喀斯特巖溶地區“草—畜”農業生產模式初探
——以古周村為例

宋希娟，劉淑娟，尋 瑞，王克林

（1. 銅仁學院經濟與管理學院，貴州 銅仁 554300；2. 中國科學院亞熱帶農業生態研究所，湖南 長沙 410125）

喀斯特巖溶地區“草—畜”農業生產模式初探
——以古周村為例

宋希娟1,2，劉淑娟2，尋 瑞2，王克林2

（1. 銅仁學院經濟與管理學院，貴州 銅仁 554300；2. 中國科學院亞熱帶農業生態研究所，湖南 長沙 410125）

以喀斯特地區的古周村為例，比較了當地“草—畜”生產模式與傳統生產模式固碳能力、土壤水分含量和土壤養分情況，并介紹了古周村養殖業及沼氣利用情況。結果表明：桂牧一號人工草地的凈初級生產力和碳固定量均高于玉米，呈極顯著差異；2種土地利用方式對土壤SOC無顯著影響；牧草地TP、TK含量顯著低于玉米地，牧草對養分需求遠高于玉米；古周村的沼氣利用情況說明該地的農業生產模式正初步向“草—畜—沼”循環農業模式轉變，但利用方式和效率還有待于進一步改善和提高。

古周村；喀斯特；牧草；玉米地；“草—畜”生產模式

桂西北是我國喀斯特地質的典型代表之一[1]，由于該地區特殊的水動力條件、地質構造條件、氣候條件等因素，使土壤的成土速度慢、土層薄水土流失和石漠化較為嚴重[2]。土地貧脊，糧食生產廣種薄收，農業經濟效益低下，以及脆弱生態環境的退化使得“人地矛盾”在該區域尤為尖銳，因此探索地區發展和經濟建設與生態修復和環境維護相協調的可持續發展途徑成為該地區亟待解決的問題[3]。

牧草以其頑強的生存能力和獨特的根系（主要集中分布在0～20 cm的表土層），可在短期內發揮比林木更強的生態功效：其根系可充分擴展于喀斯特石漠化地區淺薄的土壤層，固結土壤、鎖定水分，不僅能提供大量的有機質和氮素，改善土壤結構，而且能增強土壤的滲透性和蓄水能力，有效地控制水土流失、減少地表徑流[4-6]。“草—畜”農業生產模式與傳統農業相比，在不減少農民收入水平的前提下，種植牧草可以通過減少土壤擾動，更有效的減弱水土流失，為從根本上解決巖溶山區生態環境狀況和人民穩定脫貧提供一種新的途徑，因此人工栽培牧草是發展高效舍飼節糧型草地畜牧業和改善生態環境的現實選擇[7-8]。在國家實施西部大開發及退耕還林還草的背景下，評估以“草—畜”農業生產模式替代傳統農業生產模式對生態環境的改善和農民經濟狀況的影響，具有重要的現實意義，也可以為進一步指導生態恢復建設和農民增收措施提供依據。

1 研究區域概況

研究區位于廣西環江毛南族自治縣下南鄉古周村（107°56′48″～107°57′28.3″E，24°54′42.6″～24°55′17.8″N），為典型喀斯特峰叢洼地景觀，屬亞熱帶季風氣候區，平均氣溫16.5～20.5℃，平均降雨量為1 389.1 mm，雨季平均持續130～140 d，主要集中在4～9月，尤以6月中旬至7月中旬最多，常出現澇災；10月至次年3月為旱季，常受到干旱威脅。研究區地形起伏較大，最低點海拔376 m，最高點海拔816 m。土地總面積186.7 hm2，其中耕地17.3 hm2。研究區土壤主要為碳酸鹽巖發育的石灰土，土質較粘重，土被分布極不均勻，基巖廣泛出露，特別是坡地平均裸巖率達80%以上，植被退化較為嚴重，森林覆蓋率僅為13%。研究區農業以旱作耕地為主，有較長的耕作歷史，種植作物有玉米、牧草、黃豆等，主要分布在洼地。坡腳主要為退耕地，種植木豆和板栗，木豆和板栗種植時間約為3～4 a，其中板栗尚未成林。耕地的耕作管理以農戶為基本單位，每年11月底對玉米地和黃豆地進行翻耕，肥料主要施用農家肥、草木灰、人糞尿、尿素等，此外還施用少量鈣鎂磷、過磷酸鈣或氯化鉀等化肥，施用量因農戶而異。牧草地施肥情況與玉米地相似，但一般不施用草木灰和人糞尿。

表1 樣地概況

2 研究方法

2.1 樣地的選取與樣品的采取

根據土地利用方式的不同，于2010年在該村附近選典型玉米地和人工草地。2種土地利用方式的樣地描述如表1所示。在每個樣地布置10 m×10 m的樣方，在樣方內在取5個1 m×1 m的小樣方，割取樣方內樣品并稱重然后帶回實驗室烘干，制樣，分析；并用土鉆“S”分層取10個點的土樣混合裝入聚乙烯塑料袋中作為1個樣品混合，每種類型3個重復。將混合樣品帶回實驗室自然風干，過篩，待測。

研究中采用了PRA的半結構訪談（semi-structured interview）工具，對利用沼氣情況進行調查，共調查60戶農戶，回收58份有效問卷。

2.2 樣品處理與分析

樣品中的有機碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）和全鉀（TK）含量測定方法分別為重鉻酸鉀—外加熱法（GB 9834—88）、半微量凱式法（GB 7173—87）、氫氧化鈉堿熔—鉬銻抗比色法（GB7852—87）、氫氧化鈉堿熔—火焰光度計法（GB 7854—87）。

2.3 數據處理與分析

數據采用 Excel 2003及SPSS 13.0軟件進行統計分析。

3 結果與分析

3.1 “草—畜”生產模式與傳統生產模式固碳能力比較

桂牧1號雜交象草是廣西畜牧研究所1992年采用從美國引進的雜交狼尾草[美洲狼尾草（Pennisetum americanum）×象草（Pennisetum purpuneum）]為母本，矮象草（Pennisetum Purpureum cv. Mott）為父本進行雜交育成比親本質量更好、產量更高的牧草品種[9]。在我國南方廣西、廣東、湖南、江西等省區種植面積約為1.33萬hm2，是我國南方農區畜牧業發展的重要飼草和飼料來源[10]。桂牧一號主要靠根系繁殖，為多年生牧草，每年可刈割3次，由表2可以看出人工草地的凈初級生產力是玉米地的5.6倍，兩者差異極顯著（P＜0.01），且人工草地地上部分利用效率高，90%以上的干物質以飼料的形式進入次級生產，而玉米地的可利用率則不足30%。玉米地的年固碳量為1.741 t/hm2，牧草地是其5倍，為8.985 t/hm2。由此可以得出人工草地相對于傳統的農作模式在產量以及碳固定方面都具有較大優勢。在生態脆弱的巖溶地區解決日益突出的人地土地矛盾的一個主要出口就是提高土地利用效率，使有限的土地有更大的產值[11]。

表2 2種生產模式的年碳固定量

3.2 “草—畜”生產模式與傳統生產模式土壤水分含量差異

由圖1可以看出隨著土層的加深，牧草地和玉米地均出現pH值變大的情況且變化趨勢基本一致，但是在2種利用方式之間并無顯著差異，說明2種利用方式對土壤pH值的影響無顯著，這與張偉[12]的研究一致。在喀斯特地區，由于土層淺薄，降雨入滲系數大，土壤儲水量的變化對植被的存活和生長具有重要意義。玉米地土壤含水量隨土層加深不斷增大，而牧草10～20 cm層的含水量最低，主要與玉米和牧草的根系分布層次相有關。牧草地土壤水分的變異程度整體較耕地大，但是兩者的變異趨勢大致相同均表現為變異隨土層加深先減小后增大，這可能與耕地植被蓋度較小和耕翻活動強烈有關，這與張繼光[13]的研究一致。

3.3 “草—畜”生產模式與傳統生產模式土壤養分差異

圖1 土壤水分含量及pH值差異

由圖2可以看出2種土地利用方式SOC隨著土層深度的變化趨勢一致，均呈現出隨著土層深度逐漸減少（除牧草地30～40 cm），且在2種土地利用方式下土壤SOC無差異，說明種植牧草和玉米對土壤SOC無顯著影響。

牧草地土壤TN含量變化趨勢與SOC一致，均為在0～30 cm逐漸減小，在30～40 cm略有增加，隨之又減小。C/N的最高值出現在20～30 cm層（8.11），最小值出現在表層（6.46），原因是0～30 cm是牧草根系的集中分布區，是牧草根系吸收利用氮素的主要土層，而位于30～40 cm的氮素根系難以吸收。玉米地土壤TN含量出現在10～20 cm層，這主要是由于10～20 cm是農作施肥的主要土層，所以該層土壤有外界“補給”養分，進一步說明土壤氮素含量中人類影響因素占大部分因素[14]。

從圖中可以看出玉米地與牧草地2種利用方式TK、TP含量變化趨勢一致[12]，玉米＞牧草，TK含量在0～30 cm深度差異顯著（P＜0.05），TP在0～50 cm差異均顯著（P＜0.05），這是由于牧草的地上生物量遠大于玉米地，為了給地上部分（牧草）提供鉀素和磷素，牧草根系必須從土壤吸收更多的磷鉀養分，造成土壤鉀磷養分降低，同時也說明養分因素可能成為限制長期牧草種植的主要因素之一[9]。

圖2 土壤養分含量差異

3.4 養殖業狀況及沼氣利用

依據對古周村PRA調查可以看出，古周村農戶收入構成為養殖業52%，務工32%，種植業9%，其他7%，養殖業占家庭收入的主要部分，而養殖構成中養牛65%，養豬21%，養禽8%，其他6%，由數據可知古周村養殖方式以養牛為主，并說明古周村已經擁有一定的養殖基礎和規模[8]。古周村采用舍飼的養殖方式，即每年2～4月買回1～2歲的牛仔飼養，在牧草生長旺季不補飼；至12月時牧草停止生長飼料缺乏時出欄。這樣可以充分利用人工草地，降低飼養管理成本[3]。

由于政府的支持和補貼，古周村32%的家庭擁有沼氣池，每年可用時間為10個月，沼渣做回田處理，節省薪柴比率23%。沼氣的主要原料是豬尿，而養牛帶來的大量牛糞并沒有被用于沼氣生產，經調查是由于用牛糞做原料產氣需要經常清理沼氣池，且在當地沼氣僅用來生活用火，其他用火依舊依靠玉米秸稈和薪柴提供，因此所需氣量并不大，用豬牛尿產氣即可滿足需求，且2～3 a清理一次沼氣池即可。綜上所述，在古周村已經初步具備了“草—畜—沼”循環農業模式的雛形[14]，人工草地較傳統的玉米不僅僅在生物量上有巨大優勢而且利用率高[15]；沼氣作為一種清潔能源減少了20%薪柴的使用；沼渣作為一種優質的農家肥[16]在喀斯特地區的功用還有待進一步開發。

4 結 論

通過古周村“草—畜”農業生產模式與傳統農業生產模式的調查得出如下結論：

（1）通過比較得知，桂牧一號人工草地的凈初級生產力和碳固定量均高于玉米，呈極顯著差異，在喀斯特巖溶區土層淺薄，裸巖率高，解決日益突出的人地矛盾的一個主要出口就是提高利用率，因此“草—畜”農業生產模式有很大優勢。

（2）牧草和玉米土壤養分均呈現出“上肥下瘦”的趨勢，2種利用方式下SOC無差異，即2種土地利用方式對土壤SOC無顯著影響；牧草地TP、TK含量顯著低于玉米地，即牧草根系吸收大量的P、K養分以供地上部分，牧草對養分需求遠高于玉米。

（3）桂西北環江縣古周村已經初步具備了“草—畜”農業生產模式向“草—畜—沼”循環農業模式轉變的雛形，但利用方式和效率還有待于進一步改善和提高。

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（責任編輯：肖彥資）

Primary Research “Forage grasses—Livestock” Ecological Product Mode, the Karst Region of Zhougu Villige in Northwest Guangxi

SONG Xi-juan1,2，LIU Shu-juan2，XUN Rui2，WANG Ke-lin2
（1. Tongren Collage, Tongren 554300, PRC; 2. Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha 410125, PRC）

Taking the Karst gegion of Guzhou Village in northwest Guangxi as example, the solid carbon capacity, soil moisture content and soil nutrient status under “forage grasses—livestock” production mode and traditional production mode were compared, and the utilization of aquaculture and biogas were introduced. The results indicated the net primary productivity and carbon fixation of the artifcial grassland in Guimu 1 were signifcantly higher than that of maize. Two kinds of land-use types have no signifcant effect on SOC. The content of TP and TK is signifcantly lower than that in corn feld, and grass is much more nutrient demand than maize. The biogas utilization situation of Guzhou Village showed that agricultural production mode is preliminarily change to “grass-livestock-bog” cycle agriculture mode, but utilization type and effciency have yet to be further enhance effciency.

karst; forage grasses; “forage grasses—livestock” ecological product mode

S812.2

：A

：1006-060X（2017）06-0066-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.006.020

2017-04-16

銅仁學院博士科研啟動基金項目（trxyDH1603）；中國科學院西部行動計劃項目（KZCX2-XB3-10）

宋希娟（1982-），女，甘肅蘭州市人，講師，主要研究方向農業生態學。

王克林