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草田輪作，就是將牧草與作物在一定的地塊、一定的年限內，按照規(guī)定好的順序進行輪換種植的一種合理利用土地的耕作制度［1］。實施草田輪作，對合理地利用土地資源，改善土壤肥力，實現(xiàn)農牧業(yè)的可持續(xù)生產具有重要意義［2］。草田輪作的最早雛形是作物和綠肥的輪作。綠肥指所有能翻耕到土里作為肥料用的綠色植物［3］，綠肥植物和飼用植物在生物學特性、種類和經濟利用等方面是有區(qū)別的，但一般從農業(yè)生產的經濟效益和植物的綜合利用考慮，二者又是不宜分割的。一種植物既可作為綠肥植物又可作為飼用植物［4］，而且，我國的牧草在綠肥植物中占有絕大部分比例，主要包括紫云英（Astragalussinicus）、紫花苜蓿（Medicagosativa）、草木樨（Melilotusofficina－lis）、黑麥草（Loliumperenne）、箭筈豌豆（Viciasa－tiva）、毛苕子（V．villosa）、沙打旺（A．adsurgens）、紅豆草（Onobrychisviciifolia）、小冠花（Coronillavaria）、亞歷山大三葉草（Trifoliumalexandri－num）、無芒雀麥（Bromusinermis）、扁穂冰草（Agropyroncristatum）、老芒麥（Elymussibiri－cus）、披堿草（E．dahuricus）、百脈根（Lotuscornic－ulatus）、山黧豆（Lathyrussativus）、秣食豆（Gly－cinemax）和田菁（Sesbaniacannabina）等。我國古代勞動人民就認識到草田輪作具有提高土壤有機質［5］，增加氮素供給、改善土壤物理性、維持土壤養(yǎng)分平衡和防止土壤侵蝕等作用［6］。用地與養(yǎng)地結合的草田輪作制度是我國傳統(tǒng)耕作制度的精華。在未來的種植結構中，飼用作物和牧草的種植面積將大幅度增加［7］。而草田輪作是滿足飼料糧需求和養(yǎng)地作用的最佳耕作制度，也是實現(xiàn)由傳統(tǒng)的糧經“二元”結構，向糧經飼“三元”結構轉變的重要措施。   1我國草田輪作的研究歷史   1．1我國古代有關草田輪作的記載   幾千年以前，我國的勞動人民就開始利用綠肥培肥地力等一系列農業(yè)技術措施來促進農業(yè)生產。在我國的種植業(yè)歷史上，種草應該是農作物種植的先導［8］。糧肥輪作作為草田輪作的最初形態(tài)，在我國有著悠久的歷史和豐富的經驗。我國從戰(zhàn)國時期開始了輪作復種制，漢代北方輪作復種制已相當普遍。東漢鄭玄的《周禮》中，就談到谷子（Setariaitalica）、冬麥（Triticumaesti－vum）和大豆（G．max）輪作復種［9］。苜蓿在關中、天水等地種植較廣泛［10］。魏晉南北朝是我國糧肥輪作的發(fā)端。西晉郭義恭的《廣志》中說：“苕草，色青黃，紫華，十二月稻下種之，蔓延殷盛，可以美田”。隋唐和南宋時代，南方的綠肥作物與糧食作物的輪作復種制有了初步發(fā)展，不僅普及了一年兩熟制，而且還出現(xiàn)了一年三熟制。元代，南方和北方輪作復種制都有新的發(fā)展。在北方，繼承和發(fā)展了糧食作物與綠肥作物的輪作復種制［9］。明代是我國糧食作物與綠肥作物輪作得到全面發(fā)展的時期。不論南方還是北方，都發(fā)展了糧食作物與綠肥作物的輪作復種制。在《農政全書》、《天工開物》、《沈氏農書》、《張氏補農書》等書中多處敘述了我國南方用蠶豆（V．faba）、大麥（Hordeumvulgare）、黃花苜蓿（M．falcata）作棉田綠肥，苕子、紫云英、黃花苜蓿作稻田綠肥的經驗。這表明，明代以后在我國長江以南和黃淮流域草田輪作的種植方式已經相當廣泛［11］。這種既充分用地又積極養(yǎng)地的方法，逐漸成為我國農作制中的傳統(tǒng)經驗。在清代又發(fā)展了糧肥輪作復種的兩年三熟制和棉肥輪作復種的一年兩熟制。清代對綠肥的應用比以前更加廣泛，黍（Panicummil－iaceum）、稷（P．milaceumvar．effusum）、麥、棉（Gossypium）、稻（O．sativa）等，均與綠肥輪作復種，其范圍之廣，種類之多，都是可觀的［9］。張宗法的《三農紀》中所說的“苕子……稻初黃時，漫撒田中，至明年四、五月收獲”就是對清代我國的長江中下游地區(qū)盛行糧肥套種經驗的總結［12］。明清時期，對綠肥作物與糧食作物輪作從理論和技術上，都得到了豐富和發(fā)展，且用地和養(yǎng)地的方式方法不斷完善，形式多樣化，使得綠肥作物和糧食作物的輪作應用范圍不斷擴大。   1．2民國時期的草田輪作   民國時期，江南作物種植制度以棉稻輪作為主。輪作形式以兩年三熟制為主，種棉后種植苜蓿、紫云英等綠肥作物。由于肥料匱乏和勞動力短缺，綠肥在江南的種植有所增加［13］。黃河上游區(qū)域以耐干旱的農作物為主，糜子（P．miliaceum）、谷子、豆類、燕麥（Avenasativa）、莜麥（A．nuda）、高粱（Sorghumbicolor）等具有一定的種植區(qū)域［14］。此時的草田輪作除養(yǎng)地外，主要是為了緩解人口的快速增長而引起的人地矛盾。如陰山北麓農牧交錯帶的草田輪作制度，是用來滿足人口增加的口糧需求和飼養(yǎng)牲畜［15］。而以冬小麥為核心的一年兩熟制在華北地區(qū)比較普遍，輪作模式極為繁復。主要是恢復土壤肥力，起到養(yǎng)地的作用［16］。我國東北南部是按高梁－谷子－大豆的次序換茬種植，東北北部是按大豆－谷子－小麥－高粱的次序換茬種植；西北半干旱地區(qū)按扁豆（Lablabpurpureus）、小麥、馬鈴薯（Solanumtuberosum）的次序倒茬種植，這種輪作制補償了地力的消耗，保持了土壤肥力［17］。當時，政府對牧草的重要性有了較高的認識，在少數(shù)民族地區(qū)設立有墾牧科的專業(yè)，課程涉及到牧草、墾殖、畜牧等［18］。民國時期對草田輪作的研究已比較細致，葉和才與劉含莉［19］就針對華北土壤普遍缺乏氮肥及有機質的問題，進行了綠肥對土壤氮素及有機質影響的研究。   2我國草田輪作的研究現(xiàn)狀   #p#分頁標題#e#

利用綠肥與作物輪作、間作和套種養(yǎng)地在我國傳統(tǒng)農業(yè)中發(fā)揮了極其重要的作用，是我國農業(yè)能夠持續(xù)5000余年土地肥力不衰的一個重要原因。我國農區(qū)種草一直是以綠肥為主，20世紀50年代大約為3．33×106hm2，60年代達4．00×106hm2，70年代超過6．67×106hm2，最高年份接近10．00×106hm2，之后開始下降，一直保留在6．67×106hm2上下。近年來，隨著畜牧業(yè)發(fā)展，農區(qū)種草在迅速回升，南方逐步形成柱花草（Stylosanthesguianen－sis）、一年生黑麥草（L．multiflorum）為主的種草模式，北方呈現(xiàn)紫花苜蓿、青刈黑麥草及沙打旺為主的種草模式。這些模式均經過若干年的實踐，具有較強的生命力，可以在相應地區(qū)推廣［20］。我國目前對草田輪作的研究報道主要體現(xiàn)在4個方面。   2．1草田輪作潛力及重要性的研究   引草入田，實現(xiàn)糧草輪作、間作和套種，是充分利用農田資源，提高復種指數(shù)的重要途徑。收獲牧草既可解決農區(qū)草食畜禽的飼料來源，又可起到增產糧食和提高經濟效益的作用［21］。任繼周和林慧龍［22］指出我國糧食安全面臨巨大挑戰(zhàn)，其中人的口糧長期預測不過2億t，我國自給無慮，而飼料等非口糧用糧達5億t。數(shù)量巨大的飼料用糧需求是對我國糧食安全真正的威脅。我國農區(qū)尚有49．69×106hm2的土地資源發(fā)展草業(yè)，發(fā)展空間巨大。農區(qū)的出路在于引草入田，實行草田輪作，部分農田拿出來種草，不但不會降低糧食產量，反而可以提高糧食產量，這就是藏糧于草，經濟而又安全［23］。草田輪作有利于農牧并舉、農牧結合，提高整個農業(yè)系統(tǒng)的生產效率，進而充分利用光、熱、水和土地資源，提高系統(tǒng)的生產力［20］。任繼周和侯扶江［24］提出了用食物當量來衡量一切可以作為食物物質的食用價值的評價方法。我國的草地資源以農田當量計，南方15省（市、區(qū)）為40．32×106hm2農田當量，北方草原地區(qū)和農耕地區(qū)為49．15×106hm2農田當量，全國共可折合89．47×106hm2新增農田［25］。實行草地農業(yè)，預期新增土地資源0．79億hm2農田當量，可滿足我國食物中長期規(guī)劃7億t食物當量的目標，與目前水平相比農民可增收1．15倍［26］。   2．2草田輪作效益的研究   草田輪作的巨大生命力，已在全世界所有發(fā)達國家的高效農業(yè)中顯示出作用［27］。引草入田，利用草的經濟和生態(tài)功能，發(fā)展質量效益農業(yè)，以實現(xiàn)農牧業(yè)生產的可持續(xù)發(fā)展［28］。在東北平原區(qū)的研究表明，“糧食－牧草－經濟作物”三元結構的草田輪作是獲得良好生態(tài)效益和經濟效益的有效途徑，糧草輪作既提高了糧食產量，提供了充足的蛋白質飼料，又改善了生態(tài)環(huán)境，可收到一舉數(shù)得的功效［29］。草田輪作后，豆科飼草茬地對春小麥增產效果顯著［30］。采用苜蓿與植物輪作方式，可明顯提高作物產量［31］，提高土地利用效率［32］。黃土丘陵半干旱區(qū)，草田輪作配套技術是提高土地生產力、促進農田生態(tài)系統(tǒng)向良性循環(huán)轉化的根本措施［33］，可改善土壤肥力，促進土壤健康［34］。夏收后耕地復種箭筈豌豆和毛苕子可顯著提高耕地生產效能［35］。牧草與農作物的輪作倒茬和間作套種技術等，是集生態(tài)效益、經濟效益、社會效益于一體的草地農業(yè)生產模式，具有廣泛的推廣應用前景［36］。在南方農區(qū)的草田輪作試驗證明了草田輪作為現(xiàn)代農業(yè)和草地畜牧業(yè)的發(fā)展提供了新的生產模式，社會效益、經濟效益、生態(tài)效益顯著［37］。南方農區(qū)可利用冬閑田輪作黑麥草飼養(yǎng)奶水牛，具有較好的經濟、社會效益［38］，冬閑田種植黑麥草，早稻和晚稻的平均增產幅度達10％［39］。“黑麥草－水稻”草田輪作系統(tǒng)一般一個冬季的產出在1．5萬元•hm－2以上［40］。實行草田輪作，比單一種植糧食作物可獲得更高的生態(tài)效益和經濟效益［41］。通過草田輪作，培肥地力，提高單產，在保證糧食不減產的前提下，土地生產水平可提高20％～100％［42］。草田輪作可以很好地抑制農田雜草的發(fā)生，還可以減少土壤中活動的雜草種子數(shù)量［43］。草田輪作收獲的牧草不但可直接作為商品，而且可通過家畜轉化成肉、蛋、奶、毛等畜產品。草田輪作既提高了糧食產量，又為家畜提供了充足的蛋白質飼料，還起到改善生態(tài)環(huán)境的作用。   2．3草田輪作不同模式的研究   我國以占世界7％的耕地養(yǎng)活占世界22％的人口，人均耕地資源不足的壓力比其他國家都要大。隨著人們對肉、奶、蛋等畜產品需求的增大，飼料缺口極大。在農區(qū)和灌溉條件較好的牧區(qū)、半農半牧區(qū)通過草田輪作，發(fā)展糧經飼“三元”種植，已成為解決我國飼料缺乏及飼料生產用地緊缺的有效方法。實行草田輪作，利用牧草發(fā)展畜牧業(yè)、漁業(yè)、擴大肥源、培肥地力，這是中國南方農區(qū)發(fā)展草業(yè)最有效的模式，具有投資少、周期短、用途廣、潛力大［44］的特征。我國中部地區(qū)的農區(qū)，實行草田輪作，既可解決吃糧問題，又可利用當?shù)靥烊坏纳降夭萜拢罅Πl(fā)展“草畜農業(yè)”，獲得更大收益，以實現(xiàn)其科學發(fā)展［28］。我國南方應用較廣的草田輪作模式為黑麥草―水稻輪作模式，在水田冬閑期栽培意大利黑麥草，應用該模式每公頃水田在冬閑期可以生產64～87t優(yōu)質青飼料，從而緩解了我國南方缺乏青飼料生產用地的問題，在水田冬種黑麥草后，后作水稻產量平均提高了10％［45］。目前，適應南方稻區(qū)發(fā)展的草田輪作模式還有紫云英－玉米、紫云英－水稻［46］、黑麥－雜交狼尾草（Pennisetumamericanum×P．purpureum）、小麥－雜交狼尾草［47］等。水稻－黑麥草、水稻－紫云英、水稻－光葉紫花苕（V．villosavar．glabres－cens）等也是比較常見的草田輪作模式［48］。此外，還有糧草套種、果草套種、林草套種等模式。從實踐來看，這些模式的確是一條提高土地利用率、改善生態(tài)環(huán)境、提高農民經濟收入的可行途徑［49］。另外。還有（意大利黑麥草＋紫云英）－水稻、［意大利黑麥草＋南苜蓿（M．polymorpha）］－水稻、（意大利黑麥草＋白三葉草）－水稻等輪作模式，均可獲得較高的總生產效率［50］。在草田輪作過程中，種草養(yǎng)畜模式形式多樣，如適宜豬、兔、鵝的種植模式有紫花苜蓿－黑麥草－胡蘿卜（Daucuscarotavar．sativus）模式及美國籽粒莧（Amaranthushypochondriacus）－黑麥草－白菜（Brassicapekinensis）模式；適宜牛、羊的種植模式有玉米（Z．mays）－黑麥草模式、雜交狼尾草－胡蘿卜或大頭菜（B．junceavar．megarrhiza）－多花黑麥草模式等［51］。蘇丹草（S．sudanense）―黑麥草輪作已成為江漢平原地區(qū)一種新型的種植制度［52］。松嫩平原實行小麥與草木樨混播，次年翻壓綠肥復種大豆，第3年種植玉米或雜糧的輪作方式［53］。在我國東北農牧交錯區(qū)有玉米－苜蓿間作［54］。河南有紫花苜蓿、白三葉以及葦狀羊茅（Festucaarundi－nacea）等優(yōu)良牧草與花生（Arachishypogae）間作套種［55］。甘肅省納入糧草輪作的牧草品種主要有苜蓿、紅豆草、沙打旺等多年生豆科牧草，以及草木樨、箭筈豌豆和毛苕子等越年生或一年生豆科牧草［56］，因輪作期長短不同，選用的品種和輪作模式也不一樣。冬小麥和一年生豆科牧草（白花草木樨、毛苕子、箭筈豌豆）的糧草復種模式也比較常見［57］。在甘肅河西綠洲生態(tài)條件下，草田輪作主要模式為玉米與不同綠肥作物（草木樨、箭筈豌豆、毛苕子等）的間作模式［58］。黃土丘陵溝壑區(qū)有紫花苜蓿與馬鈴薯間輪作模式［59］。內蒙古地區(qū)利用箭筈豌豆、草木樨和毛苕子與當?shù)刂饕r作物進行輪作來培肥土壤，提高農作物及牧草產量［60］。西藏的輪作模式均由豆科作物或豆科飼料作物的形式參與輪換［61］，雅魯藏布江中下游農區(qū)，冬青稞（H．vulgare）、早熟冬小麥等作物收獲后，在7月底至8月上旬復種箭筈豌豆、雪莎（Trigonellafoenum－graecum）、油菜（B．campestri）等綠肥和飼料作物以增加牲畜飼料［62］，在西藏中部農區(qū)利用冬小麥套種箭筈豌豆的模式來提高水、熱、田等資源的利用率［63］。新疆的草田輪作制是以種植苜蓿為中心的六區(qū)草田輪作，經濟效益顯著［64］。總之，草田輪作模式是根據(jù)各地具體情況，結合人們生活和生產的多種需求，以解決當?shù)丶Z食增長、飼草料短缺、土壤肥力下降問題為主，通過不同輪作模式的合理應用，達到充分利用有限資源，提高土地生產力，增加農牧民收入的目的。#p#分頁標題#e#   2．4草田輪作對土壤影響的研究   近年來，草田輪作系統(tǒng)中對土壤影響研究較多的為黑麥草―水稻輪作系統(tǒng)。研究表明，冬種黑麥草使土壤容積質量下降9．4％，土壤有機質質量分數(shù)提高了66％，土壤的全氮、全磷和有效氮、有效磷的質量分數(shù)分別提高了26％、32％、67％和33％［65］。冬種黑麥草增加了土壤酶的活性，使脲酶活性提高了2．75倍，轉化酶活性提高了92．6％，土壤微生物生物量增加13倍，改善了土壤的微生物區(qū)系，細菌數(shù)量增加1．2倍，放線菌數(shù)量增加3．4倍，真菌數(shù)量下降了44％［66］。苜蓿－作物輪作系統(tǒng)的研究較為深入［67－69］，主要對苜蓿輪作后的土壤容重、孔隙度、飽和持水率、pH值、土壤養(yǎng)分消耗、土壤微生物量、土壤輕組碳氮及土壤呼吸商等進行了研究，苜蓿為輪作作物生長創(chuàng)造了良好的土壤環(huán)境。對冬牧70黑麥―水稻、多花黑麥草―水稻、小麥―水稻、冬牧70黑麥（Secalecereale）―雜交狼尾草、多花黑麥草―雜交狼尾草和小麥―雜交狼尾草6種不同的糧草復種方式土壤養(yǎng)分的季節(jié)變化研究表明［70］，冬季種植牧草與種植糧食作物比較降低了土壤pH值、增加了土壤有機質和速效養(yǎng)分。馬效國等［71］用熏蒸法研究了土地利用方式對種草后茬土壤微生物生物量碳、氮的影響。結果表明，4齡苜蓿后茬種植小麥2年后，0～5cm土層微生物生物量碳比苜蓿生長地降低70mg•kg－1，苜蓿后茬連續(xù)種植小麥2年后，0～5cm土層微生物生物量氮比苜蓿生長地下降28％。王旭等［72］對燕麥與箭筈豌豆不同混作模式的根際土壤微生物數(shù)量進行的研究表明，燕麥與箭筈豌豆的間作混播種植方式能起到提高根際土壤微生物數(shù)量的作用。對稻―草輪作模式研究表明，種草使稻田土壤養(yǎng)分含量增加，物理性狀改善，土壤生物活性提高，土壤動物數(shù)量增加［73］。最近幾年，隨著全球對環(huán)境變化的關注，有關草田輪作中土壤有機碳的研究也較多［74－75］。發(fā)現(xiàn)草糧輪作是改善土壤質量，實現(xiàn)土壤蓄存碳、固定CO2的重要途徑［76］。目前，研究較多的糧草輪作系統(tǒng)為小麥與草地輪作，在該輪作系統(tǒng)中，隨著草地種植次數(shù)的增加，土壤有機碳的含量有增加的趨勢［77］。將農田恢復為林地和草地，有利于土壤有機碳含量的恢復和增加。栽培草地和高寒草甸的植物－土壤系統(tǒng)的總固碳量明顯高于農田［78］。種草能夠增加土壤有機質，特別是添加豆科植物后，土壤有機碳和微生物量碳氮的質量分數(shù)明顯增加。草田輪作是能夠增加土壤有機碳含量的重要措施［79］。   3小結   我國草田輪作具有悠久的歷史，魏晉南北朝時期開始的糧肥輪作是我國草田輪作的發(fā)端。以后的各個時期，草田輪作在農業(yè)生產中都有發(fā)展和應用，積累了豐富的經驗，形成了大量的理論與技術，有些沿用至今。我國古代草田輪作的主要目的是為了恢復地力及抑制病蟲草害的發(fā)生，以提高農作物的產量。現(xiàn)代草田輪作是為了提高土地利用率、增加糧食和飼草產量。目前我國草田輪作的研究主要集中在草田輪作的潛力及重要性、輪作效益、輪作模式及草田輪作對土壤影響等方面。草田輪作是實現(xiàn)農業(yè)結構的轉變和農牧業(yè)生產可持續(xù)發(fā)展的重要措施，是我國現(xiàn)階段滿足飼料糧需求和用地與養(yǎng)地相結合的最佳耕作制度之一。草田輪作是農業(yè)種植業(yè)結構調整，農牧并舉，解決當前飼草飼料短缺、改善土壤肥力和提高整個農業(yè)系統(tǒng)生產效率的重要舉措。因此，擴大草田輪作的應用范圍，加大草田輪作系統(tǒng)的研究，是實現(xiàn)我國農牧區(qū)生態(tài)、經濟和社會可持續(xù)發(fā)展和農牧民增收的有效途徑。