喀斯特岩溶地区“草—畜”农业生产模式初探
——以古周村为例

宋希娟，刘淑娟，寻 瑞，王克林

（1. 铜仁学院经济与管理学院，贵州 铜仁 554300；2. 中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南 长沙 410125）

喀斯特岩溶地区“草—畜”农业生产模式初探
——以古周村为例

宋希娟1,2，刘淑娟2，寻 瑞2，王克林2

（1. 铜仁学院经济与管理学院，贵州 铜仁 554300；2. 中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南 长沙 410125）

以喀斯特地区的古周村为例，比较了当地“草—畜”生产模式与传统生产模式固碳能力、土壤水分含量和土壤养分情况，并介绍了古周村养殖业及沼气利用情况。结果表明：桂牧一号人工草地的净初级生产力和碳固定量均高于玉米，呈极显著差异；2种土地利用方式对土壤SOC无显著影响；牧草地TP、TK含量显著低于玉米地，牧草对养分需求远高于玉米；古周村的沼气利用情况说明该地的农业生产模式正初步向“草—畜—沼”循环农业模式转变，但利用方式和效率还有待于进一步改善和提高。

古周村；喀斯特；牧草；玉米地；“草—畜”生产模式

桂西北是我国喀斯特地质的典型代表之一[1]，由于该地区特殊的水动力条件、地质构造条件、气候条件等因素，使土壤的成土速度慢、土层薄水土流失和石漠化较为严重[2]。土地贫脊，粮食生产广种薄收，农业经济效益低下，以及脆弱生态环境的退化使得“人地矛盾”在该区域尤为尖锐，因此探索地区发展和经济建设与生态修复和环境维护相协调的可持续发展途径成为该地区亟待解决的问题[3]。

牧草以其顽强的生存能力和独特的根系（主要集中分布在0～20 cm的表土层），可在短期内发挥比林木更强的生态功效：其根系可充分扩展于喀斯特石漠化地区浅薄的土壤层，固结土壤、锁定水分，不仅能提供大量的有机质和氮素，改善土壤结构，而且能增强土壤的渗透性和蓄水能力，有效地控制水土流失、减少地表径流[4-6]。“草—畜”农业生产模式与传统农业相比，在不减少农民收入水平的前提下，种植牧草可以通过减少土壤扰动，更有效的减弱水土流失，为从根本上解决岩溶山区生态环境状况和人民稳定脱贫提供一种新的途径，因此人工栽培牧草是发展高效舍饲节粮型草地畜牧业和改善生态环境的现实选择[7-8]。在国家实施西部大开发及退耕还林还草的背景下，评估以“草—畜”农业生产模式替代传统农业生产模式对生态环境的改善和农民经济状况的影响，具有重要的现实意义，也可以为进一步指导生态恢复建设和农民增收措施提供依据。

1 研究区域概况

研究区位于广西环江毛南族自治县下南乡古周村（107°56′48″～107°57′28.3″E，24°54′42.6″～24°55′17.8″N），为典型喀斯特峰丛洼地景观，属亚热带季风气候区，平均气温16.5～20.5℃，平均降雨量为1 389.1 mm，雨季平均持续130～140 d，主要集中在4～9月，尤以6月中旬至7月中旬最多，常出现涝灾；10月至次年3月为旱季，常受到干旱威胁。研究区地形起伏较大，最低点海拔376 m，最高点海拔816 m。土地总面积186.7 hm2，其中耕地17.3 hm2。研究区土壤主要为碳酸盐岩发育的石灰土，土质较粘重，土被分布极不均匀，基岩广泛出露，特别是坡地平均裸岩率达80%以上，植被退化较为严重，森林覆盖率仅为13%。研究区农业以旱作耕地为主，有较长的耕作历史，种植作物有玉米、牧草、黄豆等，主要分布在洼地。坡脚主要为退耕地，种植木豆和板栗，木豆和板栗种植时间约为3～4 a，其中板栗尚未成林。耕地的耕作管理以农户为基本单位，每年11月底对玉米地和黄豆地进行翻耕，肥料主要施用农家肥、草木灰、人粪尿、尿素等，此外还施用少量钙镁磷、过磷酸钙或氯化钾等化肥，施用量因农户而异。牧草地施肥情况与玉米地相似，但一般不施用草木灰和人粪尿。

表1 样地概况

2 研究方法

2.1 样地的选取与样品的采取

根据土地利用方式的不同，于2010年在该村附近选典型玉米地和人工草地。2种土地利用方式的样地描述如表1所示。在每个样地布置10 m×10 m的样方，在样方内在取5个1 m×1 m的小样方，割取样方内样品并称重然后带回实验室烘干，制样，分析；并用土钻“S”分层取10个点的土样混合装入聚乙烯塑料袋中作为1个样品混合，每种类型3个重复。将混合样品带回实验室自然风干，过筛，待测。

研究中采用了PRA的半结构访谈（semi-structured interview）工具，对利用沼气情况进行调查，共调查60户农户，回收58份有效问卷。

2.2 样品处理与分析

样品中的有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）和全钾（TK）含量测定方法分别为重铬酸钾—外加热法（GB 9834—88）、半微量凯式法（GB 7173—87）、氢氧化钠碱熔—钼锑抗比色法（GB7852—87）、氢氧化钠碱熔—火焰光度计法（GB 7854—87）。

2.3 数据处理与分析

数据采用 Excel 2003及SPSS 13.0软件进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 “草—畜”生产模式与传统生产模式固碳能力比较

桂牧1号杂交象草是广西畜牧研究所1992年采用从美国引进的杂交狼尾草[美洲狼尾草（Pennisetum americanum）×象草（Pennisetum purpuneum）]为母本，矮象草（Pennisetum Purpureum cv. Mott）为父本进行杂交育成比亲本质量更好、产量更高的牧草品种[9]。在我国南方广西、广东、湖南、江西等省区种植面积约为1.33万hm2，是我国南方农区畜牧业发展的重要饲草和饲料来源[10]。桂牧一号主要靠根系繁殖，为多年生牧草，每年可刈割3次，由表2可以看出人工草地的净初级生产力是玉米地的5.6倍，两者差异极显著（P＜0.01），且人工草地地上部分利用效率高，90%以上的干物质以饲料的形式进入次级生产，而玉米地的可利用率则不足30%。玉米地的年固碳量为1.741 t/hm2，牧草地是其5倍，为8.985 t/hm2。由此可以得出人工草地相对于传统的农作模式在产量以及碳固定方面都具有较大优势。在生态脆弱的岩溶地区解决日益突出的人地土地矛盾的一个主要出口就是提高土地利用效率，使有限的土地有更大的产值[11]。

表2 2种生产模式的年碳固定量

3.2 “草—畜”生产模式与传统生产模式土壤水分含量差异

由图1可以看出随着土层的加深，牧草地和玉米地均出现pH值变大的情况且变化趋势基本一致，但是在2种利用方式之间并无显著差异，说明2种利用方式对土壤pH值的影响无显著，这与张伟[12]的研究一致。在喀斯特地区，由于土层浅薄，降雨入渗系数大，土壤储水量的变化对植被的存活和生长具有重要意义。玉米地土壤含水量随土层加深不断增大，而牧草10～20 cm层的含水量最低，主要与玉米和牧草的根系分布层次相有关。牧草地土壤水分的变异程度整体较耕地大，但是两者的变异趋势大致相同均表现为变异随土层加深先减小后增大，这可能与耕地植被盖度较小和耕翻活动强烈有关，这与张继光[13]的研究一致。

3.3 “草—畜”生产模式与传统生产模式土壤养分差异

图1 土壤水分含量及pH值差异

由图2可以看出2种土地利用方式SOC随着土层深度的变化趋势一致，均呈现出随着土层深度逐渐减少（除牧草地30～40 cm），且在2种土地利用方式下土壤SOC无差异，说明种植牧草和玉米对土壤SOC无显著影响。

牧草地土壤TN含量变化趋势与SOC一致，均为在0～30 cm逐渐减小，在30～40 cm略有增加，随之又减小。C/N的最高值出现在20～30 cm层（8.11），最小值出现在表层（6.46），原因是0～30 cm是牧草根系的集中分布区，是牧草根系吸收利用氮素的主要土层，而位于30～40 cm的氮素根系难以吸收。玉米地土壤TN含量出现在10～20 cm层，这主要是由于10～20 cm是农作施肥的主要土层，所以该层土壤有外界“补给”养分，进一步说明土壤氮素含量中人类影响因素占大部分因素[14]。

从图中可以看出玉米地与牧草地2种利用方式TK、TP含量变化趋势一致[12]，玉米＞牧草，TK含量在0～30 cm深度差异显著（P＜0.05），TP在0～50 cm差异均显著（P＜0.05），这是由于牧草的地上生物量远大于玉米地，为了给地上部分（牧草）提供钾素和磷素，牧草根系必须从土壤吸收更多的磷钾养分，造成土壤钾磷养分降低，同时也说明养分因素可能成为限制长期牧草种植的主要因素之一[9]。

图2 土壤养分含量差异

3.4 养殖业状况及沼气利用

依据对古周村PRA调查可以看出，古周村农户收入构成为养殖业52%，务工32%，种植业9%，其他7%，养殖业占家庭收入的主要部分，而养殖构成中养牛65%，养猪21%，养禽8%，其他6%，由数据可知古周村养殖方式以养牛为主，并说明古周村已经拥有一定的养殖基础和规模[8]。古周村采用舍饲的养殖方式，即每年2～4月买回1～2岁的牛仔饲养，在牧草生长旺季不补饲；至12月时牧草停止生长饲料缺乏时出栏。这样可以充分利用人工草地，降低饲养管理成本[3]。

由于政府的支持和补贴，古周村32%的家庭拥有沼气池，每年可用时间为10个月，沼渣做回田处理，节省薪柴比率23%。沼气的主要原料是猪尿，而养牛带来的大量牛粪并没有被用于沼气生产，经调查是由于用牛粪做原料产气需要经常清理沼气池，且在当地沼气仅用来生活用火，其他用火依旧依靠玉米秸秆和薪柴提供，因此所需气量并不大，用猪牛尿产气即可满足需求，且2～3 a清理一次沼气池即可。综上所述，在古周村已经初步具备了“草—畜—沼”循环农业模式的雏形[14]，人工草地较传统的玉米不仅仅在生物量上有巨大优势而且利用率高[15]；沼气作为一种清洁能源减少了20%薪柴的使用；沼渣作为一种优质的农家肥[16]在喀斯特地区的功用还有待进一步开发。

4 结 论

通过古周村“草—畜”农业生产模式与传统农业生产模式的调查得出如下结论：

（1）通过比较得知，桂牧一号人工草地的净初级生产力和碳固定量均高于玉米，呈极显著差异，在喀斯特岩溶区土层浅薄，裸岩率高，解决日益突出的人地矛盾的一个主要出口就是提高利用率，因此“草—畜”农业生产模式有很大优势。

（2）牧草和玉米土壤养分均呈现出“上肥下瘦”的趋势，2种利用方式下SOC无差异，即2种土地利用方式对土壤SOC无显著影响；牧草地TP、TK含量显著低于玉米地，即牧草根系吸收大量的P、K养分以供地上部分，牧草对养分需求远高于玉米。

（3）桂西北环江县古周村已经初步具备了“草—畜”农业生产模式向“草—畜—沼”循环农业模式转变的雏形，但利用方式和效率还有待于进一步改善和提高。

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（责任编辑：肖彦资）

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

铜仁学院博士科研启动基金项目（trxyDH1603）；中国科学院西部行动计划项目（KZCX2-XB3-10）

宋希娟（1982-），女，甘肃兰州市人，讲师，主要研究方向农业生态学。

王克林