树木种植布局对印度邦德尔坎德地区基于Melia dubia的农林业系统中扁豆营养价值、树木生物量及经济效益的影响

《Frontiers in Agronomy》：Effects of tree planting geometry on lentil nutritional quality, tree biomass, and economic returns in Melia dubia-based agroforestry system in Bundelkhand region of India

在半干旱Bundelkhand地区，通过Melia dubia不同树间距（5×5m、5×4m、5×3m）与扁豆间作系统，评估了其对种子营养、落叶物质量及碳封存的影响。结果表明，5×3m间距最优，提升生物量（42.7 Mg ha?1）、碳储存（21.35 Mg ha?1）和经济效益（净收益$2783 ha?1），同时改善扁豆蛋白质（26.21%）、氮（4.19%）等营养指标。

　　在印度中部的半干旱地区，农业生产力低下、土壤肥力下降以及气候变化带来的压力，使得探索可持续的土地利用策略显得尤为迫切。该地区以其丰富的农业潜力和对特定作物如豆类的高产量而闻名，但同时面临着水资源短缺和土壤退化的挑战。在这样的背景下，将速生树种与豆类作物结合的复合农业林业系统（Agroforestry）成为一种值得研究的生态农业模式。这种系统不仅能够改善土壤肥力，还能提高资源利用效率和农民收入，从而为该地区的可持续发展提供可行的解决方案。然而，目前关于这种系统中树木间距对豆类种子质量、落叶营养动态以及碳封存能力的影响研究仍显不足。因此，本研究旨在通过系统性的田间试验，评估不同树木间距对豆类作物和复合农业林业系统整体表现的影响。

本研究在2023–2024年的冬季种植季节进行，地点位于贾哈斯的“Rani Lakshmi Bai中央农业大学”林业研究农场。试验采用了分组设计，对比了三种不同的树木间距（5 × 5 m、5 × 4 m、5 × 3 m）和两种豆类品种（IPL 316和L 4727），以及单一作物对照组。每种处理重复三次，以确保数据的可靠性。研究过程中，重点监测了豆类种子的营养成分、落叶量与营养含量、树木生长情况、生物量、碳储存量以及经济收益等关键指标。最终，所有数据均通过OPSTAT软件进行统计分析，以验证不同处理之间的显著性差异。

研究结果表明，树木间距对豆类种子的营养成分、落叶产量及系统生产力具有显著影响。其中，5 × 4 m间距下的豆类种子蛋白质含量和氮含量分别达到了26.21%和4.19%，而5 × 3 m间距则在磷和钙的含量上表现最佳，分别为0.45%和0.58%。此外，IPL 316品种在氮、钾、钙、铜和锌的含量上均优于L 4727品种，显示出其在复合农业林业系统中的适应性和营养价值优势。在落叶方面，5 × 3 m间距的树木产生了最多的落叶量（1.19 Mg ha?1），其在1月和2月期间的营养释放达到高峰，表明该系统在促进土壤养分循环方面具有高效性。同时，落叶中的磷和钾浓度也随着树木间距的缩小而增加，进一步支持了密植对养分循环的积极作用。

值得注意的是，随着树木密度的增加，光合有效辐射（PAR）逐渐减少，这表明密植对作物的光合作用可能产生一定的限制作用。然而，研究结果表明，尽管PAR下降，但密植树木对土壤养分的循环和豆类种子质量的提升提供了重要的补偿效益。5 × 3 m间距不仅在生物量、碳储存和二氧化碳封存潜力方面表现出色，其经济回报也显著高于其他处理。该间距下的总收益达到了4227美元/公顷，净收益为2783美元/公顷，投资回报率（B:C Ratio）高达2.92，显示出其在经济可行性方面的优势。

研究还发现，树木的生长参数在不同间距下表现出一定的差异。例如，在种植前，5 × 3 m间距下的树木在高度和冠幅上均优于其他处理，而在种植后，其生物量和碳储存量显著提升，表明密植能够促进树木的快速生长和资源积累。这些结果表明，树木与豆类作物的复合种植模式不仅有助于改善土壤肥力，还能通过落叶的营养循环和生物量的增加，增强农业生态系统的整体稳定性。

从经济角度来看，密植处理（5 × 3 m）在复合农业林业系统中表现最佳。尽管与单一作物相比，种植树木会增加一定的成本，但通过豆类作物的收益弥补了这部分成本，最终实现了更高的净收益和投资回报率。研究进一步指出，豆类品种的选择也对系统的整体表现产生影响。IPL 316品种在营养成分和经济收益上均优于L 4727，这可能与其更高的光合效率和对养分的高效利用有关。

此外，研究还揭示了复合农业林业系统在应对气候变化方面的潜力。在半干旱地区，土壤肥力的下降和水资源的紧缺往往导致作物产量不稳定，而密植的树木能够通过落叶的营养循环和根系的深层吸收，提高土壤的养分供应能力。同时，树木的碳封存能力也有助于缓解气候变化带来的负面影响，提高农业生态系统的碳汇功能。这些发现不仅为该地区的农业发展提供了新的思路，也为全球范围内类似的半干旱地区提供了可借鉴的实践经验。

在讨论部分，研究者指出，树木与作物的复合种植模式能够通过互补性提高整体系统的生产力。例如，豆类作物的固氮能力可以改善土壤的氮素供应，从而促进树木的生长。与此同时，树木的遮荫效应虽然会降低作物的光合作用效率，但其对土壤肥力的提升和作物品质的改善具有积极作用。这一发现与许多其他研究结果相吻合，表明在复合农业林业系统中，合理的树木间距和作物品种选择是实现生态与经济双赢的关键。

总体而言，本研究通过系统的田间试验，揭示了密植树木（5 × 3 m）在复合农业林业系统中的优越性。它不仅能够提高豆类种子的营养成分和产量，还能促进落叶的高效循环，增强土壤肥力和碳封存能力，从而为半干旱地区的可持续农业发展提供有力支持。同时，该研究也为农民提供了实际的参考依据，帮助他们在资源有限的情况下，通过优化树木间距和作物品种选择，实现更高的经济效益和生态效益。未来，随着对复合农业林业系统的进一步研究，有望在更多地区推广这种模式，为应对气候变化和资源短缺的挑战提供新的解决方案。