近日，中國農業大學資源與環境學院教授李隆課題組在《自然—可持續發展》線上發表“長期間套作增加糧食產量和土壤肥力”研究論文。
集約化種植體系通常選擇高產品種，實行單作種植，並大量施用化肥和農藥，從而獲得高產，在保障全球糧食安全中做出了重要貢獻。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、面源汙染等一系列環境問題。
與集約化農業單一種植模式相比，多樣性種植體系可以降低化肥、農藥用量，增加產量，已被大量研究所證實。間套作是在一塊地上同時種植兩種或者兩種以上作物的農業種植方式，如玉米與小麥、蠶豆、大豆、鷹嘴豆、油菜等間套作是農民普遍採用的種植模式。
過去一系列的研究表明，間套作能在大幅提高作物產量的同時充分利用地上部的光熱資源和地下部水分養分資源，控制病害等，從而降低化肥和農藥的施用量。然而，高產意味著從土壤中每年攜出的養分量大幅度增加，對土壤的利用強度加大，高產的趨勢是否能夠長期維持？特別是土壤肥力如何變化？產量的年際間穩定性如何？這些問題都是農業可持續發展的關鍵科學問題。
為了回答這些問題，李隆團隊和甘肅省農業科學院、寧夏農林科學院研究人員合作，在甘肅武威、靖遠和寧夏紅寺堡3個地點設定了4個不同基礎肥力梯度的間套作定位試驗，其中一個定位試驗始於2003年，其餘3個始於2009年。
透過這些長達10年以上的定位試驗研究，證實無論是等量施肥（間作和單作施肥量相同）還是最佳化施肥（間作施肥量和玉米相同），間作體系產量均高於單作，多年多點多作物組合平均，間作產量比單作增加22%，且具有更大的時間尺度上的穩定性。此外，隨著試驗年限的增加，間作的增產效應比單作更加明顯。
更為重要的是，所有試驗土壤上的結果均表明，長期間套作可以大幅度增加土壤的大顆粒（粒徑大於2 mm）團聚體的含量，在部分土壤上還增加土壤有機質和全氮等指標，證實長期間套作在改善土壤肥力中具有重要作用。
《自然—可持續發展》同日還線上發表了美國康奈爾大學Matthew Ryan針對該研究的觀點文章，認為“持續性和抵禦力是農業的優先選項。整合了4個田間試驗共計46年的結果，用令人信服的資料，證實不同作物間作能夠增加產量及其穩定性和土壤肥力”。他還認為，“該研究的獨特性在於考慮了土壤肥力指標變化，並提出間套作產量增加可能部分是由於土壤肥力的增加。”
他表示，間套作在現代集約化農業中的作用發揮不夠，特別是在美國和西方國家。如果能夠大面積應用，間套作在保障糧食安全和降低農業環境影響方面將有重大積極作用。
據悉，該研究工作基於1個歷時16年、3個歷時10年，設定在高、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，先後有多位合作者和研究生參與田間試驗管理、資料收集和樣品分析。（王方編譯）
來源： 《中國科學報》
