廣西石漠化地區(qū)適生牧草品種的篩選

鄧素媛 易顯鳳 龐天德

摘要：為篩選出適合廣西石漠化地區(qū)種植的牧草品種，試驗(yàn)引進(jìn)14個(gè)牧草品種在廣西石漠化地區(qū)種植，觀察生長(zhǎng)適應(yīng)情況，測(cè)量株高、產(chǎn)量以及土壤養(yǎng)分變化。結(jié)果表明，紫色象草、合萌、山毛豆、寬葉雀稗、柱花草表現(xiàn)較優(yōu)，覆蓋度高達(dá)80%～100%，與雜草競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng);種植當(dāng)年，紫色象草鮮草產(chǎn)量達(dá)15.63 t/667 m2，合萌、寬葉雀稗、柱花草鮮草產(chǎn)量分別為2.01、2.51、1.96 t/667 m2，年可刈割3～4次;對(duì)土壤理化性能具有改善作用，尤其是柱花草可以明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，與對(duì)照相比提高了7.12%，同時(shí)土壤的水解氮含量也得到了提高，與對(duì)照相比提高了13.68%。山毛豆由于種子硬實(shí)，第一年萌發(fā)較少，但是第二年的覆蓋度也達(dá)到了80%，水土保持能力強(qiáng)。紫色象草、合萌、山毛豆、寬葉雀稗、柱花草適合在廣西石漠化地區(qū)種植，對(duì)石漠化治理效果較好，同時(shí)飼料牧草可用于牛羊養(yǎng)殖，發(fā)展石漠化山區(qū)畜牧業(yè)。

關(guān)鍵詞：石漠化地區(qū);牧草;土壤養(yǎng)分;廣西

中圖分類(lèi)號(hào)：S54 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2020）15-0104-04

Abstract： In order to screen out the herbage varieties suitable for planting in the harsh ecological environment of Guangxi rocky desertification area and improve the ecological environment， 14 high-yield and high-quality herbage varieties were introduced for planting on the hillside in Guangxi rocky desertification area to observe the growth adaptation and measure the plant height， yield and soil nutrient changes. The results showed that Pennisetum purpureum Schumab cv. Purple， Aeschynomene americana L.， Tephrosia candida DC.， Paspalum wettsteinii Hackel and Stylosanthes guianensis （Aubl.） Sw had a better performance， and their coverage were up to 80%～100%， which were competitive with weeds， the annual output of fresh grass of P. purpureum Schumab cv. Purple was 15.63 t / 667 m2. The output of fresh grass of other varieties of A. americana L.， P. wettsteinii Hackel and S. guianensis （Aubl.） Sw was 2.01， 2.51， 1.96 t /667 m2， which could be cut 3 to 4 times per year. In particular， S. guianensis （Aubl.） Sw could significantly increase the content of soil organic matter by 7.12% compared with the control group. Meanwhile， the content of hydrolyzed nitrogen in the soil was also increased by 13.68% compared with the control group. Tephrosia candida DC. seeds germinated less in the first year because of seeds hard， but the coverage also reached 80% in the second year. Therefore， P. purpureum Schumab cv. Purple， A. americana L.， T. candida DC.， P. wettsteinii Hackel and S. guianensis （Aubl.） Sw were suitable for planting in the rocky desertification area of Guangxi， and the control effect of rocky desertification was better. Meanwile， forage grass can be used for cattle and sheep breeding， developing rocky desertification mountain animal husbandry.

Key words： rocky desertification area; forage grass; soil nutrient; Guangxi

學(xué)者對(duì)巖溶石漠化普遍定義為：在亞熱帶高溫高濕的自然環(huán)境背景下，主要由人類(lèi)不合經(jīng)濟(jì)社會(huì)行為所驅(qū)動(dòng)，致使土壤退化，生產(chǎn)力下降，最終導(dǎo)致巖石裸露等巖溶景觀發(fā)生[1]。中國(guó)西南地區(qū)巖溶面積為45.2萬(wàn)km2， 主要分布在貴州、廣西、重慶、云南、湖南、湖北等8個(gè)南方?。ㄊ校2， 3]?；谡{(diào)查顯示，石漠化主要由人為因素引起，只有在反復(fù)的人為砍伐植被或陡坡開(kāi)墾等情況下，才使得植被覆蓋層喪失，最終引起石漠化的發(fā)生[4]。石漠化地區(qū)生態(tài)恢復(fù)應(yīng)以治理水土流失為基本出發(fā)點(diǎn)，以植被恢復(fù)為手段，植被恢復(fù)是石漠化土地治理的重要保障和根本措施[5，6]。

植被恢復(fù)的植物品種選擇因地勢(shì)格局而異，在難以進(jìn)行人工造林的陡坡、半石山地方，不能進(jìn)行灌喬木種植，則應(yīng)選擇人工種草[7]。草地則在整個(gè)群落演替中起到了基礎(chǔ)的作用，水土保持能力強(qiáng)，據(jù)報(bào)道，草地土壤水分蒸騰速率小于玉米和灌叢，地面徑流比糧地減少37%，沖刷量則減少67%。草本植物也是所有植物中種類(lèi)最多、適應(yīng)力最強(qiáng)、生長(zhǎng)速度較快的植物，能顯著提高植被覆蓋率;人為的豆禾混播則可改善土壤條件，增加土壤肥力[2]?；谏鲜龅拿黠@優(yōu)勢(shì)，草本植物被當(dāng)作治理石漠化的先鋒植物。目前所見(jiàn)報(bào)道林草恢復(fù)模式中，多數(shù)是林木種植治理石漠化土地[8-13]，還有少數(shù)的藤本植物用于石漠化治理[7]，牧草種植的報(bào)道鮮有，僅見(jiàn)有雜交狼尾草在石漠化地區(qū)種植措施[14]以及在石漠化地區(qū)進(jìn)行的人工種草、天然草地、坡耕地的各方面指標(biāo)的比較[15，16]，涉及具體草品種選擇的報(bào)道較少見(jiàn)。石漠化治理最終目的不僅要提高地面覆蓋率，還得考慮經(jīng)濟(jì)效益，提高山區(qū)居民的收入，種植牧草可收獲大量青飼料，飼養(yǎng)草食動(dòng)物增加經(jīng)濟(jì)收入。生態(tài)環(huán)境恢復(fù)成功與否關(guān)鍵在于適生植物品種的篩選。為此，試驗(yàn)對(duì)南方地區(qū)主要種植的14個(gè)優(yōu)良牧草品種進(jìn)行種植，篩選適合巖溶石漠化地區(qū)惡劣環(huán)境種植的牧草品種，以期為中國(guó)廣大巖溶石漠化地區(qū)的綜合治理提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)選取南方地區(qū)具有代表性的14個(gè)優(yōu)良牧草品種為試驗(yàn)材料，分別為豆科的4個(gè)牧草品種圓葉舞草、山毛豆、柱花草和合萌，禾本科的10個(gè)牧草品種紫色象草、寬葉雀稗、百喜草、鴨茅、狗尾草、狗牙根、貓尾草、高丹草、甜高粱和墨西哥玉米。

1.2 種植方法

1.2.1 墾地種植 每年3月左右完成整地播種。整地原則：清表時(shí)不能煉山，梯級(jí)化整地并沿等高線播種，避免順坡種植[17]。翻耕土地20～30 cm，土壤連續(xù)性較好的地塊采取條狀開(kāi)墾，對(duì)于裸巖率較高的地塊，采取見(jiàn)縫插針打窩，逢石塊較大處沿石頭周?chē)_(kāi)穴。

1.2.2 播種 紫色象草采用種莖繁殖，將種莖砍成2節(jié)一段，斷口斜45°。行深5～10 cm，依次連續(xù)將種莖斜插或橫置于溝內(nèi)，覆土3～4 cm，露頂1～2 cm，種植后踩緊實(shí)。其他13個(gè)牧草品種采用種子直播方式種植，播種量比常規(guī)大，以保證出苗率，適當(dāng)鎮(zhèn)壓，然后覆土2～3 cm，有利于種子萌發(fā)。

1.2.3 苗期管理 種植后如缺苗要及時(shí)補(bǔ)栽。封行前或種植當(dāng)年3—4月結(jié)合中耕除草、施肥，每次刈割后追施尿素15 kg/667 m2，并除雜草。石漠化地區(qū)一般缺水較多，可趁下雨天適量追肥，打洞株施肥料20～50 g，禾本科牧草施用尿素或復(fù)合肥，豆科牧草由于自身具有固氮作用，一般施用復(fù)合肥即可。

1.3 測(cè)量方法

種植當(dāng)年，淘汰掉長(zhǎng)勢(shì)不好的牧草品種，不收集數(shù)據(jù)，只對(duì)生長(zhǎng)情況較好的牧草品種樣地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。種植第二年則僅進(jìn)行覆蓋度觀測(cè)。種植當(dāng)年，當(dāng)牧草長(zhǎng)至接近生育高度時(shí)，每個(gè)樣地隨機(jī)選取5株測(cè)量株高，隨機(jī)選3個(gè)樣方測(cè)定生物產(chǎn)量。土壤理化指標(biāo)測(cè)定時(shí)，采用S型或梅花型5點(diǎn)等比例混合取土樣1 kg，送農(nóng)業(yè)部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（南寧），進(jìn)行pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷、水解氮、速效鉀的檢測(cè)，所用主要儀器為紫外分光光度計(jì)、火焰光度計(jì)、原子吸收儀。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析，用DPS 15.10數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種牧草覆蓋度分析

從表1可以看出，種植當(dāng)年14個(gè)牧草品種中，合萌、柱花草、寬葉雀稗的覆蓋度均達(dá)到了100%，紫色象草種植當(dāng)年和第二年覆蓋度均是90%，種植第二年合萌和柱花草的覆蓋度分別為90%、95%，山毛豆種植第一年覆蓋度僅為10%，但第二年覆蓋度達(dá)到80%，可以作為石漠化修復(fù)治理牧草品種。其他牧草品種淘汰。

2.2 不同品種牧草生產(chǎn)性能比較

種植當(dāng)年，分別于6月、8月和11月進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，山毛豆種植當(dāng)年種子發(fā)芽率比較低，植被覆蓋度僅10%，此時(shí)進(jìn)行生長(zhǎng)性能數(shù)據(jù)收集意義不大，因此僅對(duì)篩選出的5個(gè)牧草品種中除了山毛豆以外的4個(gè)牧草品種進(jìn)行生長(zhǎng)性能測(cè)定。由表2可見(jiàn)，4個(gè)牧草品種的年生長(zhǎng)高度為紫色象草>合萌>柱花草>寬葉雀稗，四者之間差異顯著（P<0.05），紫色象草、合萌、柱花草、寬葉雀稗的平均刈割高度分別為252.9、122.5、104.6、82.6 cm。從表3可以看出，紫色象草鮮草產(chǎn)量較高，達(dá)到15.63 t/667 m2;合萌、柱花草、寬葉雀稗年鮮草產(chǎn)量在1.96～2.51 t/667 m2。

2.3 石漠化地區(qū)與常規(guī)平地種植牧草年可刈割次數(shù)與產(chǎn)量比較

由表4可知，4個(gè)牧草品種在廣西石漠化地區(qū)種植的產(chǎn)量是常規(guī)平地種植產(chǎn)量的41%～100%;牧草的年可刈割次數(shù)較常規(guī)平地種植的少1～2次。主要原因是石漠化地區(qū)土壤貧瘠、干旱缺水。

2.4 不同品種牧草養(yǎng)分含量分析

豆科牧草一般開(kāi)花期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量相對(duì)比較高，此時(shí)是刈割利用、飼喂家畜的最佳時(shí)期。象草一年可以刈割多次，每年12月為開(kāi)花期，開(kāi)花期植株粗纖維含量較高，適口性較差，因此，一般在每次刈割后株高達(dá)2.5 m左右進(jìn)行再次刈割比較合適。從表5可以看出，4個(gè)牧草品種的粗纖維含量為31.91%～39.06%;寬葉雀稗和紫色象草粗蛋白質(zhì)含量較低，分別為7.93%和9.60%，豆科牧草合萌和柱花草蛋白質(zhì)含量較高，分別為22.59%和15.32%，豆科牧草彌補(bǔ)了禾本科牧草營(yíng)養(yǎng)含量上的不足，而紫色象草彌補(bǔ)了豆科牧草產(chǎn)量上的不足?？傮w上，試驗(yàn)篩選出的這4個(gè)牧草品種在飼養(yǎng)草食動(dòng)物上起到互補(bǔ)的作用。

2.5 牧草種植對(duì)石漠化地區(qū)土壤養(yǎng)分的影響

表6中，空白地塊為石漠化地區(qū)原生樣地。紫色象草由于生長(zhǎng)較快，水肥需求多，試驗(yàn)區(qū)管理人員施肥較頻繁，影響土壤養(yǎng)分檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，因此沒(méi)有紫色象草的數(shù)據(jù)。由表6可以看出，合萌和寬葉雀稗地塊的土壤有機(jī)質(zhì)、水解氮、有效磷、速效鉀均比空白地塊的低，pH由原來(lái)的6.9分別上升到7.0和7.1，有使土壤朝堿性變化的趨勢(shì)。柱花草種植對(duì)土壤養(yǎng)分的影響與合萌和寬葉雀稗基本相反，土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、水解氮比空白地塊分別提高了7.12%、31.82%、13.68%，速效鉀降低了46.24%，pH有所下降，由原來(lái)的6.9降低到6.3。土壤養(yǎng)分變化可能與植物生長(zhǎng)特性以及根系的根瘤菌固氮作用有關(guān)。

3 小結(jié)與討論

3.1 從覆蓋度角度討論石漠化地區(qū)適生牧草品種篩選

土壤覆蓋度是石漠化地區(qū)適生植被品種篩選的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，要穩(wěn)定和減少土壤侵蝕，植被覆蓋度要在短時(shí)間內(nèi)得到提高，覆蓋度不應(yīng)低于50%[18]。試驗(yàn)中，播種當(dāng)年覆蓋度達(dá)到100%的牧草品種有合萌、柱花草以及寬葉雀稗，紫色象草達(dá)到90%。山毛豆屬于灌木品種，大部分種子次年才萌發(fā)，第二年覆蓋度達(dá)到80%，蔡小艷等[19]在巖溶區(qū)種植山毛豆后第一年，植被覆蓋度20%～70%，第二年提高到95%～100%，水土保持能力強(qiáng)，山毛豆可促進(jìn)石漠化地區(qū)土壤和植被的正向恢復(fù)?？梢?jiàn)，合萌、柱花草、寬葉雀稗、山毛豆和紫色象草這5個(gè)牧草品種，耐貧瘠干旱，能在短時(shí)間內(nèi)增加土地覆蓋度，尤其是寬葉雀稗、合萌及柱花草，一旦度過(guò)苗期，便能競(jìng)爭(zhēng)過(guò)雜草，長(zhǎng)勢(shì)迅猛，從而抑制雜草生長(zhǎng)。

3.2 篩選出的5個(gè)牧草品種特點(diǎn)

紫色象草適應(yīng)能力強(qiáng)，耐旱耐澇[20]。石漠化地區(qū)鮮草產(chǎn)量可達(dá)15.63 t/667 m2，可作為巖溶石漠化地區(qū)高大禾本科牧草品種的優(yōu)良選擇。種植管理上，建議每次降雨來(lái)臨時(shí)，微施有機(jī)或無(wú)機(jī)肥料，株高2 m左右進(jìn)行刈割，年可刈割3～4次，可最大限度地發(fā)揮牧草的生產(chǎn)性能。寬葉雀稗桿高90 cm左右，分孽能力強(qiáng)，與雜草競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，耐牧，火燒后恢復(fù)快。當(dāng)年土壤覆蓋度可達(dá)100%，年產(chǎn)鮮草2.51 t/667 m2，種子直播或在雨季分蔸種植。合萌和柱花草是優(yōu)質(zhì)的豆科牧草，蛋白質(zhì)含量高達(dá)15.32%～22.59%。合萌年產(chǎn)鮮草2.01 t/667 m2，是草食動(dòng)物的高品質(zhì)飼草，其苗期生長(zhǎng)頑強(qiáng)，不用除雜草便能度過(guò)苗期，迅速覆蓋土地，覆蓋度可達(dá)100%，種子自然掉落，翌年不用重新播種便能萌芽生長(zhǎng)?！氨庇熊俎?，南有柱花草”，可見(jiàn)柱花草對(duì)南方草食畜牧業(yè)發(fā)展的重要性，柱花草在石漠化山區(qū)亦能良好生長(zhǎng)，年產(chǎn)鮮草達(dá)到1.96 t/667 m2。山毛豆是南方地區(qū)優(yōu)質(zhì)的飼料灌木，初花期粗蛋白含量達(dá)到20.56%[21]，本試驗(yàn)中，由于其種子硬實(shí)，大多數(shù)第二年才萌發(fā)生長(zhǎng)，種植時(shí)可用機(jī)械摩擦或者溫水、化學(xué)處理破除休眠后再播種。

3.3 種植不同品種牧草對(duì)石漠化地區(qū)土壤養(yǎng)分含量的影響

土壤有機(jī)質(zhì)基本來(lái)源是動(dòng)植物殘?bào)w，種植柱花草可以明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)，同時(shí)土壤的水解氮含量也得到提高。分析原因，一是枯枝敗葉凋落較多，土壤有機(jī)質(zhì)增加使得土壤全氮增加，進(jìn)而使土壤水解氮含量也得到提高，二是豆科植物與根瘤菌的共生固氮，氮元素會(huì)隨著根系分泌物以及根瘤衰老破碎進(jìn)入土壤。有機(jī)質(zhì)的積累則是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程[7]，寬葉雀稗和合萌第一年有機(jī)質(zhì)、水解氮較對(duì)照低，可能是因?yàn)閷捜~雀稗前期苗期較長(zhǎng)，雖然有少量的聯(lián)合固氮，但是畢竟固氮的量較少，植物本身生長(zhǎng)較快，使土壤養(yǎng)分被快速吸收;合萌生長(zhǎng)期內(nèi)其掉落的枯枝敗葉較少，而且共生根瘤菌從土壤進(jìn)入根系，固氮供給宿主利用，很少分泌到土壤中，只有在后期收割利用后根瘤潰敗后氮元素才流入土壤，供下一季植物利用，因此試驗(yàn)生長(zhǎng)期內(nèi)，合萌的土壤水解氮、有機(jī)質(zhì)含量短期內(nèi)沒(méi)有增加。

研究顯示，當(dāng)pH在6和7之間時(shí)，土壤有效磷含量較高，種植寬葉雀稗和合萌的地塊有效磷含量較低，可能與pH均在7.0及以上有關(guān)。速效鉀有利于光合作用的發(fā)生，加快CO2的同化速率。不同作物吸收鉀的能力差別較大，但是植物枯枝落葉可使鉀元素回歸土壤。3個(gè)牧草品種速效鉀含量均比空白低，可能是由于植物吸收固持加速作用較強(qiáng)，可通過(guò)微施鉀肥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

試驗(yàn)篩選出的5個(gè)牧草品種，土壤覆蓋度達(dá)到80%～100%，根系盤(pán)互交錯(cuò)，保水固土能力強(qiáng)，尤其是柱花草，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷的積累作用較好，土壤改善作用較明顯;紫色象草鮮草產(chǎn)量15.63 t/667 m2，寬葉雀稗、合萌、柱花草種植當(dāng)年鮮草產(chǎn)量1.96～2.51 t/667m2。山毛豆種植當(dāng)年由于種子硬實(shí)率較高，萌發(fā)較少，第二年種子絕大多數(shù)萌發(fā)，土壤覆蓋度達(dá)到80%，是石漠化地區(qū)適宜種植的灌木牧草品種。篩選出的牧草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較好，禾本科蛋白質(zhì)含量為7.93%～9.60%，豆科牧草蛋白質(zhì)含量為15.32%～22.59%，牧草適口性好，收獲大量的飼料牧草鮮草，可用于養(yǎng)殖牛羊等草食動(dòng)物，促進(jìn)石漠化地區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展。紫色象草、寬葉雀稗、合萌、柱花草、山毛豆這5個(gè)牧草品種兼具禾本科與豆科，矮生型與高稈型，多年生與一年生搭配，短時(shí)間內(nèi)覆蓋度高，對(duì)石漠化地區(qū)山上水土保持效應(yīng)顯著，鮮草產(chǎn)量較高，迎合了石漠化貧困地區(qū)既增加農(nóng)戶(hù)經(jīng)濟(jì)收入又能恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的需求，是石漠化地區(qū)優(yōu)良牧草品種的選擇。

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