飼草間混套作在農區的應用前景

許瑞軒，張英俊

中國農業大學草業科學與技術學院；農業農村部草地管理與合理利用重點實驗室，北京 100193

0 引言

我國持續了數千年的傳統農業以生產糧食為目的，畜牧業僅為副業。隨著我國經濟持續增長，城鄉居民收入增加及食物消費結構的變化，畜牧養殖業迅猛發展且畜牧業生產結構逐漸從豬禽生產為主向穩生豬、促牛羊、興奶業的方向調整，這意味著以耗糧型畜牧業向節糧型畜牧業發展。近年來，在“振興奶業苜蓿發展行動”和“糧改飼”等政策的推動下，紫花苜蓿、青貯玉米、飼用燕麥、多花黑麥草、甜高粱等優質飼草的種植及其在節糧型家畜日糧中的應用越來越得到重視，但仍供不應求。據海關統計，僅2021年1—7月，我國苜蓿干草進口量達到79.18 萬t，燕麥草進口13.98 萬t，苜蓿粗粉及顆粒進口2.41 萬t，且價格持續走高。此外，長期單一的谷物種植也面臨著水土資源短缺、產品質量安全問題突出、生態環境壓力大、生產效率不高等窘境。大力發展農區種草，既可以提高水、光、熱等氣候資源和土地資源的轉化效率，增加單位面積產出，為畜牧業提供必需的飼草，又有利于減少化肥、灌溉水和農藥等投入，提升耕地質量，保護生態環境。

間、混、套作是我國傳統農業的精髓，其特點是通過各類作物的不同組合、搭配，構成多種作物、多層次、多功能的作物復合群體，利用不同作物在生長中形成的“空間差”“時間差”，有效地發揮有限土地與空間等農業資源的生產潛力。如西北地區的小麥/玉米帶田和南方的“稻-豆”“油-豆-稻”等模式均取得了較高的產量和生態、經濟效益[1]。飼草是以收獲營養體為目的，不需要完整的生育期，且不同類飼草往往可混合飼喂。根據以上特點，飼草間混套作相較于傳統農作物更易管理和收獲，并可充分利用不同物種的優勢提高產量和飼草品質。

本文綜述了適宜我國農區的飼草間混套作模式及農學、生態和經濟效益，并對農區飼草間混套作的前景進行了展望，旨在為農業種植系統的可持續發展和農牧高效耦合提供支持。

1 農區代表性飼草間混套作模式

1.1 苜蓿/一年生飼草間套作模式

紫花苜蓿是奶牛養殖中最重要的蛋白飼料，但是由于我國北方大部分地區雨熱同季，苜蓿在高溫多雨的夏季具有生長緩慢、收獲晾曬干草困難等問題。劉貴波[2]最早提出在涼爽干燥的春季進行苜蓿干草生產，進入夏季后在苜蓿行間套種青貯玉米并轉為青貯玉米生產，并于秋季一同混收玉米和苜蓿制作混合青貯，既可解決苜蓿收獲難的問題，玉米作為C4植物又可充分利用夏季的光雨熱資源。Xu等[3]進一步確定該紫花苜蓿夏季套作青貯玉米模式在黃淮海地區最佳的玉米種植密度為45000 株/hm2，施氮肥量為120 kg N/hm2，產量分別較苜蓿單作和青貯玉米單作提高了31.1%和27.7%，4 年平均土地當量比達1.27。雖然套作玉米降低了苜蓿的植株密度，但并未影響套作苜蓿春季的產量。

在傳統的帶狀間套作模式中，不同作物均按照各自的生長規律分別進行收獲，通過設置最佳的行數配比以獲得更高的產量潛力，但這類間套作模式不利于大面積種植中的機械操作。張桂國[4]在山東泰安地區研究了苜蓿和籽實玉米間作，并得出苜蓿玉米行數比為5:2時較苜蓿單作表現出明顯的產量和經濟優勢，三年平均LER為1.14。Sun等[5]在東北地區的研究得出3 行玉米5 行苜蓿間作可提高作物產量、經濟效益和資源利用率，改善土壤肥力。苜蓿在該系統中的競爭力強于玉米，往往造成玉米根系和地上生物量降低，但苜蓿在間作中的產量較單作增加了117%～171%。

紫花苜蓿和青貯玉米為目前我國種植面積最大的飼草，在世界范圍內，兩種作物在間套作或輪作中均有廣泛實踐。除此之外，苜蓿與其他一年生禾本科飼草如甜高粱、高丹草、飼用谷子等間套作的模式也具有進一步挖掘的潛力。

1.2 多年生飼草混作模式

多年生飼草混作是多年生飼草生產系統中最重要的一種，是充分利用不同牧草的生物學、生態學特性和植物營養代謝特點的差異性和互補性建成的高效人工種植群落。這一種植模式既可以割草制作干草或青貯，也可以進行放牧，在農區或農牧交錯帶均可種植。

我國北方地區目前應用最廣泛的多年生混作模式為紫花苜蓿+無芒雀麥，研究表明[6～8]，該模式中苜蓿為決定混播草地產量的主要草種，混作的產量高于禾草單作，苜蓿和無芒雀麥以5:5混播并在苜蓿初花期刈割為最佳組合。魏雨其[9]的研究發現苜蓿與鴨茅的混播效果較無芒雀麥更好，二者的生長勢相匹配，可獲得穩定的高產。Xue等[10]在河北涿州的研究表明鴨茅：苜蓿的播種比例為75%：25%時土地利用效率最高，適量施氮可提高系統的生產力。此外，在紫花苜蓿+老芒麥、箭筈豌豆+老芒麥、野豌豆+披堿草等混作模式在北方地區也有成功的應用。

南方地區最典型的混作模式為紅（白）三葉+鴨茅（多年生黑麥草），這類模式在我國多年生飼草生產中應用非常廣泛。任繼周[11]在貴州威寧的研究表明，在補播和施肥的條件下，混播人工草地平均鮮草產量達到37.5 t/hm2，最高鮮草產量可達66 t/hm2，草地平均載畜量達7.5 只羊/hm2，人工草地產量為天然草地的10 倍，粗蛋白產量為天然草地的13 倍以上。白三葉+多年生黑麥草混播草地不僅無性分蘗能力強，且因適應草食牲畜采食而具有超補償效應，在中等放牧強度下（70%利用率）表現出較好的穩定性。

1.3 一年生飼草間套作模式

種植生長迅速的一、二年生飼草可以充分利用土地并達到高產的目的。一、二年生飼草分布范圍廣泛，從高寒地區到亞熱帶、熱帶地區均有豐富的資源，種植和管理措施相較多年生飼草簡單，可為當地草食畜牧業提供重要的支撐。在河北壩上的研究結果[12]表明，“冬牧70”黑麥50%+箭筈豌豆50%和燕麥25%+箭筈豌豆75%的混作模式均獲得了較高的產量和品質。剛永和[13]在青海東北農業區的研究發現燕麥與飼用豌豆混播比例為6:4時，其鮮草、干草和粗蛋白產量最高，分別為5.8 t/hm2、1.6 t/hm2和1.9 t/hm2，較燕麥單播分別提高28.3%、17.3%和59.6%，較飼用豌豆單播分別提高48.8%、92.7%和14.0%。紫云英是南方地區一種重要的綠肥作物，但目前越來越多的作為飼草種植，林多胡和陳云平[14]在福建的研究表明紫云英和多花黑麥草混作所獲的鮮草產量最高可比單播增加46.7%。柳茜等[15]認為冬閑田種植多花黑麥草和光葉紫花苕較單作光葉紫花苕粗蛋白產量提高2.94%，是燕麥單作的2.11倍。

2 間混套作飼草的營養價值

營養全面、適口性好、消化率高的優質飼草的供應能夠確保草食家畜的健康養殖，提高生產效率，降低飼喂成本。相比于單作，不同種的飼草間混套作不僅有利于飼草品質的提升和營養物質的產量，混合收獲后更能實現養分的互補，營養成分更加全面。如禾本科飼草含有較高的碳水化合物，豆科飼草則富含蛋白質、鈣、磷和多種維生素。若制作青貯，豆科飼草單貯由于其可溶性糖含量較低，粗蛋白含量高的特點，緩沖能力較高，青貯難度大，與禾草混貯則可大大提高青貯成功率和青貯品質。向潔等[16]研究表明，燕麥和箭筈豌豆間、混作后的粗蛋白含量不及箭筈豌豆單作，但顯著高于燕麥單作，且提高了中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量。許瑞軒等[17]評估了紫花苜蓿夏季套作青貯玉米后的青貯飼料品質，結果表明雖然由于苜蓿在套作玉米后未進行刈割，秋季收獲時比例較低，僅有8%，但與玉米單貯相比，其粗蛋白含量，可溶性糖含量和乳酸含量仍顯著提高，且并未影響青貯飼料的pH值和氨態氮含量，青貯的營養品質和發酵品質均達到較高水平，彌補了套作期間玉米產量的損失。連露等[18]研究了青貯玉米和秣食豆的混作模式并制作混貯，研究發現玉米種植密度7.95萬株/hm2、混播比例1:1時收獲的混合青貯品質最佳。Xue等[10]的研究表明，鴨茅-苜蓿混播青貯的粗蛋白含量較單播鴨茅青貯提高2.5%～6.9%，體外干物質消化率提高1.1%～3.9%。苜蓿播種比例為50%時，可以獲得較好的青貯品質和較高的消化率，同時降低CH4排放。

3 農區飼草間混套作生態與經濟效益

3.1 生態效益

自20世紀80年代以來，以高投入、高產出、高排放為特征的現代農業在帶來巨大的經濟效益的同時，也帶來了一系列的環境問題。現代農業過度依賴化肥投入，導致土壤有機質含量減少，并造成土壤、水體和大氣污染，而農藥的大量使用則使生態系統生物多樣性降低，并最終導致農產品農藥殘留，影響人類健康。此外，農區土壤退化、水土流失、水資源短缺等問題日益嚴重，種植飼草作物對于改善農區生態環境有著重要的意義。

冬小麥-夏玉米一年兩熟的輪作系統是我國華北地區主要實行的耕作制度，與這一谷物種植系統相比，苜蓿套作青貯玉米系統單位產量消耗的氮肥量減少了58.2%，單位產量灌溉水消耗量則減少了48.0%，因紫花苜蓿作為多年生深根系豆科牧草不僅可通過生物固氮減少化肥的用量，而且在華北地區可實現雨養，對于華北平原這一水資源短缺情況最為嚴峻的地域可起到重要的作用[17]。套作3 年后，該套作系統土壤總氮、土壤總碳和土壤有機質含量較冬小麥夏玉米提高了11.9%，14.8%，23.8%，而土壤微生物氮和土壤微生物碳則提升了249.2%和57.1%，有效改善由于長期單一禾本科種植帶來的土壤退化等問題。苜蓿的種植還降低了土壤硝酸鹽淋洗的風險，苜蓿玉米系統土壤120～210 cm土層的硝酸鹽累積量在種植3年后較冬小麥夏玉米系統降低了93.8%[17]。

我國東北玉米帶長期連作造成了土壤養分單一消耗，肥力下降，土傳病害和蟲害加重等一系列問題。此外，東北黑土帶大部分為波狀起伏的漫崗地形，具有黃土特性，易遭受侵蝕，多年生飼草莖葉茂盛根系發達，可增加土壤孔隙度，改善土壤的理化性狀，有效減少地表徑流。Sun等[19]在吉林的研究表明苜蓿與玉米輪作后表層土壤容重增加，毛管含水量降低，種植苜蓿后0～60 cm土壤有機質和全氮含量顯著增加。

我國南方大部分地區實行的“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，導致一定程度的土壤污染和水土資源浪費。周壽榮等[20，21]研究結果表明多花黑麥草+豆科飼草（紫云英/南苜蓿/白三葉）與水稻短期輪作，其水稻產量高于對照的情況下可額外收獲飼草，并改善了土壤肥力狀況，其中土壤有機質含量提高4.7%～26.3%，全氮含量提高13.1%～17.3%。

3.2 經濟效益

我國人口眾多，耕地面積緊張，利用有限的耕地資源獲得更高的經濟效益并與生態效益協調統一，是現代農業可持續發展的現實要求。如為了減少灌溉水的消耗，華北地區試行春季休耕，但種植一季玉米的經濟效益則大大降低。相比而言，苜蓿玉米套作系統的年平均凈利潤達20520 元/hm2，分別較單作玉米和單作苜蓿提高了46.6%和16.8%，較冬小麥-夏玉米系統提高了7.2%，各項生產投入則較冬小麥-夏玉米減少了41.7%，尤其是氮肥和灌溉用水的投入降低70%以上，對于節能增效有重要意義。通過對江淮地區小麥及牧草生產現狀的分析發現[22]，相較于小麥的種植，黑麥草、燕麥、苜蓿等飼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。Sun等[19]進行苜蓿與玉米輪作的研究表明苜蓿與玉米的5年凈收入分別比玉米連作1.54～ 4.27 萬元/hm2。因此，合理的飼草種植模式能在保障土地利用率的基礎上，提高飼草和糧食的產量，降低化肥、灌溉水等生產投入，以更低的環境代價創造更高的經濟效益。

4 農區飼草間混套作的發展前景展望

人工栽培草地是草食畜牧業發展的基礎資源和飼草保障，畜牧業發達的國家都十分重視草地建設，如歐洲的栽培草地面積占全部草地面積的50%以上，用于種草的新增面積多由耕地轉變而來。但我國農區畜牧業的發展過度依賴種植業提供的精飼料，且豐富的農副產品未得到充分利用；同時，傳統的草食畜牧業依靠無償使用的天然草原生存，“以糧為綱”的思想根深蒂固，農區種草的積極性受到影響。此外，產業化程度低、技術研發和推廣不足等因素也制約了我國農區種草的發展。目前，農區種草對畜牧業飼草供應、生態環境和農區可持續發展的重要性越來越凸顯，逐漸改變傳統農業生產的固有觀念，不斷提高草產業認知和發展水平，因地制宜發展農區種草，促進農區草產業與畜牧業有機結合，潛力巨大。飼草間混套作在一些生產條件下比單作更具有優勢，是農區種草重要的種植方式。

（1）合理利用耕地資源

根據2013年公布的《關于第二次全國土地調查主要數據成果的公報》顯示，我國有996.3 萬hm2耕地位于林區、草原以及河流湖泊最高洪水位控制線范圍內和25°陡坡，這類耕地將根據國家耕地休養生息的政策逐步調整種植結構。調查結果還顯示，我國有1386.8 萬hm2環境條件不良、產量很低的中低產田，又可分為土壤瘠薄型、干旱缺水型、坡耕地型、漬澇水田型、漬澇旱地型、鹽堿型和風沙地等[23]。如利用中低產田種草，按年產飼草總干物質產量7.5 t/hm2計算，則年可獲得飼草干物質產量達到1.04 億t。我國還有大量的農閑田資源，在一年一熟有余，一年兩熟不足或者一年兩熟有余、一年三熟不足的地區，進行飼草填閑種植，可有效提高優質飼草產量，拓展相應地區草食畜牧業的發展空間。如江淮地區水熱條件好，有大量的冬季閑田資源可利用，周雅欣等[24]提出在這一地區發展多花黑麥草+紫云英/白三葉/光葉紫花苕、燕麥+毛葉苕子/金花菜等冬閑田豆禾混播生產模式，可有效克服禾本科單播施肥較多、土地翻耕難、豆科單播產量較低和營養不全面等方面問題，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，可使江淮地區豐富的土地和水熱資源得到充分的開發與利用。據統計，我國還有121.83 萬hm2可利用四邊地、217.00 萬hm2灘海涂地和160.98 萬hm2林間地可開發種植飼草。

我國的高產田仍為糧食作物和經濟作物生產為主，且對保障糧食安全有重要的意義。但如今不斷惡化的環境壓力和草畜供需矛盾下，適當調整高產田的種植制度，形成糧草輪作或糧草間套作，有利于改土肥田、提升地力，且對提高飼料轉化效率，緩解草畜矛盾具有重要作用。如東北玉米帶黑土區種植業結構調整過程中可以嘗試采用與苜蓿間作和苜蓿與玉米輪作模式來提高作物產量、經濟效益，緩解連作障礙，改善土壤肥力[19]。

（2）挖掘適宜的飼草種植模式

我國幅員遼闊，氣候、地形、土壤類型多樣，地域差異性大，應結合農區各個區域具體條件和地域特點、種植習慣及畜牧業發展需求，選擇適宜的草種，集成適宜的飼草種植模式。如紫花苜蓿夏季套作青貯玉米的種植模式在受雨季和高溫影響苜蓿生產的區域均適宜種植，解決了苜蓿生產中的一大難題[2,17]。我國南方主要的天然草地牧草草質較差，部分地區“地無三尺平”，且季節性供需不平衡的矛盾十分突出，這部分地區適宜建立多年生混播人工草地。湖南南山牧場位于海拔1760 m的湘西邊陲，多年來已經建成了以三葉草和黑麥草為主的人工草地7500 hm2，飼養奶牛3500 多頭，建有年產5000 t奶粉、1 萬t乳制品飲料的生產線，成為我國南方最大的現代化草地牧場和綠色食品生產基地[25]。而寒旱區由于寒冷種植糧食作物產量較低，或者無霜期短難以形成籽粒，適宜種植優質高產的一年生飼草，尤其是豆禾間作或混播，可充分利用氣候和土地資源，提高飼草品質和產量，解決草食畜飼草資源，提高農業產出效益。

5 結語

我國農區適宜于種草的土地資源豐富，具有極大的飼草生產潛力。飼草間混套作是農區種草的重要方式，其在優化土地資源配制、提高自然資源利用效率以及對生產條件的適應性等方面均優于飼草單作。相信在國家政策的大力支持和草業生產經營者、畜牧業養殖企業和科研、技術推廣工作人員等的共同努力下，農區種草將在現代農業中發揮越來越重要的作用。