科學(xué)利用鄉(xiāng)土草種的原理與技術(shù)

文│陳谷［北京百綠（北京）國(guó)際草業(yè)有限公司］

提起鄉(xiāng)土草種，人們都說好。但是為何有的鄉(xiāng)土草種在試驗(yàn)地表現(xiàn)較好，但當(dāng)補(bǔ)種在草原上的時(shí)候卻表現(xiàn)不好，甚至于不發(fā)芽呢？殊不知，令“桀驁不馴”的鄉(xiāng)土草種植物變得“馴服”并不是一件易事。其涉及植物的力能學(xué)原理和有害生物侵入等復(fù)雜的科學(xué)問題，也對(duì)草原生態(tài)的修復(fù)起著重要的作用。做得好，事半功倍，做得不好，則適得其反，甚至造成無意性的破壞草原。首先來了解一下什么是鄉(xiāng)土草種。

一、什么是鄉(xiāng)土草種，鄉(xiāng)土草種的內(nèi)涵是什么

1.鄉(xiāng)土草種。從狹義上講，鄉(xiāng)土草種是指完全出于自然原因而生活在某一地區(qū)，沒有人為干預(yù)的草種。但從廣義上講，鄉(xiāng)土草種指在特定生態(tài)系統(tǒng)中正常生活和茁壯成長(zhǎng)的草種，換句話說，就是在當(dāng)?shù)仄鹪椿蛟诋?dāng)?shù)亻L(zhǎng)期馴化，從而適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颉⑼寥赖拳h(huán)境特點(diǎn)的草種。可以包括任何與周圍棲息地一起發(fā)展的草種，并且可以受到新草種的幫助或影響。

鄉(xiāng)土草種有兩種類型：一種叫原住種（土著種）（indigenous species）。另一種叫地方種（endemic species） 。原住種是在多個(gè)地方發(fā)現(xiàn)的本地物種，而地方種只在一個(gè)特定的地方發(fā)現(xiàn)。兩者的區(qū)別在于，地方種是被人類引入和馴化的，只能在一個(gè)特定的地點(diǎn)找到。

2.引進(jìn)草種和歸化草種（introduced species and naturalized species）。引進(jìn)草種一般是指被有意或無意地引入一個(gè)地區(qū)的草種，是指生活在其本土分布范圍之外的草種，也被稱為外來物種或非本地物種。當(dāng)引進(jìn)草種經(jīng)過多年的生長(zhǎng)，并沒有對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)造成危害，就被歸化（naturalized），之后就有可能成為當(dāng)?shù)氐牡胤叫圆莘N。比如分布在我國(guó)大江南北的紫花苜蓿和紅豆草是漢朝使者張騫和他的助手從中亞帶回中國(guó)的。甘肅省岷縣的貓尾草也是由當(dāng)時(shí)的軍馬場(chǎng)從日本引進(jìn)的，目前已成為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)扶貧的主力草種。還有我國(guó)青藏高原用于牧業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)建設(shè)的主力草種—披堿草和老芒麥，也是我國(guó)科學(xué)家從加拿大引入，并成為地方性草種，深受廣大農(nóng)牧民的歡迎。據(jù)估計(jì)，我國(guó)外來歸化的植物超過600種。

3.入侵草種（Invasive species）。相比之下，人類有意或無意地引入的非本地草種，當(dāng)這些草種接管自然環(huán)境，扼殺本地草種時(shí)，就成為入侵草種。入侵草種往往發(fā)展迅速，傳播極具侵略性，使本土草種難以與之競(jìng)爭(zhēng)。比如紫莖澤蘭、薇甘菊、空心蓮子草、豚草、毒麥、互花米草、飛機(jī)草等，這些入侵的草種對(duì)我國(guó)的農(nóng)業(yè)生態(tài)造成了較大的負(fù)面影響。

并不是所有外來引進(jìn)的草種都是入侵物種；然而，在一個(gè)地方有益的草種，很可能在另一個(gè)地方成為討厭的草種。被描述為“引進(jìn)”的草種不會(huì)被認(rèn)為是對(duì)其新環(huán)境的威脅，而入侵物種則被認(rèn)為是有害物種。

從監(jiān)管的角度來看，將所有非本地物種列為不受歡迎或完全禁止，既不可取也不實(shí)際。事實(shí)上，我國(guó)草原面積大，分布廣，類型多，在不同的類型上生長(zhǎng)的“鄉(xiāng)土草種”種類也多達(dá)6300多個(gè)種。其中，以代表草原是否退化特征的禾本科草種1027種，莎草科532種，能提高草原土壤肥力的豆科草種也有1157種。而當(dāng)除了禾本科及類似禾本科草的其他草種的數(shù)量達(dá)到一定程度時(shí)，就是草地退化的指示象征，比如狼毒花、“醉馬草”（冰山棘豆）、蒿草、芨芨草等。所有這些草種都是經(jīng)過科學(xué)家認(rèn)真調(diào)查，并經(jīng)過鑒定的，也就是說，在植物分類學(xué)上每個(gè)草種都有自己的“位置”，粗俗點(diǎn)講，是“馬”就是“馬”，是“騾子”就是“騾子”。但是，如何把如此豐富的草種的種質(zhì)資源變成為生態(tài)建設(shè)的主力軍，則需要更加科學(xué)的態(tài)度和方法，不能一蹴而就。

二、鄉(xiāng)土草種之間也“打架”——植物的力能學(xué)原理

1.鄉(xiāng)土草種的種間效應(yīng)。日常生活或工作中常遇到這種現(xiàn)象：從野地里采集的生長(zhǎng)旺盛的草種，當(dāng)種植在要實(shí)施草原修復(fù)的場(chǎng)地時(shí)，卻一棵苗都長(zhǎng)不起來，這是為什么？這就要從植物力能學(xué)的種間效應(yīng)說起。物種之間都存在著相互依存和相互制約的關(guān)系，這種關(guān)系有的是正面的，而有的則是負(fù)面的，可以把這種植物種之間的關(guān)系叫做種間效應(yīng)，這種關(guān)系可以歸納為5種，包括互利共生、互補(bǔ)、競(jìng)爭(zhēng)、偏害、偏利。

（1）互利共生是指對(duì)兩個(gè)物種都有利的共居關(guān)系，在這種關(guān)系中，物種之間有直接的物質(zhì)交流和能量傳遞。這個(gè)不難理解，比如豆科牧草和固氮菌的相互作用就是互利共生的例子。

（2）互補(bǔ)是指兩個(gè)種群共同生活，彼此都受益，但無直接的物質(zhì)交流和能量傳遞，例如果園林間種草，林為牧草提供適宜的小生境，牧草固氮又為果林提供了養(yǎng)分。

（3）競(jìng)爭(zhēng)是指兩種植物爭(zhēng)奪同一資源的相互作用，也就是競(jìng)爭(zhēng)有限的養(yǎng)分、陽光和生存空間。

（4）偏害是指兩種植物相互作用，其中一種生長(zhǎng)受到抑制，而另一種受的影響不大，例如在針葉林下種草，林木分泌的有害物質(zhì)會(huì)抑制牧草的生長(zhǎng)，而針葉林受到牧草的影響不大。

（5）偏利是指兩個(gè)植物種相互作用，其中一種受益，而另一種無影響，例如白車軸草與鴨茅草的混播，豆科固氮為鴨茅草生長(zhǎng)提供養(yǎng)分。

2.鄉(xiāng)土草種的功能類型。按照英國(guó)著名生態(tài)學(xué)家Philip Grime提出的CSR理論，鄉(xiāng)土草種可以分為C、S、R3種功能類型的草種。

C型草種。競(jìng)爭(zhēng)型植物C（Competitors）；這類植物有利環(huán)境中常成為群落的優(yōu)勢(shì)種，不利條件下可通過營(yíng)養(yǎng)器官的調(diào)節(jié)來適應(yīng)生境的變化。

S型草種：耐脅迫植物S（Stress tolerators）；多屬于壽命長(zhǎng)，生長(zhǎng)慢，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)慢，開花既不繁多又不規(guī)則的植物。

R型草種：雜草型植物R（Ruderals）。以短的壽命、高的相對(duì)生長(zhǎng)率、高的種子產(chǎn)量為特征，在資源匱乏時(shí)，能壓縮營(yíng)養(yǎng)部分的分配，增加生殖部分的分配，保證大量種子的產(chǎn)生。

3.鄉(xiāng)土草種的分類。鄉(xiāng)土草種按照壽命長(zhǎng)短和形態(tài)學(xué)特征可以簡(jiǎn)單進(jìn)行分類（表1）。

表1 鄉(xiāng)土草種按照壽命長(zhǎng)短和形態(tài)學(xué)特征分類

三、如何利用鄉(xiāng)土草種實(shí)施草原生態(tài)修復(fù)

草原生態(tài)修復(fù)不同于耕地種植牧草或者人工草地建設(shè)?！吧鷳B(tài)優(yōu)先”是第一原則。我國(guó)草原退化較為嚴(yán)重，植物覆蓋度和密度低下。在修復(fù)草原時(shí)，不可能容忍翻地種植，新建草地，而是要在原有的草原上進(jìn)行補(bǔ)種。在草原持續(xù)退化，并多年演替到目前的“頂級(jí)植物”狀態(tài)時(shí)，鄉(xiāng)土草種是草原強(qiáng)硬的競(jìng)爭(zhēng)型草種，占據(jù)著“主場(chǎng)優(yōu)勢(shì)”。對(duì)于新補(bǔ)種的草種來說，具有較大的挑戰(zhàn)性，因?yàn)椴菰貛У纳鷳B(tài)容量閾值有限性（是指生態(tài)系統(tǒng)所能支持的某些特定種群的限度）和單一草種的局限性，利用草種的種間效應(yīng)原理，合理搭配草種，進(jìn)行免耕和包衣集成技術(shù)，則是未來我國(guó)草原生態(tài)修復(fù)的方向。

1.組合配比草種時(shí)應(yīng)該遵循的原則。第一，組合配比草種時(shí)一定要盡量簡(jiǎn)單，但至少要有一種禾本科和一種豆科牧草，建議選用3～4種牧草，選擇每一種牧草都有一定的目的性，而且要容易實(shí)現(xiàn)，品種選擇的過多則有可能會(huì)影響草地產(chǎn)量。第二，要選擇成熟期一致的品種，比如多年生黑麥草和白車軸草成熟期就相對(duì)一致。第三，要注意牧草品種對(duì)牲畜的適口性，否則適口性差的品種很快就會(huì)在群落中占優(yōu)勢(shì)而影響整個(gè)草地的品質(zhì)。第四，混播的播種量要大于單播，同時(shí)要求不同的管理措施和肥料。這里要強(qiáng)調(diào)的是，播種量要取決于很多因素，由于牧草在廣泛的地域種植，播種量的變化幅度要比農(nóng)作物大很多。通常情況下，出苗率也不到1/3，第一年的幼苗成活率又不到一半。因此，農(nóng)牧民需要專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)，此外可以利用高科技的包衣種子，因?yàn)榘路N子是可以大大提高牧草成苗率，從而降低播種量。

2.補(bǔ)播用的種子要進(jìn)行包衣處理。多數(shù)草種越是抗旱抗逆，其種子的發(fā)芽率和幼苗建植就越困難。這時(shí)需要給種子建立一個(gè)“生命倉”，就是所謂的種子包衣、引發(fā)技術(shù)。通過實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)，可以起到保苗、保水、綜合防治苗期病蟲害，促進(jìn)作物苗期生長(zhǎng)、增產(chǎn)和防止播種后鳥啄食、螞蟻和草原老鼠的蠶食，特別適合于免耕播種。

種子包衣的特點(diǎn)：促進(jìn)種子與土壤充分接觸；緩解原生草種的“化感效應(yīng)”，降低其“主場(chǎng)優(yōu)勢(shì)”；由于在包衣中添加碳源和營(yíng)養(yǎng)元素，擴(kuò)大了種植地的生態(tài)容量；有效防止和避免鳥食和螞蟻破壞；減少種子的播種量，節(jié)約種子用量20%～40%；改善種子的彈性，較為適用于飛播以及人工撒播等播種方式；改善逆境條件種植牧草，建植方便；降低種子飄移率，特別適合顆粒小及輕的種子的播種；有效防控作物苗期的病蟲害，確保苗齊苗壯，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量；包衣、丸化后的種子明顯長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、葉片肥大、葉色深綠、百株鮮重高，促進(jìn)了作物的生長(zhǎng)，為作物增產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。

總之，種子包衣是發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用的種子處理技術(shù)。種子之“包衣”形之于人之“皮膚”，對(duì)種子起著非同尋常的保護(hù)作用。該項(xiàng)技術(shù)是以種衣劑為原料，以良種為載體，以包衣為手段的集農(nóng)藥、植保、化工、機(jī)械等多學(xué)科于一體的綜合性配套技術(shù)，是種衣劑、包衣機(jī)、種子加工、包裝儲(chǔ)藏和播種及栽培等一系列配套技術(shù)的集合。

3.補(bǔ)播時(shí)要采用免耕播種技術(shù)。免耕播種是指在草原上不進(jìn)行額外耕作，直接將草種種植到地里。免耕播種在固碳方面起著關(guān)鍵作用。碳封存是將空氣中的碳儲(chǔ)存到土壤中，使更多的碳進(jìn)入土壤的一個(gè)關(guān)鍵作用，是耕作管理。與其他耕作方式（如翻耕、淺耕等）相比， 免耕可以在土壤中儲(chǔ)存更多的碳，這種碳源（有機(jī)物）有助于保持土壤的養(yǎng)分，從而不會(huì)因徑流、侵蝕和淋洗而流失。如果在一段時(shí)間內(nèi)不受干擾，土壤有機(jī)質(zhì)最終會(huì)轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期存在的腐殖質(zhì)。相反，如果草原土壤被耕作，土壤有機(jī)質(zhì)就會(huì)被氧化，由于土壤微生物的活動(dòng)，碳元素會(huì)以二氧化碳的形式流失到大氣中。

草原生態(tài)修復(fù)中免耕播種的優(yōu)點(diǎn)：首先，免耕保留了大量的植物殘留物，為土壤提供了大量的有機(jī)物。植物殘留在土壤里或在土壤地表會(huì)減少表土退化、地表徑流和土壤侵蝕。其次，免耕使土壤團(tuán)聚物更加穩(wěn)定，這有助于提高土壤的生物活性，增加了保持水分和養(yǎng)分的能力，并可能帶來更好的生物產(chǎn)量。第三，免耕將顯著增加蚯蚓和生物（特別是真菌）的數(shù)量，這有助于提高土壤的物理性質(zhì)。第四，免耕播種適合的地形地貌更加廣泛，對(duì)于山體陡坡容易水土流失的地方可以利用免耕種植建植草地。

總之，免耕種草改善了土壤和空氣質(zhì)量，最大限度地減少了地表徑流和土壤侵蝕，提高了水質(zhì)，并減少了溫室氣體效應(yīng)，特別是對(duì)二氧化碳排放的貢獻(xiàn)極其顯著。

免耕播種技術(shù)的應(yīng)用要根據(jù)擬修復(fù)草原的氣候、土壤質(zhì)地、原有草植被的組分、密度和高度，選用不同的免耕播種工藝及技術(shù)。因地而異，沒有固定不變之法，絕不可一概照搬，否則適得其反。免耕播種的方法通常有撒播、飛播、條播、溝播、穴播、蜂窩播種、踐踏播種、巢穴寄種、霜凍播種、非耕苗帶播種等。