作物輪作體系中的苜蓿

全國畜牧總站 馮葆昌譯

作物輪作體系中的苜蓿

全國畜牧總站 馮葆昌譯

苜蓿常被稱為“牧草皇后”，而玉米則可被稱為“作物之王”，因為玉米在美國的種植面積最大，已經超過了3.5×107ha。

近年來導致美國玉米種植面積持續增加的因素很多，其中包括市場需求增加、專注于種植小宗作物的大型農場發生轉變以及品種改良和田間管理技術的發展。根據美國農業普查，在過去30年里，玉米與大豆的種植面積已經分別增加了64% 和255%，但是苜蓿種植和放牧草地的面積同期卻分別減少了15%和28%。在美國中西部，飼草產量的減少也十分明顯，種植苜蓿與放牧草地的面積分別減少了67%和53%。

盡管農業正在轉變為以玉米為中心，但是多年生牧草如苜蓿、高羊茅在農業輪作上對糧食作物長期種植的成功起到關鍵作用。

1 牧草在農作物輪作上的優點

無論種植何種植物，輪作都有許多好處。如生產者可以通過多元化種植來降低經濟風險，打亂各種病蟲害的生命周期，并可增加雜草治理的靈活性。

牧草比起其他糧食作物而言還有更多優點。豆科牧草（如苜蓿、三葉草等）有與根瘤共生的能力，可以把大氣中的氮轉化為植物可利用的氮，從而減少植物對氮肥的需求。多年生牧草同時也提供了全年的植被來減少土壤流失和營養素淋失。龐大的根系可固定土壤中的碳，改良土壤質量如土壤團粒的穩定性、土壤密度以及水分滲透特性。

2 牧草與糧食作物之間的區別

大豆也可以與根瘤菌共生，但它固定的氮比豆科牧草少。研究表明，苜蓿與玉米輪作第一年固定的氮可以代替將近58.5 kg氮肥。此外，紅三葉與苜蓿的氮肥替代值（NFRV）相似（每畝8.0 kg），但大豆的氮肥替代值差不多只是這些牧草的一半（每畝4.1 kg）。

毫無疑問，大豆能固定更多氮，不過由于它籽實產量較大而導致氮肥替代值較低。大豆中蛋白質含量很高，根瘤菌共生體提供的大部分氮在籽粒鼓粒期分配到種子中。然而多年生豆科牧草固定的氮更平均地分配給了地上部分和地下根系，地下根系可以存儲氮，所以收獲后更多的氮留在了土壤中。雖然大豆固定的氮量比豆科牧草少，但是對生產者來說仍然有可觀的經濟利益。然而，由于一年生作物的習性，這對下一季的種植幫助不大。

因為在輪作中的牧草通常種植生長多年（2～3年），豆科牧草固定的氮每年積累成為一個很大的氮庫，氮庫逐漸礦化對隨后種植玉米所需的肥料利用量有很大的益處。在種植苜蓿和紅三葉兩年后，它們仍然可以為玉米種植提供大量的氮素，但是大豆提供的就十分少了。

值得注意的是，如果牧草用于放牧，其提供的氮素量將會更多。放牧草地有一個很大的回收氮素及其他營養元素的潛力，因為相比被收割的干草而言（80%～100%的土壤養分被帶走），僅僅只有20%～40%的土壤養分被牲畜帶走。這對于在輪作中，需要大量肥料的后續種植的作物有很重要的影響。例如，冷季型的高羊茅或鴨茅，畝產540 kg干草大約會轉移9.0 kg的氮、3.0 kg P2O5和13.1 kg K2O。放牧草地大概每畝會保留6.0 kg的氮、2.3 kg P2O5和9.0 kg K2O，相當于玉米對這些營養素需求量的70%、60%和58%。

糧食收獲后將秸稈留在地里也會促進土壤養分的循環，但是它的養分含量比牧草低很多，并且如果秸稈數量較多的話，還可能會造成其他農業問題。

3 增加的碳與對土壤質量的影響

除了增加土壤肥力和促進營養循環外，將牧草加入作物輪作中還可提供大量的碳來改良土壤質量。大量的根系以及頻繁落葉，使得土壤成為植物與外界環境的養分循環中的一個碳庫，這個碳庫通常扮演“膠水”的角色。改良的土壤結構也改善了水分的滲透和滯留能力，降低了土壤團粒密度，增加了土壤通氣性。

與其他糧食作物輪作也可能會增加土壤中的碳，特別是在免耕的情況下。但是研究發現，糧食輪作的優點較牧草—糧食輪作中的少。在Iowa州的一個長期輪作研究中發現，與連續種植玉米相比，兩年玉米加苜蓿輪作可使土壤碳含量增加25%。同時，與小粒谷物輪作可使土壤碳含量增加10%，然而加入大豆輪作后土壤碳含量增加最低。同樣的，苜蓿、小粒谷物和大豆輪作分別使土壤團粒的穩定性增加了35%、17%和1%，這表明牧草在改善土壤質量上有很大潛能。

4 輪作對玉米產量的影響

經分析比較，任何種類與玉米輪作后，玉米的產量都超過連續種植玉米的產量。玉米與其他的糧食作物輪作（如大豆或小粒谷物）得到55.0 kg/畝的中等增產，但使用牧草和小粒谷物間作豆科牧草（通常是紅三葉）得到了84.7 kg/畝的最大增產。但是苜蓿與飼用禾草在輪作中對玉米產量的影響沒有區別。這意味著相對于僅僅提供大量的氮來說，草地中養分循環與碳的沉積可能有更大的作用。

在輪作循環中引入多年生牧草，即使只有短短幾年，也可對玉米種植體系的可持續發展起到重要作用。與其他糧食作物相比而言，更高的玉米產量與更低的肥料需求以及土壤質量改良相結合使得種植牧草成為更適合于長期的投資。在過去的15年里，當與大豆和小麥相比時，市場與牧草生產關系已經十分緊密。事實上，牧草對田間管理的要求不是十分的嚴格，這也就意味著傳統作物種植者不必擔心將牧草納入他們的種植體系中。

牧草和畜牧業經營者應該開始反思，玉米和其他作物在輪作中會帶來什么優勢，當把作物重新整合進畜牧系統時，可能是這兩種商品未來的關鍵。■

譯 自 ：ProgressiveForageGrower，2016，17 （5）：22~23.

S816.5

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1004-3314（2017）07-0043-02

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20170709