退化草地免耕补播紫花苜蓿的土壤肥力提升效果与牧草产量关联分析

退化草地恢复是目前世界关注的热点问题之一，传统的耕作方式不能使人们同时实现生态效益和经济效益。而紫花苜蓿作为多年生豆科植物，具有根系发达、固氮能力强及生态适应性好等特性，在退化草地的修复工作中占有重要的地位，而免耕补播能有效减少地表裸露，保护原有土层中未破坏的土壤团粒结构，同时避免土壤养分过多流失，能够为紫花苜蓿生长提供适宜的土壤环境。因此，本文以苜蓿种植方式（免耕补播）对草地土壤肥力的影响以及苜蓿种植方式（免耕补播）与牧草产量的关系作为研究对象，为合理放牧提供理论指导。

1.土壤肥力提升的理论机制

1.1 物理结构保护机制

免耕补播技术无需旋耕，可保持土壤原有孔隙度，前茬作物枯茎杆覆盖地表，具有物理遮挡的作用，减少风蚀和水蚀。研究表明：免耕措施可以提高 0⋅10cm 表层土壤大粒径无砂水稳性团聚体的比例，同时提升土壤含水量，在种植初期比传统耕地高 5% ，结构的改善能够提高土壤保水能力，为根系提供稳定的空间，利于紫花苜蓿主根的发生发展以及土壤的固结[1]。

1.2 化学养分循环机制

紫花苜蓿和根瘤菌的共生固氮是土壤输入氮素的主要途径，根瘤菌能将大气氮转变为植物可以吸收的形式来降低外源氮肥的使用量。根据实验数据，在免耕情况下紫花苜蓿固氮量的第一年比传统耕作明显要高，但是经过一段时间之后，这两种耕作方式下的固氮量趋于相同，说明紫花苜蓿可以通过逐渐激发其修复能力，恢复土地中自身的供氮能力，并且随着残株的分解而释放有机质参与碳氮循环，提高了土壤基础肥力。

1.3 生物驱动机制

紫花苜蓿根系分泌有机酸和酶等物质能够改善根际微环境条件，促进有益微生物繁衍，而且研究表明：紫花苜蓿可提高土壤微生物生物量碳和碱性磷酸酶活性，使土壤微生物群落组成向着功能化、多样化的方向变化；并且微生物通过溶解矿物质、固存养分和抑止病原菌的活动，在土壤-植物体系统中，形成一种良性循环，例如根际促生菌会利用竞争铁、占地资源而降低植物病害的发生，并诱导植物产生系统性抗性[2]。

2.免耕补播紫花苜蓿的土壤肥力提升效果与牧草产量关联分析

2.1 土壤肥力指标的动态变化

实行免耕补播后，经一段时间积累后可改善土壤理化性质，在第 1 年生长季，浅层 (0～15cm) 土壤物理性质发生了变化，紫花苜蓿根系穿过紧实层，紫花苜蓿根系分蘖节网状结构能将表层土壤紧紧锁住，避免出现降雨或者灌水造成的板结现象，此时土壤容重稍有降低，但是总孔隙度并没有太大的改变，原因是新产生的根系还不能将原有的土壤结构全部替换掉[3]。

进入第二年以后，土壤化学性质有明显变化。紫花苜蓿通过根瘤菌固氮作用输入到土壤中的生物有效态氮以及残体分解后释放出的有机质不断积累，为土壤富集腐殖质创造了良好条件。在 3 月初速效磷呈现阶段性上升现象，是由于根系分泌的酸性物质活化了难溶性磷造成的。与此同时土壤脲酶和蔗糖酶活性也相应增强，表明微生物代谢十分活跃。3 年以上免耕补播地块一直在进行着比较稳定且明显的肥力提高过程，并且深层土壤(15-30cm) )有机碳储量年均增加率大于表层，说明紫花苜蓿深根系对亚表层土壤有较大的改良作用。此期土壤全氮含量与对照田之间有了明显区别，但不同年份的碱解氮却受到当年气候变化的影响较大，易产生波动，应加强对土壤水分的管理。

2.2 牧草产量的形成机制

免耕补播时由于前茬作物留茬形成的物理遮挡作用，虽然抑制了一部分杂草的发生，但是也延长了紫花苜蓿幼苗立地的速度。植株通过少部分光合产物用于进行根系的建设，在种植后的前45 天内，主根和侧根数量都远远高于普通翻耕地块，由此可以有效保障后面养分的吸收。在此期间，通过土壤肥力的逐渐增加来为地上部生物量的积累做出储备。与此同时，免耕补播地块在第二次刈割之后便体现出了较高的产量优势，这主要是因为免耕补播地块中高比例的根系较易获取深层水分。除此之外，免耕补播地块叶片的光合能力受氮素供给的影响较大，从第二次刈割之后开始，根际周围的有效氮素含量较高可使叶绿素合成速率加快，从而使得免耕补播地块中单株分枝数以及茎粗的长势相对较好。产量年际变化表明，第 3 年进入免耕补播系统的稳定高产期，此时土壤微生物群落结构重塑完毕，菌根真菌和紫花苜蓿形成了较好的共生关系，根系分泌物种类、数量发生改变，抑制了土传病原菌繁殖，促进了与养分吸收相关的基因表达。

2.3 肥力提升与产量的协同关系

不同层次的土壤肥力指标是通过多条途径影响牧草产量的。通过改变土壤物理结构来影响牧草根系分布的方式会直接影响牧草产量。例如，在免耕补播地块中 0—10cm 土层根长密度较对照提高，该层根系占了水分吸收总量的大约 80% 以上。化学肥力水平提升通过直接给养元素提供了更多的物质资源来源。土壤有效磷含量提高 1mg/kg 时，能导致紫花苜蓿单产有不同程度的提高，并且贫瘠土壤的反应更加剧烈。微生物生物量碳的富集仅在栽培后18 个月出现明显提高，并且可以直接促进土壤酶活化的间接调控方式，从而提高养分循环利用效率。纤维素分解菌的丰度和紫花苜蓿残体的分解速率具有极显著的相关性，即分解产物中的小分子有机物可为新生根系的快速吸收所用，从而有助于缩减养分循环周期[4]。在环境压力较大且降水量低于常年平均降水量的年份，有肥料—产量协同效应的地表免耕补播，因为维持了较高的土壤持水率，紫花苜蓿水分利用效率较高；根系分泌的渗透调节物质有利于保水，肥力增加促进营养贮存进而增强其再生能力，故此块地上紫花苜蓿的产量损失要小一些[5]。

3.结束语

研究发现，免耕补播紫花苜蓿技术在物理、化学、生物等多重机制作用下可以提高退化草地土壤肥力，并且可以实现退化草地土壤肥力和产量正反馈的良性循环。下一步可围绕不同气候区土壤响应的异质性问题加强机理方面研究，合理设定混播比例，优选施肥策略，继续拓展在世界各地退化草地上的应用范围。

【参考文献】

[1]姚丽,刘倩,王金华,等.紫花苜蓿种植模式对干热河谷咖啡园土壤质量的影响[J].农业环境科学学报, 2024, 43(6):1360-1368.

[2]茹丽洋,常会庆.施用沼液对紫花苜蓿种植土壤有机碳,氮组分影响研究[J].干旱地区农业研究, 2024, 42(3):89-97.

[3]梁波.豫西南滩涂地紫花苜蓿种植关键技术措施[J].河南农业,2025(3):27-27.

[4]杜岩功,张香运,王云英,等.紫花苜蓿种植对农田土壤理化性质的影响 [J].Animal Husbandry & Feed Science (Inner Mongolia), 2023, 44(2).

[5]昝凤桐.南皮县紫花苜蓿种植及裹包苜蓿制作技术[J].现代农村科技,2023(2):25-26.