作物輪作體系中的苜蓿

全國(guó)畜牧總站 馮葆昌譯

作物輪作體系中的苜蓿

全國(guó)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?yàn)橛衩自诿绹?guó)的種植面積最大，已經(jīng)超過了3.5×107ha。

近年來(lái)導(dǎo)致美國(guó)玉米種植面積持續(xù)增加的因素很多，其中包括市場(chǎng)需求增加、專注于種植小宗作物的大型農(nóng)場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)變以及品種改良和田間管理技術(shù)的發(fā)展。根據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)普查，在過去30年里，玉米與大豆的種植面積已經(jīng)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(guó)中西部，飼草產(chǎn)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(nóng)業(yè)正在轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂衩诪橹行模嵌嗄晟敛萑畿俎！⒏哐蛎┰谵r(nóng)業(yè)輪作上對(duì)糧食作物長(zhǎng)期種植的成功起到關(guān)鍵作用。

1 牧草在農(nóng)作物輪作上的優(yōu)點(diǎn)

無(wú)論種植何種植物，輪作都有許多好處。如生產(chǎn)者可以通過多元化種植來(lái)降低經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，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(yōu)點(diǎn)。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(zhuǎn)化為植物可利用的氮，從而減少植物對(duì)氮肥的需求。多年生牧草同時(shí)也提供了全年的植被來(lái)減少土壤流失和營(yíng)養(yǎng)素淋失。龐大的根系可固定土壤中的碳，改良土壤質(zhì)量如土壤團(tuán)粒的穩(wěn)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(qū)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(wú)疑問，大豆能固定更多氮，不過由于它籽實(shí)產(chǎn)量較大而導(dǎo)致氮肥替代值較低。大豆中蛋白質(zhì)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(chǔ)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(duì)生產(chǎn)者來(lái)說仍然有可觀的經(jīng)濟(jì)利益。然而，由于一年生作物的習(xí)性，這對(duì)下一季的種植幫助不大。

因?yàn)樵谳喿髦械哪敛萃ǔ７N植生長(zhǎng)多年（2～3年），豆科牧草固定的氮每年積累成為一個(gè)很大的氮庫(kù)，氮庫(kù)逐漸礦化對(duì)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?nèi)匀豢梢詾橛衩追N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(huì)更多。放牧草地有一個(gè)很大的回收氮素及其他營(yíng)養(yǎng)元素的潛力，因?yàn)橄啾缺皇崭畹母刹荻裕?0%～100%的土壤養(yǎng)分被帶走），僅僅只有20%～40%的土壤養(yǎng)分被牲畜帶走。這對(duì)于在輪作中，需要大量肥料的后續(xù)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(chǎn)540 kg干草大約會(huì)轉(zhuǎn)移9.0 kg的氮、3.0 kg P2O5和13.1 kg K2O。放牧草地大概每畝會(huì)保留6.0 kg的氮、2.3 kg P2O5和9.0 kg K2O，相當(dāng)于玉米對(duì)這些營(yíng)養(yǎng)素需求量的70%、60%和58%。

糧食收獲后將秸稈留在地里也會(huì)促進(jìn)土壤養(yǎng)分的循環(huán)，但是它的養(yǎng)分含量比牧草低很多，并且如果秸稈數(shù)量較多的話，還可能會(huì)造成其他農(nóng)業(yè)問題。

3 增加的碳與對(duì)土壤質(zhì)量的影響

除了增加土壤肥力和促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)循環(huán)外，將牧草加入作物輪作中還可提供大量的碳來(lái)改良土壤質(zhì)量。大量的根系以及頻繁落葉，使得土壤成為植物與外界環(huán)境的養(yǎng)分循環(huán)中的一個(gè)碳庫(kù)，這個(gè)碳庫(kù)通常扮演“膠水”的角色。改良的土壤結(jié)構(gòu)也改善了水分的滲透和滯留能力，降低了土壤團(tuán)粒密度，增加了土壤通氣性。

與其他糧食作物輪作也可能會(huì)增加土壤中的碳，特別是在免耕的情況下。但是研究發(fā)現(xiàn)，糧食輪作的優(yōu)點(diǎn)較牧草—糧食輪作中的少。在Iowa州的一個(gè)長(zhǎng)期輪作研究中發(fā)現(xiàn)，與連續(xù)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(shí)，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(tuán)粒的穩(wěn)定性增加了35%、17%和1%，這表明牧草在改善土壤質(zhì)量上有很大潛能。

4 輪作對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

經(jīng)分析比較，任何種類與玉米輪作后，玉米的產(chǎn)量都超過連續(xù)種植玉米的產(chǎn)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(chǎn)，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(chǎn)。但是苜蓿與飼用禾草在輪作中對(duì)玉米產(chǎn)量的影響沒有區(qū)別。這意味著相對(duì)于僅僅提供大量的氮來(lái)說，草地中養(yǎng)分循環(huán)與碳的沉積可能有更大的作用。

在輪作循環(huán)中引入多年生牧草，即使只有短短幾年，也可對(duì)玉米種植體系的可持續(xù)發(fā)展起到重要作用。與其他糧食作物相比而言，更高的玉米產(chǎn)量與更低的肥料需求以及土壤質(zhì)量改良相結(jié)合使得種植牧草成為更適合于長(zhǎng)期的投資。在過去的15年里，當(dāng)與大豆和小麥相比時(shí)，市場(chǎng)與牧草生產(chǎn)關(guān)系已經(jīng)十分緊密。事實(shí)上，牧草對(duì)田間管理的要求不是十分的嚴(yán)格，這也就意味著傳統(tǒng)作物種植者不必?fù)?dān)心將牧草納入他們的種植體系中。

牧草和畜牧業(yè)經(jīng)營(yíng)者應(yīng)該開始反思，玉米和其他作物在輪作中會(huì)帶來(lái)什么優(yōu)勢(shì)，當(dāng)把作物重新整合進(jìn)畜牧系統(tǒng)時(shí)，可能是這兩種商品未來(lái)的關(guān)鍵?！?/p>

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

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1004-3314（2017）07-0043-02

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