鹰嘴豆与龙须菜带状间作提升辐射利用效率及经济效益的机制研究

本刊推荐：本研究系统探讨了鹰嘴豆(Cicer arietinum L.)与药用油料作物龙须菜(Lallemantia iberica)在不同灌溉 regime（I20/I40/IS）和播种期（S1/S2）下的间作效应。结果表明，50:50间作模式(In)在标准灌溉(I20)和秋播条件下显著提升辐射利用效率(RUE达1.42/1.25 g/MJ)、土地当量比(LER>2.3)和货币优势指数(MAI>6000)，为半干旱地区构建节水高效农业系统提供了创新方案。

　　

引言背景

龙须菜(Lallemantia iberica)作为唇形科一年生抗旱草本植物，其种子含油量高达35%–38%，且富含具有药用价值的α-亚麻酸。鹰嘴豆(Cicer arietinum L.)作为重要豆科作物，具备生物固氮和改良土壤的特性。在气候变化导致干旱加剧的背景下，通过间作系统提高资源利用效率成为可持续农业的关键策略。

材料与方法

研究于2021–2023年在伊朗沙希德大学试验田（北纬35.71°，东经51.40°）进行，采用三因素裂区设计：灌溉制度（I20:20%土壤有效水消耗灌溉；I40:40%消耗灌溉；IS:播前+花前补充灌溉）、播种期（S1:秋播11月6日；S2:春播3月6日）和种植系统（Mc:鹰嘴豆单作；Ml:龙须菜单作；In:50:50间作）。测定指标包括叶面积指数(LAI)动态变化、干物质(DM)积累、辐射利用效率(RUE)计算（基于比尔-朗伯定律和PAR吸收模型）、土地当量比(LER)和竞争比率(CR)等竞争指标，以及货币优势指数(MAI)经济分析。

结果分析

冠层结构与生物量积累：间作系统(In)在I20灌溉+秋播条件下表现最优，鹰嘴豆LAI峰值达1.62，龙须菜达1.54。干物质积累在成熟期（180 DAS秋播/90 DAS春播）显著提升，鹰嘴豆DM达253.3 g/m²，龙须菜达209 g/m²，较单作系统提高16.2%–54.4%。

产量与资源利用效率：In(I20)处理下鹰嘴豆产量达2922 kg/ha，龙须菜达839 kg/ha。辐射利用效率(RUE)分析显示，间作系统光能转化效率显著提升，鹰嘴豆RUE达1.42 g/MJ，龙须菜达1.25 g/MJ。土地当量比(LERt)在In(I20)处理下高达2.43，表明间作系统土地利用率提升143%。

种间竞争关系：竞争比率(CR)分析表明鹰嘴豆竞争优势明显（CRc>CRd），尤其在缺水条件下（IS处理）其竞争能力进一步增强。这种不对称竞争关系导致龙须菜成为亚优势种，但正因这种生态位分异增强了系统稳定性。

经济效益：货币优势指数(MAI)在In(I20)处理下达6662，显著高于单作系统。龙须菜高附加值（市价7.8284/kg）与鹰嘴豆(1.5536/kg)的组合提升了系统盈利能力。

讨论机制

间作系统的优势源于生态位互补效应：鹰嘴豆的深层根系与龙须菜的浅层根系形成水分利用互补；冠层结构差异（鹰嘴豆直立生长/龙须菜匍匐生长）增强光能截获；豆科-非豆科组合的养分协同（氮转移机制）提升整体肥力利用。秋播延长生育期并规避春季高温胁迫，使RUE提升12.9%–45.7%。干旱胁迫下（I40/IS），鹰嘴豆的竞争优势进一步凸显，但其庇护效应缓解了龙须菜的环境压力。

结论展望

鹰嘴豆-龙须菜间作系统通过时空生态位分异（播种期调整）、资源利用互补（光热水肥）和种间促进作用，显著提升半干旱地区农业系统的生产力与韧性。标准灌溉(I20)结合秋播是最优模式，但减量灌溉(I40)仍能维持较高效益，这对水资源短缺区域具重要实践价值。未来需深入研究不同配比（如75:25）的互作机制及微生物群落调控途径。