喀斯特石漠化地区草地高效生产与草地畜牧业潜力评价

刘凯旋,熊康宁*,郭 文,杨苏茂,张锦华

(1.贵州师范大学 喀斯特研究院/国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心，贵州 贵阳 550001；2.贵州省畜牧兽医研究所，贵州 贵阳 550005)

以贵州高原为中心的中国南方喀斯特区，包括黔、滇、桂、川、湘、鄂、粤、渝8省(市)，总面积约占5.4×105km2。喀斯特环境作为五大脆弱的生态环境之一，具有地表与地下双重发育的特点，土壤的持水力低，对外部因素的响应比较敏感[1]。石漠化则是发生在喀斯特脆弱生态环境下，由于不合理的人类活动造成人地矛盾突出、植被破坏、水土流失、土地生产能力衰退或丧失，它是喀斯特地区水土流失土地退化的一种极端表现[2]。以贵州省为例，从1949年至2001年期间，人口密度涨幅达到128人/km2，而人均耕地却由12.7 km2/人锐减至5 km2/人，而且仅有17.1%的耕地处于坡度6°以下[3]，高坡度与集中降雨加剧了水土流失，也进一步激化了人地矛盾，从而形成水土流失→石漠化→旱涝灾害加重→生态系统崩溃的恶性循环[4]。因此，在石漠化地区的资源开发和经济发展过程中迫切需要找到一条能够保持水土又能带来经济效益的双赢之路。

以植被恢复为主的生物措施是治理石漠化的有效途径[5]，其中人工草地的建植具有植被生长恢复速度快、适应能力强、经济效益高等优点。喀斯特石漠化地区大多位于青藏高原的东南翼斜坡地带，属于中-南亚热带和北热带气候区，气候温暖湿润，十分适合牧草等营养体的生长[6]。由于牧草根系发达、分蘖能力强，能够固定住石漠化表层土壤，可短时间内有效抑制石漠化的加剧[7]。本文立足于石漠化环境下的人工草地建植，结合喀斯特石漠化地区的畜品种与产品资源，评价草地畜牧业的发展潜力，并就其中存在的问题，提出相应的对策。

1 喀斯特石漠化地区草地高效生产

1.1 适生牧草草种筛选

喀斯特石漠化地区有着丰富的牧草资源，热带、亚热带、暖热带牧草均有分布。贵州土壤类型繁多，水平与垂直分布交错，土壤的有机质与pH值分布也不均匀[8]。但由于石漠化地区山地特性比较显著，多以山地为主，伴有丘陵、盆地、峡谷等交错分布的高原山区地带，所以在喀斯特石漠化地区人工草地建植受到区域海拔的影响也较大。一般暖性牧草产量较大，在气候条件满足的情况下可大面积建植。但暖性牧草在海拔高于1 200 m的低温环境下不适于其生长。此外，在低海拔地区牧草还要受到土壤pH的制约。“牧草之王”紫花苜蓿(MedicagoSativa)[9]具有优良的营养价值与抗逆性，建植人工草地。而海拔在1 500 m以上的高海拔地区，则适合冷季型牧草生长。其中，石漠化地区的乡土牧草、功能性牧草具有很强的适应能力，例如在贵州分布较广的乡土牧草灰绿藜(Chenopodiumglaucum)、狗牙根(Cynodondactylon)等。

表1 石漠化地区人工草地适生牧草筛选表Table 1 Selection of suitable forage grass in rocky desertification artificial grassland

1.2 草地施肥

喀斯特石漠化地区草地受降雨冲刷，土壤养分流失严重，草地施肥可以有效补充土壤对植物的养分供给，使牧草获得较高的生物量，提高草地生产力，促进牧草分蘖，增强牧草的抗逆性。在豆科与禾本科混播草地中，氮肥针对豆科牧草一般只在苗期根瘤未形成之前补给，前期氮肥的增加会利于禾本科牧草的生长，而后期豆科牧草根瘤菌的固氮作用可以保证氮元素的吸收。施用钾肥则可以促进豆科牧草的生长，所以钾肥对于豆科牧草的增肥作用远大于禾本科牧草[10]。针对单播的豆科草地，首先要满足土壤中磷的含量充足，磷肥不仅可以提高豆科牧草的固氮能力,还有利于提升牧草对氮的吸收水平[11]。豆科牧草对氮肥的响应还与土壤pH有关，在碱性土壤中氮肥对牧草的影响较小，处在酸性环境下才有明显影响。

由于喀斯特石漠化地区的土壤类型多样，在施肥过程中按需分配更加科学、合理。肥料的利用率与施肥次数、施肥量与干物质产量呈正比关系[12]，同时也会受到肥料种类、牧草种类、土壤肥力、气候条件等因素制约，制定科学合理的施肥方法至关重要，配方施肥[13]可以因地制宜，因需合理分配适宜用量与比例(表2)，其施肥量计算公式如下(单位：kg/km2):

其中：N为肥料元素施用量，P1为计划产量所需元素量，S为土壤所含元素量，P2为肥料中所含元素量，U为肥料利用率。表2为适用于喀斯特石漠化地区部分牧草干草中的肥料元素含量[14]。利用公式我们可以根据不同的草地土壤情况计算出肥料的实际需求量。

1.3 草地除杂

人工草地建植过程中，杂草是限制草地生产力和草层质量的影响因子之一，杂草通过与人工牧草争夺营养、水分、光照和生长空间，影响田间土壤的通透性，从而降低了人工草地的产量和质量[15]。喀斯特石漠化环境下的草地多为坡度很大的陡坡地，大型机械很难进行规模化的整地翻耕，对于杂草也难以机械防除。由于草地土壤深翻不够再加上风传播与人工草地整地前管理粗放，导致杂草的种类和数量随着人工草地建植年龄的增长而增加(表3)。由于机械防除难以进行，人力防除浪费大量时间和精力，因此化学与生物防除成为目前防除喀斯特石漠化地区杂草的突破口。

表2 喀斯特石漠化地区部分牧草干草中的肥料元素含量[14]Table 2 Content of fertilizer elements in grass hay in rocky desertification area

表3 石漠化地区人工草地中部分常见杂草类型Table 3 Types of common weeds in artificial grassland in rocky desertification area

在喀斯特石漠化人工草地实际应用中，适度的放牧利用、刈割等方法可有效除去有饲喂价值的杂草，例如十字马唐、野艾蒿等[16-17]。施肥除杂则是通过为人工牧草提早建立生理优势从而抑制杂草生长，而人工草地化学防除则需要根据人工草地的建植类型来决定。在单播牧草地中，可在萌发前使用灭生性除草剂对残留杂草种子以及外来传播草种进行根除，在牧草出苗、分蘖等生长的关键时期可根据杂草类型使用选择性除草剂，在不伤害牧草的前提下杀死杂草。选择性除草剂则根据人工草地的不同建植类型、草地中危害度高分布多的杂草类型、以及杂草剂所能防除的牧草种类来使用[18]。而在不同科属混播的人工草地中则要注意除草剂的使用，可通过放牧利用或者及时刈割来达到除杂的目的。

1.4 草地刈割

草地最基本的利用方式是放牧和刈割。喀斯特石漠化地区受到地形、坡度等因素的限制，牲畜的养殖方式多为舍饲或半舍饲，牧草利用方式就以刈割为主，放牧为辅。刈割它通过对不同牧草的收割情况影响整个植物群落的组成和发育。针对不同建植类型的单播或混播草地，其刈割时间、刈割次数、留茬高度及刈割频度等都会影响草地的单位面积产量以及下个生长周期的发育情况[19](表4)。把握合适的刈割时期是保证和提高牧草品质和生产力的有效途径，针对牧草不同物候期的营养成分变化，综合考虑产量和品质，初花期为牧草最适宜刈割的时期[20]。若牧草不开花或没有花期，则可以根据植株高度来进行刈割。刈割时的留茬高度则根据多年生牧草的再生部位来判断，而刈割的频度随着牧草的生长速度以及其种群结构而变化。从分析总结不同建植类型、种群结构的人工草地，刈割后运用于青绿饲料、青贮饲料、或干草调制的目的为出发点，结合牧草不同物候期营养价值以及干物质含量的变化等因素，得出适用于石漠化地区人工草地的刈割数据[21-24]。

表4 石漠化地区人工草地的刈割方法Table 4 Cutting methods of artificial grassland in rocky desertification area

2 喀斯特石漠化地区草地畜牧业潜力

2.1 喀斯特地区的石漠化与气候条件

中国喀斯特石漠化面积约1.2×105km2，涉及黔、滇、桂、川、湘、鄂、粤、渝8省(市)455个县5 575个乡[25]。仅以云贵高原为中心的81个县，石漠化面积就高达6.41×104km2，占全国石漠化总面积的53.4%。在贵州喀斯特草地中，石漠化面积达到9.82×103km2，占总面积的39.77%。其中，轻度石漠化草地占23.78%，中度石漠化草地占11.37%，重度石漠化草地占4.62%[26]。整体上喀斯特石漠化地区草地面积大，但石漠化加剧，土壤养分流失严重，尤其中、强度石漠化草地分布较广，形势比较严峻。

中国喀斯特石漠化地区主要位于副热带东亚大陆的季风区内，属于亚热带高原季风湿润气候类型，高原气候或温热气候只限于海拔较高或低洼河谷的少数地区。该地区降雨天数较多，光照时间较长，相对湿度较大。多数地处低纬山区，地势高差悬殊，气候特点在垂直方向差异较大，立体气候明显[27]。其气候特点可总结为：气候温和，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明，雨热同期。该气候适合牧草生长，基本满足草地畜牧业的发展要求。

2.2 喀斯特草地与牧草资源

喀斯特地区草地资源丰富，喀斯特分布最为广泛的贵州、云南和广西三省，其天然草地面积有1.93×105km2，可利用草地面积有1.54×105km2。三省可利用草地面积占天然草地面积比例达到79.97%[28-29]。但喀斯特地区草地资源类型分布情况复杂，优质资源类型的草地多分布在高海拔山区。其中山地丘陵草丛类草地植被覆盖度较高，牧草种类繁多，鲜草产量高，具有很大的开发利用价值。

喀斯特地区牧草品种资源丰富，喀斯特分布广泛的贵州有天然草地饲用植物203科1 200属5 000多种[30]，云南也有草原植物199科1 404属4 958种[29-30]。禾本科牧草在喀斯特草地植物中分布最为广泛，其次是豆科和菊科。其中禾本科中的翦股颖属(AgrostisLinn)、画眉草属(EragrostisBeauv)与豆科牧草中的山蚂蝗属(DesmodiumDesv)不仅分布广泛，而且还具有很高的营养价值。整体上喀斯特地区牧草草种资源丰富，种属类型繁多，人工饲草料作物种植利用潜力巨大。

2.3 喀斯特地区畜品种与畜产品资源

喀斯特地区畜品种比较齐全，牛品种中除了西门塔尔牛(Simmental)、利木赞牛(Limousin)等引入品种外，关岭黄牛(Bos taurus)、文山高峰牛、威宁黄牛、务川黑牛等都是喀斯特地区所特有的牛品种资源[31-32]。山羊品种中，龙陵黄山羊(Capra hircus)、贵州黑山羊具有肉质好，选育率高的特点，波尔山羊等则生长快，酮体屠宰率高，养殖风险小。且喀斯特本地特有的牛羊品种可以保留畜种资源优势，并进一步利用其优势与其他品种牛羊杂交，增强杂交后代在喀斯特地区的适应性。在草地资源充足的情况下，选择合适的畜品种以保证草畜平衡，才能为石漠化地区草地畜牧业发展带来更高的经济效益。

近年来喀斯特地区牛羊的出栏头数与畜牧产品的产量均稳步提高，市场对畜产品的需求也一直在增加，如贵州省(表5)。喀斯特地区的牛羊存栏量低于草地的合理载畜量，存在草畜不平衡的情况。通过合理利用草地与畜牧资源，进一步提高载畜能力是草地畜牧业发展所需要面临的难题。

表5 贵州省2014～2016年牛羊出栏头数与畜产品产量[33]Table 5 The slaughter number of cattle and sheep and livestock product output in Guizhou province in 2014～2016

整体上，喀斯特地区的气候条件基本满足牧草的生长需求，且天然草地资源与牧草草种资源丰富。但由于天然草地生产力不足以及石漠化加剧的间接需求，人工草地的建植与高效生产是草地畜牧业面临的首要难题。在草与畜衔接方面，喀斯特地区畜品种齐全且当地畜品种优良，畜产品供不应求，这表明发展以人工草地建植为基础的可持续型农业前景很好，草地畜牧业的发展潜力巨大。

3 对策与措施

3.1 扩大乡土与功能性牧草的筛选应用

在石漠化地区草地牧草的筛选方面，部分乡土草灌品种具有饲喂营养价值高且抗逆性较强的优点。例如，灰绿藜、狗牙根等[34]乡土牧草，能够很好地适应石漠化地区干旱缺水的生境条件，易繁殖成活，且在生产应用中更具生态、经济价值。此外，具有药用价值的金荞麦(Fagopyrumdibotrys)等功能性牧草，因其适口性好、耐瘠抗劣性强,应广泛应用于石漠化草地生产当中。

3.2 推广养分平衡配方施肥技术

施肥应根据草地的建植类型以及不同科属的牧草来决定，凭借养分平衡配方施肥可有效补充牧草所需营养。养分平衡配方施肥在调肥增产、减肥增产、增肥增产和肥料分配等方面有着重要的实践意义，可在保障草地土壤营养得到补充的同时不造成资源的流失或草地污染。另外，由于牧草的产量是受多因子影响，所以在实践应用中除了氮、磷、钾三种主要的无机肥料外，其他元素也可通过微肥的方式或者施用有机肥来给予补充。

3.3 利用化学与农业措施结合除杂

石漠化环境下的杂草优势种属较多，且多由于地形的限制很难大规模进行机械防除，针对不同类型的杂草，通过化学防除的方法，可有效控制石漠化地区杂草的入侵。但在施肥与化学除杂的过程中，要注意部分化学药剂会对土壤微生物有较大影响[35]，例如灭生性除草剂对豆科牧草根瘤菌的影响。在除杂过程中应根据杂草的滋生时期与具体情况，采用化学除杂与轮作、刈割等措施相结合的方法，尽量避免除草剂的危害同时达到除杂的目的。

3.4 推动草地畜牧业向产业化市场化方向发展

喀斯特石漠化地区拥有良好的气候条件与草畜资源来建植人工草地并发展草地畜牧业。优良的草地牧草资源与家畜品种为草地畜牧业的发展提供了物质基础。但石漠化天然草地虽多，而可利用的人工草地却很少。充分合理利用草地与畜牧资源，通过大力建植适用于石漠化地区的人工草地，整合畜牧资源，提高石漠化草地的载畜量，从而实现畜牧业的产业化与市场化发展，最终为喀斯特石漠化地区农业发展带来社会、经济效益及治理石漠化。