免耕人工草地的生态与生产力动态变化研究

【摘要】本试验根据3种不同类型的草地设置3块实验地，一是1年生免耕草地，设在四川省红原县农牧局打贮草基地内，距县城1km，1998年免耕种植燕麦，面积4.67hm2(70亩)，以0.67hm2(10亩)翻耕作...

摘要：通过对免耕人工草地与翻耕人工草地的生态变化和生产力动态变化对比试验研究。结果表明：与翻耕人工草地相比，免耕人工草地的植物群落结构较复杂，群落稳定性强；土壤表层有机质和速效养分较高，土壤化学性状更优；可有效降低水土流失；风干草产量提高15.4％，增产效果显著；风干草的粗蛋白含量平均高0.2个百分点。牧草质量较优；有效利用年限更长，至少在6年以上。

关键词：免耕草地：生态：生产力动态

中图分类号：S812.5　文献标识码：A　文章编号：1007-273X(2008)01-0030-02

建立免耕人工草地可以保护草地生态，降低生产成本，建立人工打草地和进行家畜的冬草贮备，是一项集生态效益和经济效益于一体的牧区实用新技术。但免耕人工草地的植被组成、土壤理化性状、土壤涵(蓄)水能力、水土流失状况、产草量、利用年限等与翻耕人工草地究竟有何差异?针对这些问题，特进行了本项试验研究。

1　试验地概况

本试验根据3种不同类型的草地设置3块实验地，一是1年生免耕草地，设在四川省红原县农牧局打贮草基地内，距县城1km，1998年免耕种植燕麦，面积4.67hm2(70亩)，以0.67hm2(10亩)翻耕作对照(简称一号地)。二是牧户色尔甲的冬草场，龙唐公路59km处，距县城10km。地处白河一级阶地，属亚高山退化草甸草地，1997年开展家庭牧场示范，将其中的3.33hm2(50亩)草场免耕种植多年生牧草(川草1号老芒麦)，至2003年已利用6年(简称二号地)。三是四川省草原科学研究院的牧草试验场，距县城10km，草场总面积20余公顷，属典型的亚高山退化草甸，以沙草科和杂类草为主，2002年以其中的20hm2采用部分清除地面植被的方法，免耕种植川草1号、川草2号老芒麦和披碱草，其中翻耕0.67hm2(10亩)作对照(简称三号地)。本项目的各项研究内容分别在以上3块地中进行。

2　研究内容和方法

2.1　免耕人工草地的生态变化研究

在一号地于播种当年和第2年的7月中旬，选择样点测定地下部5cm、10cm、15cm的土壤温度，0～15cm的土壤孔隙度，土壤含水率，速效N、P、K含量；并在三号地选坡度15°的地段，采用简易径流场法，测定免耕与翻耕草地的土壤流失量，于5～9月每月15日定期取沉沙池内的泥沙，带回室内烘干至恒重称量，再结合当月的降雨量计算泥沙流失强度。

2.2　免耕人工草地的生产力动态变化研究

分别在上述一、二、三号地进行，主要观察测定免耕人工草地的植被组成与演替、牧草产量、牧草营养成分、有效利用年限等，于栽培禾草初花期取样刈割测定鲜草产量，然后将禾草风干测定干草产量，再按栽培牧草、天然植物分类称重，取混合样品分析营养成分。

3　结果与分析

3.1　免耕人工草地的土壤状况

经过取样测定，多年生免耕人工草地播种当年和第2年的土温、0～15cm土壤孔隙率、土壤含水率、速效养分等情况结果列表1。

3.1.1 土壤温度 由表1看出，多年生免耕人工草地建植当年，在牧草旺盛生长期的7月份，5～10cm的土温为19.8～18.2℃，与翻耕的差异不大，主要是免耕在播种前进行了地面处理，造成了5～10cm的松土层，这正是第1年多年生牧草根系主要分布的土层，其温度的高低具有重要意义。而15cm的土层，免耕比翻耕的土温低1.4℃。播种第2年，免耕与翻耕各层次的土温变化趋势基本一致。

3.1.2　土壤孔隙度与土壤含水率免耕人工草地播种当年，0～15cm土壤的孔隙率为62.5％，比翻耕低3.1个百分点。第2年为55.4％，比翻耕低3.3个百分点，主要差异在于10～15cm土壤免耕较翻耕紧实。

土壤含水率免耕比翻耕第1年低1.2个百分点。第2年二者的差异缩小，相差0.8个百分点。

3.1.3　土壤速效养分 土壤速效养分含量取决于土壤有机质总量的多少和分解速度。经0～15cm土层的速效养分测定，免耕由于未破坏土壤的原有层次结构，表层土壤有机质较多，且土温与翻耕相差不大，故播种当年和第2年，土壤中速效N、P、K均较翻耕高，有利于栽培牧草的早期生长，为以后的高产奠定了良好的基础。翻耕播种由于将底层生土翻耕至地表。土壤中有机质含量和速效养分较免耕地低。

3.2　免耕草地的水土流失情况

免耕人工草地建植当年，坡度15。地段的水土流失量测定结果列表2。

由表2可以看出，降雨将造成一定坡度地块的水土流失。在本试验条件下，坡度15°地段由于耕作方式不同，地表在相同降雨量和降雨强度下，土壤流失量存在很大差异。全翻耕种草地由于土壤表层疏松且完露，在5～9月降雨量498.6mm的情况下，土壤流失量最大，为179.7kg/667m2；免耕播种虽然进行了疏松表层土处理，但对表层破坏不大，且地表植被未完全破坏，仍保留了一部份天然禾草，土壤流失较轻，为50.7kg/667m2，比翻耕地减少129.0kg/667m2，降低71.79％。再从土壤流失的时间分布看，免耕播种在播种后的前两个月土壤流失量较大，占生长期流失总量的73.6％，后期因植被覆盖度加大，土壤流失量逐渐减少，直至接近对照水平；而翻耕地的土壤流失量则始终高于免耕地。

3.3　免耕人工草地的生产力动态

通过对1年生人工草地的产量、干草粗蛋白含量和栽培草比例的测定。及6年时间对多年生人工草地的风干草产量、栽培草比例的测定，得到免耕与翻耕人工草地的生产力动态情况，结果列表3。

3.3.1　植物群落结构变化通过对免耕和翻耕人工草地1～6年的植物群落结构调查，采用部分清除地面植被方法建植的免耕多年生人工草地，第1年栽培牧草比例(重量比，下同)仅为37.4％，第2年上升为83.7％，第3～4年仍保持81.5％～76.3％，直到第6年栽培牧草在群落中的比例为60.8％。说明免耕种草与一般的补播改良天然草地的不同点在于前者建立了以栽培牧草为主的植物群落结构。翻耕建植的多年生人工草地，从第2年起，栽培牧草的比例比免耕高5～6个百分点，以后随着野生牧草的不断侵入，栽培牧草比例迅速下降，其变化趋势与免耕相同，反映出高寒牧区人工草地的基本退化趋势。

3.3.2　产草量 从表3看出，免耕1年生人工草地风干草667m2产量为985.4kg，而翻耕的风干草667m2产量为998.6kg。比免耕多13.2kg，经方差分析，差异不显著，表明采 用免耕技术不影响优良品种产草性能的发挥。

免耕多年生人工草地建植采用部分清除地面植被的方法(即只清除双子叶杂草，保留部分禾本科优良牧草)，第1年就可形成较高的产草量，667m2产风干草319.6kg，而翻耕种植的多年生牧草第1年多数处于分蘖期，产草量仅128.3kg，免耕种植比翻耕种植多191.3kg，产量提高149.1％。免耕人工草地第2年产草量达586.3kg，第3年处于产草量高峰期，风干草667m2产量达610.5kg，第4年开始下降，一直到第6年风干草667m2产量降至418kg，年均降幅为20.8％；翻耕多年生人工草地第2年为产量高峰期，第3年为产量持续期，第4年开始大幅下降，直到第6年风干草667m2产量仅354.4kg，年平均降幅为23.9％；免耕比翻耕年均降幅低3.1个百分点。其原因可能是免耕人工草地群落结构的多样性所致。

从免耕多年生人工草地1～6年的风干草产量分析，除第2年略低于翻耕草地外，其他5年都明显高于翻耕草地，667m2 6年风干草总产量为2970.5kg，年均产风干草495.1kg；翻耕草地667m2 6年的风干草总量为2574.5kg，年均产429.1kg，免耕比翻耕平均多66.0kg，提高15.4％，增产效果十分显著。

3.3.3　风干草粗蛋白 经过营养成分比较分析，免耕人工草地风干草混合样品的粗蛋白质为9.8％，而翻耕人工草地风干草中的粗蛋白质为9.6％，免耕比翻耕高0.2个百分点。主要是前者植物群落结构较复杂，天然优良牧草占有一定比例造成的，而高寒牧区的天然优良牧草的粗蛋白含量一般比人工栽培的单一披碱草、老芒麦等略高一些。

3.3.4　有效利用年限从表3可看出，应用川草1号老芒麦建植的免耕多年生人工草地，至第6年667m2风干草产量仍达418.0kg，为天然草地产草量(一般667m2产风干草80～100kg)的4.2～5.2倍，比翻耕草地的风干草产量高17.9％，仍有打草利用价值，说明免耕人工草地的有效利用年限至少在6年以上。

4　小结

(1)采用免耕建植的1年生人工草地，播种当年0～15cm的土壤温度、土壤孔隙度、土壤含水率比翻耕人工草地略低，但由于免耕未彻底破坏土壤层次结构，表层有机质和速效养分均较翻耕高，有利于牧草的早期生长，故产草量与翻耕无显著差异。

(2)多年生牧草播种当年生长缓慢，根系分布较浅，而采用免耕建植多年生人工草地，由于0～10cm的土层其物理性状与翻耕相似，而化学性状优于翻耕，加之地面处理时保留了部分天然优良禾草，播种当年就可获得319.6kg/667m2的风干草，比翻耕种植的产量提高149.1％。且有效利用年限可达6年以上。

免耕多年生人工草地667m2 6年的风干草总产量达2970.5kg，667m2年均产风干草495.1kg；翻耕草地667m2 6年的风干草总产量为2574.5kg，667m2年均产风干草429.1kg。免耕比翻耕每667m2产量高66.0kg，增产15.4％，增产效果非常显著。

(3)由于免耕草地的植物群落结构较复杂，群落稳定性强，故产草量的年均变幅比翻耕小，且风干草的粗蛋白含量平均比翻耕高0.2个百分点，牧草质量较优。

(4)采用免耕建植人工草地，由于地面仍保留了部分植被(包括活植物体和枯死残体)，可有效降低水土流失，在本试验条件下，免耕比翻耕减少土壤流失量71.79％。

因此，免耕种草是一项集生态效益和经济效益于一体的种草新技术。