科学利用乡土草种的原理与技术

文│陈谷［北京百绿（北京）国际草业有限公司］

提起乡土草种，人们都说好。但是为何有的乡土草种在试验地表现较好，但当补种在草原上的时候却表现不好，甚至于不发芽呢？殊不知，令“桀骜不驯”的乡土草种植物变得“驯服”并不是一件易事。其涉及植物的力能学原理和有害生物侵入等复杂的科学问题，也对草原生态的修复起着重要的作用。做得好，事半功倍，做得不好，则适得其反，甚至造成无意性的破坏草原。首先来了解一下什么是乡土草种。

一、什么是乡土草种，乡土草种的内涵是什么

1.乡土草种。从狭义上讲，乡土草种是指完全出于自然原因而生活在某一地区，没有人为干预的草种。但从广义上讲，乡土草种指在特定生态系统中正常生活和茁壮成长的草种，换句话说，就是在当地起源或在当地长期驯化，从而适应当地气候、土壤等环境特点的草种。可以包括任何与周围栖息地一起发展的草种，并且可以受到新草种的帮助或影响。

乡土草种有两种类型：一种叫原住种（土著种）（indigenous species）。另一种叫地方种（endemic species） 。原住种是在多个地方发现的本地物种，而地方种只在一个特定的地方发现。两者的区别在于，地方种是被人类引入和驯化的，只能在一个特定的地点找到。

2.引进草种和归化草种（introduced species and naturalized species）。引进草种一般是指被有意或无意地引入一个地区的草种，是指生活在其本土分布范围之外的草种，也被称为外来物种或非本地物种。当引进草种经过多年的生长，并没有对当地的生态造成危害，就被归化（naturalized），之后就有可能成为当地的地方性草种。比如分布在我国大江南北的紫花苜蓿和红豆草是汉朝使者张骞和他的助手从中亚带回中国的。甘肃省岷县的猫尾草也是由当时的军马场从日本引进的，目前已成为当地生态扶贫的主力草种。还有我国青藏高原用于牧业生产和生态建设的主力草种—披碱草和老芒麦，也是我国科学家从加拿大引入，并成为地方性草种，深受广大农牧民的欢迎。据估计，我国外来归化的植物超过600种。

3.入侵草种（Invasive species）。相比之下，人类有意或无意地引入的非本地草种，当这些草种接管自然环境，扼杀本地草种时，就成为入侵草种。入侵草种往往发展迅速，传播极具侵略性，使本土草种难以与之竞争。比如紫茎泽兰、薇甘菊、空心莲子草、豚草、毒麦、互花米草、飞机草等，这些入侵的草种对我国的农业生态造成了较大的负面影响。

并不是所有外来引进的草种都是入侵物种；然而，在一个地方有益的草种，很可能在另一个地方成为讨厌的草种。被描述为“引进”的草种不会被认为是对其新环境的威胁，而入侵物种则被认为是有害物种。

从监管的角度来看，将所有非本地物种列为不受欢迎或完全禁止，既不可取也不实际。事实上，我国草原面积大，分布广，类型多，在不同的类型上生长的“乡土草种”种类也多达6300多个种。其中，以代表草原是否退化特征的禾本科草种1027种，莎草科532种，能提高草原土壤肥力的豆科草种也有1157种。而当除了禾本科及类似禾本科草的其他草种的数量达到一定程度时，就是草地退化的指示象征，比如狼毒花、“醉马草”（冰山棘豆）、蒿草、芨芨草等。所有这些草种都是经过科学家认真调查，并经过鉴定的，也就是说，在植物分类学上每个草种都有自己的“位置”，粗俗点讲，是“马”就是“马”，是“骡子”就是“骡子”。但是，如何把如此丰富的草种的种质资源变成为生态建设的主力军，则需要更加科学的态度和方法，不能一蹴而就。

二、乡土草种之间也“打架”——植物的力能学原理

1.乡土草种的种间效应。日常生活或工作中常遇到这种现象：从野地里采集的生长旺盛的草种，当种植在要实施草原修复的场地时，却一棵苗都长不起来，这是为什么？这就要从植物力能学的种间效应说起。物种之间都存在着相互依存和相互制约的关系，这种关系有的是正面的，而有的则是负面的，可以把这种植物种之间的关系叫做种间效应，这种关系可以归纳为5种，包括互利共生、互补、竞争、偏害、偏利。

（1）互利共生是指对两个物种都有利的共居关系，在这种关系中，物种之间有直接的物质交流和能量传递。这个不难理解，比如豆科牧草和固氮菌的相互作用就是互利共生的例子。

（2）互补是指两个种群共同生活，彼此都受益，但无直接的物质交流和能量传递，例如果园林间种草，林为牧草提供适宜的小生境，牧草固氮又为果林提供了养分。

（3）竞争是指两种植物争夺同一资源的相互作用，也就是竞争有限的养分、阳光和生存空间。

（4）偏害是指两种植物相互作用，其中一种生长受到抑制，而另一种受的影响不大，例如在针叶林下种草，林木分泌的有害物质会抑制牧草的生长，而针叶林受到牧草的影响不大。

（5）偏利是指两个植物种相互作用，其中一种受益，而另一种无影响，例如白车轴草与鸭茅草的混播，豆科固氮为鸭茅草生长提供养分。

2.乡土草种的功能类型。按照英国著名生态学家Philip Grime提出的CSR理论，乡土草种可以分为C、S、R3种功能类型的草种。

C型草种。竞争型植物C（Competitors）；这类植物有利环境中常成为群落的优势种，不利条件下可通过营养器官的调节来适应生境的变化。

S型草种：耐胁迫植物S（Stress tolerators）；多属于寿命长，生长慢，营养物质循环慢，开花既不繁多又不规则的植物。

R型草种：杂草型植物R（Ruderals）。以短的寿命、高的相对生长率、高的种子产量为特征，在资源匮乏时，能压缩营养部分的分配，增加生殖部分的分配，保证大量种子的产生。

3.乡土草种的分类。乡土草种按照寿命长短和形态学特征可以简单进行分类（表1）。

表1 乡土草种按照寿命长短和形态学特征分类

三、如何利用乡土草种实施草原生态修复

草原生态修复不同于耕地种植牧草或者人工草地建设。“生态优先”是第一原则。我国草原退化较为严重，植物覆盖度和密度低下。在修复草原时，不可能容忍翻地种植，新建草地，而是要在原有的草原上进行补种。在草原持续退化，并多年演替到目前的“顶级植物”状态时，乡土草种是草原强硬的竞争型草种，占据着“主场优势”。对于新补种的草种来说，具有较大的挑战性，因为草原地带的生态容量阈值有限性（是指生态系统所能支持的某些特定种群的限度）和单一草种的局限性，利用草种的种间效应原理，合理搭配草种，进行免耕和包衣集成技术，则是未来我国草原生态修复的方向。

1.组合配比草种时应该遵循的原则。第一，组合配比草种时一定要尽量简单，但至少要有一种禾本科和一种豆科牧草，建议选用3～4种牧草，选择每一种牧草都有一定的目的性，而且要容易实现，品种选择的过多则有可能会影响草地产量。第二，要选择成熟期一致的品种，比如多年生黑麦草和白车轴草成熟期就相对一致。第三，要注意牧草品种对牲畜的适口性，否则适口性差的品种很快就会在群落中占优势而影响整个草地的品质。第四，混播的播种量要大于单播，同时要求不同的管理措施和肥料。这里要强调的是，播种量要取决于很多因素，由于牧草在广泛的地域种植，播种量的变化幅度要比农作物大很多。通常情况下，出苗率也不到1/3，第一年的幼苗成活率又不到一半。因此，农牧民需要专业的技术指导，此外可以利用高科技的包衣种子，因为包衣种子是可以大大提高牧草成苗率，从而降低播种量。

2.补播用的种子要进行包衣处理。多数草种越是抗旱抗逆，其种子的发芽率和幼苗建植就越困难。这时需要给种子建立一个“生命仓”，就是所谓的种子包衣、引发技术。通过实施该项技术，可以起到保苗、保水、综合防治苗期病虫害，促进作物苗期生长、增产和防止播种后鸟啄食、蚂蚁和草原老鼠的蚕食，特别适合于免耕播种。

种子包衣的特点：促进种子与土壤充分接触；缓解原生草种的“化感效应”，降低其“主场优势”；由于在包衣中添加碳源和营养元素，扩大了种植地的生态容量；有效防止和避免鸟食和蚂蚁破坏；减少种子的播种量，节约种子用量20%～40%；改善种子的弹性，较为适用于飞播以及人工撒播等播种方式；改善逆境条件种植牧草，建植方便；降低种子飘移率，特别适合颗粒小及轻的种子的播种；有效防控作物苗期的病虫害，确保苗齐苗壮，促进幼苗生长，提高产量；包衣、丸化后的种子明显长势强、叶片肥大、叶色深绿、百株鲜重高，促进了作物的生长，为作物增产打下了良好的基础。

总之，种子包衣是发达国家普遍采用的种子处理技术。种子之“包衣”形之于人之“皮肤”，对种子起着非同寻常的保护作用。该项技术是以种衣剂为原料，以良种为载体，以包衣为手段的集农药、植保、化工、机械等多学科于一体的综合性配套技术，是种衣剂、包衣机、种子加工、包装储藏和播种及栽培等一系列配套技术的集合。

3.补播时要采用免耕播种技术。免耕播种是指在草原上不进行额外耕作，直接将草种种植到地里。免耕播种在固碳方面起着关键作用。碳封存是将空气中的碳储存到土壤中，使更多的碳进入土壤的一个关键作用，是耕作管理。与其他耕作方式（如翻耕、浅耕等）相比， 免耕可以在土壤中储存更多的碳，这种碳源（有机物）有助于保持土壤的养分，从而不会因径流、侵蚀和淋洗而流失。如果在一段时间内不受干扰，土壤有机质最终会转化为长期存在的腐殖质。相反，如果草原土壤被耕作，土壤有机质就会被氧化，由于土壤微生物的活动，碳元素会以二氧化碳的形式流失到大气中。

草原生态修复中免耕播种的优点：首先，免耕保留了大量的植物残留物，为土壤提供了大量的有机物。植物残留在土壤里或在土壤地表会减少表土退化、地表径流和土壤侵蚀。其次，免耕使土壤团聚物更加稳定，这有助于提高土壤的生物活性，增加了保持水分和养分的能力，并可能带来更好的生物产量。第三，免耕将显著增加蚯蚓和生物（特别是真菌）的数量，这有助于提高土壤的物理性质。第四，免耕播种适合的地形地貌更加广泛，对于山体陡坡容易水土流失的地方可以利用免耕种植建植草地。

总之，免耕种草改善了土壤和空气质量，最大限度地减少了地表径流和土壤侵蚀，提高了水质，并减少了温室气体效应，特别是对二氧化碳排放的贡献极其显著。

免耕播种技术的应用要根据拟修复草原的气候、土壤质地、原有草植被的组分、密度和高度，选用不同的免耕播种工艺及技术。因地而异，没有固定不变之法，绝不可一概照搬，否则适得其反。免耕播种的方法通常有撒播、飞播、条播、沟播、穴播、蜂窝播种、践踏播种、巢穴寄种、霜冻播种、非耕苗带播种等。