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在安第斯高地,气候变暖及农业管理变化威胁着生产系统。研究人员以 Lolium multiflorum、Rumex acetosella 和 Pennisetum clandestinum 为对象开展研究。结果表明,变暖影响牧草生长,有机肥能提升产量但对杂草影响因种而异。该研究为农业管理提供参考。
在安第斯高地,农业生产正面临着前所未有的挑战。全球气候变化带来的气温上升、降水模式改变,让这片土地上的农作物生长陷入困境。当地传统的农业管理方式逐渐被改变,合成肥料使用增多,而传统休耕制度被打破,这些变化不仅影响着土壤健康,还使得杂草问题日益严重。例如,像 Pennisetum clandestinum 和 Rumex acetosella 等杂草迅速蔓延,给农民的田间管理带来了巨大麻烦,严重威胁到了牧草生产和农民的生计。在这样的背景下,开展相关研究显得尤为迫切,它能帮助人们更好地理解这些变化,找到应对之策。
为了解决这些问题,来自国外的研究人员针对安第斯休耕系统中常见的物种开展了研究。他们聚焦于 Lolium multiflorum(一种常见的 C3 牧草)以及两种常见杂草 Pennisetum clandestinum(C4 草)和 Rumex acetosella(C3 杂草),探讨全球变化驱动因素对它们之间竞争关系的影响。研究发现,气候变暖对 Lolium multiflorum 的生长不利,而有机肥相较于合成肥料能增加整体生物量。同时,不同杂草对养分管理的响应存在差异,Rumex acetosella 在有机肥条件下竞争力增强,Pennisetum clandestinum 则在温暖且合成肥料处理的环境中表现更好。这一研究成果发表在《Agriculture, Ecosystems 》上,对于指导安第斯地区乃至全球类似环境下的农业生产和杂草管理具有重要意义。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:一是设置不同海拔的田间中宇宙实验,以海拔差异模拟气候变化;二是采用两种不同的施肥策略(有机肥和合成肥料);三是对实验中的植物进行定期监测和数据收集,包括植物高度、茎数、存活率、地上和地下生物量等指标;四是运用统计分析方法(如三因素方差分析、两因素方差分析等)探究各因素对植物生长的影响。实验样本取自秘鲁胡宁地区基尔卡斯社区的不同海拔田地。
研究结果如下:
- 海拔、杂草竞争和管理对 Lolium multiflorum 性能及杂草生长的影响:Lolium multiflorum 在高海拔地区地上生物量比低海拔地区高 37% ,使用有机肥时其总生物量比合成肥料高 27% 。海拔和管理方式对其根冠比等指标有显著或边缘显著影响。同时,杂草种类会影响 Lolium multiflorum 的茎数,与 Pennisetum clandestinum 一起生长时茎数更多。
- 海拔和管理对杂草物种生长和性能的影响:Rumex acetosella 在有机肥处理和高海拔地区存活率更高,其生物量在有机肥处理下远高于合成肥料处理。Pennisetum clandestinum 在低海拔地区生物量、根冠比和存活率更高,且合成肥料处理下地下生物量更高。
- 处理和海拔对杂草指数的影响:低海拔地区杂草指数平均比高海拔地区高 3 倍,有机肥处理的杂草指数比合成肥料处理高 42% 。不同杂草对养分管理的响应不同,Rumex acetosella 在有机肥处理下生长更好,Pennisetum clandestinum 在合成肥料处理下更具竞争力。
研究结论和讨论部分指出,气候变暖可能加剧杂草对作物的压力,威胁安第斯地区的作物生产和粮食安全。在应对气候变化时,继续依赖传统养分管理(有机肥)可能有助于维持牧草生产力和生态系统的韧性。但同时,要根据不同杂草种类制定针对性的管理策略,因为养分管理对杂草动态的影响十分复杂。该研究为安第斯地区的小农户以及全球其他面临类似问题的小农户提供了重要参考,让人们认识到有效杂草管理策略和适应性农业实践对于缓解气候变化影响、维持农业生产力的重要性。