萨赫勒地区玉米生产力优化：引入速生外来灌木与减施化肥的协同效应

《Agroforestry Systems》：Optimizing maize productivity in the Sahel region through the incorporation of exotic shrub species and reduced mineral fertilization

本期推荐一项针对萨赫勒地区农业可持续性的重要研究。为应对土壤退化与肥料依赖问题，研究人员通过两年田间试验，对比五种木本植物（含本地种与外来种）残体分解特性及其对玉米生产力的影响。结果表明，银合欢（Leucaena leucocephala）和蓝灰蝶豆（Gliricidia sepium）的残体可快速分解释放养分，单用其修剪物即可实现与全量化肥（100% MF）相当的玉米产量，结合半量化肥（50% MF）时产量进一步提升。该研究为降低小农化肥成本、构建基于物种筛选的农林复合系统提供了关键依据。

　　

在广袤的萨赫勒地区，农田土壤正经历史无前例的退化危机。植被覆盖减少、传统农林系统瓦解，加之养分掠夺式耕作，导致土壤有机碳降至0.65%、全氮仅0.03%的贫瘠水平。当地农民依赖化肥维持玉米产量——这一占马里谷物总产34%的主粮作物，但高昂的成本与不稳定的增产效果使小农户难以摆脱生计困境。更棘手的是，本地常见树种如乳木果（Vitellaria paradoxa）和非洲刺桐（Parkia biglobosa）的残体分解缓慢，养分释放难以匹配作物需求。能否引入分解更快的植物物种，在减少化肥投入的同时提升土壤肥力？这成为萨赫勒农业可持续发展的核心命题。

为破解这一难题，由马里农村经济研究所、瑞士有机农业研究所等机构组成的研究团队，在法拉科农业试验站展开为期两年（2023-2025）的田间试验。研究聚焦五种木本植物：两种外来速生树种银合欢与蓝灰蝶豆，三种本地树种乳木果、非洲刺桐和塞内加尔格木（Guiera senegalensis）。团队采用凋落物袋法监测残体分解动态，通过指数衰减模型计算半衰期（t₅₀）与全分解时间（t₁₀₀）；同时设置11种处理（含单施修剪物、修剪物+半量化肥、全量化肥对照），系统评估对玉米生长指标与产量的影响。

关键技术方法

研究通过凋落物袋法（埋入20g烘干残体）跟踪16周内生物量损失，利用指数模型N(t)=N₀e^-kt拟合分解曲线；田间试验采用随机区组设计，以3吨/公顷剂量施用修剪物，结合半量化肥（50 kg/ha NPK 17-17-17 + 75 kg/ha尿素）对比全量化肥处理；监测玉米株高、茎粗、籽粒与干物质产量，使用R软件进行混合线性模型与Kruskal-Wallis检验分析差异。

物种残体分解速率

蓝灰蝶豆与银合欢表现出显著的分解优势，其半衰期仅需23天与32天，而本地树种需67.5天以上。模型预测蓝灰蝶豆全分解仅需36周，银合欢需50周，而本地树种超过105周。相关性分析进一步揭示，分解速率常数（k）与玉米籽粒产量（R=0.58）及干物质产量（R=0.65）呈显著正相关。

残体对玉米生长的影响

2024年数据表明，施用蓝灰蝶豆或银合欢残体的处理组株高与茎粗均显著优于对照（全量化肥），而非洲刺桐与乳木果处理组生长指标显著滞后。值得注意的是，单施银合欢或蓝灰蝶豆残体即可达到甚至超越全量化肥处理的生长效果，印证了其养分释放与玉米需肥期的同步性。

干物质与籽粒产量响应

2023-2024年间，银合欢+半量化肥处理干物质产量达2408 kg/ha，显著高于对照；单施银合欢残体使籽粒产量两年内提升39%。相反，乳木果处理组产量较对照降低50%-80%。研究还发现，随着试验推进，半量化肥+残体处理的产量逐渐接近甚至反超全量化肥组，证明残体矿化可逐步替代化肥功能。

结论与展望

本研究首次在萨赫勒条件下系统验证了银合欢与蓝灰蝶豆残体对玉米生产的增益潜力。其快速分解特性有效解决了本地物种养分释放迟缓的瓶颈，甚至可通过化感作用（如非洲刺桐抑制种子萌发）规避本地树种的负面效应。更重要的是，两种外来树种与半量化肥的协同效应，为构建“减肥增效”的农林模式提供了实证支持。未来研究需关注这些物种的长期土壤修复功能，并探索将塞内加尔格木等慢分解物种纳入混合施用策略，以平衡短期产量与长期地力维持。这一成果为萨赫勒小农户降低生产成本、提升气候韧性开辟了可行路径。

（论文发表于《Agroforestry Systems》2026年第100卷）