制约了草地生态系统的功能性和稳定性。此外，我国草原放牧系统动物生产的总体水平严重落后于美国、新西兰等发达国家。据统计，美国草原70%的家畜产出来自放牧，新西兰反刍家畜95%的营养需求以及澳大利亚家畜90%的营养也来自放牧，人工舍饲的比例仅5%～30%。而我国仅有不到20%的畜产品由牧草直接转化而来，80%以上的家畜生产依赖于人工舍饲，不仅浪费了现有的草原资源，而且大幅增加了家畜饲养的成本。因此，合理有效地恢复和重建退化草原，将草原生态恢复与草地生产力提高紧密结合，在环境保护、生态保育的大前提下，大力推动环境友好、高产高效、可持续发展的草食畜牧业，是目前草业发展最为紧迫的任务之一。

二、国内外草原生产力提升措施及研究现状

草原生产力提升通常称为草原改良，国内外常见的草地改良措施包括围栏封育、补播、松土切根以及施肥灌溉等。一般而言，围封改良可以给牧草休养生息的机会，为植物生长发育创造条件，但是恢复周期较长，难以在短时间内提升牧草产量以及土壤结构。相比围栏封育，对天然草地进行补播并配合适当的后期管理，简单易行，投资少、见效快，在增加草层的植被组成、草地覆盖度的同时，有效提高草地的生产力和营养价值。豆科牧草由于其自身固氮的特性成为草地补播的优选牧草品种。豆科牧草通过固定大气中的氮，并转化为植物可利用氮素营养，相当于草地生态系统中的“天然氮库”。在豆科与禾本科牧草混播草地中，豆科牧草不仅自身含有较高的蛋白含量，同时也能够向周围的非固氮植物提供氮素，从而改善整个草地群落的营养价值。早在20世纪初，许多高蛋白的优质豆科牧草就开始被大量引入天然草地，利用豆科牧草补播改良天然草地，可使草地群落的垂直空间格局达到最佳状态。

美国南达科他州的N，E，Hansen博士曾在1910年报道，在南达科他州大面积补播的野生黄花苜蓿起源于西伯利亚草原，是北美天然草地中极具价值的牧草品种，补播黄花苜蓿后的草地生产力提高261%。欧盟、新西兰、澳大利亚等国家通过建立白三叶一黑麦草混播草地，并配合施肥、草田轮作等方式保证草地更新复壮，从而发展高度集约化的人工草地放牧系统，实现草畜高效转化。其中新西兰每年补播改良草地12万公顷，目前占全国2/3的草地通过补播得到改良。我国内蒙古、甘肃、青海、西藏等地区也针对不同类型的退化草地进行补播试验，通过补播，可以大幅提高草地的生产力，改善牧草品质，在增加可食牧草种类的同时降低原有群落中的有毒有害植物。由于草地植被覆盖度的增加，土壤养分和水分的流失得到有效控制。但是，由于缺乏适应性强的豆科牧草种质资源及配套的管理措施，补播的豆科存在竞争力弱、扩散困难等问题，易受到来自原生植被的竞争排除，难以在天然草地中维持较高的比例。

三、补播改良的研究基础和实例

（一）补播改良的研究基础

土壤中的氮磷含量是决定补播牧草存活以及草地生产力、多样性、土壤微生物群落的关键驱动因素。较低土壤氮磷比有利于生長速率快的植物生长，这类植物往往具有发达的根系，或者自身具备生物固氮的潜能；反之，当环境中氮磷含量比较高时，一些生长较慢的丛生型植物可以通过根系或者根部共生体——丛枝菌根真菌（AMF）汲取土壤中有限的磷，从而满足自身的生长需要。通过温室氮添加模拟研究发现，在低氮环境下，AMF可促进阔叶草幼苗在群落中的生长：随着施氮量的增加，C₃禾草在群落中的比例增加，而AMF与非固氮杂类草之间的共生关系减弱，不利于草地物种多样性的维持。进一步通过原位控制实验发现，AMF在土壤氮磷化学计量比高于1：3时能显著提高草原生产力，在较高施磷（P₂O₅ 94，5～378.2 kg/hm²）水平下，AMF有助于维持豆科牧草的丰富度及草地群落的稳定性。

另外，不同退化程度的草地会形成大小不一的空斑，在退化草地上进行补播，种苗会受到空斑的干扰。由于不同物种对萌发的环境具有较强的异质性，因此植物群落中的某一特殊物种只有在存在足够多的适合其生长的空斑微环境下才会持续发育和繁殖。与有植被覆盖的草地相比，空斑降低植物问对光照、养分或水分的种间竞争，同时改变土壤温度，从而提高植被从种子更新、建植到形成植物体的能力。通过原位模拟不同的草地退化程度，我们发现轻度退化的草地形成的小空斑（直径≤10cm）为补播苜蓿提供了最适的光照强度和土壤水分，显著提高了植株的出苗数、存活数、生物量，以及根系结瘤数；而中度及重度退化草地形成的直径≥20cm的空斑更适合补播的禾本科牧草（如羊草和无芒雀麦）的出苗和建植。大空斑中较大的土壤温差有助于禾本科牧草种子打破休眠，快速出苗。除此之外，相邻植物根系隔离可减轻原生植被根系对补播禾草地下部的竞争作用，利于补播禾草的长期维持。

（二）补播改良的实例研究

在前期的理论研究支持下，针对目前在天然草地补播豆科的技术难点，我们选择了一种优质野生的豆科牧草——黄花苜蓿（MedJcaEo sativassp，falcata）进行补播。黄花苜蓿是一种重要的野生豆科牧草，广泛分布于欧、亚两洲，同时在我国新疆天山以北，甘肃河西走廊地区，内蒙古的呼伦贝尔市、锡林郭勒盟、赤峰市等地有大面积的野生分布，具有抗寒、抗旱、耐践踏、寿命长等特点，适宜在寒冷、干旱地区生长，成为中国北方高寒地区天然草地补播的首选优良豆科牧草。实验开始于2013年7月，在尽量不破坏或少破坏原生草地的前提下，运用圆盘式免耕补播机对内蒙古呼伦贝尔谢尔塔拉草场的6亩退化天然草地免耕补播了野生的黄花苜蓿。由于野生黄花苜蓿的种子产量较低，成本高，难以获取，实验同时选取了另一种与黄花苜蓿表现相近的紫花苜蓿品种WL168（MedicaEo sativa SSp，）。与黄花苜蓿相同，WL168也是一种根蘖型苜蓿，具有发达的匍匐根系，可通过侧根进行自我繁殖。WLl68抗寒性极强，是我国东北地区人工草场广泛种植的苜蓿品种之一。此外，考虑到土壤中的有效磷含量不足通常是限制豆科牧草建植和维持的主要因素之一，为保证苜蓿在天然草地的成功建植，我们对补播地施用过磷酸钙，以此来缓解当地草地磷素缺乏的不利影响。

通过五年的连续观测，呼伦贝尔地区草地补播的两种苜蓿的越冬率均在90%以上。与不补播的原生草地相比，补播黄花苜蓿后的草地的地上生物量平均增加了34%，而补播紫花苜蓿后的草地的地上生物量在2014～2016年问平均增加了15.23%。补播苜蓿在增加草地生产力的同时，也大幅提高了牧草的品质，增加了牧草中的粗蛋白含量（CP）以及牧草的相对饲用价值（RFV）。补播黄花苜蓿或紫花苜蓿的草地群落粗蛋白含量在2014年最高可分别达到15.93%和15.30%，而未经补播的牧草粗蛋白含量仅为10.60%。相比不补播的草地，补播黄花苜蓿和紫花苜蓿的RFV平均提高了8.73%和4.71%。

磷肥施加不仅有效促进了两种苜蓿在原生草地的建植和维持，并且也大幅增加了牧草的营养价值。通过分析发现，补播苜蓿并没有对原生草地的物种多样性、群落稳定性以及物种丰富度产生显著影响。此外，补播豆科大幅提高了土壤中全氮、有机碳以及微生物碳的含量，有利于土壤养分及微生物群落的维持。

在此研究基础上，我们于2017年7月在呼伦贝尔地区进行了大面积的苜蓿补播。根据补播地的地形和气候条件，升级了补播设备，用气力输送式精密补播机，配合倒T型开沟器，对100亩的退化草场进行苜蓿补播，播种时将种子和磷肥以1：3的比例进行混合播种。与此同时，采取同样的设备和技术，对黑龙江省大庆市绿色草原牧场的300亩退化草地也进行了苜蓿的免耕补播。截至2017年8月底，无论是呼伦贝尔地区还是大庆绿色草原牧场，新补播苜蓿出苗整齐，长势良好，生长40天后平均株高达到12cm。

四、我国草原改良的建议

（一）加大投资草原生产力提升工程

在过去50年中，欧美等发达国家通过不同的草原改良措施，使草原的生产力提升了5～10倍。我国草原面积广阔，存在巨大的增产潜力。国家应加大对草原生产力提升工程的投资力度，整合多项草原培育技术，对不同类型及退化程度的草原进行针对性治理。可以将低产农田通过轮作的方式逐步转变为高产饲草地：在南方草山草坡种植“白三叶+黑麦草”或其他适宜当地气候地理环境的豆禾混播草地，形成高产的人工草地放牧系统：对北方轻度或中度退化的典型草原实施围封培育，对中度退化的草旬草原实施切根或浅耕翻，对荒漠草原实施大面积飞播种草，对降水条件较好的草旬草原实施补播优质牧草（特别是豆科牧草）+施肥的管理手段，充分发挥各类草原的增产优势。不仅要注重前期治理，而且要对改良后的草原进行长期的有效管理，坚持“建设一片，保护一片”的原则。

（二）加大科技支撑，实施重大科技专项

草原改良犹如农作物栽培，是草原合理利用的前提条件。因此，国家应加强对草原生产力提升的科技支持，设立國家专项基金，研究和揭示不同类型草原生产力提升技术和机制，为退化草原改良提供科学依据和保障：加强适应性强、营养价值高的饲草种质资源的培育：提升种子丸衣化技术，研制开发牧草专用生物种衣剂；深入探究土壤微生物与草原植物问的双向调控机制，以及土壤微生物与施肥之间的耦合机理，研制开发用于提升草原生产力的高效、经济、环保的生物肥料：加大对草食畜牧业机械化发展的研发支撑，形成草畜一体化产业，实现种植一收获一加工一养殖的全程机械化管理，提高草畜生产转化效率，最终实现草地高效生产，为我国草原可持续发展和牧民增收奠定基础。

责任编辑：周立新 马莉莎