混作系统对饲草产量稳定性及生态效益的影响机制：基于不同气候区的种植模式评估

《Field Crops Research》：Selection basis of agricultural production systems: Assessment of the effects of climatic regions and planting patterns on forage production and eco-efficiency

　　本文通过4年田间试验，系统评估了灌溉区与雨养区五种种植模式对饲草产量稳定性及生态效率的影响。研究发现玉米/拉巴豆混作(ML)模式能显著提升干物质产量(DMY)34.7%、生态效率指数(EEI)50.5%，并降低温室气体排放强度(GHGI)29.3%，揭示了混作系统通过水分调控和氮素高效利用实现可持续农业的机制。

　　

研究亮点

基于干旱指数(DI)划分，灌溉区2020年为正常年，2021和2023年为干旱年，2022为湿润年；雨养区2020-2021为湿润年，2022-2023为干旱年。降水呈现显著季节性和年际变异特征（图3A-H）。

降水变异与饲草生产力稳定性

在灌溉区，玉米/拉巴豆混作(ML)系统表现出最高的产量稳定性指数(0.84)，其干物质产量(DMY)变异系数较单作降低16.8%。雨养区混作系统通过豆科作物固氮作用缓冲降水波动影响，使粗蛋白产量(CPY)稳定性提升25.0%。

讨论

本研究证实灌溉区DMY和CPY分别较雨养区提升14.0%和16.5%（图4）。补充灌溉使水分供给增加16.1%，显著促进作物发育（表1）。混作系统通过豆科-禾本科互补效应，使水分利用效率提升79.0%，温室气体排放强度(GHGI)降低49.4%。玉米/拉巴豆混作(ML)的生态效率指数(EEI)优势在灌溉区主要体现为水氮协同优化，在雨养区则与降水变异缓冲机制密切相关。

结论

谷物-豆科混作系统能通过提升产量稳定性和能源利用效率，同时降低温室气体排放潜力，其中ML种植模式表现最优。该优势在雨养区与降水变异调控密切相关，在灌溉区则体现为水氮资源高效利用。与单作平均值相比，ML模式使DMY增长34.7%，GHGI降低29.3%，可持续发展指数达0.84，为气候智慧型农业提供了优化方案。