近日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授李隆課題組在《自然—可持續(xù)發(fā)展》在線發(fā)表“長期間套作增加糧食產(chǎn)量和土壤肥力”研究論文。
集約化種植體系通常選擇高產(chǎn)品種，實(shí)行單作種植，并大量施用化肥和農(nóng)藥，從而獲得高產(chǎn)，在保障全球糧食安全中做出了重要貢獻(xiàn)。但也一直存在土壤退化、生物多樣性喪失、溫室氣體排放增加、面源污染等一系列環(huán)境問題。
與集約化農(nóng)業(yè)單一種植模式相比，多樣性種植體系可以降低化肥、農(nóng)藥用量，增加產(chǎn)量，已被大量研究所證實(shí)。間套作是在一塊地上同時(shí)種植兩種或者兩種以上作物的農(nóng)業(yè)種植方式，如玉米與小麥、蠶豆、大豆、鷹嘴豆、油菜等間套作是農(nóng)民普遍采用的種植模式。
過去一系列的研究表明，間套作能在大幅提高作物產(chǎn)量的同時(shí)充分利用地上部的光熱資源和地下部水分養(yǎng)分資源，控制病害等，從而降低化肥和農(nóng)藥的施用量。然而，高產(chǎn)意味著從土壤中每年攜出的養(yǎng)分量大幅度增加，對土壤的利用強(qiáng)度加大，高產(chǎn)的趨勢是否能夠長期維持？特別是土壤肥力如何變化？產(chǎn)量的年際間穩(wěn)定性如何？這些問題都是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵科學(xué)問題。
為了回答這些問題，李隆團(tuán)隊(duì)和甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、寧夏農(nóng)林科學(xué)院研究人員合作，在甘肅武威、靖遠(yuǎn)和寧夏紅寺堡3個(gè)地點(diǎn)設(shè)置了4個(gè)不同基礎(chǔ)肥力梯度的間套作定位試驗(yàn)，其中一個(gè)定位試驗(yàn)始于2003年，其余3個(gè)始于2009年。
通過這些長達(dá)10年以上的定位試驗(yàn)研究，證實(shí)無論是等量施肥（間作和單作施肥量相同）還是優(yōu)化施肥（間作施肥量和玉米相同），間作體系產(chǎn)量均高于單作，多年多點(diǎn)多作物組合平均，間作產(chǎn)量比單作增加22%，且具有更大的時(shí)間尺度上的穩(wěn)定性。此外，隨著試驗(yàn)?zāi)晗薜脑黾樱g作的增產(chǎn)效應(yīng)比單作更加明顯。
更為重要的是，所有試驗(yàn)土壤上的結(jié)果均表明，長期間套作可以大幅度增加土壤的大顆粒（粒徑大于2 mm）團(tuán)聚體的含量，在部分土壤上還增加土壤有機(jī)質(zhì)和全氮等指標(biāo)，證實(shí)長期間套作在改善土壤肥力中具有重要作用。
《自然—可持續(xù)發(fā)展》同日還在線發(fā)表了美國康奈爾大學(xué)Matthew Ryan針對該研究的觀點(diǎn)文章，認(rèn)為“持續(xù)性和抵御力是農(nóng)業(yè)的優(yōu)先選項(xiàng)。整合了4個(gè)田間試驗(yàn)共計(jì)46年的結(jié)果，用令人信服的數(shù)據(jù)，證實(shí)不同作物間作能夠增加產(chǎn)量及其穩(wěn)定性和土壤肥力”。他還認(rèn)為，“該研究的獨(dú)特性在于考慮了土壤肥力指標(biāo)變化，并提出間套作產(chǎn)量增加可能部分是由于土壤肥力的增加。”
他表示，間套作在現(xiàn)代集約化農(nóng)業(yè)中的作用發(fā)揮不夠，特別是在美國和西方國家。如果能夠大面積應(yīng)用，間套作在保障糧食安全和降低農(nóng)業(yè)環(huán)境影響方面將有重大積極作用。
據(jù)悉，該研究工作基于1個(gè)歷時(shí)16年、3個(gè)歷時(shí)10年，設(shè)置在高、中、低肥力土壤上的不同作物間作組合不同施肥水平的長期定位試驗(yàn)，先后有多位合作者和研究生參與田間試驗(yàn)管理、數(shù)據(jù)收集和樣品分析。（王方編譯）
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