两种气候条件下多年生谷物生长与产量比较研究：揭示适应性与可持续农业潜力

本研究针对澳大利亚混合农牧系统中多年生谷物替代一年生作物的可行性问题，通过对比中间小麦草(Thinopyrum intermedium)、山地黑麦(Secale strictum)和杂交多年生小麦(HPW)在温带(NSW Cowra)与亚热带(QLD Pittsworth)两种环境的生长表现，发现HPW在低纬度地区产量优势显著，而冷季型物种因生殖期高温胁迫导致减产，为多年生谷物区域化种植提供了重要依据。

　　

在全球气候变化与农业可持续性面临挑战的背景下，传统一年生作物系统导致的土壤退化问题日益突出。澳大利亚混合农牧体系亟需寻找既能维持粮食安全又能降低环境风险的替代方案，而多年生谷物因其减少耕作、改善土壤结构等优势成为研究热点。然而，不同气候带适宜种植的多年生谷物品种及其管理策略仍不明确，特别是低纬度地区高温对冷季型多年生谷物生殖发育的影响机制亟待解析。

针对这一科学问题，新南威尔士第一产业部(NSW Department of Primary Industries)的研究团队在《European Journal of Agronomy》发表了创新性研究。该团队采用双地点田间试验设计，在温带气候的Cowra(南纬33.8°)和亚热带气候的Pittsworth(南纬27.79°)同步种植中间小麦草(IWG)、山地黑麦(MR)、杂交多年生小麦(HPW)等五种试验材料，设置早期、晚期及组合刈割处理模拟放牧，系统监测物候期、生物量、籽粒产量等指标。关键技术包括：1)标准化土壤理化性质分析(深度1m分层采样)；2)基于Zadoks标准的物候期监测；3)模拟放牧的梯度刈割实验设计；4)病理性状分子鉴定技术。

3.1 物候期与气候响应

数据显示，HPW在两地均表现出最快物候进展，Pittsworth地区IWG和MR因高温(>35°C)在生殖发育关键期受阻。Cowra地区13小时日照出现时间比Pittsworth早7天，使冷季型物种能避开高温完成生殖转换。

3.3 产量表现

HPW在Pittsworth的生物量(546.7g/m)和籽粒产量(169g/m)显著高于Cowra(52.6g/m和5.6g/m)。MR在Cowra的两年累计籽粒产量达AW的165%，但在Pittsworth归零。IWG在两地均表现不佳，Pittsworth地区第二年完全无籽粒形成。

3.7 刈割效应

Cowra地区未刈割处理生物量(234.3g/m)显著高于刈割组，但Pittsworth各处理无差异，可能与亚热带地区早期快速生长补偿了刈割影响有关。

3.9 植株持续性

HPW和IWG在Pittsworth的存活率(58-59%)显著高于Cowra(0-17%)，MR则表现相反趋势，反映物种特异性环境适应性。

该研究首次系统阐明了多年生谷物在澳大利亚不同气候带的适应性规律：1)HPW在低纬度地区展现出最佳产量潜力，其较早的生殖发育能规避高温胁迫；2)冷季型物种IWG和MR因长生育期易受生殖期高温/干旱复合胁迫，限制其在亚热带地区的应用；3)物候同步性是决定多年生谷物气候适应性的关键因素。这些发现为优化多年生谷物区域布局提供了理论依据，对发展气候智能型农业系统具有重要意义。特别是HPW在低纬度地区199%的籽粒产量优势，验证了小麦族远缘杂交材料在温暖气候带的特殊价值，为后续育种指明了方向。研究同时提示，未来需重点改良冷季型物种的生殖诱导特性，缩短其生育期以增强对气候变化适应性。