Nature子刊：混合栽培可以获得更高的产量

适用于草地的道理似乎也适用于可耕地:混合文化比单一文化更多产。这是由Christian Schb领导的苏黎世联邦理工学院研究项目的成果。

　　

如今，单一栽培占据着耕地的主导地位，大片土地被单一的、有希望获得高产的优良品种所占据。但只种植一种作物的耕地有其缺点:这些地区很容易成为真菌和害虫的目标，对农作物构成威胁。为了控制害虫，农民不得不使用抗虫品种和各种杀虫剂。

混合文化为单一文化提供了一种潜在的选择。不是在大片土地上只种植一个物种或品种，而是将多个物种或品种并排播种。然而，由于对这一方法的研究很少，特别是从农业的角度，混合文化在可耕种农业中是罕见的。

由苏黎世联邦理工学院克里斯蒂安教授领导的一个团队现在揭示了在可耕种的农业中，混合文化实际上产生了比单一文化更高的产量。他们的研究最近发表在《自然植物》杂志上。

应用生态学原理

 

混合文化借鉴了生态原则，即在生物多样性更大的地方，生态系统能够更有效地发挥其功能。这些功能包括调节水分平衡，保持土壤肥力和提高植物生产力。

这也适用于农业生态系统:“对农业使用的草地的研究表明，有更多植物混合的地区比只有一种或几种植物的地区更多产，”Schb说。

到目前为止，几乎没有任何类似的研究聚焦于可耕种的农业。这就是为什么，他和他的同事Sch?b开始调查这种基本的生态机制是否也会对可耕地产生影响，特别是在产量方面。

研究人员创建了两个测试花园:一个在瑞士的苏黎世大学伊尔切尔校区，另一个在西班牙埃斯特雷马杜拉省。后者的气候比苏黎世要干燥和温暖得多，这使得研究人员可以研究这些作物在未来可能的气候条件下是如何生长的。

两种作物混合的产量更高 

 

在他们的实验中，研究人员从八种选定的作物中选择了两种或四种不同的作物，包括小麦、燕麦、藜麦、扁豆、扁豆、亚麻和假亚麻(一种类似油菜籽的油籽)以及香菜。只使用了不同物种的种子。这些作物以12厘米的间隔交替平行行播种。

研究人员比较了混合栽培作物和单一栽培作物的种子质量。他们还根据植物在地面上的生长测量了植物的生物量。

结果不言自明:与单一种植相比，即使是两种作物的混合种植，西班牙的产量也提高了3%，瑞士提高了21%。在研究人员将四种作物同时播种的地方，西班牙和瑞士的产量增幅分别高达13%和44%。

研究人员解释说，这种额外的产量主要是由于生物多样性效应:更多的植物种类可以更好地利用现有资源，更有效地控制自然害虫——实验在没有使用杀虫剂的情况下进行。

植物把大量的能量注入叶子和茎中 

 

然而，研究人员还指出，与单一栽培相比，混合栽培的植物会长出更多的叶或茎。换句话说，植物在产生营养生物量方面投入了更多的能量和物质，而在产生种子方面则相应地投入较少。Schb解释说，植物不得不做出妥协:它们在植物生物量上投入的精力越多，它们用于种子的精力就越少。这位农业研究人员说:“尽管如此，在平衡状态下，这些植物产出的种子仍然比单一栽培的多。”

他将植物在创造营养生物量方面投入更多能量的事实归因于实验中使用的品种。“这些种子是专为单一品种培育的。这意味着当这些植物生长在其他同类植物中时，它们的表现最好。”

Schb认为适合混合栽培的种子获得额外产量的潜力可能更大。

随着时间的推移，人们改变了大多数作物，使其在单一栽培条件下产生更大的果实和更高的产量。与野生番茄相比，今天种植的番茄是巨大的，野生番茄的果实有蓝莓大小。为了从混合栽培中获得可能的最佳产量，目前的育种方法——单一栽培的靶向栽培——必须稍作调整。

播下正确的种子 

 

就目前的情况来看，没有种子是专门为混合文化而生产或销售的。因此，研究人员正忙于收获和测试他们自己的实验种子。“我们想用这些自产的种子重复我们的实验，这样我们就可以测试在混合文化中选择是否真的会产生结果”。

然而，如果混合文化要取得进展，就需要改变农业实践。除此之外，机器需要能够同时收获不同的作物，并分离不同的收获产品。“这些机器确实存在，但数量很少，更不用说价格昂贵了。”目前对它们的需求太少了。”结合优化的种子和正确的机器，混合文化将为农民的未来提供一个真正的机会。

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Chen JG, Engbersen N, Stefan L, Schmid B, Sun H, Schöb C: Diversity increases yield but reduces reproductive effort in crop mixtures, Nature Plants, 2021, published online 24th June. Doi: 10.1038/s41477-021-00948-4