西北干旱半干旱地区历史上是重要的农牧交错地区, 但长期以来却存在着种植业和养殖业结合不紧密、以秸秆养畜为主的问题。国际国内经验和专家分析表明, 动物生产水平与栽培草地的占比呈指数增长的关系, 基于饲草种植、草食动物转化的草食畜牧业可大幅提高食物生产效率, 明显优于在我国仍占主体地位的“ 粮猪模式” 和“ 秸秆养畜模式” , 新西兰的全草型畜牧业是全世界能量转化效率最高的畜牧业系统^{[9, 10, 11]}。栽培草地的建设和利用是现代畜牧业的标志之一, 发展现代畜牧业必须根本解决优质饲草的生产和利用问题^{[7, 12]}。因此, 在西北干旱半干旱地区大力发展优质栽培草地, 转变靠天吃饭的生产方式, 是重要的战略举措。

建设栽培草地必须综合考虑区域土地资源和水资源的约束性限制。历史上农耕文化的扩张式发展, 以及近几十年数次大规模草原开垦种田, 使农牧交错界限不断北扩^{[3, 13, 14]}, 早已突破宜垦草原阈限。开垦草原退化沙化严重, 典型草原开垦的农田土壤表层有机质仅有天然草原的一半, 氮磷养分下降也很严重, 在该区严酷的生态条件下这是很难恢复的, 即使恢复也需要很长时间, 这也是北方沙尘暴的主要成因之一。因此, 必须尽快划定草原生态保护红线, 严禁开垦天然草原。在此约束的基础上, 该区域建设栽培草地的土地来源主要依托“ 粮改饲” 和已经实施的退耕还草土地资源。该区有面积达2亿多亩(合1 300万多hm²)的中低产农田, 耕作粗放, 土地瘠薄, 产量低, 收入少, 沙化严重^[3]; 从2002年开始我国实施退耕还林还草政策, 大量的还草土地管理粗放, 利用率很低, 效益很低, 一些地方有被重新开垦种田的势头。将这些土地建设成为优质栽培草地是实现生态和经济双赢的重要战略。西北干旱半干旱地区水资源紧缺, 水是第一限制性资源。按照水利部牧区水资源规划, 到2030年牧区水资源供给量最多可实现3 000万亩(合200万hm²)灌溉草地的发展。在气候变化和人为影响下, 该区地表水资源减少趋势明显, 随着工农业和城乡社会发展, 水资源需求刚性增长, 水资源供需矛盾日益突出, 大面积采掘地下水已经产生严重的生态问题。近年来, 在该区域大面积规模化种植高耗水作物, 包括玉米(Zea mays)、土豆(Solanum tuberosum)和苜蓿(Medicago spp.)等, 基本上都是以开采地下水、发展大型喷灌圈为主要形式的, 一些地区因地下水下降, 连居民和牲畜饮用水都成问题, 不得不再次生态迁移。事实上, 美国航空航天局(NASA)研究人员利用卫星测量2003-2013年全球所有地下蓄水层的总含水量, 发现全球37个主要蓄水层有21个已“ 低于可持续利用水平” , 13个蓄水层“ 水量减少速度令人忧心” 。因此, 西方国家是严格限制通过开采地下水发展种植业和草业的。因此, 该区发展栽培草地80%以上须是旱作的。这是由于资源条件限制决定的发展旱作栽培草地的策略。

在“ 一带一路” 战略的实施过程中, 西北地区大力发展旱作节水农业正在引起重视, 但旱作种草的优势和潜力还没有引起充分重视。在粮改饲的基础上, 立足于高效旱作, 种植多年生耐旱牧草或饲料作物, 充分提高天然降水利用率, 可以最大限度地减少对地下水资源的依赖, 这是解决我国旱区优质饲草不足并兼顾生态保护的有效发展路径。应认真总结吸收传统旱地农业的技术精华, 借鉴国内外旱作农业的技术进步, 建立符合区情的旱作种草技术体系, 使自然降水利用率达到70%以上, 旱作草地水分利用效率在1.1~1.3 kg· m^-3。以建设2亿亩(合1 300万多hm²)栽培草地计, 如提高生产力2~3倍, 可每年增加饲草4 000万~6 000万t, 可解决8亿~12亿亩(合5 334万~8 000万hm²)草地的饲草生产问题, 而且长期不影响区域水资源。旱作栽培草地建设技术体系包括:1)旱作牧草品种选育, 以挖掘本土牧草优异资源为主, 选育和扩繁抗旱、抗寒、耐牧型牧草品种。如, 以解决家畜饲草蛋白资源缺口为主要目标, 选育抗旱、抗寒、耐贫瘠的豆科牧草新品种, 提高其产量及粗蛋白含量, 提高新品种节水性和持久性; 以促进“ 粮改饲” 结构调整目的, 选育专用青贮玉米新品种, 提高新品种产草量和种植效益; 选育优异抗逆性强的禾本科饲草新品种, 创建饲草种子产业化生产技术体系。2)旱作草地栽培管理技术, 研发推广提高种子萌发、增强苗期抗旱性、提高返青期抗寒特别是倒春寒能力、田间杂草防控技术, 以“ 混播+补播” 发挥牧草补偿性生长优势, 实现增强产量和群落可持续性的管理。研发推广垄沟作干埋集雨播种、深耕播种等旱作建植技术, 提高出苗率和存活率。研发推广饲草冻害防御系列关键技术, 通过适时早播、施用种肥、封冻前浅耕覆土及深开沟磨平、冬季覆盖保温层和喷施防冻剂等综合技术, 提高越冬率。研发推广半干旱区饲草不饱和灌溉水肥耦合技术, 提高水资源利用率。3)旱作草地收获技术, 研究适用于旱作草地农业特点的牧草收获技术。研发推广适合半干旱区中小规模饲草生产的系列收获机械, 有效减少田间收获营养损失, 大幅度降低产品价格成本, 提高饲草收获效益, 推进牧草机械国产化。4)保障技术与产品, 研究适应旱作草地的种子包衣剂、土壤保水剂、除草剂、专用肥料(菌肥)等。5)土壤保育技术, 旱作草地农业的关键在于发挥土壤的生产功能, 改善持水特性, 增强土壤肥力, 充分利用土壤种子库、芽库等资源。

科学推进旱作栽培草地发展是摆在人们面前的新任务、新要求, 也是西北广大干旱半干旱区涉及千万百姓农牧发展方式的重大转型。要顺利实现这一转型, 必须在观念、政策和科技支撑上有充分的保障。要转变观念, 真正树立“ 大草牧业, 大食物” 的理念, 即草和畜产品是粮食和食物的理念。要研究制定突破粮改饲进程中涉及土地红线、粮食安全和土地利用方式转变的政策限制的方案。建立和完善可持续草业发展的生态补偿机制。加强西北地区草牧业试验试点工作, 根据区域内不同地区资源禀赋和生态地理条件, 科学布局, 加快推进旱作种草和草牧业发展。加强产学研结合和多方联动, 推进旱作栽培草地的理论技术研究与示范推广, 实现在西北广大干旱半干旱区农业发展模式的历史性转型。