內蒙古通遼市玉米田改種紫花苜蓿的優勢分析

邰繼承，楊恒山，張 軍

(1.內蒙古民族大學農學院，內蒙古 通遼 028042；2.通遼市畜牧獸醫科學研究所，內蒙古 通遼 028000)

紫花苜蓿(Medicagosativa)原產小亞細亞、伊朗、外高加索和土庫曼高地，也叫紫苜蓿、苜蓿，在世界范圍內有廣泛種植，是最重要的農作物之一[1]。歐美畜牧業發達國家多以苜蓿的優質蛋白和玉米(Zeamays)的能量為主，構成家畜特別是草食家畜的主要日糧。迄今為止，種植苜蓿飼養牛羊仍是歐美國家的主要農牧業產業模式。目前，全世界苜蓿種植面積約為3 300萬hm2，美國、俄羅斯和阿根廷等國的種植面積約占世界苜蓿種植總面積的70%，其中尤以美國種植面積最大，約為世界苜蓿種植面積的1/3，苜蓿在美國種植業中已成為僅次于小麥(Triticumaestivum)、玉米和水稻(Oryzasativa)的第四大農作物，苜蓿干草的年產值超過80億美元，而與之相關的產業總產值則超過1 000億美元，被譽為“現金作物”。我國苜蓿栽培歷史悠久，廣泛分布于西北、華北、東北地區，是我國栽培面積最大的牧草和重要的養地作物。20世紀中后期，由于我國糧食問題突出，同時，農業投入普遍提高，特別是化肥的大量施用，甚至是盲目、過量的施用，“片面的”替代了苜蓿的養地功能，使得相當部分地區苜蓿栽培面積銳減。當前，我國農業隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的提高又進入一個新的發展階段，人民生活已從解決溫飽發展到了追求品質和健康，為適應這種新的變化，農業生產結構的適當調整勢在必行。農田種草養畜以其較高的生態效益、經濟效益和社會效益，正在成為高效農業的重要組成部分[2]。農田種草，實行糧草輪作也是強化農牧結合，促進農牧業可持續發展的舉措之一[3]。內蒙古通遼市是我國的產糧大市，國家重要的商品糧基地之一，同時，也是我國重要的畜產品生產基地，當前的農業產業結構也不盡合理，在氣候變化的大背景下如何調整通遼市種植業結構，正確定位苜蓿在種植業中的地位，對于指導通遼市農牧業可持續發展和農牧民增產增收均具有重要意義。

1 農田種草是通遼市農牧業可持續發展的必然需求

玉米是通遼市主要的栽培作物，玉米生產在20世紀我國計劃經濟背景下和飼料工業快速發展時期，曾對解決國家糧食安全、促進通遼地區農業增產和農民增收起了巨大的推動作用。但是，在當前市場經濟形勢下，農產品的調配與交易不以人的主觀意志為轉移，而是主要通過市場機制來調節。現階段我國農產品供給基本平衡，豐年有余，農業由解決溫飽逐步轉向高品質需求，健康飲食正成為時尚，農業產業結構不合理的問題進一步加劇。近年，國家出臺相關政策以穩定豬禽生產，大力發展草食家畜，正是基于人們對于膳食結構有了更高的要求。玉米是我國的三大糧食作物之一，產量約占全國糧食產量的1/4[4]。玉米消費從地區分布來看，以長江為界基本是各占一半，而北方各省生產玉米75%左右，尤其是東北三省和內蒙古東部地區玉米常年播種面積在750萬～780萬hm2,產量在4 000萬t左右,玉米產量占我國的35%～40%。而長江以南各省玉米產量僅占全國的25%左右,自給率只有50%左右,因此，玉米供求矛盾的地域差異顯著。20世紀，南方各省市每年都要從北方調運大量玉米以解決其需求，呈現為“北糧南運”的局面，其中，大部分運銷距離超過3 000 km[5]。但在我國加入世貿組織后，特別是2002年5月13日，美國通過的農業安全與農村投資法案(Agricultural Security and Rural Investment Act of 2002，簡稱為新農業法案)生效后，加強了對農業補貼的力度，該法案規定在未來10年內用于農業的撥款達到1 900億美元，大大提高了其農產品價格競爭力。國內玉米由于價格劣勢逐步喪失南方部分省市玉米銷售市場；而華北玉米產區由于地緣優勢和氣候優勢相對東北具有較高的比較效益。其次，我國飼料工業經過幾十年的發展基本穩定，飼料市場相對飽和，對于作為主要能量飼料的玉米的市場需求也相應疲軟，國際畜牧網(http://www.guojixumu.com)2011年4月15日新聞報道，馮利臣(中國玉米網首席分析師)在接受電話采訪時表示我國南方港口玉米庫存積壓已較嚴重，表明南方養殖行業疲軟。另據中國玉米網(http://www.yumi.com.cn)跟蹤調查的市場信息顯示，截至2011年4月8日，我國北方港口港內玉米庫存約159萬t，港外庫存90多萬t；同時，南方港口庫存約44萬t，均超過歷史正常水平。這些勢必使玉米銷售市場逐步萎縮，通遼市未來玉米外運的市場同樣前景堪憂。而在我國，目前玉米以原糧直接入口所占的比重雖然有所提高，但是仍然很少；工業用糧所需量近年有增加趨勢但也基本穩定。以上種種原因決定了通遼市未來玉米銷售上將面臨更大的挑戰。

通遼地區作為我國典型的農牧交錯區，近百年的農業開墾致使原有草地土壤退化嚴重。農田草業的發展不僅關系到畜牧業的發展，而且對整個農業生態系統都具有明顯的綜合效益。農田種草從草畜矛盾的根源上解決問題，以小范圍集約高效農田種草養畜確保大范圍草地禁牧生態恢復，從而實現農牧交錯地區畜牧業發展和生態建設的雙贏。同時，糧草輪作也是土地用養結合的良好途徑，也利于穩定和提升農田生產力。苜蓿作為主要的栽培牧草，不僅是農牧結合的紐帶，而且其生產對整個農業結構中的種植業、畜牧業及加工業等都會產生重要的影響。由此可見，通遼市農業生產結構面臨著戰略性調整的迫切要求，農田種草是該地區農牧業可持續發展的必然選擇。

2 通遼市發展苜蓿產業的優勢分析

2.1自然條件較適宜紫花苜蓿的生長 通遼市地處亞洲大陸的東部，位于42°15′～45°41′ N、119°15′～123°43′ E，遠離海洋，氣候受海洋影響較小，而受西伯利亞和蒙古冷高壓及東南季風影響較大，屬于溫帶大陸季風氣候類型，春季升溫快，氣溫日較差大，干燥多大風；夏季濕熱，降水集中；秋季短暫而涼爽；冬季漫長而寒冷。大部分地區無霜期為100～150 d，年降水量350～450 mm。其中南部地區無霜期為140～150 d，年降水量400 mm左右，相對水熱充足。苜蓿的生長適應性強，通遼地區均可種植。但對比分析可以看出，通遼市南部地區相對更加適宜。在通遼市南部科爾沁地區的田間試驗可以看出(圖1)，農田種植苜蓿，在精細管理條件下小區產量(干草)除第1年外均可超過12 500 kg·hm-2(其中第1年刈割2次，其他年限刈割4次)，以第2年產量最高，達到了14 967.23 kg·hm-2，顯著高于生長6年和1年的苜蓿產量，生長2、3、4年的草產量間無顯著差異[6]。這說明通遼地區不但可以種植苜蓿，而且在適宜管理條件下完全可獲得高產，并可重復利用4年左右。通遼市北部由于熱量限制會影響苜蓿產量，但其影響程度如何還有待研究，今后將通過田間試驗進一步完善。

圖1 不同年限苜蓿草地草產量比較[6]

另外，在全球氣候變暖的背景下，東北農牧交錯帶氣候呈變干變暖的趨勢。以通遼市為例，20世紀末與50年代相比，平均氣溫上升了1.4 ℃；年降水量在周期變化中有減少的趨勢[7]。聯合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)第4次評估報告指出，農業生產受未來氣候變化的影響是顯著而廣泛的，這將使農業生產的不穩定性增加，同時，由于氣候變化可能會引起區域種植業布局改變，局部地區的農業極端天氣事件頻發[8]。東北地區是我國受全球氣候變化影響最顯著、糧食單產波動最大的區域之一[9]。干旱、低溫冷害是我國北方地區主要農業氣象災害，在通遼地區發生比較嚴重和頻繁，尤其在嚴重低溫冷害的年份玉米減產可超過20%，品質也隨之下降[10-11]。在干暖化的氣候背景下，以籽粒為收獲對象的糧食作物更易受到干旱、低溫冷害等的脅迫，而種植牧草是以營養體為收獲對象，對環境的適應幅度較大，可以在相對惡劣的自然條件下取得高產、穩產。

2.2種植苜蓿具有相對種植玉米更高的比較效益 內蒙古自治區人均耕地資源和糧食產量均位居全國前列，作為國家主要的畜牧業基地，適當的退耕還草是促使畜牧業持續發展和壯大的重要保障。內蒙古西部地區主要種植麥類作物，是當前我國人民生活中的主要糧食作物。因此，迫于國家糧食安全不可能占用較多耕地發展草業，通遼市種植業以玉米為主，不僅種植面積大，而且集中連片，年產玉米350萬t以上，其中相當部分被用作飼料用糧。伴隨著飼料工業逐步穩定，每年玉米收獲后，賣玉米就成為種糧農民最犯愁的事情。甚至在較好的年份也表現為增產不增收，這也是種植業結構不盡合理的真實體現。國家制定政策，對于種植業進行適當調整，其中自然兼顧糧食安全和產業協調發展。因此，把原來用作生產飼料糧的耕地，經過可行性論證后因地制宜的部分調整種植高產、優質飼草作物是其首選措施。對通遼市而言，就是要適當減少玉米的種植面積，增加高產飼草的種植面積。這樣不僅可以緩解賣玉米難的問題，而且可以以收獲營養體代替單純的收獲籽粒，從而充分發揮資源潛力。另外，從經濟收益方面考慮，要充分調動適宜地區農民以草代糧的積極性，必須使其每年土地收益有所增加，至少要等于原來收益，否則，農田種草也只能是一句口號。與通遼地區一年一季的種植制度相比華北玉米種植區一年兩季的種植制度更加具有優勢，華北地區種植苜蓿雖然產量較高，但相比一年兩熟的農作制度收益難有提高；通遼地區種植苜蓿只要超過種植玉米收益，適宜推廣就有可能。從近年來農田種草的研究與生產實踐來看，通遼地區水澆地種植玉米和種植苜蓿二者相比，種植苜蓿效益相比玉米增加1 050元·hm-2[7]。

2.3發展苜蓿產業可以提高通遼市玉米資源的轉化利用效率 農田種草養畜是一個復雜的系統工程，它是以畜產品效益最大為目標，牧草、飼料作物的生產應該著眼并服務于飼養對象。針對飼養家畜的食性及營養需求特點，因畜而異地選擇適宜的飼料配比是高效養畜的前提。家畜飼養需要提供均衡、持續的飼料供應，任何一種單一的飼料都很難滿足家畜在營養物質方面的需要。玉米雖然具有“飼料皇后”的美譽，但是其粗蛋白含量不高，而且除了玉米籽粒外大量的玉米秸稈利用率較低，并且不具備多次刈割利用的生物學特性，在草食畜牧業中不能解決所有的飼料問題，特別是在解決草地禁牧背景下青綠飼草短缺的問題上，優勢遠不及牧草，其養畜的轉化效益也低于牧草。玉米如果與苜蓿適量搭配種植，在家畜養殖上可以充分發揮苜蓿“飼草之王”和玉米“飼料皇后”的優勢。苜蓿和玉米籽粒搭配應用于豬禽等家畜生產領域，剩下的玉米秸桿，一般只適用于草食家畜生產領域，而且效率低下。玉米秸稈的利用效率不高是多年來生產上沒有解決的問題，也是對資源的一種浪費。如果玉米秸桿與苜蓿的青綠鮮草按一定比例合理搭配，再結合實際添加適量精飼料就可滿足草食家畜對于各種營養的需求。這既有利于提高玉米秸稈的利用效率，又有利于解決家畜飼喂青綠鮮草必須添加青干草而造成生產成本增加的問題。如果玉米秸稈資源利用效率提高30%～50%，那么未來通遼市養殖業就有了充足的飼草料保證。

2.4發展苜蓿產業可以改善通遼地區的生態環境，增加土壤碳庫儲量 苜蓿是一種多年生豆科牧草，返青早、生長快，在通遼地區一般4月上中旬左右返青，5月中下旬左右就可以覆蓋農田地表，相比種植玉米覆蓋農田地表時間約提前1個月。并且一次種植之后可以多年連續利用，這樣就可以顯著降低由于人為耕作措施而引起的土壤風蝕。通遼地區歷史上曾經是水草豐美的放牧草地，經過百余年的農墾已經演變為典型的半農半牧地區，由于人類的不合理利用，土地沙化嚴重，以通遼市為主體的科爾沁沙地已成為我國面積最大的沙地，成為我國北方農牧交錯帶生態環境惡化最為嚴重的地區之一。春季風大，天氣干旱少雨，土壤含水量較低，此時，如果地表裸露，表層土壤在大風天氣下很容易吹散，這是通遼市春季浮塵天氣頻發的主要原因。通遼市科爾沁地區土壤風蝕最嚴重的3月下旬到4月中旬的試驗表明，苜蓿地的輸土量僅為玉米地的41.81%[7]。所以，如果增大通遼地區苜蓿的種植面積，春季地表的植被蓋度將顯著增加，即使遇到大風天氣，沙塵天氣的幾率和強度都將顯著降低，可以不同程度地改善通遼地區的生態環境。同時，苜蓿生物學產量大，根系發達，入土較深，可以顯著提高剖面土壤中的有機碳含量，在用地的同時也達到了養地的目的。特別是在當前氣候變化的大背景下，增加土壤碳匯成為緩解氣候變化的重要途徑。根據美國橡樹嶺國家實驗室CO2信息分析中心公布的數據，2008年我國因能源消費而排放的CO2為63.3億t，同年美國的排放量為56.2億t[12]。我國已成為世界溫室氣體排放總量第一大國，當前又處于經濟快速發展時期，未來幾十年將面臨巨大減排壓力。全球土壤有機碳庫容量可觀，約為1 550 Pg，是大氣碳庫的2倍，陸地生物質碳庫的2～4倍，土壤有機碳庫的微小變化就會顯著影響大氣CO2水平[13-15]。但在陸地生態系統中只有農業土壤碳庫是受到強烈干擾且短時間尺度內可調節的，因而農業土壤碳庫儲量及其固碳能力成為評估各國近期溫室氣體減排潛力的重要依據[16]。如何在保障糧食安全的前提下，有效地提高我國耕地尤其是北方旱地土壤有機碳含量，以減輕節能減排對于工業發展的壓力，是農業科學領域重要的研究課題。農田種草可以顯著提高土壤有機碳含量。就通遼地區而言，關于隨苜蓿種植年限的增加農田土壤有機碳儲量變化方面的表現已有報道，種植年限越長土壤有機碳儲量越高[17]；而苜蓿與無芒雀麥(Bromusinnermis)隔行混播不僅能顯著提高農田土壤有機碳儲量，還可以有效提升土壤有機碳的抗氧化分解能力，這對于提升我國農田土壤碳儲量具有重要的現實意義[18-19](圖2、圖3)。

圖2 不同播種方式下生長2年紫花苜蓿土壤有機碳儲量比較[18]

圖3 不同播種方式下生長2年紫花苜蓿土壤有機碳氧化穩定性比較[19]

2.5發展苜蓿產業，通遼市具有較好的地緣優勢 一種產業能否發展壯大，除了需要政府扶持、社會關注外，更主要的是要有市場需求，這是產業發展的根本動力。從我國當前人民生活水平狀況和未來農牧業發展趨勢來看，苜蓿產品的市場需求都很大，國內草產品市場供不應求，每年我國還要從北美進口大量苜蓿干草到東南沿海發達地區。苜蓿草粉在我國用于豬、雞的配合飼料深受歡迎。而隨著人民生活水平的逐步提高，對于肉、蛋、奶的需求還將繼續增加。在我國的傳統食物結構中，人均肉、蛋消費早已達到或超過世界平均水平，而牛奶消費的比例顯著偏低，不足世界平均的1/10，發展奶牛業是提高城鄉居民營養水平的迫切需要。盡管近年來我國奶牛業發展很快，但人均牛奶占用量仍然很低，與《中國居民膳食指南》所規定的人均年消費36 kg仍有很大差距。同時，我國牛奶消費極其不平衡，農村人均消費量不足城鎮人均消費量的10%，如農村消費水平提高到城鎮水平，牛奶國內市場的需求量就將增加近3倍[7]。因此，在很長的一段時間內，國內市場牛奶需求旺盛，奶牛業發展空間巨大，到時對草產品的需求將更大。通遼市地理位置特殊，地緣優勢明顯，除本市畜牧業基礎較好外，還背靠草地“白災”頻發的內蒙古錫林郭勒地區，農田種草將對該區以牛羊為主的草地畜牧業的發展提供有力保障，這也是現實的就近的國內銷售市場。此外，通遼地區交通便利，公路、鐵路網密集，可以輻射整個東北和華北地區，與草畜產品消費量大的北京、天津、沈陽、長春等大城市相鄰，距國際市場苜蓿主要進口國日本、臺灣等國家和地區也較近。因此，只要苜蓿生產逐漸形成產業，產品品質達到國際要求，就可以憑借地緣優勢、勞動力資源優勢而具有較強的市場競爭力，在國際草產品市場上爭得分額。

3 展望

我國草業科技起步相對較晚，基礎薄弱，草產業的科技投入不足，草業科技發展長期滯后于發達國家。只是最近的30年，我國的草業科學理論才有了突破性的進展,特別是在1984年由錢學森院士提出的草業系統工程思想和任繼周院士建立的草業生態系統理論指導下才使我國的草業科學思想達到了世界領先水平[20-24]。1984年6月28日，錢學森院士在《內蒙古日報》創造性地提出了知識密集型草產業的問題，并進一步詮釋了知識密集型草產業的含義，提到了農區和林區的草業發展問題，奠定了完整的草業科學和草業生產范疇。

農田種草作為世界畜牧業發展的一個趨勢，在發達國家比重較大，而在我國尚處于起步階段，很多基礎理論研究有待進一步開展。農田種草養畜從草畜矛盾的根源上解決問題，以小范圍集約高效農田種草養畜確保大范圍草地禁牧生態恢復，從而實現農牧交錯地區畜牧業發展和生態建設的雙贏。農田種草既與栽培草地建植不同，又與糧食作物生產有別，因此，農田種草絕不能套用栽培草地建植或糧食作物生產的模式，必須建立自己的高產、優質栽培技術體系。多年來，我國苜蓿種植以培肥地力兼顧飼草生產為目的，主要種植在沒有灌溉條件的瘠薄地、鹽堿地上，基本不施肥或很少施肥。苜蓿對土壤肥力影響的報道也多為在粗放栽培條件下的研究，而在高投入、高產出的農田栽培條件下對土壤的全面影響的研究報道較少。因此，在我國農業結構調整的背景下，以后要加強研究農田高水肥、精細管理條件下種植苜蓿對土壤肥力的影響，加強苜蓿草地高產、優質建植技術和牧草新品種選育以及適地適種的技術研究，這對于合理施肥、提高農民經濟效益，促進農牧業的持續發展等都具有十分重要的意義。其次，還要重視農田草地土壤固碳研究，提高科技支撐水平。我國在土壤固碳方面特別是水稻土固碳機制的研究上雖然取得了較大進展[25-26]，但是草地土壤固碳研究相對還非常落后，固碳機制上尚不十分清楚。近些年，科技人員雖然進行了一些研究，但往往缺乏創新性、系統性，研究內容也局限于小范圍或特定的草原。農田種草條件下的固碳機制研究作為一種有別于天然草地系統的全新事物，今后還需要進一步加大投入，深入研究。再次，開展以科技為先導的產、學、研結合的苜蓿草業產業化工程示范，建立知識技術密集型的苜蓿專業化生產基地，深入研究草產品加工技術也是農田種草技術體系中需要加強的重要環節。

總之，21世紀是人類全面變革發展觀的世紀，是自然生態與人類社會協調發展的世紀。隨著畜牧業的發展和我國農業產業結構調整的不斷推進，牧草的作用已經越來越被廣大農民所重視，大力發展牧草產業已經逐步成為提高農業綜合效益的重要手段。草業是具備多種功能、多重效益的戰略性產業，是農業現代化的重要標志[27-28]。相信苜蓿草產業必將迎來新的發展機遇。

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