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在农业可持续发展备受关注的当下，间作被视为一种极具潜力的策略。然而，在大规模机械化系统中，适合间作的作物组合尚不明确，且豆类与小粒谷物、油料作物间作在生产力、土壤肥力和土壤健康指标方面的比较效益研究较少。研究人员对此开展研究，发现豌豆 - 油菜、鹰嘴豆 - 亚麻等间作组合有更高生产力，豆类间作还可改善土壤健康。这为农业生产提供了新方向。
在农业领域，间作一直被看作是一种能让种植系统更多样化、提升农业可持续性和韧性的好办法。就像北美著名的 “三姐妹” 种植系统，玉米、豆类和南瓜相互配合，各取所需，把资源利用发挥到极致。理论上来说，间作还能给土壤微生物提供更多样的 “食物”，改善土壤养分水平和健康状况。但在像加拿大草原地区这样机械化大规模农业生产的地方，单作因为能实现规模经济，一直占据主导，间作却很少被采用。而且，适合在半干旱环境间作的作物组合到底有哪些，大家并不清楚，这也阻碍了间作的推广。同时，豆类和小粒谷物、油料作物间作，对作物生产力、土壤肥力和土壤健康指标有什么影响，也缺乏相关研究。基于这些问题，来自加拿大萨斯喀彻温大学的研究人员开展了一项研究，试图找到答案。这项研究成果发表在《Agriculture, Ecosystems 》上，对农业生产有着重要意义。
为了探究这些问题，研究人员采用了多种技术方法。首先，在实验设计上，他们将间作和单作地块按照随机完全区组设计（Randomized Complete Block Design，RCBD）安排，重复两年并每年重新随机化。然后，对作物产量进行测定，通过手工或机械收获作物，计算土地等效比（LER）来衡量间作系统的生产力。在土壤研究方面，采集不同时期的土壤样本，利用 Plant Root Simulator（PRS?）探针测定土壤中硝酸盐 - 氮（NO3-）和磷酸盐（H2PO4-和 HPO42-）的通量，采用特定方法测定水溶性氮、土壤活性碳（POX - C）、高压灭菌 - 柠檬酸盐可提取土壤蛋白（ACE 蛋白）、有机碳和总氮等指标。最后，运用混合模型和相关统计检验对数据进行分析。
下面来看具体的研究结果：
- 产量和土地等效比（LER）：研究发现，很多间作组合的平均 LER 数值上比 1 大，但只有豌豆 - 油菜间作组合的 LER 在统计学上略高于 1。像鹰嘴豆 - 亚麻、蚕豆 - 亚麻间作组合的 LER 也较高，但不显著。同时，燕麦与蚕豆间作时，蚕豆连续两年无法结籽，而燕麦在间作中的产量比单作时高很多，这使得该间作组合的 LER 数值虚高，不能真实反映间作的优势。
- 土壤肥力指标：在土壤肥力方面，2021 年，单作亚麻的硝酸盐 - 氮通量比蚕豆 - 亚麻间作高；2022 年，扁豆 - 小麦间作的硝酸盐 - 氮通量比鹰嘴豆 - 亚麻间作和亚麻单作低。不过，大部分情况下，单作和间作组合的硝酸盐 - 氮通量差异不大。而在磷通量上，2021 年和 2022 年，所有单作和间作组合的值都相近。此外，施肥的非豆类作物土壤中的水溶性氮浓度，在中期和收获后比未施肥的豆类和间作组合高。
- 土壤健康指标：从土壤健康指标来看，土壤 POX - C 值和 ACE 蛋白值在播种前到中期、收获后都有所增加。收获后，豆类的 POX - C 值比非豆类略高，间作处于中间水平。而且，豆类在开花到收获期间，POX - C 值增加，非豆类减少，间作依旧居中。ACE 蛋白值在不同组之间的变化趋势也类似，豆类在中期到收获后的增加幅度比非豆类大，间作处于两者之间。土壤有机碳和总氮在播种前到灌浆期有小幅度但显著的增加，不过在单作、间作组合以及不同组之间没有差异。
综合研究结果和讨论部分，这项研究意义重大。豌豆 - 油菜间作组合表现出较高的生产力，即使间作中的油菜施氮量远低于单作，这为农业生产提供了一种高效的种植模式。同时，豆类与亚麻间作也值得进一步研究，可能为农民带来更多选择。然而，谷类作物与豆类间作效果不佳，像蚕豆与燕麦、小麦间作时，蚕豆容易失败，这提示农民在选择间作组合时需要谨慎考虑。在土壤方面，虽然土壤肥力参数没有解释间作的优势，但豆类作物确实对土壤健康有积极贡献，增加了 POX - C 和 ACE 蛋白浓度，这有助于维持土壤生态系统的稳定和可持续性。总体而言，该研究为加拿大半干旱地区的农业生产提供了重要参考，为优化种植系统、提高农业可持续性奠定了基础。
