喀斯特巖溶地區(qū)“草—畜”農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式初探
——以古周村為例

宋希娟，劉淑娟，尋 瑞，王克林

（1. 銅仁學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，貴州 銅仁 554300；2. 中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

喀斯特巖溶地區(qū)“草—畜”農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式初探
——以古周村為例

宋希娟1,2，劉淑娟2，尋 瑞2，王克林2

（1. 銅仁學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，貴州 銅仁 554300；2. 中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

以喀斯特地區(qū)的古周村為例，比較了當(dāng)?shù)亍安荨蟆鄙a(chǎn)模式與傳統(tǒng)生產(chǎn)模式固碳能力、土壤水分含量和土壤養(yǎng)分情況，并介紹了古周村養(yǎng)殖業(yè)及沼氣利用情況。結(jié)果表明：桂牧一號(hào)人工草地的凈初級(jí)生產(chǎn)力和碳固定量均高于玉米，呈極顯著差異；2種土地利用方式對(duì)土壤SOC無(wú)顯著影響；牧草地TP、TK含量顯著低于玉米地，牧草對(duì)養(yǎng)分需求遠(yuǎn)高于玉米；古周村的沼氣利用情況說(shuō)明該地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式正初步向“草—畜—沼”循環(huán)農(nóng)業(yè)模式轉(zhuǎn)變，但利用方式和效率還有待于進(jìn)一步改善和提高。

古周村；喀斯特；牧草；玉米地；“草—畜”生產(chǎn)模式

桂西北是我國(guó)喀斯特地質(zhì)的典型代表之一[1]，由于該地區(qū)特殊的水動(dòng)力條件、地質(zhì)構(gòu)造條件、氣候條件等因素，使土壤的成土速度慢、土層薄水土流失和石漠化較為嚴(yán)重[2]。土地貧脊，糧食生產(chǎn)廣種薄收，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益低下，以及脆弱生態(tài)環(huán)境的退化使得“人地矛盾”在該區(qū)域尤為尖銳，因此探索地區(qū)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)修復(fù)和環(huán)境維護(hù)相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展途徑成為該地區(qū)亟待解決的問(wèn)題[3]。

牧草以其頑強(qiáng)的生存能力和獨(dú)特的根系（主要集中分布在0～20 cm的表土層），可在短期內(nèi)發(fā)揮比林木更強(qiáng)的生態(tài)功效：其根系可充分?jǐn)U展于喀斯特石漠化地區(qū)淺薄的土壤層，固結(jié)土壤、鎖定水分，不僅能提供大量的有機(jī)質(zhì)和氮素，改善土壤結(jié)構(gòu)，而且能增強(qiáng)土壤的滲透性和蓄水能力，有效地控制水土流失、減少地表徑流[4-6]?！安荨蟆鞭r(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，在不減少農(nóng)民收入水平的前提下，種植牧草可以通過(guò)減少土壤擾動(dòng)，更有效的減弱水土流失，為從根本上解決巖溶山區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況和人民穩(wěn)定脫貧提供一種新的途徑，因此人工栽培牧草是發(fā)展高效舍飼節(jié)糧型草地畜牧業(yè)和改善生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)實(shí)選擇[7-8]。在國(guó)家實(shí)施西部大開發(fā)及退耕還林還草的背景下，評(píng)估以“草—畜”農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式替代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善和農(nóng)民經(jīng)濟(jì)狀況的影響，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也可以為進(jìn)一步指導(dǎo)生態(tài)恢復(fù)建設(shè)和農(nóng)民增收措施提供依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于廣西環(huán)江毛南族自治縣下南鄉(xiāng)古周村（107°56′48″～107°57′28.3″E，24°54′42.6″～24°55′17.8″N），為典型喀斯特峰叢洼地景觀，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，平均氣溫16.5～20.5℃，平均降雨量為1 389.1 mm，雨季平均持續(xù)130～140 d，主要集中在4～9月，尤以6月中旬至7月中旬最多，常出現(xiàn)澇災(zāi)；10月至次年3月為旱季，常受到干旱威脅。研究區(qū)地形起伏較大，最低點(diǎn)海拔376 m，最高點(diǎn)海拔816 m。土地總面積186.7 hm2，其中耕地17.3 hm2。研究區(qū)土壤主要為碳酸鹽巖發(fā)育的石灰土，土質(zhì)較粘重，土被分布極不均勻，基巖廣泛出露，特別是坡地平均裸巖率達(dá)80%以上，植被退化較為嚴(yán)重，森林覆蓋率僅為13%。研究區(qū)農(nóng)業(yè)以旱作耕地為主，有較長(zhǎng)的耕作歷史，種植作物有玉米、牧草、黃豆等，主要分布在洼地。坡腳主要為退耕地，種植木豆和板栗，木豆和板栗種植時(shí)間約為3～4 a，其中板栗尚未成林。耕地的耕作管理以農(nóng)戶為基本單位，每年11月底對(duì)玉米地和黃豆地進(jìn)行翻耕，肥料主要施用農(nóng)家肥、草木灰、人糞尿、尿素等，此外還施用少量鈣鎂磷、過(guò)磷酸鈣或氯化鉀等化肥，施用量因農(nóng)戶而異。牧草地施肥情況與玉米地相似，但一般不施用草木灰和人糞尿。

表1 樣地概況

2 研究方法

2.1 樣地的選取與樣品的采取

根據(jù)土地利用方式的不同，于2010年在該村附近選典型玉米地和人工草地。2種土地利用方式的樣地描述如表1所示。在每個(gè)樣地布置10 m×10 m的樣方，在樣方內(nèi)在取5個(gè)1 m×1 m的小樣方，割取樣方內(nèi)樣品并稱重然后帶回實(shí)驗(yàn)室烘干，制樣，分析；并用土鉆“S”分層取10個(gè)點(diǎn)的土樣混合裝入聚乙烯塑料袋中作為1個(gè)樣品混合，每種類型3個(gè)重復(fù)。將混合樣品帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，過(guò)篩，待測(cè)。

研究中采用了PRA的半結(jié)構(gòu)訪談（semi-structured interview）工具，對(duì)利用沼氣情況進(jìn)行調(diào)查，共調(diào)查60戶農(nóng)戶，回收58份有效問(wèn)卷。

2.2 樣品處理與分析

樣品中的有機(jī)碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）和全鉀（TK）含量測(cè)定方法分別為重鉻酸鉀—外加熱法（GB 9834—88）、半微量凱式法（GB 7173—87）、氫氧化鈉堿熔—鉬銻抗比色法（GB7852—87）、氫氧化鈉堿熔—火焰光度計(jì)法（GB 7854—87）。

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)采用 Excel 2003及SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 “草—畜”生產(chǎn)模式與傳統(tǒng)生產(chǎn)模式固碳能力比較

桂牧1號(hào)雜交象草是廣西畜牧研究所1992年采用從美國(guó)引進(jìn)的雜交狼尾草[美洲狼尾草（Pennisetum americanum）×象草（Pennisetum purpuneum）]為母本，矮象草（Pennisetum Purpureum cv. Mott）為父本進(jìn)行雜交育成比親本質(zhì)量更好、產(chǎn)量更高的牧草品種[9]。在我國(guó)南方廣西、廣東、湖南、江西等省區(qū)種植面積約為1.33萬(wàn)hm2，是我國(guó)南方農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展的重要飼草和飼料來(lái)源[10]。桂牧一號(hào)主要靠根系繁殖，為多年生牧草，每年可刈割3次，由表2可以看出人工草地的凈初級(jí)生產(chǎn)力是玉米地的5.6倍，兩者差異極顯著（P＜0.01），且人工草地地上部分利用效率高，90%以上的干物質(zhì)以飼料的形式進(jìn)入次級(jí)生產(chǎn)，而玉米地的可利用率則不足30%。玉米地的年固碳量為1.741 t/hm2，牧草地是其5倍，為8.985 t/hm2。由此可以得出人工草地相對(duì)于傳統(tǒng)的農(nóng)作模式在產(chǎn)量以及碳固定方面都具有較大優(yōu)勢(shì)。在生態(tài)脆弱的巖溶地區(qū)解決日益突出的人地土地矛盾的一個(gè)主要出口就是提高土地利用效率，使有限的土地有更大的產(chǎn)值[11]。

表2 2種生產(chǎn)模式的年碳固定量

3.2 “草—畜”生產(chǎn)模式與傳統(tǒng)生產(chǎn)模式土壤水分含量差異

由圖1可以看出隨著土層的加深，牧草地和玉米地均出現(xiàn)pH值變大的情況且變化趨勢(shì)基本一致，但是在2種利用方式之間并無(wú)顯著差異，說(shuō)明2種利用方式對(duì)土壤pH值的影響無(wú)顯著，這與張偉[12]的研究一致。在喀斯特地區(qū)，由于土層淺薄，降雨入滲系數(shù)大，土壤儲(chǔ)水量的變化對(duì)植被的存活和生長(zhǎng)具有重要意義。玉米地土壤含水量隨土層加深不斷增大，而牧草10～20 cm層的含水量最低，主要與玉米和牧草的根系分布層次相有關(guān)。牧草地土壤水分的變異程度整體較耕地大，但是兩者的變異趨勢(shì)大致相同均表現(xiàn)為變異隨土層加深先減小后增大，這可能與耕地植被蓋度較小和耕翻活動(dòng)強(qiáng)烈有關(guān)，這與張繼光[13]的研究一致。

3.3 “草—畜”生產(chǎn)模式與傳統(tǒng)生產(chǎn)模式土壤養(yǎng)分差異

圖1 土壤水分含量及pH值差異

由圖2可以看出2種土地利用方式SOC隨著土層深度的變化趨勢(shì)一致，均呈現(xiàn)出隨著土層深度逐漸減少（除牧草地30～40 cm），且在2種土地利用方式下土壤SOC無(wú)差異，說(shuō)明種植牧草和玉米對(duì)土壤SOC無(wú)顯著影響。

牧草地土壤TN含量變化趨勢(shì)與SOC一致，均為在0～30 cm逐漸減小，在30～40 cm略有增加，隨之又減小。C/N的最高值出現(xiàn)在20～30 cm層（8.11），最小值出現(xiàn)在表層（6.46），原因是0～30 cm是牧草根系的集中分布區(qū)，是牧草根系吸收利用氮素的主要土層，而位于30～40 cm的氮素根系難以吸收。玉米地土壤TN含量出現(xiàn)在10～20 cm層，這主要是由于10～20 cm是農(nóng)作施肥的主要土層，所以該層土壤有外界“補(bǔ)給”養(yǎng)分，進(jìn)一步說(shuō)明土壤氮素含量中人類影響因素占大部分因素[14]。

從圖中可以看出玉米地與牧草地2種利用方式TK、TP含量變化趨勢(shì)一致[12]，玉米＞牧草，TK含量在0～30 cm深度差異顯著（P＜0.05），TP在0～50 cm差異均顯著（P＜0.05），這是由于牧草的地上生物量遠(yuǎn)大于玉米地，為了給地上部分（牧草）提供鉀素和磷素，牧草根系必須從土壤吸收更多的磷鉀養(yǎng)分，造成土壤鉀磷養(yǎng)分降低，同時(shí)也說(shuō)明養(yǎng)分因素可能成為限制長(zhǎng)期牧草種植的主要因素之一[9]。

圖2 土壤養(yǎng)分含量差異

3.4 養(yǎng)殖業(yè)狀況及沼氣利用

依據(jù)對(duì)古周村PRA調(diào)查可以看出，古周村農(nóng)戶收入構(gòu)成為養(yǎng)殖業(yè)52%，務(wù)工32%，種植業(yè)9%，其他7%，養(yǎng)殖業(yè)占家庭收入的主要部分，而養(yǎng)殖構(gòu)成中養(yǎng)牛65%，養(yǎng)豬21%，養(yǎng)禽8%，其他6%，由數(shù)據(jù)可知古周村養(yǎng)殖方式以養(yǎng)牛為主，并說(shuō)明古周村已經(jīng)擁有一定的養(yǎng)殖基礎(chǔ)和規(guī)模[8]。古周村采用舍飼的養(yǎng)殖方式，即每年2～4月買回1～2歲的牛仔飼養(yǎng)，在牧草生長(zhǎng)旺季不補(bǔ)飼；至12月時(shí)牧草停止生長(zhǎng)飼料缺乏時(shí)出欄。這樣可以充分利用人工草地，降低飼養(yǎng)管理成本[3]。

由于政府的支持和補(bǔ)貼，古周村32%的家庭擁有沼氣池，每年可用時(shí)間為10個(gè)月，沼渣做回田處理，節(jié)省薪柴比率23%。沼氣的主要原料是豬尿，而養(yǎng)牛帶來(lái)的大量牛糞并沒有被用于沼氣生產(chǎn)，經(jīng)調(diào)查是由于用牛糞做原料產(chǎn)氣需要經(jīng)常清理沼氣池，且在當(dāng)?shù)卣託鈨H用來(lái)生活用火，其他用火依舊依靠玉米秸稈和薪柴提供，因此所需氣量并不大，用豬牛尿產(chǎn)氣即可滿足需求，且2～3 a清理一次沼氣池即可。綜上所述，在古周村已經(jīng)初步具備了“草—畜—沼”循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的雛形[14]，人工草地較傳統(tǒng)的玉米不僅僅在生物量上有巨大優(yōu)勢(shì)而且利用率高[15]；沼氣作為一種清潔能源減少了20%薪柴的使用；沼渣作為一種優(yōu)質(zhì)的農(nóng)家肥[16]在喀斯特地區(qū)的功用還有待進(jìn)一步開發(fā)。

4 結(jié) 論

通過(guò)古周村“草—畜”農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的調(diào)查得出如下結(jié)論：

（1）通過(guò)比較得知，桂牧一號(hào)人工草地的凈初級(jí)生產(chǎn)力和碳固定量均高于玉米，呈極顯著差異，在喀斯特巖溶區(qū)土層淺薄，裸巖率高，解決日益突出的人地矛盾的一個(gè)主要出口就是提高利用率，因此“草—畜”農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式有很大優(yōu)勢(shì)。

（2）牧草和玉米土壤養(yǎng)分均呈現(xiàn)出“上肥下瘦”的趨勢(shì)，2種利用方式下SOC無(wú)差異，即2種土地利用方式對(duì)土壤SOC無(wú)顯著影響；牧草地TP、TK含量顯著低于玉米地，即牧草根系吸收大量的P、K養(yǎng)分以供地上部分，牧草對(duì)養(yǎng)分需求遠(yuǎn)高于玉米。

（3）桂西北環(huán)江縣古周村已經(jīng)初步具備了“草—畜”農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式向“草—畜—沼”循環(huán)農(nóng)業(yè)模式轉(zhuǎn)變的雛形，但利用方式和效率還有待于進(jìn)一步改善和提高。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）

Primary Research “Forage grasses—Livestock” Ecological Product Mode, the Karst Region of Zhougu Villige in Northwest Guangxi

SONG Xi-juan1,2，LIU Shu-juan2，XUN Rui2，WANG Ke-lin2
（1. Tongren Collage, Tongren 554300, PRC; 2. Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha 410125, PRC）

Taking the Karst gegion of Guzhou Village in northwest Guangxi as example, the solid carbon capacity, soil moisture content and soil nutrient status under “forage grasses—livestock” production mode and traditional production mode were compared, and the utilization of aquaculture and biogas were introduced. The results indicated the net primary productivity and carbon fixation of the artifcial grassland in Guimu 1 were signifcantly higher than that of maize. Two kinds of land-use types have no signifcant effect on SOC. The content of TP and TK is signifcantly lower than that in corn feld, and grass is much more nutrient demand than maize. The biogas utilization situation of Guzhou Village showed that agricultural production mode is preliminarily change to “grass-livestock-bog” cycle agriculture mode, but utilization type and effciency have yet to be further enhance effciency.

karst; forage grasses; “forage grasses—livestock” ecological product mode

S812.2

：A

：1006-060X（2017）06-0066-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.006.020

2017-04-16

銅仁學(xué)院博士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目（trxyDH1603）；中國(guó)科學(xué)院西部行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目（KZCX2-XB3-10）

宋希娟（1982-），女，甘肅蘭州市人，講師，主要研究方向農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)。

王克林