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在有机农业中，如何优化水和养分管理对提高作物生产力至关重要。研究人员开展了灌溉和施肥对温带气候下有机蚕豆产量和固氮影响的研究。结果表明，灌溉可增产 54%、提高固氮率（达 105%），施肥无显著影响。该研究为有机蚕豆种植提供重要参考。
在农业生产的大舞台上，豆类作物可是 “明星选手”。它们不仅能通过生物固氮为土壤提供天然氮肥，还能作为蛋白质来源，在有机农业的作物轮作中占据重要地位。然而，干旱这个 “捣蛋鬼” 却频繁干扰豆类作物的生长。在半干旱地区，水荒严重威胁豆类作物的产量，即便通过灌溉缓解，也面临着地下水枯竭的困境。而在像中欧这样的温带地区，原本温和的气候也开始变得 “暴躁”，初夏干旱逐渐增多，豆类作物的产量也受到波及。其中，蚕豆作为欧洲和东亚部分地区有机作物轮作的核心成员，由于其主要从浅层土壤吸收水分，对干旱尤为敏感，一旦土壤湿度下降，产量就会大幅下滑。但目前对于蚕豆因干旱导致的产量差距研究还不够充分，在此背景下，来自德国多所研究机构的研究人员开展了相关研究，成果发表在《Agricultural Water Management》上。
为探究在温带气候下有机蚕豆种植中，水和养分限制对产量的影响，以及灌溉对生物固氮和经济效益的作用，研究人员进行了一系列实验。他们在德国的三个有机农场，连续两年开展田间试验。通过计算气候水分亏缺（cWD）来衡量土壤缺水状况，采用裂区试验设计，设置灌溉（雨养和灌溉）和施肥（不施肥、pks、pks + 微量元素）两个因素，每个因素有不同水平，同时进行土壤分析、数据收集、养分含量及固氮测定、经济成本效益计算等，并运用统计分析来处理数据。
研究结果如下：
- 灌溉和施肥对蚕豆生产力的影响：在机械收获时，非灌溉对照区干物质籽粒产量为 0.37 - 4.45 Mg/ha，灌溉区为 1.13 - 5.1 Mg/ha。在六个环境中，有五个环境下灌溉显著提高了籽粒干物质产量，平均增幅达 54%。手动收获表明，灌溉区总生物量更高，豆荚和籽粒数量更多，千粒重也比对照区高约 10%。施肥对产量及其他产量参数均无显著影响。此外，产量结构还因年份和地点而异，通过线性回归分析发现，开花期平均气候水分亏缺与平均籽粒干物质产量显著相关，每 10 mm 的气候水分亏缺会导致产量降低 0.2 Mg/ha。
- 灌溉对氮产量、养分吸收和 Ndfa 值的影响：灌溉区谷物和茎中的总氮产量比对照区显著更高（50 - 100%），Ndfa 值也普遍更高，这使得灌溉区固定氮的量比对照区多 105%。同时，灌溉区相对叶绿素含量更高，磷（P）和钾（K）的养分吸收也显著增加。
- 灌溉的成本效益：从成本计算来看，灌溉使蚕豆生产成本大幅增加，在多数情况下不盈利。但在 2019 年 Weeze 地点，灌溉产生了额外收益。
研究结论和讨论部分指出，该研究明确了中欧地区有机蚕豆种植存在因水分限制导致的产量差距，灌溉能显著提高产量和固氮能力，但目前在经济上往往不可行。灌溉对产量的提升，主要通过增加豆荚和籽粒数量、提高千粒重等实现，还可能影响植物的光合作用和生长阶段。灌溉增加氮产量主要是通过增强固氮作用，这对有机农业系统意义重大，不过灌溉对系统氮平衡的影响取决于蚕豆籽粒的用途。在施肥方面，由于长期施用农家肥，土壤中磷、钼等养分虽含量低，但施肥对作物生长无显著影响。从成本效益看，尽管当前灌溉大多不盈利，但在有机农业系统中，灌溉存在提高饲料产量、增加土壤肥力、促进氮循环等间接效益。总之，该研究为温带气候下有机蚕豆种植的水和养分管理提供了重要依据，未来应聚焦于确定最佳灌溉速率、开发节水和收获技术，以应对气候变化带来的影响。
