豌豆品种选择对小麦间作系统中共生固氮及产量性状的影响机制研究

这篇综述通过温室实验系统评估了不同年代豌豆品种（1960-2016年）与小麦间作的表现，揭示了品种特性对共生固氮（Ndfa）、产量构成及土地当量比（LER）的调控作用。研究发现：传统长蔓豌豆（如Century）固氮贡献更显著（提升7.5%），而现代半无叶品种（如CDC Spectrum）能提高小麦籽粒氮含量（31.1-65.5%），为可持续农业中品种选配提供了理论依据。

　　

引言：农业实践的历史演变与科学问题
传统多样化种植向单一种植的转变导致土壤退化与生物多样性下降。本研究聚焦豌豆（Pisum sativum）与小麦（Triticum aestivum）间作系统，通过对比5个不同年代育成的豌豆品种（1960-2016年），探讨品种选择如何影响共生固氮、产量及氮素转移。

材料与方法：精准控制的温室实验设计
实验在加拿大阿尔伯塔大学温室进行，采用3:1体积比的Sunshine Mix #4与沙混合基质。豌豆品种包括Century（1960）、Trapper（1970）等，小麦品种为Parata（2016）。设置单作与1:1间作处理，通过¹⁵N标记法测定固氮率（%Ndfa），并计算土地当量比（LER）和氮当量比（LERN）。

结果解析：品种特性驱动的资源分配差异

• 产量表现：传统长蔓豌豆（Century/Trapper）在间作中表现出显著优势，种子干重比现代品种高62.9-66.3%，荚果数增加82.7-100%。而现代半无叶品种（CDC Golden等）使小麦产量提升29.8-69.9%。
• 氮动态：间作使豌豆固氮率提升0.7-7.5%，其中Century的固氮总量最高。小麦籽粒氮含量在现代豌豆间作中增加23%，但始终低于施氮单作小麦。
• 系统效率：现代品种组合的LER达1.72（CDC Golden），但传统品种的LERN更高，反映其更强的氮遗留效应。

讨论：叶片形态与生态位互补的深层机制
传统品种的复叶结构增强光竞争，而现代半无叶品种通过减少遮荫促进小麦生长。PCA分析显示，间作中豌豆种子产量与固氮量呈正相关，验证了氮转移的存在。值得注意的是，温室条件下沙质基质的低氮环境放大了小麦对土壤氮的竞争效应。

局限与展望
当前研究仅测定种子固氮量，可能低估全株贡献。未来需结合田间试验验证，并扩展小麦品种筛选。

结论：可持续农业的品种适配策略
现代半无叶豌豆品种通过优化资源分配提升系统生产力，而传统品种在固氮贡献上更具优势。这一发现为设计"功能互补型"间作系统提供了分子育种与田间管理的双向思路。