江淮地區冬閑田豆禾牧草混播生產模式的發展前景

周雅欣，樂祥鵬，魏臻武，江 舟，閆天芳

（1. 蘭州大學草地農業生態系統國家重點實驗室 / 蘭州大學農業農村部草牧業創新重點實驗室 / 蘭州大學草地農業教育部工程研究中心 / 蘭州大學草地農業科技學院，甘肅 蘭州 730020；2. 揚州大學動物科學與技術學院 / 揚州大學草業科學研究所，江蘇 揚州 225009）

近些年來，我國社會的動物性食品需求迅速上升[1]，畜產品結構也正由耗糧型畜牧業向節糧型畜牧業轉變，“糧食安全”問題的本質已演變成現有農業產業結構無法滿足優質飼料糧的需求[2]。農業部通過“糧改飼”政策的實施推動農區產業結構調整，促進草食畜牧業快速發展。我國江淮地區農業生產以糧食作物為主，存在冬季土地資源利用不足、稻田復種指數持續下降、化肥農藥過施、經濟效益低下等問題[3]。利用冬閑田種草可有效提高優質飼草產量，拓展江淮地區草食畜牧業發展空間，是滿足飼料糧需求和實現農業結構轉變的重要措施。禾本科與豆科牧草混播，能有效提高牧草產量，改善牧草品質，其中豆科牧草根瘤菌的生物固氮作用還能增強土壤肥力，減少化肥施用，促進農業生產向生態、環保、綠色、高效的方向轉型[4]，豆禾混播的高效生產模式可為江淮地區冬閑田的合理利用及家畜優質飼草的供應提供途徑。為此，本研究結合江淮地區冬閑田飼草種植的發展前景和現狀，分析在江淮地區施行豆禾牧草混播生產模式的優勢，探討優質豆禾牧草混播模式及其生態經濟效益，以期為江淮地區及類似地區的冬閑田牧草種植發展提供參考。

1 江淮地區冬閑田飼草種植的發展前景

1.1 畜產品需求增長

隨著我國經濟發展水平和居民消費水平的不斷提高，人們對肉、奶、禽、蛋等畜禽產品的消費量持續增加[5-6]。預計2020 年全國畜產品產量將達到24 341 ×104t，人均占有量將達到172.1 kg[5]。近年來，我國江淮地區的畜牧業生產結構逐漸從以豬禽生產為主向穩生豬、促牛羊的方向調整，豬肉生產比重降低，牛羊肉、奶制品生產比重穩步上升[7]。畜產品結構的轉變，意味著以耗糧型畜牧業向節糧型畜牧業發展。對于節糧型草食家畜而言，營養全面、適口性好、消化率高的優質飼草作為日糧，能夠確保家畜的健康養殖，提高生產效率，降低飼喂成本[8]。在我國江淮地帶分布著多家大型奶牛養殖企業，根據科學的飼養標準，每頭奶牛每年平均消耗干草2 t 左右，大多數牧場所種植的牧草遠遠不夠，只能外調，優質飼草匱乏是制約其牛奶品質及產量的一個重要因素。隨著我國畜產品需求的不斷增長，勢必會促進江淮地區畜產品的大規模生產，從而進一步增大飼草料的需求，大力發展飼草種植業對于促進江淮地區優化畜禽的飼料結構、調整畜禽的飼養方式、保障江淮地區畜牧業健康發展有著重要意義。

1.2 飼草需求增長

我國優質飼草的需求量呈逐年上漲趨勢，其中江淮地區全年草食家畜飼草料需求量為2 397 × 104t，約占全國飼草總需求量的4.7%[9]。據海關統計[10]，2014 年我國進口干草累計100.49 × 104t，進口金額3.82 億美元，其中進口苜蓿(Medicago sativa) 88.40 ×104t，占干草進口量87.97%，燕麥(Avena sativa)干草12.11 × 104t，占干草總進口量12.05%；此后每年我國進口干草同比增長8%～35.82%，至2018 年我國進口干草累計167.76 × 104t，同比下降7.75%，進口金額5.26 億美元，其中進口苜蓿138.37 × 104t，占干草進口量82.48%，但進口燕麥草29.36 × 104t，占干草總進口量比例增加至17.5%；2019 年，我國進口干草累計159.74 × 104t，同比下降4.78%，進口金額5.46 億美元，其中進口苜蓿135.6 × 104t，占干草進口量84.92%，進口燕麥24.09 × 104t，占干草進口量15.08% (圖1)。

圖1 2014?2019 年我國干草進口總量與進口金額Figure 1 Import of forage hay and its quantity in China from 2014 to 2019

可見，在我國畜牧業快速發展的過程中，牧草的消費需求成倍增長，其中對于苜蓿、燕麥等優質飼草的需求更是不斷增加。雖然近年受到全球性牧草減產和中美貿易戰的影響，進口干草量呈現下降趨勢，但干草價格持續上漲，飼草的需求量仍然較大，燕麥等飼草料對畜牧業尤其是奶牛業的重要作用逐漸被認識。目前國內飼草生產商業化和產業化水平較低，國產牧草產品自給率不高[11]，優質飼草仍需從澳大利亞、美國等國家與地區進口，因此發展高產優質飼草種植業具有廣闊的市場前景，未來苜蓿、燕麥等一些優質飼草的生產將成為農業生產的重點。結合江淮地區良好的氣候條件、豐富的水土資源及冬季閑田的生產潛力，在江淮地區生產短期優質飼草，將減輕該地區對飼草進口的依賴，有效推動江淮地區畜牧業的發展，帶動江淮地區經濟的穩步上升。

1.3 豐富的土地資源及良好的水熱條件

隨著農村勞動力的大量轉移和外流，以及經濟作物的種植效益下降，稻田復種指數持續降低，土地資源得不到有效利用[12]。據統計，我國長江中下游可用冬閑田面積約為1.37 × 104hm2，其中江淮地區可開發利用的冬閑田占比30%左右[13]。混播牧草的種植可以利用冬閑田進行推廣，同時不影響下一季度作物的播種，是合理利用土地資源，提高草地生產力，改善牧草營養品質，發展江淮地區草食畜牧業的有效途徑之一。受傳統農業“重農輕草”的思想影響，江淮地區草業科技的發展遠落后于生產的需要，可利用的栽培草地較少，與我國北方相比，經營方式、經濟效益、生產規模方面都有明顯差距[14]，過去以飼養生豬為主的畜產品結構也致使江淮地區草地牧業的發展不平衡[15]。近年來，政府在有效推進農區種植結構調整的同時，對南方草業發展加大了各方面資源的投入，從而推動了江淮地區草業生產和畜牧業規?；ㄔO，提高了江淮地區牧草生產的科技化產業化水平。江淮地區毗鄰長三角經濟區，還擁有便利、高效的運輸途徑，可有效減少飼草的運輸成本，從而降低畜產品生產成本，使得生產效益最大化。同時，江淮地區水熱條件良好，完全適宜冬季牧草的栽培，目前在江蘇、安徽等多地已大面積建植燕麥、苜蓿等飼草生產基地。在未來江淮地區草業和畜牧業的發展中，可結合現有的優勢資源，配合當地作物的耕作制度，發展特色種植模式，建立優質飼草生產基地，使江淮地區豐富的土地資源得到充分的開發與利用。

2 江淮地區冬閑田飼草種植利用概況

江淮地區位于長江與淮河之間，主要包括我國江蘇省中部(揚州、南京、泰州等)、安徽省中部(滁州、合肥、六安等)和河南省南部(信陽)的一些城市，該地區具有豐富的牧草資源，并開展了大量燕麥[16-18]、紫花苜蓿[19-22]、黑麥草(Lolium perenne)[23]等冷季型牧草的適應性評價和引種試驗，目前主要種植的牧草種類有多花黑麥草、紫花苜蓿、紫云英(Astragalus sinicus)、冬牧-70 黑麥(Secale cereale)、甜高粱(Sorghum dochna)、蘇丹草(S. sudancnse)等(表1)。江淮地區冬閑田可利用時間大致為當年9 月至次年4 月，長達200 d 左右，可選用一些生育期相近的牧草品種進行種植。

20 世紀六七十年代，我國南方一般利用冬閑田種植高產型紫云英和苕子(Vicia villosa)等豆科綠肥用以培肥地力，但種植綠肥的直接經濟效益較低，如早期每公頃紫云英的鮮草產量一般為22.5 t，還田作基肥后能節約尿素150 kg 左右，扣除種子和勞動力等費用后的直接經濟效益較低；90 年代后各地開始真正的引草入田，在冬閑田種植黑麥草等牧草，每公頃每年可生產64～87 t 的優質飼草[30]，既能在一定程度上實現用地養地結合，又能有效緩解秋冬飼草匱乏，提高農民的種植收益；“九五”期間，冬閑田種草養畜的模式逐漸被推廣，現如今其中配套的家畜種類也從豬、牛、羊擴充至鵝、兔、魚等，例如江蘇揚州、儀征等多地區常利用黑麥草養鵝，每公頃冬閑田可刈割飼草120 t 左右，分批飼喂，可養鵝3 750～4 500 只，其經濟效益是種糧的3 倍左右[31]，冬閑田種草養畜已成為農民增收和農區草業發展的重要途徑之一。

表1 江淮地區主要栽培飼草Table 1 Main forage varieties cultivated in Jianghuai region

3 江淮地區冬閑田豆禾牧草混播生產模式

3.1 豆禾牧草混播生產模式的優勢

1)提高牧草生產力。禾本科牧草與豆科牧草混播由于在形態學和生物學上的互補，更能充分地利用光、水、熱與CO2，是提高飼草產量和品質的重要措施。早在1956 年國外就有研究發現豆禾混合播種比單播收獲的干物質產量和蛋白質含量更高[32]。徐長林等[33]也認為在50 ： 50 比例下的燕麥與豌豆(Pisum sativum)能夠獲得比單播草地高24.69%以上的干草產量。林多胡和陳云平[34]發現黑麥草與紫云英混播所獲的鮮草產量最高可比單播增加46.7%。Lithourgidis 等[35]研究表明，燕麥與箭筈豌豆的混播種植模式提高了牧草總產量的30%。柳茜等[36]認為冬閑田種植多花黑麥草和光葉紫花苕較單播多花黑麥草增產14.08%～43.19%，較單播光葉紫花苕增產54.67%～94.15%。杜欣等[37]發現燕麥與苜蓿的混播能夠收獲比單播增產12.04%～21%的鮮干草產量?？傊m宜的混播草地年平均產量可較單播種植提高5%～62.5%[32-37]。

2)改善飼草營養品質。禾本科牧草含有較多的糖類及其他碳水化合物，豆科牧草則含有較高的蛋白質、鈣、磷和多種維生素，混播能提高營養物質產量，還能使收獲的飼草營養成分含量更加合理和全面[4]。柳茜等[36]認為多花黑麥草和光葉紫花苕混播后的粗蛋白產量較單播提高71.18%～90.59%。Hodgson[32]、Helenius[38]、王旭等[39]發現燕麥和箭筈豌豆混播在不同收獲期收獲的粗蛋白產量能比單播增產52.6%～103.2%，粗蛋白含量介于單播燕麥和箭筈豌豆之間，較單播燕麥提高了4.8%～85.8%，無氮浸出物含量降低了1.8%～31%。向潔等[40]研究表明，混播后飼草的營養成分含量不及豆科單播，但顯著高于禾本科單播，粗蛋白含量上升，粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量下降，有利于青飼、調制干草或制成青貯?？梢?，混播改善了飼草整體的營養成分，混播牧草單位面積蛋白質含量相對于豆科牧草單播普遍變低，而相對于禾本科牧草單播普遍上升，最終總養分產量呈增加趨勢。

3)減輕雜草和病蟲危害。江淮地區氣候高溫高濕，雜草叢生，病蟲害的現象也較為普遍。燕麥對于水肥條件的要求較高，且適應性和競爭能力強，可有效抑制周邊雜草的生長發育。由于在形態學上的互補，混播草地形成了稠密的草叢，使得遺留在土壤中的雜草種子沒有充足的陽光及適宜的肥力條件而無法生長，即使出苗也會因為各種因素“饑餓而死”。李果等[41]研究發現，黑麥草與白三葉、紫云英或紫花苜?；觳Χe田雜草的種類和危害程度影響不同，其中混播70%紫云英的雜草危害程度最低。此外，南志標[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 種病害的發病率與病情指數。紫花苜蓿與禾草混播是苜蓿褐斑病生態防治的有效途徑[43]。因此，在實際生產中，可選用不同牧草進行混播，通過改善田間小氣候，降低濕度，提高溫、光、水肥的利用率，同時降低發病率和侵染率[44]。不同牧草品種抑制雜草及抗病蟲害的能力不同，禾本科牧草普遍比豆科牧草強，混播群落的密度、混播的組分和穩定性也會影響到牧草混播地雜草的生長及病蟲害的防御，當豆禾牧草進行混播時可有效減少雜草及病蟲的發生。

4)增加土壤肥力，改善土壤結構。燕麥對于氮肥的要求較高，而豆科牧草的根瘤菌具有很強的生物固氮作用，可固定氮素供燕麥利用，混播能夠有效提高土壤速效磷和速效鉀含量，從而提高土壤養分利用效率[45]，還能在增加土壤肥力的基礎上改善土壤結構[46]。江淮地區部分臨海區域土壤鹽堿性嚴重，土壤理化性質變差，導致植物生長發育受到抑制甚至死亡，而在混播情況下，燕麥須根的扦插和粗纖維包裹作用增強，促進土壤團粒結構的形成，增大土壤孔隙度，改善耕層土壤中的通透性，有助于土壤礦質元素作用的充分發揮[47]。研究發現紫花苜蓿和禾本科牧草混播，可大大改善鹽堿化土壤的理化性質，顯著降低鹽堿化土層的含水量、容重、pH 和全鹽含量，混播后土壤養分含量是鹽堿化草地的1～1.5 倍，種植年限越長增量越多[46]?；觳ゲ莸馗牧纪寥利}堿化效果顯著，使土壤環境向著利于植物生長方向轉化。

3.2 優質豆禾牧草混播生產模式

3.2.1 多花黑麥草+紫云英/白三葉/光葉紫花苕

多花黑麥草是一種營養價值較高、適口性較好的一年生禾本科溫帶牧草，是我國南方農區的主要栽培牧草之一。楊中藝和陳會智[48]在國外成功經驗的基礎上首先提出“黑麥草–水稻”輪作系統(IRR 系統)，目前我國南方冬閑田種植黑麥草的相關研究已有大量報道，但單一禾本科牧草輪作系統的化肥用量較大，且往往因根系發達而導致土地翻耕難，可以結合牧草混播體系的優勢，利用黑麥草與紫云英、白三葉、苕子等豆科牧草混播，在保證飼草產量的基礎上培肥土壤，減少化肥施用，該模式已在部分地區冬閑田的生產中進行示范與推廣，還有研究表明在江蘇揚州地區，以全程放牧+全程補飼的方式在黑麥草+苕子(3 ： 1)混播草地中養鵝的育肥效果較好[49]。種植方式一般采用免耕撒播，在9 月底前，晚稻放水曬田時(收割前15～20 d)，播下草種(拌上細砂、草木灰或磷肥等)，待水稻(Oryza sativa)收割時牧草已生長至一定程度，第1 年和第2 年共可刈割3～5 次，若以養鵝為目的，還可采用草架飼喂，適時刈割，適度留茬，既有利于牧草再生，還能提高單位面積載禽量。

3.2.2 燕麥+毛葉苕子/金花菜

燕麥作為一種產草量高、品質優良的禾本科作物，被世界各地廣泛種植，在草食畜牧業中發揮著重要作用。根據近些年國內外研究，燕麥多與箭筈豌豆、毛苕子、豌豆等一年生豆科牧草進行混播種植，該模式在北方利用較多，也適宜于南方冬季的氣候條件，在勞動力充足的情況下，種植方式一般采用全耕條播，水稻收割后全耕整地，開溝條播，第1 年和第2 年總共可刈割3～4 次。據研究報道，燕麥+金花菜(Medicago hispida)、燕麥+箭筈豌豆的混播模式在江淮地區冬閑田種植后所獲干草產量高達1 2.26～1 5.96 t·hm?2，粗蛋白含量則為13.19%～14.09%[50]，營養價值較高，可彌補豆科牧草單播所存在的產量較低、營養不均衡、不易調制保存等問題，直接飼喂或青貯皆可，是值得推廣的一種冬閑田種植模式。

3.3 優質豆禾牧草混播生產模式的生態經濟效益

3.3.1 生態效益

現有的“糧–經”種植體系，保證了江淮地區乃至我國的糧食供應安全，但“糧–經”種植體系高產量的維持需要通過化肥施補、冬季休耕等方式進行，追求糧食增產的同時往往導致一定程度的土壤污染和水土資源浪費，大量施肥還會減少真菌生物量，破壞叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)網絡，導致土壤氮浸出，對植物生產力產生負反饋[51]，農業體系的生態轉型與可持續發展離不開耕地利用模式的合理轉變。研究表明冬閑田種草可改善土壤性狀，增強土壤肥力，并且提高后作水稻的產量(表2)。冬閑田種植黑麥草、燕麥這類禾本科牧草對于土壤中有機質含量的提升更為顯著[52-54]，而種植苜蓿、紫云英、金花菜這類豆科牧草對于土壤氮含量的提升更為顯著[55-56]，種植豆禾混播牧草則能使土壤有機質和氮含量得到更為全面的提高，其中土壤有機質含量提高4.7%～26.3%，全氮提高13.1%～17.3%[56-57]。陳磊[58]還發現糧改飼種植模式下的土壤有機碳平均含量為9.94 g·kg?1，遠高于傳統糧食種植模式和糧經二元種植模式。據2014 年的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，我國南方區域土壤污染較北方區域更為嚴重，耕地土壤環境質量堪憂，其中化肥、農藥的過施、濫施是一項重要的影響因素。利用豆禾混播的相關理論和研究，豆科牧草的根瘤菌可固定氮素，有效地增加土壤肥力，供氮肥需求較高的燕麥利用，并且混播還能通過一定的互作效應改善土壤性狀、減輕病蟲及雜草危害，從而減少氮肥、農藥等化學品的施用，具有更高的生態效益，可為化肥、農藥過施等造成的土壤污染問題提供一項良好的解決途徑。

3.3.2 經濟效益

我國江淮地區長期以來主要以糧食作物作為農業生產的主體，是我國糧食作物的主產區[16]，其輪作模式主要以水稻–小麥(Triticum aestivum)為主，往往導致資源利用不合理，浪費嚴重。谷物與混播草地的輪作種植模式能夠更高效地發揮江淮地區資源豐富的自身優勢，提高傳統農業模式的生產效率。在江淮地區冬閑田冷季種植一年生混播牧草，若以代謝能為衡量標準，可增加4 000 hm2左右的稻田產能，若以粗蛋白產量為衡量標準，可收獲較小麥種植2.7～5.1 倍的粗蛋白產量。此外，以江淮地區燕麥與豆科牧草混播草地的研究數據為例[50]，參考肉羊飼養標準(NY/T816)的規定及相關計算方式[59]，可得出每公頃混播草地可滿足72～115 只公羔羊育肥所需干物質和粗蛋白的需求量(表3)。

江淮地區人口眾多，耕地面積緊張，讓有限的耕地資源獲得更好的經濟效益，實現經濟效益和生態效益的協調與統一，是農戶增收的基本需求，也是農業發展的現實要求。直觀的經濟效益是生產實踐中農戶決定是否施行該生產模式的重要影響因素，種田經濟效益低下會降低農戶種植的積極性。通過對江淮地區小麥及牧草生產現狀的分析發現，相較于小麥的種植，黑麥草、燕麥、苜蓿等牧草種植的收益普遍高于小麥，同等條件下比小麥更具優勢，農戶種植牧草的經濟效益極其可觀(表4)，這與在北方的相關研究結論一致[61]。還有研究表明，豆科牧草間作混播模式能夠通過根瘤菌的固氮效應向土壤輸送大約240 kg·hm?2的氮素營養，從而減少化肥尤其是氮肥的用量，再結合其他生產要素，可節約近50%的種植成本，最終在收獲干草方面的凈收益是單播模式下的1.3 倍左右[62]。種植混播牧草還可以通過后作水稻，提高水稻產量，進一步將生態效益轉化為經濟效益，使水稻產量達到8.3～8.6 t·hm?2，比單播輪作時的水稻產量提高了6%～7.5%[56-57]。因此，合理的豆禾混播種植模式能在保障土地利用率的基礎上，提高飼草和糧食產量，降低農戶種植成本，增加農戶的收入，創造出更高的經濟效益。

表2 冬閑田種植不同牧草對土壤養分和后茬作物產量的影響Table 2 Effects of planting different herbage in winter fallow field on soil nutrients and crop yield

表3 冬閑田種植作物和牧草的干物質、粗蛋白、代謝能產出及稻田當量Table 3 Dry matter, crude protein, metabolizable energy output, and paddy equivalent of crops and forages planted in winter fallow field

表4 冬閑田種植小麥與牧草的經濟效益對比Table 4 Comparison of economic benefits of wheat, oats, and alfalfa

4 結論與建議

4.1 結論

1)隨著我國南方農業生產結構的轉變，冬閑田正逐漸成為重要的農業資源之一。江淮地區具有豐富的冬閑田資源、良好的水熱條件以及成熟的農業技術，在此基礎上進行冬閑田種草，可有效提高江淮地區牧草生產力，優化土地資源配置。

2)多花黑麥草+紫云英/白三葉/光葉紫花苕、燕麥+毛葉苕子/金花菜等優質豆禾牧草冬季混播生產模式能夠減少化肥、農藥的施用，增加農民收入，同時保障生態經濟效益，實現生態效益與經濟效益的“雙贏”。

4.2 建議

1)目前江淮地區冬閑田種草的草種選擇還較為單一，主要以黑麥草、紫云英等為主，若在此基礎上根據牧草的利用年限，進行引種種植試驗和新品種培育研究，優選適應性較好的牧草品種，可以滿足不同地區大規模冬閑田種草的需求。此外，還應當加強牧草混播技術的研究，進一步探索豆禾混播優勢機理，選取適宜搭配的草種，深入探索高產優質的冬閑田豆禾牧草混播生產模式。

2)江淮地區一些農戶利用冬閑田種植牧草存在種養結合不緊密、機械化水平偏低等問題，無法充分發揮冬閑田種草的效益，冬閑田的飼草種植模式、種植技術和利用方式還需在生產實踐中不斷改進，可以利用“農–草–畜”耦合生產技術實行種養結合，逐步探索“生產經營農戶+優質飼草基地+規模養殖企業+科研機構、學?！钡壬a經營發展模式。一方面，散戶可通過合作社的方式建立種養結合型家庭農場或者養殖企業在內部設立配套規模的飼草生產基地，實現土肥資源循環利用，使得草業能與畜牧業有機結合、系統發展；另一方面，可依托科研機構、學校進行基礎研究和技術開發，通過合作鏈加快科技成果的轉化和推廣，發揮江淮地區龍頭企業的優勢，聯合帶動周邊農戶通過牧草種植及肉羊養殖增加收入，有效促進農民增收、農業增效，穩步推進農業產業結構調整，進一步加快江淮地區牧草產業化發展。