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70多年前，一种来自非洲草原上的寻常野草-臂形草，经过巴西人的选育，成为在巴西种植最广的牧草。

今天巴西是全球臂形草种植面积最大的国家，占全球臂形草种植面积的40%以上。其中生产了巴西60%牛肉的塞拉多草原的80%以上牧场种植臂形草。臂形草让巴西从一个牛肉生产小国一跃而成为世界最大牛肉出口国。

目前，臂形草也是世界热带牧草中单一属种植面积最大的草种。

那么为何巴西为何不用本地牧草选育优质牧草，却要舍近求远，去非洲引进臂形草呢？

这是因为巴西的本地牧草很差。

我们还是以生产了巴西60%牛肉的塞拉多草原举例。

塞拉多草原地理位置

但在1973年对这里大开发之前，这里天然牧场的载畜量很低。

国际上一般用AU/公顷来衡量牧场的承载力。AU即Animal Unit的缩写。1AU等于一头500公斤成年牛或等效采食量的其他牲畜。

在上世纪70年代，未改良的塞拉多草原牧场承载力只有0.2到0.4AU/公顷。仅高于我国降雨量很稀少的内蒙干草原。它的草原比澳大利亚、阿根廷、新西兰、美国等国的天然牧场都要低。

可见，巴西的天然牧场很差。而且世界上的热带草原，如果不进行改良，都不是优质牧场。因此，世界畜牧强国多来自拥有温带草原的地区。

还是以塞拉多草原为例来分析。这里的天然牧草差主要有以下原因：

一、热带地区土壤酸性很强，土壤贫瘠，不利于牧草生长。

而且由于土壤酸性太强，抑制豆科牧草根部的根瘤菌活性。所以在巴西等热带草原地区，苜蓿等豆科牧草难以生长，这里的牧草以禾本科牧草为主。豆科牧草的粗蛋白含量高，可以替代豆粕等高蛋白饲料。此外，豆科牧草的固氮能力还可以养地。

由于难以生长豆科牧草，所以这里的天然牧场在放牧3到5年后，就会因牧草带走土壤中的养分而退化。

二、降雨季节性太大，难以全年放牧。

巴西等热带草原年降水量不小，但旱季长达半年。这时草场枯黄，无法放牧，在这里只能实行游牧。

 三、本地牧草没有完成和食草动物的协同进化，适口性很差，牛羊不爱吃。

世界粮农组织2018年总结，全球优质天然牧场几乎都位于有长期食草动物共存的地区，例如非洲、欧亚、北美。

而南美和澳大利亚的热带稀树草原，因为当地没有食草动物，所以这里的本地牧草适口性很差。

牧草的适口性与食草动物有协同进化的关系。

表面上看，食草动物与牧草存在着竞争关系。所以牧草会进化出很多抵御机制，来防止食草动物来吃自己。

例如：

叶片含硅，这让叶片变得粗糙坚硬，让食草动物吃起来费劲。

茎秆中含有单宁，让动物吃起来难受，不好消化。

叶片上带有尖锐的毛刺，会刺入动物的口腔和皮肤。

食草动物也在进化，例如骆驼就爱吃骆驼刺。牛等动物进化出反刍机制，可以消化掉含有单宁的草和枝叶。

最后草和食草动物达成了平衡。

例如非洲的热带草原，这里在雨季时，牧草就会提高叶片中的蛋白含量，让自己变得鲜嫩可口，让食草动物吃。但到了旱季，叶片就会木质化，含有很多硅。因此，牧草变得很难吃。这个时候，食草动物就会迁徙，到别的地方找草吃去。而食草动物在吃草的时候，也在帮助草繁衍。它们吃下去的草籽等，会随着粪便排泄后，带到别处。

但是，巴西的塞拉多草原历史上没有食草动物。所以这里的牧草叶片含硅量很高，而且蛋白全年都很低。

四、当地旱季多发的草原野火，让当地牧草演化出地下芽、厚叶鞘、高纤维以抵抗火烧，而这些性状会降低适口性。

总之，巴西塞拉多草原的本地牧草就不是为了给牛羊吃而生长的。

那么想在这里放牧，有以下办法：

一、土壤改良。施用石灰，中和掉土壤酸性。并且添加磷肥，让牧场变得肥沃。这我在第一期里面已经讲过。

二、选育更优质的牧草。例如让它能适应本地酸性强且贫瘠的土壤，旱季时枯黄时间更短。

而今天巴西的塞拉多草原，经过改良后已成为世界优质牧场。这里的载畜量已提到到1.5至1.8 AU/公顷，是之前天然牧场的7到9倍。塞拉多草原的载畜量如今已不输于阿根廷潘帕斯草原这样的优质牧场。

​

巴西选育出可以种植在塞拉多草原的优质牧草的过程，堪称一个传奇。

在上世纪40年代，巴西先是尝试引入黑麦草、苜蓿等温带牧草，但这些牧草在巴西强酸性的土壤上根本无法存活。

当时英国殖民农业部门在肯尼亚、乌干达发现，当地的野生臂形草在长达4到6个月的旱季，仍然是绿色的。牛群偏好采食，增重良好。它也能在pH为4.5的酸性土壤中生长，还能和本地的豆科植物如柱花草共生固氮。

因此，在1947到1950年，巴西农学家奥克塔维奥·多明盖斯博士借参与联合国粮农组织热带牧草项目的机会，考察了肯尼亚等地的牧场。

他带回臂形草样本并在圣保罗州坎皮纳斯实验站测试，发现臂形草表现非常好。

它能适应pH4.8的强酸性土壤，而且根系深达1米5，可以利用土壤深处的水分。因此它在旱季仍保持60%到70%叶片绿色。

牛采食率大于85%，而本地天然草只有40%。

干物质产量达8到10吨/公顷/年，是本地天然草的5倍。

它的匍匐茎贴地生长，可以很快覆盖地面，抑制杂草。由于是匍匐生长，再生快，所以不害怕牛群践踏，比较耐牧，能适应巴西粗放的牧业条件。

因此，臂形草是当时唯一同时满足耐酸、耐旱、高产、适口、耐牧等五大条件的热带禾草。

然后巴西农业部在1951年通过美国农业部和英联邦牧草局获得了臂形草的种子。在国内经过试验后，在1955年把它列为可以推广的牧草。

但接下来臂形草在巴西的推广并不顺利。

在上世纪50年代，臂形草在非洲被看成一种不太优良的牧草。因此巴西在上世纪为了保险起见，在引入臂形草的同时，还引进了象草、地毯草等其他非洲牧草。但最后却是臂形草成了巴西乃至世界的热带牧草之王。

为何臂形草在非洲会被看成劣质牧草呢？

原来当地放牧为很粗放的游牧，牧草从来没有被选育过。而臂形草有个致命缺陷，那就是它的种子问题。

天然状态下臂形草产生可育种子很少。而且种子十分细小，成熟后就立即散落在地上，很难收集。这些种子收获后有6到12个月的休眠期。如果种植收获后立即播种，很难发芽，自然繁殖受限。

所以，牛羊在吃完地面的臂形草后，3到5年后臂形草就会退化。结果让须芒草等产生种子更多的高大禾草，成了非洲草原上的优势草种。

因此臂形草没改良前，无法用播撒种子的方式快速建立牧场，只能依靠人工用分株、插条的方式种植，效率极低。

所以要想臂形草在巴西推广，必须解决与种子相关的三个问题：

一、让臂形草多结籽。

 二、能方便地收集种子。

三、解决种子休眠问题。

这些问题一直到1973年巴西大力开发塞拉多草原后，才得以解决。当年成立了专门负责解决农业技术问题的巴西农业研究公司。

首先是让臂形草多结籽。

1974年，巴西农业研究公司的科研人员如前文提到的奥克塔维奥·多明盖斯博士，在种植臂形草的牧场里发现极个别臂形草能产生少量有繁殖能力的种子。以此为基础，在1984年培育出高结实率的臂形草。

之后，又在1995年培育出抗虫且肉牛喜食的臂形草品种，每公顷种子产量达到150公斤。

现在巴西已成为全球最大臂形草种子生产国，种子出口到哥伦比亚、印度、印尼、澳大利亚等30多个国家。

印度引进臂形草后，在干旱区建立牧场，载畜量提高了2倍。

高结实率臂形草选育成功让牧草机械化播种成为可能。这使塞拉多草原的建设成本下降了90%。

然后是在1985年实现了种子机械化收集。

因为臂形草种子很小，且很容易掉落到地上，早期收集种子的方式是工人用剪刀剪下成熟花序，装袋晾晒。

后来发现可以用负压吸住臂形草，用吸的方式收集臂形草上的种子。然后用风选的方式去除杂质、空粒和颖壳，这样就可以很容易地收集到臂形草种子。

最后就是种子的休眠问题。臂形草种子休眠，是它在热带草原气候形成的保护机制。目的是防止种子在旱季时发芽。种子只有在降雨充沛的雨季才会发芽。

1980年到1983年，巴西农业研究公司发现了怎么打破臂形草种子休眠的办法。

办法就是模拟臂形草种子成熟后会遇到的旱季。在25度到30度的干燥且通风环境下，存放上3到6个月。种子认为自己已度过旱季，就会打破休眠，然后再播种就可以正常出芽。

目前巴西是唯一实现热带禾本科牧草种子化、品种化、产业化的国家。

1998年，臂形草种子免耕直播技术成熟并向巴西全国推广。这个技术是为了和塞拉多草原实行的大豆-玉米免耕轮作体系衔接。之前，播种臂形草种子，需要清除地面上的秸秆，然后翻耕土地。但这样会引起土壤流失。实现臂形草种子免耕直播技术后，可以直接在玉米秸秆上播种牧草。

巴西后来又将这些技术整合为更集约高效的作物-畜牧-森林体系。具体详细内容详见下期。

下面要讲的是巴西在臂形草种植上的一个神技，那就是给臂形草接种固氮菌。

为何这是一个神技？因为禾本科植物跟豆科植物不一样，它们没有根瘤，所以是没有固氮功能的。

而世界上的粮食作物绝大多数都是禾本科植物。因此，巴西给臂形草接种固氮菌意味着有可能让世界上的粮食等禾本科植物接种固氮菌，大大降低氮肥的施用量。这个意义是非凡的。

臂形草在引入巴西塞拉多草原后，会出现放牧3到5年后，牧场就会退化。而臂形草在非洲种植时，却没发生这样情况。

当时巴西科学家们就怀疑在非洲生长的臂形草可能与根际微生物形成共生关系，实现生物固氮，从而减少对土壤氮的依赖。

事实上也是如此，非洲生长的臂形草会和本地生长的豆科植物如柱花草形成共生固氮的关系。

1971年，巴西农业研究公司的科学家约翰娜·多布赖纳在玉米根际分离出一种固氮螺菌，能在无氮培养基中生长，并使玉米增产20%。但这种细菌在玉米、高粱上效果很显著，接种在臂形草上却没什么效果。

这里要重点说一下约翰娜·多布赖纳，因为她在热带农业的贡献，被誉为热带生物固氮之母。后来科学家认识到，臂形草可能需要专用的细菌来固氮。

1986年，巴西科学家法比奥·佩德罗萨在臂形草根部分离出内生固氮菌。

一直到2010年，巴西终于实现了对臂形草固氮菌接种。接种方式是在播种前用含菌液拌种，阴干后直播。

菌液可将固氮菌定殖在臂形草根表，但并不形成根瘤。

菌液中要用到的核心细菌是巴西固氮螺菌，这正是当年约翰娜·多布赖纳在热带草根际中分离的细菌。

巴西农业研究公司研究表明，对臂形草实行固氮菌接种后，每年可以减少氮肥施用量30%到50%。而且巴西还根据塞拉多草原酸性土壤中铁离子和铝离子会固定磷肥，导致牧草吸收磷肥效率低的现状，对臂形草接种解磷菌。这可以减少磷肥施用量20%到30%。

同时牧草干物质产量提高15%至30%，粗蛋白含量提高1至3个百分点。牧草根系也变得发达，因此提高了它抗旱和养分吸收的能力。

截至到2023年，巴西约30%至40%的新建或更新牧场采用微生物接种技术。

目前巴西是世界唯一将禾本科牧草固氮菌剂大规模商业化的国家。巴西牧场几乎不施氮肥，全靠生物固氮。而此前塞拉多草原的天然牧场，因为牧草生长不断带走土壤的养分，放牧3到5年后就会出现牧场退化。牧草接种固氮菌后，大大延缓了牧场退化的速度。

2022年，有国际组织评价塞拉多草原的臂形草和固氮菌系统，代表了热带可持续集约化农业的未来。

对于巴西养牛业来说，没有来自来自非洲的臂形草和巴西大地上选育出来的固氮菌，就没有优质的牧场。这正是巴西牛肉产业强大的基石！

接下来，请听下集，巴西怎么用一个简易的小土坝和农林牧复合系统来解决养牛业头疼的饮水问题，提升农业整体经济效益。

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