江淮地区冬闲田豆禾牧草混播生产模式的发展前景

周雅欣，乐祥鹏，魏臻武，江 舟，闫天芳

（1. 兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室 / 兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室 / 兰州大学草地农业教育部工程研究中心 / 兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020；2. 扬州大学动物科学与技术学院 / 扬州大学草业科学研究所，江苏 扬州 225009）

近些年来，我国社会的动物性食品需求迅速上升[1]，畜产品结构也正由耗粮型畜牧业向节粮型畜牧业转变，“粮食安全”问题的本质已演变成现有农业产业结构无法满足优质饲料粮的需求[2]。农业部通过“粮改饲”政策的实施推动农区产业结构调整，促进草食畜牧业快速发展。我国江淮地区农业生产以粮食作物为主，存在冬季土地资源利用不足、稻田复种指数持续下降、化肥农药过施、经济效益低下等问题[3]。利用冬闲田种草可有效提高优质饲草产量，拓展江淮地区草食畜牧业发展空间，是满足饲料粮需求和实现农业结构转变的重要措施。禾本科与豆科牧草混播，能有效提高牧草产量，改善牧草品质，其中豆科牧草根瘤菌的生物固氮作用还能增强土壤肥力，减少化肥施用，促进农业生产向生态、环保、绿色、高效的方向转型[4]，豆禾混播的高效生产模式可为江淮地区冬闲田的合理利用及家畜优质饲草的供应提供途径。为此，本研究结合江淮地区冬闲田饲草种植的发展前景和现状，分析在江淮地区施行豆禾牧草混播生产模式的优势，探讨优质豆禾牧草混播模式及其生态经济效益，以期为江淮地区及类似地区的冬闲田牧草种植发展提供参考。

1 江淮地区冬闲田饲草种植的发展前景

1.1 畜产品需求增长

随着我国经济发展水平和居民消费水平的不断提高，人们对肉、奶、禽、蛋等畜禽产品的消费量持续增加[5-6]。预计2020 年全国畜产品产量将达到24 341 ×104t，人均占有量将达到172.1 kg[5]。近年来，我国江淮地区的畜牧业生产结构逐渐从以猪禽生产为主向稳生猪、促牛羊的方向调整，猪肉生产比重降低，牛羊肉、奶制品生产比重稳步上升[7]。畜产品结构的转变，意味着以耗粮型畜牧业向节粮型畜牧业发展。对于节粮型草食家畜而言，营养全面、适口性好、消化率高的优质饲草作为日粮，能够确保家畜的健康养殖，提高生产效率，降低饲喂成本[8]。在我国江淮地带分布着多家大型奶牛养殖企业，根据科学的饲养标准，每头奶牛每年平均消耗干草2 t 左右，大多数牧场所种植的牧草远远不够，只能外调，优质饲草匮乏是制约其牛奶品质及产量的一个重要因素。随着我国畜产品需求的不断增长，势必会促进江淮地区畜产品的大规模生产，从而进一步增大饲草料的需求，大力发展饲草种植业对于促进江淮地区优化畜禽的饲料结构、调整畜禽的饲养方式、保障江淮地区畜牧业健康发展有着重要意义。

1.2 饲草需求增长

我国优质饲草的需求量呈逐年上涨趋势，其中江淮地区全年草食家畜饲草料需求量为2 397 × 104t，约占全国饲草总需求量的4.7%[9]。据海关统计[10]，2014 年我国进口干草累计100.49 × 104t，进口金额3.82 亿美元，其中进口苜蓿(Medicago sativa) 88.40 ×104t，占干草进口量87.97%，燕麦(Avena sativa)干草12.11 × 104t，占干草总进口量12.05%；此后每年我国进口干草同比增长8%～35.82%，至2018 年我国进口干草累计167.76 × 104t，同比下降7.75%，进口金额5.26 亿美元，其中进口苜蓿138.37 × 104t，占干草进口量82.48%，但进口燕麦草29.36 × 104t，占干草总进口量比例增加至17.5%；2019 年，我国进口干草累计159.74 × 104t，同比下降4.78%，进口金额5.46 亿美元，其中进口苜蓿135.6 × 104t，占干草进口量84.92%，进口燕麦24.09 × 104t，占干草进口量15.08% (图1)。

图1 2014−2019 年我国干草进口总量与进口金额Figure 1 Import of forage hay and its quantity in China from 2014 to 2019

可见，在我国畜牧业快速发展的过程中，牧草的消费需求成倍增长，其中对于苜蓿、燕麦等优质饲草的需求更是不断增加。虽然近年受到全球性牧草减产和中美贸易战的影响，进口干草量呈现下降趋势，但干草价格持续上涨，饲草的需求量仍然较大，燕麦等饲草料对畜牧业尤其是奶牛业的重要作用逐渐被认识。目前国内饲草生产商业化和产业化水平较低，国产牧草产品自给率不高[11]，优质饲草仍需从澳大利亚、美国等国家与地区进口，因此发展高产优质饲草种植业具有广阔的市场前景，未来苜蓿、燕麦等一些优质饲草的生产将成为农业生产的重点。结合江淮地区良好的气候条件、丰富的水土资源及冬季闲田的生产潜力，在江淮地区生产短期优质饲草，将减轻该地区对饲草进口的依赖，有效推动江淮地区畜牧业的发展，带动江淮地区经济的稳步上升。

1.3 丰富的土地资源及良好的水热条件

随着农村劳动力的大量转移和外流，以及经济作物的种植效益下降，稻田复种指数持续降低，土地资源得不到有效利用[12]。据统计，我国长江中下游可用冬闲田面积约为1.37 × 104hm2，其中江淮地区可开发利用的冬闲田占比30%左右[13]。混播牧草的种植可以利用冬闲田进行推广，同时不影响下一季度作物的播种，是合理利用土地资源，提高草地生产力，改善牧草营养品质，发展江淮地区草食畜牧业的有效途径之一。受传统农业“重农轻草”的思想影响，江淮地区草业科技的发展远落后于生产的需要，可利用的栽培草地较少，与我国北方相比，经营方式、经济效益、生产规模方面都有明显差距[14]，过去以饲养生猪为主的畜产品结构也致使江淮地区草地牧业的发展不平衡[15]。近年来，政府在有效推进农区种植结构调整的同时，对南方草业发展加大了各方面资源的投入，从而推动了江淮地区草业生产和畜牧业规模化建设，提高了江淮地区牧草生产的科技化产业化水平。江淮地区毗邻长三角经济区，还拥有便利、高效的运输途径，可有效减少饲草的运输成本，从而降低畜产品生产成本，使得生产效益最大化。同时，江淮地区水热条件良好，完全适宜冬季牧草的栽培，目前在江苏、安徽等多地已大面积建植燕麦、苜蓿等饲草生产基地。在未来江淮地区草业和畜牧业的发展中，可结合现有的优势资源，配合当地作物的耕作制度，发展特色种植模式，建立优质饲草生产基地，使江淮地区丰富的土地资源得到充分的开发与利用。

2 江淮地区冬闲田饲草种植利用概况

江淮地区位于长江与淮河之间，主要包括我国江苏省中部(扬州、南京、泰州等)、安徽省中部(滁州、合肥、六安等)和河南省南部(信阳)的一些城市，该地区具有丰富的牧草资源，并开展了大量燕麦[16-18]、紫花苜蓿[19-22]、黑麦草(Lolium perenne)[23]等冷季型牧草的适应性评价和引种试验，目前主要种植的牧草种类有多花黑麦草、紫花苜蓿、紫云英(Astragalus sinicus)、冬牧-70 黑麦(Secale cereale)、甜高粱(Sorghum dochna)、苏丹草(S. sudancnse)等(表1)。江淮地区冬闲田可利用时间大致为当年9 月至次年4 月，长达200 d 左右，可选用一些生育期相近的牧草品种进行种植。

20 世纪六七十年代，我国南方一般利用冬闲田种植高产型紫云英和苕子(Vicia villosa)等豆科绿肥用以培肥地力，但种植绿肥的直接经济效益较低，如早期每公顷紫云英的鲜草产量一般为22.5 t，还田作基肥后能节约尿素150 kg 左右，扣除种子和劳动力等费用后的直接经济效益较低；90 年代后各地开始真正的引草入田，在冬闲田种植黑麦草等牧草，每公顷每年可生产64～87 t 的优质饲草[30]，既能在一定程度上实现用地养地结合，又能有效缓解秋冬饲草匮乏，提高农民的种植收益；“九五”期间，冬闲田种草养畜的模式逐渐被推广，现如今其中配套的家畜种类也从猪、牛、羊扩充至鹅、兔、鱼等，例如江苏扬州、仪征等多地区常利用黑麦草养鹅，每公顷冬闲田可刈割饲草120 t 左右，分批饲喂，可养鹅3 750～4 500 只，其经济效益是种粮的3 倍左右[31]，冬闲田种草养畜已成为农民增收和农区草业发展的重要途径之一。

表1 江淮地区主要栽培饲草Table 1 Main forage varieties cultivated in Jianghuai region

3 江淮地区冬闲田豆禾牧草混播生产模式

3.1 豆禾牧草混播生产模式的优势

1)提高牧草生产力。禾本科牧草与豆科牧草混播由于在形态学和生物学上的互补，更能充分地利用光、水、热与CO2，是提高饲草产量和品质的重要措施。早在1956 年国外就有研究发现豆禾混合播种比单播收获的干物质产量和蛋白质含量更高[32]。徐长林等[33]也认为在50 ： 50 比例下的燕麦与豌豆(Pisum sativum)能够获得比单播草地高24.69%以上的干草产量。林多胡和陈云平[34]发现黑麦草与紫云英混播所获的鲜草产量最高可比单播增加46.7%。Lithourgidis 等[35]研究表明，燕麦与箭筈豌豆的混播种植模式提高了牧草总产量的30%。柳茜等[36]认为冬闲田种植多花黑麦草和光叶紫花苕较单播多花黑麦草增产14.08%～43.19%，较单播光叶紫花苕增产54.67%～94.15%。杜欣等[37]发现燕麦与苜蓿的混播能够收获比单播增产12.04%～21%的鲜干草产量。总之，适宜的混播草地年平均产量可较单播种植提高5%～62.5%[32-37]。

2)改善饲草营养品质。禾本科牧草含有较多的糖类及其他碳水化合物，豆科牧草则含有较高的蛋白质、钙、磷和多种维生素，混播能提高营养物质产量，还能使收获的饲草营养成分含量更加合理和全面[4]。柳茜等[36]认为多花黑麦草和光叶紫花苕混播后的粗蛋白产量较单播提高71.18%～90.59%。Hodgson[32]、Helenius[38]、王旭等[39]发现燕麦和箭筈豌豆混播在不同收获期收获的粗蛋白产量能比单播增产52.6%～103.2%，粗蛋白含量介于单播燕麦和箭筈豌豆之间，较单播燕麦提高了4.8%～85.8%，无氮浸出物含量降低了1.8%～31%。向洁等[40]研究表明，混播后饲草的营养成分含量不及豆科单播，但显著高于禾本科单播，粗蛋白含量上升，粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量下降，有利于青饲、调制干草或制成青贮。可见，混播改善了饲草整体的营养成分，混播牧草单位面积蛋白质含量相对于豆科牧草单播普遍变低，而相对于禾本科牧草单播普遍上升，最终总养分产量呈增加趋势。

3)减轻杂草和病虫危害。江淮地区气候高温高湿，杂草丛生，病虫害的现象也较为普遍。燕麦对于水肥条件的要求较高，且适应性和竞争能力强，可有效抑制周边杂草的生长发育。由于在形态学上的互补，混播草地形成了稠密的草丛，使得遗留在土壤中的杂草种子没有充足的阳光及适宜的肥力条件而无法生长，即使出苗也会因为各种因素“饥饿而死”。李果等[41]研究发现，黑麦草与白三叶、紫云英或紫花苜蓿混播对冬闲田杂草的种类和危害程度影响不同，其中混播70%紫云英的杂草危害程度最低。此外，南志标[42]在1986 年提出了混播治理牧草病害，牧草按不同比例混播可大幅度降低4 种病害的发病率与病情指数。紫花苜蓿与禾草混播是苜蓿褐斑病生态防治的有效途径[43]。因此，在实际生产中，可选用不同牧草进行混播，通过改善田间小气候，降低湿度，提高温、光、水肥的利用率，同时降低发病率和侵染率[44]。不同牧草品种抑制杂草及抗病虫害的能力不同，禾本科牧草普遍比豆科牧草强，混播群落的密度、混播的组分和稳定性也会影响到牧草混播地杂草的生长及病虫害的防御，当豆禾牧草进行混播时可有效减少杂草及病虫的发生。

4)增加土壤肥力，改善土壤结构。燕麦对于氮肥的要求较高，而豆科牧草的根瘤菌具有很强的生物固氮作用，可固定氮素供燕麦利用，混播能够有效提高土壤速效磷和速效钾含量，从而提高土壤养分利用效率[45]，还能在增加土壤肥力的基础上改善土壤结构[46]。江淮地区部分临海区域土壤盐碱性严重，土壤理化性质变差，导致植物生长发育受到抑制甚至死亡，而在混播情况下，燕麦须根的扦插和粗纤维包裹作用增强，促进土壤团粒结构的形成，增大土壤孔隙度，改善耕层土壤中的通透性，有助于土壤矿质元素作用的充分发挥[47]。研究发现紫花苜蓿和禾本科牧草混播，可大大改善盐碱化土壤的理化性质，显著降低盐碱化土层的含水量、容重、pH 和全盐含量，混播后土壤养分含量是盐碱化草地的1～1.5 倍，种植年限越长增量越多[46]。混播草地改良土壤盐碱化效果显著，使土壤环境向着利于植物生长方向转化。

3.2 优质豆禾牧草混播生产模式

3.2.1 多花黑麦草+紫云英/白三叶/光叶紫花苕

多花黑麦草是一种营养价值较高、适口性较好的一年生禾本科温带牧草，是我国南方农区的主要栽培牧草之一。杨中艺和陈会智[48]在国外成功经验的基础上首先提出“黑麦草–水稻”轮作系统(IRR 系统)，目前我国南方冬闲田种植黑麦草的相关研究已有大量报道，但单一禾本科牧草轮作系统的化肥用量较大，且往往因根系发达而导致土地翻耕难，可以结合牧草混播体系的优势，利用黑麦草与紫云英、白三叶、苕子等豆科牧草混播，在保证饲草产量的基础上培肥土壤，减少化肥施用，该模式已在部分地区冬闲田的生产中进行示范与推广，还有研究表明在江苏扬州地区，以全程放牧+全程补饲的方式在黑麦草+苕子(3 ： 1)混播草地中养鹅的育肥效果较好[49]。种植方式一般采用免耕撒播，在9 月底前，晚稻放水晒田时(收割前15～20 d)，播下草种(拌上细砂、草木灰或磷肥等)，待水稻(Oryza sativa)收割时牧草已生长至一定程度，第1 年和第2 年共可刈割3～5 次，若以养鹅为目的，还可采用草架饲喂，适时刈割，适度留茬，既有利于牧草再生，还能提高单位面积载禽量。

3.2.2 燕麦+毛叶苕子/金花菜

燕麦作为一种产草量高、品质优良的禾本科作物，被世界各地广泛种植，在草食畜牧业中发挥着重要作用。根据近些年国内外研究，燕麦多与箭筈豌豆、毛苕子、豌豆等一年生豆科牧草进行混播种植，该模式在北方利用较多，也适宜于南方冬季的气候条件，在劳动力充足的情况下，种植方式一般采用全耕条播，水稻收割后全耕整地，开沟条播，第1 年和第2 年总共可刈割3～4 次。据研究报道，燕麦+金花菜(Medicago hispida)、燕麦+箭筈豌豆的混播模式在江淮地区冬闲田种植后所获干草产量高达1 2.26～1 5.96 t·hm−2，粗蛋白含量则为13.19%～14.09%[50]，营养价值较高，可弥补豆科牧草单播所存在的产量较低、营养不均衡、不易调制保存等问题，直接饲喂或青贮皆可，是值得推广的一种冬闲田种植模式。

3.3 优质豆禾牧草混播生产模式的生态经济效益

3.3.1 生态效益

现有的“粮–经”种植体系，保证了江淮地区乃至我国的粮食供应安全，但“粮–经”种植体系高产量的维持需要通过化肥施补、冬季休耕等方式进行，追求粮食增产的同时往往导致一定程度的土壤污染和水土资源浪费，大量施肥还会减少真菌生物量，破坏丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)网络，导致土壤氮浸出，对植物生产力产生负反馈[51]，农业体系的生态转型与可持续发展离不开耕地利用模式的合理转变。研究表明冬闲田种草可改善土壤性状，增强土壤肥力，并且提高后作水稻的产量(表2)。冬闲田种植黑麦草、燕麦这类禾本科牧草对于土壤中有机质含量的提升更为显著[52-54]，而种植苜蓿、紫云英、金花菜这类豆科牧草对于土壤氮含量的提升更为显著[55-56]，种植豆禾混播牧草则能使土壤有机质和氮含量得到更为全面的提高，其中土壤有机质含量提高4.7%～26.3%，全氮提高13.1%～17.3%[56-57]。陈磊[58]还发现粮改饲种植模式下的土壤有机碳平均含量为9.94 g·kg−1，远高于传统粮食种植模式和粮经二元种植模式。据2014 年的《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国南方区域土壤污染较北方区域更为严重，耕地土壤环境质量堪忧，其中化肥、农药的过施、滥施是一项重要的影响因素。利用豆禾混播的相关理论和研究，豆科牧草的根瘤菌可固定氮素，有效地增加土壤肥力，供氮肥需求较高的燕麦利用，并且混播还能通过一定的互作效应改善土壤性状、减轻病虫及杂草危害，从而减少氮肥、农药等化学品的施用，具有更高的生态效益，可为化肥、农药过施等造成的土壤污染问题提供一项良好的解决途径。

3.3.2 经济效益

我国江淮地区长期以来主要以粮食作物作为农业生产的主体，是我国粮食作物的主产区[16]，其轮作模式主要以水稻–小麦(Triticum aestivum)为主，往往导致资源利用不合理，浪费严重。谷物与混播草地的轮作种植模式能够更高效地发挥江淮地区资源丰富的自身优势，提高传统农业模式的生产效率。在江淮地区冬闲田冷季种植一年生混播牧草，若以代谢能为衡量标准，可增加4 000 hm2左右的稻田产能，若以粗蛋白产量为衡量标准，可收获较小麦种植2.7～5.1 倍的粗蛋白产量。此外，以江淮地区燕麦与豆科牧草混播草地的研究数据为例[50]，参考肉羊饲养标准(NY/T816)的规定及相关计算方式[59]，可得出每公顷混播草地可满足72～115 只公羔羊育肥所需干物质和粗蛋白的需求量(表3)。

江淮地区人口众多，耕地面积紧张，让有限的耕地资源获得更好的经济效益，实现经济效益和生态效益的协调与统一，是农户增收的基本需求，也是农业发展的现实要求。直观的经济效益是生产实践中农户决定是否施行该生产模式的重要影响因素，种田经济效益低下会降低农户种植的积极性。通过对江淮地区小麦及牧草生产现状的分析发现，相较于小麦的种植，黑麦草、燕麦、苜蓿等牧草种植的收益普遍高于小麦，同等条件下比小麦更具优势，农户种植牧草的经济效益极其可观(表4)，这与在北方的相关研究结论一致[61]。还有研究表明，豆科牧草间作混播模式能够通过根瘤菌的固氮效应向土壤输送大约240 kg·hm−2的氮素营养，从而减少化肥尤其是氮肥的用量，再结合其他生产要素，可节约近50%的种植成本，最终在收获干草方面的净收益是单播模式下的1.3 倍左右[62]。种植混播牧草还可以通过后作水稻，提高水稻产量，进一步将生态效益转化为经济效益，使水稻产量达到8.3～8.6 t·hm−2，比单播轮作时的水稻产量提高了6%～7.5%[56-57]。因此，合理的豆禾混播种植模式能在保障土地利用率的基础上，提高饲草和粮食产量，降低农户种植成本，增加农户的收入，创造出更高的经济效益。

表2 冬闲田种植不同牧草对土壤养分和后茬作物产量的影响Table 2 Effects of planting different herbage in winter fallow field on soil nutrients and crop yield

表3 冬闲田种植作物和牧草的干物质、粗蛋白、代谢能产出及稻田当量Table 3 Dry matter, crude protein, metabolizable energy output, and paddy equivalent of crops and forages planted in winter fallow field

表4 冬闲田种植小麦与牧草的经济效益对比Table 4 Comparison of economic benefits of wheat, oats, and alfalfa

4 结论与建议

4.1 结论

1)随着我国南方农业生产结构的转变，冬闲田正逐渐成为重要的农业资源之一。江淮地区具有丰富的冬闲田资源、良好的水热条件以及成熟的农业技术，在此基础上进行冬闲田种草，可有效提高江淮地区牧草生产力，优化土地资源配置。

2)多花黑麦草+紫云英/白三叶/光叶紫花苕、燕麦+毛叶苕子/金花菜等优质豆禾牧草冬季混播生产模式能够减少化肥、农药的施用，增加农民收入，同时保障生态经济效益，实现生态效益与经济效益的“双赢”。

4.2 建议

1)目前江淮地区冬闲田种草的草种选择还较为单一，主要以黑麦草、紫云英等为主，若在此基础上根据牧草的利用年限，进行引种种植试验和新品种培育研究，优选适应性较好的牧草品种，可以满足不同地区大规模冬闲田种草的需求。此外，还应当加强牧草混播技术的研究，进一步探索豆禾混播优势机理，选取适宜搭配的草种，深入探索高产优质的冬闲田豆禾牧草混播生产模式。

2)江淮地区一些农户利用冬闲田种植牧草存在种养结合不紧密、机械化水平偏低等问题，无法充分发挥冬闲田种草的效益，冬闲田的饲草种植模式、种植技术和利用方式还需在生产实践中不断改进，可以利用“农–草–畜”耦合生产技术实行种养结合，逐步探索“生产经营农户+优质饲草基地+规模养殖企业+科研机构、学校”等生产经营发展模式。一方面，散户可通过合作社的方式建立种养结合型家庭农场或者养殖企业在内部设立配套规模的饲草生产基地，实现土肥资源循环利用，使得草业能与畜牧业有机结合、系统发展；另一方面，可依托科研机构、学校进行基础研究和技术开发，通过合作链加快科技成果的转化和推广，发挥江淮地区龙头企业的优势，联合带动周边农户通过牧草种植及肉羊养殖增加收入，有效促进农民增收、农业增效，稳步推进农业产业结构调整，进一步加快江淮地区牧草产业化发展。