我国中低产田发展牧草种植的生态作用
我国中低产田在全国耕地中占比超七成，因此对中低产田进行改良和修复是我国农业生产中一项重大的战略任务。中低产田改良一般采用工程措施和生物措施，其中种植牧草改良中低产田是有效的生物措施之一。牧草具有很强的固土、涵养水分、培肥地力的功能，中低产田开展草-田轮作，特别是发展豆科牧草（如紫花苜蓿），对维护生态系统健康、提升生态系统服务功能具有重要作用。
改良盐碱地。种植牧草后，土壤总盐含量比传统种植作物的耕地显著降低。例如，种植苜蓿2年后，0—20cm耕层内含盐量由0.22%—0.24%下降到0.05%—0.06%；种植6年苜蓿的盐碱地，在0—60cm的耕层中，苜蓿地的全盐含量比对照下降了29.8%；种植田菁、苏丹草、苜蓿、碱蓬半年后，0—80cm土层的土壤脱盐率达到26%—35%。
提高土壤肥力。种植6年苜蓿的盐碱地，在0—60cm的耕作层中，土壤有机质含量比对照提高了4.5%，土壤速效氮比对照增加10.7%；种植4年的苜蓿地，0—10cm土层中有机质、全氮、全磷、全钾均比传统耕地高，有机质、全氮、全磷分别提高47.7%、20.9%、23.7%。
提高土地生产力。种植苜蓿5年后轮作小麦，平均亩产比对照提高67%到1倍以上；此外，苜蓿后茬轮作棉花可增产62%，轮作谷子增产87%，轮作玉米增产7.4%。种植紫云英或黑麦草后轮作水稻，比水稻连作增产6.8%—9.2%。
改良土壤物理性质。4年未翻耕的苜蓿地，0—60cm土壤容重下降7.5%—7.9%，低于传统耕地，而土壤孔隙度提高8.8%—9.3%，高于传统耕地；种植鲁梅克斯草3—4年后，耕作层土壤容重降低0.14—0.21g/cm3，总孔隙度增加1.89%—7.93%。土壤水分的渗透性和通气状况得到了改善，提高了土壤保肥蓄水的能力。
减少病虫害。耕地连作易导致土壤病虫害，而草-田轮作则能使寄主植物种类单一及迁移能力差的病虫大量死亡，有效控制传染性作物疾病，减少农药的使用。例如，在我国西藏农区，采用作物和箭筈豌豆轮作后，蛴螬和地老虎比麦类连作田分别下降12.6%和18%，麦蚜和甘蓝夜蛾比同类作物连作田分别减少79.1%和73.6%。
通过开展草-田轮作，一方面可以提高单位耕地面积的生产力，另一方面也可以起到改良中低产田的作用，实现了生产和生态效益的双提升。以中低产田种植苜蓿为例，河北黄骅盐碱地、河南郑州黄河滩地、甘肃定西等地均有不少成功案例；在四川洪雅、山西朔州、云南寻甸，通过中低产田种草养畜，显著提高了单位面积的经济效益。
黄河三角洲发展草牧业的潜力分析
盐碱土是我国最主要的中低产土壤类型之一，其生产力水平与其质量状况有非常密切的关系。盐碱地的改良利用，尤其是利用生物措施，通过草-田轮作、种植耐盐碱的牧草等，在国外已有成功的经验，并取得了显著的经济效益。例如：美国种植狗牙根、草木樨、三叶草等混播草地；阿根廷种植羊茅、高冰草等；澳大利亚利用地肤属、水牛草等改良盐碱土等。国内利用种植人工牧草改良盐碱土在山东、宁夏、新疆等地也均有许多实践案例。我国是世界上盐碱土较多的国家之一，特别是沿海地区，土地盐碱化、盐渍化形势十分严峻。其中，黄河三角洲地区有盐碱地600多万亩，且该区地下水位高，土壤比较贫瘠，种植粮食作物的产量低。
山东省是我国的养殖大省，2018年牛羊肉总产量为113.2万吨，占全国牛羊肉总产量的10%，排在全国第二位，仅次于内蒙古自治区。而人工种草的面积，山东省为228.4万亩，仅占全国人工种草面积的1%。山东省人工牧草种植面积和牛羊养殖规模的错位，势必导致养殖所需饲草料严重不足。因此，利用黄河三角洲地区的盐碱地发展人工种草，不仅可以改良盐碱地，也将为山东省牛羊养殖提供饲草保障。
目前，山东省人工种草的种类主要是青贮玉米和紫花苜蓿，合计占当地人工种草面积的96.5%，其他零星种植的包括小黑麦、燕麦、青饲高粱和木本蛋白饲料等。参考目前青贮玉米和紫花苜蓿的种植面积，按照青贮玉米∶紫花苜蓿=9∶1的比例计算，盐碱地的牧草单产按照山东省平均单产的80%计算，也即青贮玉米单产为850kg/亩，紫花苜蓿单产为334kg/亩。假设将黄河三角洲盐碱地50%用于发展人工种草，每年可生产干草240万吨，折合成羊单位为363万个羊单位；假设将30%盐碱地用于发展人工牧草，则相当于每年可生产干草144万吨，折合218万个羊单位。黄河三角洲两大重点城市——东营市和滨州市2018年肉羊存栏数合计121.9万只。如果黄河三角洲50%盐碱地用于人工牧草种植，折合羊单位相当于现有东营市和滨州市肉羊存栏数的3倍；如果30%用于人工牧草种植，则相当于现有存栏数的1.8倍。
我国中低产田发展草牧业的建议
我国草牧业发展的基础薄弱，在我国中低产田尤其是盐碱地发展草牧业更是一项艰巨的任务。本文建议目前宜加强以下3个方面的工作。
加强耐盐碱的牧草品种选育。我国盐生植物资源丰富，其中可作为饲料用的盐生植物种类很多[23]，但是开发利用不足。1978—2018年，我国的国审牧草品种共559个，而其中适宜在盐碱地种植的牧草品种却不到20个。过去牧草品种选育多停留在基于经验、表型或生物检测技术的基础上，缺乏系统布局。目前，分子模块育种已经成功应用到水稻、玉米等农作物中。借鉴作物分子模块育种的方法，建立牧草高通量分子选育技术，可加快牧草选育进度，实现牧草跨代驯化选育。
探索建立科学的草-田轮作体系。在不同地区开展的实验证明，盐碱地种植牧草具有保持水土、涵养水分、培肥地力的功能，开展草-田轮作对维护生态系统健康具有重要作用。因此，建议在盐碱地开展系统的草-田轮作体系的科学试验，设计不同的牧草、作物品种组合及不同年限的轮作周期，从而探索出适宜当地种植的牧草品种和优化的草-田轮作模式，推动草-田轮作形成规范化和制度化。
构建科技支撑的盐碱地草牧业全产业链模式。根据不同地区的资源条件，通过科学合理的测算，统筹规划其牲畜养殖规模和牧草种植面积，对种养结构及其空间布局进行优化，集成优良的耐盐碱品种、合理的草-田轮作体系、适宜不同牧草加工的微生物菌剂、家畜全生命周期日粮配方等技术，建立“粮-草-畜”为一体的草牧业全产业链，推动盐碱地改良和生态环境改善，实现盐碱地质量和效益的双提升。
总之，在我国牛羊肉消费量快速增加，粮食产量的50%用作饲料粮的背景下，加快发展草牧业已成为我国农业供给侧结构性改革的重要抓手。通过调整盐碱地等中低产田的种植结构，加大人工牧草种植的面积，利用牧草代替部分饲料粮来发展畜牧养殖，将为我国包含动物蛋白食品在内的“大粮食安全”作出重要贡献。（作者：高树琴，中国科学院植物研究所高级工程师；王竑晟、段瑞，中国科学院科技促进发展局；景海春，中国科学院植物研究所生态草牧业工程实验室；方精云，中国科学院院士，发展中国家科学院院士。中国科学院植物研究所特聘研究员。《中国科学院院刊》供稿）