内蒙古通辽市玉米田改种紫花苜蓿的优势分析

邰继承，杨恒山，张 军

(1.内蒙古民族大学农学院，内蒙古 通辽 028042；2.通辽市畜牧兽医科学研究所，内蒙古 通辽 028000)

紫花苜蓿(Medicagosativa)原产小亚细亚、伊朗、外高加索和土库曼高地，也叫紫苜蓿、苜蓿，在世界范围内有广泛种植，是最重要的农作物之一[1]。欧美畜牧业发达国家多以苜蓿的优质蛋白和玉米(Zeamays)的能量为主，构成家畜特别是草食家畜的主要日粮。迄今为止，种植苜蓿饲养牛羊仍是欧美国家的主要农牧业产业模式。目前，全世界苜蓿种植面积约为3 300万hm2，美国、俄罗斯和阿根廷等国的种植面积约占世界苜蓿种植总面积的70%，其中尤以美国种植面积最大，约为世界苜蓿种植面积的1/3，苜蓿在美国种植业中已成为仅次于小麦(Triticumaestivum)、玉米和水稻(Oryzasativa)的第四大农作物，苜蓿干草的年产值超过80亿美元，而与之相关的产业总产值则超过1 000亿美元，被誉为“现金作物”。我国苜蓿栽培历史悠久，广泛分布于西北、华北、东北地区，是我国栽培面积最大的牧草和重要的养地作物。20世纪中后期，由于我国粮食问题突出，同时，农业投入普遍提高，特别是化肥的大量施用，甚至是盲目、过量的施用，“片面的”替代了苜蓿的养地功能，使得相当部分地区苜蓿栽培面积锐减。当前，我国农业随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高又进入一个新的发展阶段，人民生活已从解决温饱发展到了追求品质和健康，为适应这种新的变化，农业生产结构的适当调整势在必行。农田种草养畜以其较高的生态效益、经济效益和社会效益，正在成为高效农业的重要组成部分[2]。农田种草，实行粮草轮作也是强化农牧结合，促进农牧业可持续发展的举措之一[3]。内蒙古通辽市是我国的产粮大市，国家重要的商品粮基地之一，同时，也是我国重要的畜产品生产基地，当前的农业产业结构也不尽合理，在气候变化的大背景下如何调整通辽市种植业结构，正确定位苜蓿在种植业中的地位，对于指导通辽市农牧业可持续发展和农牧民增产增收均具有重要意义。

1 农田种草是通辽市农牧业可持续发展的必然需求

玉米是通辽市主要的栽培作物，玉米生产在20世纪我国计划经济背景下和饲料工业快速发展时期，曾对解决国家粮食安全、促进通辽地区农业增产和农民增收起了巨大的推动作用。但是，在当前市场经济形势下，农产品的调配与交易不以人的主观意志为转移，而是主要通过市场机制来调节。现阶段我国农产品供给基本平衡，丰年有余，农业由解决温饱逐步转向高品质需求，健康饮食正成为时尚，农业产业结构不合理的问题进一步加剧。近年，国家出台相关政策以稳定猪禽生产，大力发展草食家畜，正是基于人们对于膳食结构有了更高的要求。玉米是我国的三大粮食作物之一，产量约占全国粮食产量的1/4[4]。玉米消费从地区分布来看，以长江为界基本是各占一半，而北方各省生产玉米75%左右，尤其是东北三省和内蒙古东部地区玉米常年播种面积在750万～780万hm2,产量在4 000万t左右,玉米产量占我国的35%～40%。而长江以南各省玉米产量仅占全国的25%左右,自给率只有50%左右,因此，玉米供求矛盾的地域差异显著。20世纪，南方各省市每年都要从北方调运大量玉米以解决其需求，呈现为“北粮南运”的局面，其中，大部分运销距离超过3 000 km[5]。但在我国加入世贸组织后，特别是2002年5月13日，美国通过的农业安全与农村投资法案(Agricultural Security and Rural Investment Act of 2002，简称为新农业法案)生效后，加强了对农业补贴的力度，该法案规定在未来10年内用于农业的拨款达到1 900亿美元，大大提高了其农产品价格竞争力。国内玉米由于价格劣势逐步丧失南方部分省市玉米销售市场；而华北玉米产区由于地缘优势和气候优势相对东北具有较高的比较效益。其次，我国饲料工业经过几十年的发展基本稳定，饲料市场相对饱和，对于作为主要能量饲料的玉米的市场需求也相应疲软，国际畜牧网(http://www.guojixumu.com)2011年4月15日新闻报道，冯利臣(中国玉米网首席分析师)在接受电话采访时表示我国南方港口玉米库存积压已较严重，表明南方养殖行业疲软。另据中国玉米网(http://www.yumi.com.cn)跟踪调查的市场信息显示，截至2011年4月8日，我国北方港口港内玉米库存约159万t，港外库存90多万t；同时，南方港口库存约44万t，均超过历史正常水平。这些势必使玉米销售市场逐步萎缩，通辽市未来玉米外运的市场同样前景堪忧。而在我国，目前玉米以原粮直接入口所占的比重虽然有所提高，但是仍然很少；工业用粮所需量近年有增加趋势但也基本稳定。以上种种原因决定了通辽市未来玉米销售上将面临更大的挑战。

通辽地区作为我国典型的农牧交错区，近百年的农业开垦致使原有草地土壤退化严重。农田草业的发展不仅关系到畜牧业的发展，而且对整个农业生态系统都具有明显的综合效益。农田种草从草畜矛盾的根源上解决问题，以小范围集约高效农田种草养畜确保大范围草地禁牧生态恢复，从而实现农牧交错地区畜牧业发展和生态建设的双赢。同时，粮草轮作也是土地用养结合的良好途径，也利于稳定和提升农田生产力。苜蓿作为主要的栽培牧草，不仅是农牧结合的纽带，而且其生产对整个农业结构中的种植业、畜牧业及加工业等都会产生重要的影响。由此可见，通辽市农业生产结构面临着战略性调整的迫切要求，农田种草是该地区农牧业可持续发展的必然选择。

2 通辽市发展苜蓿产业的优势分析

2.1自然条件较适宜紫花苜蓿的生长 通辽市地处亚洲大陆的东部，位于42°15′～45°41′ N、119°15′～123°43′ E，远离海洋，气候受海洋影响较小，而受西伯利亚和蒙古冷高压及东南季风影响较大，属于温带大陆季风气候类型，春季升温快，气温日较差大，干燥多大风；夏季湿热，降水集中；秋季短暂而凉爽；冬季漫长而寒冷。大部分地区无霜期为100～150 d，年降水量350～450 mm。其中南部地区无霜期为140～150 d，年降水量400 mm左右，相对水热充足。苜蓿的生长适应性强，通辽地区均可种植。但对比分析可以看出，通辽市南部地区相对更加适宜。在通辽市南部科尔沁地区的田间试验可以看出(图1)，农田种植苜蓿，在精细管理条件下小区产量(干草)除第1年外均可超过12 500 kg·hm-2(其中第1年刈割2次，其他年限刈割4次)，以第2年产量最高，达到了14 967.23 kg·hm-2，显著高于生长6年和1年的苜蓿产量，生长2、3、4年的草产量间无显著差异[6]。这说明通辽地区不但可以种植苜蓿，而且在适宜管理条件下完全可获得高产，并可重复利用4年左右。通辽市北部由于热量限制会影响苜蓿产量，但其影响程度如何还有待研究，今后将通过田间试验进一步完善。

图1 不同年限苜蓿草地草产量比较[6]

另外，在全球气候变暖的背景下，东北农牧交错带气候呈变干变暖的趋势。以通辽市为例，20世纪末与50年代相比，平均气温上升了1.4 ℃；年降水量在周期变化中有减少的趋势[7]。联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)第4次评估报告指出，农业生产受未来气候变化的影响是显著而广泛的，这将使农业生产的不稳定性增加，同时，由于气候变化可能会引起区域种植业布局改变，局部地区的农业极端天气事件频发[8]。东北地区是我国受全球气候变化影响最显著、粮食单产波动最大的区域之一[9]。干旱、低温冷害是我国北方地区主要农业气象灾害，在通辽地区发生比较严重和频繁，尤其在严重低温冷害的年份玉米减产可超过20%，品质也随之下降[10-11]。在干暖化的气候背景下，以籽粒为收获对象的粮食作物更易受到干旱、低温冷害等的胁迫，而种植牧草是以营养体为收获对象，对环境的适应幅度较大，可以在相对恶劣的自然条件下取得高产、稳产。

2.2种植苜蓿具有相对种植玉米更高的比较效益 内蒙古自治区人均耕地资源和粮食产量均位居全国前列，作为国家主要的畜牧业基地，适当的退耕还草是促使畜牧业持续发展和壮大的重要保障。内蒙古西部地区主要种植麦类作物，是当前我国人民生活中的主要粮食作物。因此，迫于国家粮食安全不可能占用较多耕地发展草业，通辽市种植业以玉米为主，不仅种植面积大，而且集中连片，年产玉米350万t以上，其中相当部分被用作饲料用粮。伴随着饲料工业逐步稳定，每年玉米收获后，卖玉米就成为种粮农民最犯愁的事情。甚至在较好的年份也表现为增产不增收，这也是种植业结构不尽合理的真实体现。国家制定政策，对于种植业进行适当调整，其中自然兼顾粮食安全和产业协调发展。因此，把原来用作生产饲料粮的耕地，经过可行性论证后因地制宜的部分调整种植高产、优质饲草作物是其首选措施。对通辽市而言，就是要适当减少玉米的种植面积，增加高产饲草的种植面积。这样不仅可以缓解卖玉米难的问题，而且可以以收获营养体代替单纯的收获籽粒，从而充分发挥资源潜力。另外，从经济收益方面考虑，要充分调动适宜地区农民以草代粮的积极性，必须使其每年土地收益有所增加，至少要等于原来收益，否则，农田种草也只能是一句口号。与通辽地区一年一季的种植制度相比华北玉米种植区一年两季的种植制度更加具有优势，华北地区种植苜蓿虽然产量较高，但相比一年两熟的农作制度收益难有提高；通辽地区种植苜蓿只要超过种植玉米收益，适宜推广就有可能。从近年来农田种草的研究与生产实践来看，通辽地区水浇地种植玉米和种植苜蓿二者相比，种植苜蓿效益相比玉米增加1 050元·hm-2[7]。

2.3发展苜蓿产业可以提高通辽市玉米资源的转化利用效率 农田种草养畜是一个复杂的系统工程，它是以畜产品效益最大为目标，牧草、饲料作物的生产应该着眼并服务于饲养对象。针对饲养家畜的食性及营养需求特点，因畜而异地选择适宜的饲料配比是高效养畜的前提。家畜饲养需要提供均衡、持续的饲料供应，任何一种单一的饲料都很难满足家畜在营养物质方面的需要。玉米虽然具有“饲料皇后”的美誉，但是其粗蛋白含量不高，而且除了玉米籽粒外大量的玉米秸秆利用率较低，并且不具备多次刈割利用的生物学特性，在草食畜牧业中不能解决所有的饲料问题，特别是在解决草地禁牧背景下青绿饲草短缺的问题上，优势远不及牧草，其养畜的转化效益也低于牧草。玉米如果与苜蓿适量搭配种植，在家畜养殖上可以充分发挥苜蓿“饲草之王”和玉米“饲料皇后”的优势。苜蓿和玉米籽粒搭配应用于猪禽等家畜生产领域，剩下的玉米秸杆，一般只适用于草食家畜生产领域，而且效率低下。玉米秸秆的利用效率不高是多年来生产上没有解决的问题，也是对资源的一种浪费。如果玉米秸杆与苜蓿的青绿鲜草按一定比例合理搭配，再结合实际添加适量精饲料就可满足草食家畜对于各种营养的需求。这既有利于提高玉米秸秆的利用效率，又有利于解决家畜饲喂青绿鲜草必须添加青干草而造成生产成本增加的问题。如果玉米秸秆资源利用效率提高30%～50%，那么未来通辽市养殖业就有了充足的饲草料保证。

2.4发展苜蓿产业可以改善通辽地区的生态环境，增加土壤碳库储量 苜蓿是一种多年生豆科牧草，返青早、生长快，在通辽地区一般4月上中旬左右返青，5月中下旬左右就可以覆盖农田地表，相比种植玉米覆盖农田地表时间约提前1个月。并且一次种植之后可以多年连续利用，这样就可以显著降低由于人为耕作措施而引起的土壤风蚀。通辽地区历史上曾经是水草丰美的放牧草地，经过百余年的农垦已经演变为典型的半农半牧地区，由于人类的不合理利用，土地沙化严重，以通辽市为主体的科尔沁沙地已成为我国面积最大的沙地，成为我国北方农牧交错带生态环境恶化最为严重的地区之一。春季风大，天气干旱少雨，土壤含水量较低，此时，如果地表裸露，表层土壤在大风天气下很容易吹散，这是通辽市春季浮尘天气频发的主要原因。通辽市科尔沁地区土壤风蚀最严重的3月下旬到4月中旬的试验表明，苜蓿地的输土量仅为玉米地的41.81%[7]。所以，如果增大通辽地区苜蓿的种植面积，春季地表的植被盖度将显著增加，即使遇到大风天气，沙尘天气的几率和强度都将显著降低，可以不同程度地改善通辽地区的生态环境。同时，苜蓿生物学产量大，根系发达，入土较深，可以显著提高剖面土壤中的有机碳含量，在用地的同时也达到了养地的目的。特别是在当前气候变化的大背景下，增加土壤碳汇成为缓解气候变化的重要途径。根据美国橡树岭国家实验室CO2信息分析中心公布的数据，2008年我国因能源消费而排放的CO2为63.3亿t，同年美国的排放量为56.2亿t[12]。我国已成为世界温室气体排放总量第一大国，当前又处于经济快速发展时期，未来几十年将面临巨大减排压力。全球土壤有机碳库容量可观，约为1 550 Pg，是大气碳库的2倍，陆地生物质碳库的2～4倍，土壤有机碳库的微小变化就会显著影响大气CO2水平[13-15]。但在陆地生态系统中只有农业土壤碳库是受到强烈干扰且短时间尺度内可调节的，因而农业土壤碳库储量及其固碳能力成为评估各国近期温室气体减排潜力的重要依据[16]。如何在保障粮食安全的前提下，有效地提高我国耕地尤其是北方旱地土壤有机碳含量，以减轻节能减排对于工业发展的压力，是农业科学领域重要的研究课题。农田种草可以显著提高土壤有机碳含量。就通辽地区而言，关于随苜蓿种植年限的增加农田土壤有机碳储量变化方面的表现已有报道，种植年限越长土壤有机碳储量越高[17]；而苜蓿与无芒雀麦(Bromusinnermis)隔行混播不仅能显著提高农田土壤有机碳储量，还可以有效提升土壤有机碳的抗氧化分解能力，这对于提升我国农田土壤碳储量具有重要的现实意义[18-19](图2、图3)。

图2 不同播种方式下生长2年紫花苜蓿土壤有机碳储量比较[18]

图3 不同播种方式下生长2年紫花苜蓿土壤有机碳氧化稳定性比较[19]

2.5发展苜蓿产业，通辽市具有较好的地缘优势 一种产业能否发展壮大，除了需要政府扶持、社会关注外，更主要的是要有市场需求，这是产业发展的根本动力。从我国当前人民生活水平状况和未来农牧业发展趋势来看，苜蓿产品的市场需求都很大，国内草产品市场供不应求，每年我国还要从北美进口大量苜蓿干草到东南沿海发达地区。苜蓿草粉在我国用于猪、鸡的配合饲料深受欢迎。而随着人民生活水平的逐步提高，对于肉、蛋、奶的需求还将继续增加。在我国的传统食物结构中，人均肉、蛋消费早已达到或超过世界平均水平，而牛奶消费的比例显著偏低，不足世界平均的1/10，发展奶牛业是提高城乡居民营养水平的迫切需要。尽管近年来我国奶牛业发展很快，但人均牛奶占用量仍然很低，与《中国居民膳食指南》所规定的人均年消费36 kg仍有很大差距。同时，我国牛奶消费极其不平衡，农村人均消费量不足城镇人均消费量的10%，如农村消费水平提高到城镇水平，牛奶国内市场的需求量就将增加近3倍[7]。因此，在很长的一段时间内，国内市场牛奶需求旺盛，奶牛业发展空间巨大，到时对草产品的需求将更大。通辽市地理位置特殊，地缘优势明显，除本市畜牧业基础较好外，还背靠草地“白灾”频发的内蒙古锡林郭勒地区，农田种草将对该区以牛羊为主的草地畜牧业的发展提供有力保障，这也是现实的就近的国内销售市场。此外，通辽地区交通便利，公路、铁路网密集，可以辐射整个东北和华北地区，与草畜产品消费量大的北京、天津、沈阳、长春等大城市相邻，距国际市场苜蓿主要进口国日本、台湾等国家和地区也较近。因此，只要苜蓿生产逐渐形成产业，产品品质达到国际要求，就可以凭借地缘优势、劳动力资源优势而具有较强的市场竞争力，在国际草产品市场上争得分额。

3 展望

我国草业科技起步相对较晚，基础薄弱，草产业的科技投入不足，草业科技发展长期滞后于发达国家。只是最近的30年，我国的草业科学理论才有了突破性的进展,特别是在1984年由钱学森院士提出的草业系统工程思想和任继周院士建立的草业生态系统理论指导下才使我国的草业科学思想达到了世界领先水平[20-24]。1984年6月28日，钱学森院士在《内蒙古日报》创造性地提出了知识密集型草产业的问题，并进一步诠释了知识密集型草产业的含义，提到了农区和林区的草业发展问题，奠定了完整的草业科学和草业生产范畴。

农田种草作为世界畜牧业发展的一个趋势，在发达国家比重较大，而在我国尚处于起步阶段，很多基础理论研究有待进一步开展。农田种草养畜从草畜矛盾的根源上解决问题，以小范围集约高效农田种草养畜确保大范围草地禁牧生态恢复，从而实现农牧交错地区畜牧业发展和生态建设的双赢。农田种草既与栽培草地建植不同，又与粮食作物生产有别，因此，农田种草绝不能套用栽培草地建植或粮食作物生产的模式，必须建立自己的高产、优质栽培技术体系。多年来，我国苜蓿种植以培肥地力兼顾饲草生产为目的，主要种植在没有灌溉条件的瘠薄地、盐碱地上，基本不施肥或很少施肥。苜蓿对土壤肥力影响的报道也多为在粗放栽培条件下的研究，而在高投入、高产出的农田栽培条件下对土壤的全面影响的研究报道较少。因此，在我国农业结构调整的背景下，以后要加强研究农田高水肥、精细管理条件下种植苜蓿对土壤肥力的影响，加强苜蓿草地高产、优质建植技术和牧草新品种选育以及适地适种的技术研究，这对于合理施肥、提高农民经济效益，促进农牧业的持续发展等都具有十分重要的意义。其次，还要重视农田草地土壤固碳研究，提高科技支撑水平。我国在土壤固碳方面特别是水稻土固碳机制的研究上虽然取得了较大进展[25-26]，但是草地土壤固碳研究相对还非常落后，固碳机制上尚不十分清楚。近些年，科技人员虽然进行了一些研究，但往往缺乏创新性、系统性，研究内容也局限于小范围或特定的草原。农田种草条件下的固碳机制研究作为一种有别于天然草地系统的全新事物，今后还需要进一步加大投入，深入研究。再次，开展以科技为先导的产、学、研结合的苜蓿草业产业化工程示范，建立知识技术密集型的苜蓿专业化生产基地，深入研究草产品加工技术也是农田种草技术体系中需要加强的重要环节。

总之，21世纪是人类全面变革发展观的世纪，是自然生态与人类社会协调发展的世纪。随着畜牧业的发展和我国农业产业结构调整的不断推进，牧草的作用已经越来越被广大农民所重视，大力发展牧草产业已经逐步成为提高农业综合效益的重要手段。草业是具备多种功能、多重效益的战略性产业，是农业现代化的重要标志[27-28]。相信苜蓿草产业必将迎来新的发展机遇。

[1]耿华珠,吴永敷,曹致中.中国苜蓿[M].北京:中国农业出版社,1995：1-5.

[2]沈益新.农田种草的生态学意义和作用[J].畜牧与兽医,2004,36(4):1-3.

[3]李毓堂.推动未来中国农业持续高效发展的新战略——草地资源开发和发展知识密集型草产业[J].中国草地,2000(1):1-3.

[4]孙丽,刘钟钦,高国栋,等.中国玉米生产及贸易现状分析[J].经济研究导刊,2009(4):174-175.

[5]王明生.我国玉米生产和流通的现状、问题及对策[J].农村金融与市场经济,2000(5):4-9.

[6]邰继承,张丽妍,杨恒山.种植年限对紫花苜蓿栽培草地草产量及土壤氮、磷、钾含量的影响[J].草业科学,2009,26(12):82-86.

[7]杨恒山,曹敏建,王国君.东北农牧交错带种草养畜的理论与技术[M].赤峰:内蒙古科学技术出版社,2004:25-27,67-71,162-166.

[8]IPCC.Climate Change：Mitigation of climate change.Working group III Contribution to the fourth assessment report of the IPCC[M].Cambridge,UK：Cambridge University Press,2007:195-199.

[9]程叶青,张平宇.中国粮食生产的区域格局变化及东北商品粮基地的响应[J].地理科学,2005,25(5):513-520.

[10]马树庆,刘玉英,王琪.玉米低温冷害动态评估和预测方法[J].应用生态学报,2006,17(10):1905-1910.

[11]马树庆,袭祝香,王琪.中国东北地区玉米低温冷害风险评估研究[J].自然灾害学报,2003,12(3):137-141.

[12]周伟,米红.中国碳排放:国际比较与减排战略[J].资源科学,2010,32(8):1570-1577.

[13]Lal R.Soil carbon sequestration impacts on global climate change and food security[J].Science,2004,304：1623-1627.

[14]Lal R.World soils and the greenhouse effect[J].Global Change News Letter,1999,37:4-5.

[15]Watson R T,Noble I R.Carbon and the science-policy nexus：the Kyoto challenge[C].In:Steffen W,Jager J,Carson D,etal.Challenges of a Changing Earth.Proceedings of the Global Change Open Science Conference[C].Berlin：Springer,2001:57-64.

[16]潘根兴.中国土壤有机碳库及其演变与应对气候变化[J].气候变化研究进展,2008,4(5):282-289.

[17]邰继承,杨恒山,张庆国,等.种植年限对紫花苜蓿人工草地土壤碳、氮含量及根际土壤固氮力的影响[J].土壤通报,2010,41(3):603-607.

[18]邰继承,杨恒山,范富,等.播种方式对紫花苜蓿+无芒雀麦人工草地浅剖面土壤C、N分布及储量的影响[J].草业学报,2010,19(6):41-45.

[19]邰继承,杨恒山,范富,等.播种方式对紫花苜蓿+无芒雀麦草地土壤碳密度和组分的影响[J].草业科学,2010,27(6):102-107.

[20]中国草业协会.国家杰出贡献科学家钱学森关于草业的论述[J].草业科学,1992,9(4):11-19.

[21]任继周.南方草山是建立草地农业系统发展畜牧业的重要基地[J].国外畜牧学——草原与牧草,1984(1):8-12.

[22]任继周.从农业生态系统的理论来看草业的发生与发展[J].中国草原与牧草,1985(4):5-7.

[23]任继周.发刊词[J].草业学报,1990(1):1-2.

[24]任继周.草地农业生态学[M].北京:中国农业出版社,1995:9-18.

[25]潘根兴,周萍,李恋卿,等.固碳土壤学的核心科学问题与研究进展[J].土壤学报,2007,44(2):327-337.

[26]潘根兴,李恋卿,郑聚锋,等.土壤碳循环研究及中国稻田土壤固碳研究的进展与问题[J].土壤学报,2008,45(5):901-913.

[27]刘加文.中国草业现状及当前的主要任务[J].草业科学,2008,25(2):1-5.

[28]刘成果.奶业振兴,急需草业支撑——在农区草业发展论坛上的发言[J].草业科学,2008,25(12):3-5.