广西石漠化地区适生牧草品种的筛选

邓素媛 易显凤 庞天德

摘要：为筛选出适合广西石漠化地区种植的牧草品种，试验引进14个牧草品种在广西石漠化地区种植，观察生长适应情况，测量株高、产量以及土壤养分变化。结果表明，紫色象草、合萌、山毛豆、宽叶雀稗、柱花草表现较优，覆盖度高达80%～100%，与杂草竞争力强;种植当年，紫色象草鲜草产量达15.63 t/667 m2，合萌、宽叶雀稗、柱花草鲜草产量分别为2.01、2.51、1.96 t/667 m2，年可刈割3～4次;对土壤理化性能具有改善作用，尤其是柱花草可以明显提高土壤有机质含量，与对照相比提高了7.12%，同时土壤的水解氮含量也得到了提高，与对照相比提高了13.68%。山毛豆由于种子硬实，第一年萌发较少，但是第二年的覆盖度也达到了80%，水土保持能力强。紫色象草、合萌、山毛豆、宽叶雀稗、柱花草适合在广西石漠化地区种植，对石漠化治理效果较好，同时饲料牧草可用于牛羊养殖，发展石漠化山区畜牧业。

关键词：石漠化地区;牧草;土壤养分;广西

中图分类号：S54         文献标识码：A

文章编号：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

學者对岩溶石漠化普遍定义为：在亚热带高温高湿的自然环境背景下，主要由人类不合经济社会行为所驱动，致使土壤退化，生产力下降，最终导致岩石裸露等岩溶景观发生[1]。中国西南地区岩溶面积为45.2万km2， 主要分布在贵州、广西、重庆、云南、湖南、湖北等8个南方省（市）[2， 3]。基于调查显示，石漠化主要由人为因素引起，只有在反复的人为砍伐植被或陡坡开垦等情况下，才使得植被覆盖层丧失，最终引起石漠化的发生[4]。石漠化地区生态恢复应以治理水土流失为基本出发点，以植被恢复为手段，植被恢复是石漠化土地治理的重要保障和根本措施[5，6]。

植被恢复的植物品种选择因地势格局而异，在难以进行人工造林的陡坡、半石山地方，不能进行灌乔木种植，则应选择人工种草[7]。草地则在整个群落演替中起到了基础的作用，水土保持能力强，据报道，草地土壤水分蒸腾速率小于玉米和灌丛，地面径流比粮地减少37%，冲刷量则减少67%。草本植物也是所有植物中种类最多、适应力最强、生长速度较快的植物，能显著提高植被覆盖率;人为的豆禾混播则可改善土壤条件，增加土壤肥力[2]。基于上述的明显优势，草本植物被当作治理石漠化的先锋植物。目前所见报道林草恢复模式中，多数是林木种植治理石漠化土地[8-13]，还有少数的藤本植物用于石漠化治理[7]，牧草种植的报道鲜有，仅见有杂交狼尾草在石漠化地区种植措施[14]以及在石漠化地区进行的人工种草、天然草地、坡耕地的各方面指标的比较[15，16]，涉及具体草品种选择的报道较少见。石漠化治理最终目的不仅要提高地面覆盖率，还得考虑经济效益，提高山区居民的收入，种植牧草可收获大量青饲料，饲养草食动物增加经济收入。生态环境恢复成功与否关键在于适生植物品种的筛选。为此，试验对南方地区主要种植的14个优良牧草品种进行种植，筛选适合岩溶石漠化地区恶劣环境种植的牧草品种，以期为中国广大岩溶石漠化地区的综合治理提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验选取南方地区具有代表性的14个优良牧草品种为试验材料，分别为豆科的4个牧草品种圆叶舞草、山毛豆、柱花草和合萌，禾本科的10个牧草品种紫色象草、宽叶雀稗、百喜草、鸭茅、狗尾草、狗牙根、猫尾草、高丹草、甜高粱和墨西哥玉米。

1.2 种植方法

1.2.1 垦地种植 每年3月左右完成整地播种。整地原则：清表时不能炼山，梯级化整地并沿等高线播种，避免顺坡种植[17]。翻耕土地20～30 cm，土壤连续性较好的地块采取条状开垦，对于裸岩率较高的地块，采取见缝插针打窝，逢石块较大处沿石头周围开穴。

1.2.2 播种 紫色象草采用种茎繁殖，将种茎砍成2节一段，断口斜45°。行深5～10 cm，依次连续将种茎斜插或横置于沟内，覆土3～4 cm，露顶1～2 cm，种植后踩紧实。其他13个牧草品种采用种子直播方式种植，播种量比常规大，以保证出苗率，适当镇压，然后覆土2～3 cm，有利于种子萌发。

1.2.3 苗期管理 种植后如缺苗要及时补栽。封行前或种植当年3—4月结合中耕除草、施肥，每次刈割后追施尿素15 kg/667 m2，并除杂草。石漠化地区一般缺水较多，可趁下雨天适量追肥，打洞株施肥料20～50 g，禾本科牧草施用尿素或复合肥，豆科牧草由于自身具有固氮作用，一般施用复合肥即可。

1.3 测量方法

种植当年，淘汰掉长势不好的牧草品种，不收集数据，只对生长情况较好的牧草品种样地进行数据采集。种植第二年则仅进行覆盖度观测。种植当年，当牧草长至接近生育高度时，每个样地随机选取5株测量株高，随机选3个样方测定生物产量。土壤理化指标测定时，采用S型或梅花型5点等比例混合取土样1 kg，送农业部甘蔗品质监督检验测试中心（南宁），进行pH、有机质、有效磷、水解氮、速效钾的检测，所用主要仪器为紫外分光光度计、火焰光度计、原子吸收仪。

1.4 数据处理

采用Excel软件进行基础数据分析，用DPS 15.10数据处理系统进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种牧草覆盖度分析

从表1可以看出，种植当年14个牧草品种中，合萌、柱花草、宽叶雀稗的覆盖度均达到了100%，紫色象草种植当年和第二年覆盖度均是90%，种植第二年合萌和柱花草的覆盖度分别为90%、95%，山毛豆种植第一年覆盖度仅为10%，但第二年覆盖度达到80%，可以作为石漠化修复治理牧草品种。其他牧草品种淘汰。

2.2 不同品种牧草生产性能比较

种植当年，分别于6月、8月和11月进行测产，山毛豆种植当年种子发芽率比较低，植被覆盖度仅10%，此时进行生长性能数据收集意义不大，因此仅对筛选出的5个牧草品种中除了山毛豆以外的4个牧草品种进行生长性能测定。由表2可见，4个牧草品种的年生长高度为紫色象草>合萌>柱花草>宽叶雀稗，四者之间差异显著（P<0.05），紫色象草、合萌、柱花草、宽叶雀稗的平均刈割高度分别为252.9、122.5、104.6、82.6 cm。从表3可以看出，紫色象草鲜草产量较高，达到15.63 t/667 m2;合萌、柱花草、宽叶雀稗年鲜草产量在1.96～2.51 t/667 m2。

2.3 石漠化地区与常规平地种植牧草年可刈割次数与产量比较

由表4可知，4个牧草品种在广西石漠化地区种植的产量是常规平地种植产量的41%～100%;牧草的年可刈割次数较常规平地种植的少1～2次。主要原因是石漠化地区土壤贫瘠、干旱缺水。

2.4 不同品种牧草养分含量分析

豆科牧草一般开花期营养物质含量相对比较高，此时是刈割利用、饲喂家畜的最佳时期。象草一年可以刈割多次，每年12月为开花期，开花期植株粗纤维含量较高，适口性较差，因此，一般在每次刈割后株高达2.5 m左右进行再次刈割比较合适。从表5可以看出，4个牧草品种的粗纤维含量为31.91%～39.06%;寬叶雀稗和紫色象草粗蛋白质含量较低，分别为7.93%和9.60%，豆科牧草合萌和柱花草蛋白质含量较高，分别为22.59%和15.32%，豆科牧草弥补了禾本科牧草营养含量上的不足，而紫色象草弥补了豆科牧草产量上的不足。总体上，试验筛选出的这4个牧草品种在饲养草食动物上起到互补的作用。

2.5 牧草种植对石漠化地区土壤养分的影响

表6中，空白地块为石漠化地区原生样地。紫色象草由于生长较快，水肥需求多，试验区管理人员施肥较频繁，影响土壤养分检测数据的准确性，因此没有紫色象草的数据。由表6可以看出，合萌和宽叶雀稗地块的土壤有机质、水解氮、有效磷、速效钾均比空白地块的低，pH由原来的6.9分别上升到7.0和7.1，有使土壤朝碱性变化的趋势。柱花草种植对土壤养分的影响与合萌和宽叶雀稗基本相反，土壤有机质、有效磷、水解氮比空白地块分别提高了7.12%、31.82%、13.68%，速效钾降低了46.24%，pH有所下降，由原来的6.9降低到6.3。土壤养分变化可能与植物生长特性以及根系的根瘤菌固氮作用有关。

3 小结与讨论

3.1 从覆盖度角度讨论石漠化地区适生牧草品种筛选

土壤覆盖度是石漠化地区适生植被品种筛选的一个关键指标，要稳定和减少土壤侵蚀，植被覆盖度要在短时间内得到提高，覆盖度不应低于50%[18]。试验中，播种当年覆盖度达到100%的牧草品种有合萌、柱花草以及宽叶雀稗，紫色象草达到90%。山毛豆属于灌木品种，大部分种子次年才萌发，第二年覆盖度达到80%，蔡小艳等[19]在岩溶区种植山毛豆后第一年，植被覆盖度20%～70%，第二年提高到95%～100%，水土保持能力强，山毛豆可促进石漠化地区土壤和植被的正向恢复。可见，合萌、柱花草、宽叶雀稗、山毛豆和紫色象草这5个牧草品种，耐贫瘠干旱，能在短时间内增加土地覆盖度，尤其是宽叶雀稗、合萌及柱花草，一旦度过苗期，便能竞争过杂草，长势迅猛，从而抑制杂草生长。

3.2 筛选出的5个牧草品种特点

紫色象草适应能力强，耐旱耐涝[20]。石漠化地区鲜草产量可达15.63 t/667 m2，可作为岩溶石漠化地区高大禾本科牧草品种的优良选择。种植管理上，建议每次降雨来临时，微施有机或无机肥料，株高2 m左右进行刈割，年可刈割3～4次，可最大限度地发挥牧草的生产性能。宽叶雀稗杆高90 cm左右，分孽能力强，与杂草竞争力强，耐牧，火烧后恢复快。当年土壤覆盖度可达100%，年产鲜草2.51 t/667 m2，种子直播或在雨季分蔸种植。合萌和柱花草是优质的豆科牧草，蛋白质含量高達15.32%～22.59%。合萌年产鲜草2.01 t/667 m2，是草食动物的高品质饲草，其苗期生长顽强，不用除杂草便能度过苗期，迅速覆盖土地，覆盖度可达100%，种子自然掉落，翌年不用重新播种便能萌芽生长。“北有苜蓿，南有柱花草”，可见柱花草对南方草食畜牧业发展的重要性，柱花草在石漠化山区亦能良好生长，年产鲜草达到1.96 t/667 m2。山毛豆是南方地区优质的饲料灌木，初花期粗蛋白含量达到20.56%[21]，本试验中，由于其种子硬实，大多数第二年才萌发生长，种植时可用机械摩擦或者温水、化学处理破除休眠后再播种。

3.3 种植不同品种牧草对石漠化地区土壤养分含量的影响

土壤有机质基本来源是动植物残体，种植柱花草可以明显提高土壤有机质，同时土壤的水解氮含量也得到提高。分析原因，一是枯枝败叶凋落较多，土壤有机质增加使得土壤全氮增加，进而使土壤水解氮含量也得到提高，二是豆科植物与根瘤菌的共生固氮，氮元素会随着根系分泌物以及根瘤衰老破碎进入土壤。有机质的积累则是一个漫长的过程[7]，宽叶雀稗和合萌第一年有机质、水解氮较对照低，可能是因为宽叶雀稗前期苗期较长，虽然有少量的联合固氮，但是毕竟固氮的量较少，植物本身生长较快，使土壤养分被快速吸收;合萌生长期内其掉落的枯枝败叶较少，而且共生根瘤菌从土壤进入根系，固氮供给宿主利用，很少分泌到土壤中，只有在后期收割利用后根瘤溃败后氮元素才流入土壤，供下一季植物利用，因此试验生长期内，合萌的土壤水解氮、有机质含量短期内没有增加。

研究显示，当pH在6和7之间时，土壤有效磷含量较高，种植宽叶雀稗和合萌的地块有效磷含量较低，可能与pH均在7.0及以上有关。速效钾有利于光合作用的发生，加快CO2的同化速率。不同作物吸收钾的能力差别较大，但是植物枯枝落叶可使钾元素回归土壤。3个牧草品种速效钾含量均比空白低，可能是由于植物吸收固持加速作用较强，可通过微施钾肥进行调节。

试验筛选出的5个牧草品种，土壤覆盖度达到80%～100%，根系盘互交错，保水固土能力强，尤其是柱花草，对土壤有机质、速效氮、速效磷的积累作用较好，土壤改善作用较明显;紫色象草鲜草产量15.63 t/667 m2，宽叶雀稗、合萌、柱花草种植当年鲜草产量1.96～2.51 t/667m2。山毛豆种植当年由于种子硬实率较高，萌发较少，第二年种子绝大多数萌发，土壤覆盖度达到80%，是石漠化地区适宜种植的灌木牧草品种。筛选出的牧草营养品质较好，禾本科蛋白质含量为7.93%～9.60%，豆科牧草蛋白质含量为15.32%～22.59%，牧草适口性好，收获大量的饲料牧草鲜草，可用于养殖牛羊等草食动物，促进石漠化地区畜牧业的发展。紫色象草、宽叶雀稗、合萌、柱花草、山毛豆这5个牧草品种兼具禾本科与豆科，矮生型与高秆型，多年生与一年生搭配，短时间内覆盖度高，对石漠化地区山上水土保持效应显著，鲜草产量较高，迎合了石漠化贫困地区既增加农户经济收入又能恢复生态环境的需求，是石漠化地区优良牧草品种的选择。

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