退化草地生产力提升关键技术与机制

张英俊(中国农业大学草业科学与技术学院院长、教授)

我国草原比较特殊,草原类型有18种,其中面积最大的是欧亚大陆草原,属短草草原,土壤沙性非常强。

草原退化的表现一是植被稀疏变少,二是植被退化。我国实行了许多工程项目对草原进行生态修复。但对于研究工作者来讲,不是草原上长了草就是好,而是要长有价值的草才好。

草原退化的原因是什么?过度放牧,土壤裸露,水灾过后干旱,蝗虫在裸露地产卵,导致虫害。这是气候和人类的干扰叠加形成的。

我国每年对防治蝗灾和鼠害投入非常大,有专项经费,但一直解决不了问题,主要原因是草原植被没有恢复。退化草原的根本治理措施就是植被恢复,草原改良是植被恢复的一个重要手段。

针对草原改良,国际上基本以适应性管理为主,以放牧、火烧为主要措施。欠发达国家缺乏草原改良的品种、机械和技术。

中轻度退化草原采用切根改良技术,重度退化草原植被恢复应补播改良,但难度大。为什么退化草原上能选用的植被非常少?因为原生植物对成苗、幼苗影响非常大,原生植物修复难;草原土壤的微生物不可施肥;草原补播会影响草地生态安全。

我们的研究结果是,在草原上增加固氮植物,无论从生物多样性、土壤结构、微生物等角度讲都有好处。2013-2018年,把黄花苜蓿种植于呼伦贝尔草原,根据5年的研究结果表明,可以显著提升生产力。苜蓿的补播显著提高了土壤中真菌的多样性,有益真菌的增加对植物群落的生产力及多样性产生正向调节作用,进一步提高了草地的生产力及稳定性。

物种多样性和生产力也会随之增加。物种多样性辅助于两个措施,一个是刈割,一个是补播。如果草原不进行刈割和放牧的话,要想把草原保护好不太可能。牛羊是最好的生物割草机,无论草原还是人工草地必须要寻找在利用中实现保护。补播黄花苜蓿降低草地的物种异步性,在补播黄花苜蓿和不补播的草地中,刈割均显著地增加了物种异步性,且群落的时间稳定性与物种异步性呈显著的正相关关系。如果不刈割的话,它的多样性会下降。

物种是不是越多越好?我们发现也不是。只有豆科牧草种类不超过30%的时候,整体会达到比较好的水平。

不同退化程度的草地会形成大小不一的空斑,在退化草地上进行补播,种苗会受到空斑的干扰。我们发现不同的物种对空斑需求不一样,提出了禾大豆小的空斑补播理论,补播禾本科的话需要大空斑,补播豆科牧草需要一个小空斑。

补播需要借助设备,免耕补播机。改进大型免耕补播机,成为一项重要工作,对草原生产力的修复和生产力的恢复有很大提高。