免耕人工草地的生態與生產力動態變化研究

摘要：通過對免耕人工草地與翻耕人工草地的生態變化和生產力動態變化對比試驗研究。結果表明：與翻耕人工草地相比，免耕人工草地的植物群落結構較復雜，群落穩定性強；土壤表層有機質和速效養分較高，土壤化學性狀更優；可有效降低水土流失；風干草產量提高15.4％，增產效果顯著；風干草的粗蛋白含量平均高0.2個百分點。牧草質量較優；有效利用年限更長，至少在6年以上。

關鍵詞：免耕草地：生態：生產力動態

中圖分類號：S812.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-273X(2008)01-0030-02

建立免耕人工草地可以保護草地生態，降低生產成本，建立人工打草地和進行家畜的冬草貯備，是一項集生態效益和經濟效益于一體的牧區實用新技術。但免耕人工草地的植被組成、土壤理化性狀、土壤涵(蓄)水能力、水土流失狀況、產草量、利用年限等與翻耕人工草地究竟有何差異?針對這些問題，特進行了本項試驗研究。

1 試驗地概況

本試驗根據3種不同類型的草地設置3塊實驗地，一是1年生免耕草地，設在四川省紅原縣農牧局打貯草基地內，距縣城1km，1998年免耕種植燕麥，面積4.67hm²(70畝)，以0.67hm²(10畝)翻耕作對照(簡稱一號地)。二是牧戶色爾甲的冬草場，龍唐公路59km處，距縣城10km。地處白河一級階地，屬亞高山退化草甸草地，1997年開展家庭牧場示范，將其中的3.33hm²(50畝)草場免耕種植多年生牧草(川草1號老芒麥)，至2003年已利用6年(簡稱二號地)。三是四川省草原科學研究院的牧草試驗場，距縣城10km，草場總面積20余公頃，屬典型的亞高山退化草甸，以沙草科和雜類草為主，2002年以其中的20hm²采用部分清除地面植被的方法，免耕種植川草1號、川草2號老芒麥和披堿草，其中翻耕0.67hm²(10畝)作對照(簡稱三號地)。本項目的各項研究內容分別在以上3塊地中進行。

2 研究內容和方法

2.1 免耕人工草地的生態變化研究

在一號地于播種當年和第2年的7月中旬，選擇樣點測定地下部5cm、10cm、15cm的土壤溫度，0～15cm的土壤孔隙度，土壤含水率，速效N、P、K含量；并在三號地選坡度15°的地段，采用簡易徑流場法，測定免耕與翻耕草地的土壤流失量，于5～9月每月15日定期取沉沙池內的泥沙，帶回室內烘干至恒重稱量，再結合當月的降雨量計算泥沙流失強度。

2.2 免耕人工草地的生產力動態變化研究

分別在上述一、二、三號地進行，主要觀察測定免耕人工草地的植被組成與演替、牧草產量、牧草營養成分、有效利用年限等，于栽培禾草初花期取樣刈割測定鮮草產量，然后將禾草風干測定干草產量，再按栽培牧草、天然植物分類稱重，取混合樣品分析營養成分。

3 結果與分析

3.1 免耕人工草地的土壤狀況

經過取樣測定，多年生免耕人工草地播種當年和第2年的土溫、0～15cm土壤孔隙率、土壤含水率、速效養分等情況結果列表1。

3.1.1 土壤溫度 由表1看出，多年生免耕人工草地建植當年，在牧草旺盛生長期的7月份，5～10cm的土溫為19.8～18.2℃，與翻耕的差異不大，主要是免耕在播種前進行了地面處理，造成了5～10cm的松土層，這正是第1年多年生牧草根系主要分布的土層，其溫度的高低具有重要意義。而15cm的土層，免耕比翻耕的土溫低1.4℃。播種第2年，免耕與翻耕各層次的土溫變化趨勢基本一致。

3.1.2 土壤孔隙度與土壤含水率免耕人工草地播種當年，0～15cm土壤的孔隙率為62.5％，比翻耕低3.1個百分點。第2年為55.4％，比翻耕低3.3個百分點，主要差異在于10～15cm土壤免耕較翻耕緊實。

土壤含水率免耕比翻耕第1年低1.2個百分點。第2年二者的差異縮小，相差0.8個百分點。

3.1.3 土壤速效養分 土壤速效養分含量取決于土壤有機質總量的多少和分解速度。經0～15cm土層的速效養分測定，免耕由于未破壞土壤的原有層次結構，表層土壤有機質較多，且土溫與翻耕相差不大，故播種當年和第2年，土壤中速效N、P、K均較翻耕高，有利于栽培牧草的早期生長，為以后的高產奠定了良好的基礎。翻耕播種由于將底層生土翻耕至地表。土壤中有機質含量和速效養分較免耕地低。

3.2 免耕草地的水土流失情況

免耕人工草地建植當年，坡度15。地段的水土流失量測定結果列表2。

由表2可以看出，降雨將造成一定坡度地塊的水土流失。在本試驗條件下，坡度15°地段由于耕作方式不同，地表在相同降雨量和降雨強度下，土壤流失量存在很大差異。全翻耕種草地由于土壤表層疏松且完全裸露，在5～9月降雨量498.6mm的情況下，土壤流失量最大，為179.7kg/667m²；免耕播種雖然進行了疏松表層土處理，但對表層破壞不大，且地表植被未完全破壞，仍保留了一部份天然禾草，土壤流失較輕，為50.7kg/667m²，比翻耕地減少129.0kg/667m²，降低71.79％。再從土壤流失的時間分布看，免耕播種在播種后的前兩個月土壤流失量較大，占生長期流失總量的73.6％，后期因植被覆蓋度加大，土壤流失量逐漸減少，直至接近對照水平；而翻耕地的土壤流失量則始終高于免耕地。

3.3 免耕人工草地的生產力動態

通過對1年生人工草地的產量、干草粗蛋白含量和栽培草比例的測定。及6年時間對多年生人工草地的風干草產量、栽培草比例的測定，得到免耕與翻耕人工草地的生產力動態情況，結果列表3。

3.3.1 植物群落結構變化通過對免耕和翻耕人工草地1～6年的植物群落結構調查，采用部分清除地面植被方法建植的免耕多年生人工草地，第1年栽培牧草比例(重量比，下同)僅為37.4％，第2年上升為83.7％，第3～4年仍保持81.5％～76.3％，直到第6年栽培牧草在群落中的比例為60.8％。說明免耕種草與一般的補播改良天然草地的不同點在于前者建立了以栽培牧草為主的植物群落結構。翻耕建植的多年生人工草地，從第2年起，栽培牧草的比例比免耕高5～6個百分點，以后隨著野生牧草的不斷侵入，栽培牧草比例迅速下降，其變化趨勢與免耕相同，反映出高寒牧區人工草地的基本退化趨勢。

3.3.2 產草量 從表3看出，免耕1年生人工草地風干草667m²產量為985.4kg，而翻耕的風干草667m²產量為998.6kg。比免耕多13.2kg，經方差分析，差異不顯著，表明采用免耕技術不影響優良品種產草性能的發揮。

免耕多年生人工草地建植采用部分清除地面植被的方法(即只清除雙子葉雜草，保留部分禾本科優良牧草)，第1年就可形成較高的產草量，667m²產風干草319.6kg，而翻耕種植的多年生牧草第1年多數處于分蘗期，產草量僅128.3kg，免耕種植比翻耕種植多191.3kg，產量提高149.1％。免耕人工草地第2年產草量達586.3kg，第3年處于產草量高峰期，風干草667m²產量達610.5kg，第4年開始下降，一直到第6年風干草667m²產量降至418kg，年均降幅為20.8％；翻耕多年生人工草地第2年為產量高峰期，第3年為產量持續期，第4年開始大幅下降，直到第6年風干草667m²產量僅354.4kg，年平均降幅為23.9％；免耕比翻耕年均降幅低3.1個百分點。其原因可能是免耕人工草地群落結構的多樣性所致。

從免耕多年生人工草地1～6年的風干草產量分析，除第2年略低于翻耕草地外，其他5年都明顯高于翻耕草地，667m² 6年風干草總產量為2970.5kg，年均產風干草495.1kg；翻耕草地667m² 6年的風干草總量為2574.5kg，年均產429.1kg，免耕比翻耕平均多66.0kg，提高15.4％，增產效果十分顯著。

3.3.3 風干草粗蛋白 經過營養成分比較分析，免耕人工草地風干草混合樣品的粗蛋白質為9.8％，而翻耕人工草地風干草中的粗蛋白質為9.6％，免耕比翻耕高0.2個百分點。主要是前者植物群落結構較復雜，天然優良牧草占有一定比例造成的，而高寒牧區的天然優良牧草的粗蛋白含量一般比人工栽培的單一披堿草、老芒麥等略高一些。

3.3.4 有效利用年限從表3可看出，應用川草1號老芒麥建植的免耕多年生人工草地，至第6年667m²風干草產量仍達418.0kg，為天然草地產草量(一般667m²產風干草80～100kg)的4.2～5.2倍，比翻耕草地的風干草產量高17.9％，仍有打草利用價值，說明免耕人工草地的有效利用年限至少在6年以上。

4 小結

(1)采用免耕建植的1年生人工草地，播種當年0～15cm的土壤溫度、土壤孔隙度、土壤含水率比翻耕人工草地略低，但由于免耕未徹底破壞土壤層次結構，表層有機質和速效養分均較翻耕高，有利于牧草的早期生長，故產草量與翻耕無顯著差異。

(2)多年生牧草播種當年生長緩慢，根系分布較淺，而采用免耕建植多年生人工草地，由于0～10cm的土層其物理性狀與翻耕相似，而化學性狀優于翻耕，加之地面處理時保留了部分天然優良禾草，播種當年就可獲得319.6kg/667m²的風干草，比翻耕種植的產量提高149.1％。且有效利用年限可達6年以上。

免耕多年生人工草地667m² 6年的風干草總產量達2970.5kg，667m²年均產風干草495.1kg；翻耕草地667m² 6年的風干草總產量為2574.5kg，667m²年均產風干草429.1kg。免耕比翻耕每667m²產量高66.0kg，增產15.4％，增產效果非常顯著。

(3)由于免耕草地的植物群落結構較復雜，群落穩定性強，故產草量的年均變幅比翻耕小，且風干草的粗蛋白含量平均比翻耕高0.2個百分點，牧草質量較優。

(4)采用免耕建植人工草地，由于地面仍保留了部分植被(包括活植物體和枯死殘體)，可有效降低水土流失，在本試驗條件下，免耕比翻耕減少土壤流失量71.79％。

因此，免耕種草是一項集生態效益和經濟效益于一體的種草新技術。