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为解决半干旱地区绿肥（GM）系统中作物产量与土壤水分利用失衡问题，研究人员在陕西永寿开展四年田间试验，探究不同 GM 品种结合垄作覆膜沟播（RMFS）对小麦产量、土壤水分储量（SWS）和水分利用效率（WUE）的影响。结果表明 GM+RMFS 可增强水分有效性、维持或提升 WUE 与产量，RSM 表现最佳，为干旱区节水增产提供理论依据。
在广袤的干旱半干旱地区，农业生产始终面临着水资源短缺的严峻挑战。以我国黄土高原渭北旱塬为例，这里是冬小麦的主产区之一，年降水量仅 500-600 毫米，且 60% 以上集中在小麦收获后的 3 个月休耕期。原本休耕期的设立是为了蓄积土壤水分供下茬作物使用，但裸露的地表不仅容易引发土壤侵蚀和地表径流，还会因强烈的蒸发导致水分大量流失，使得小麦产量和水分利用效率（Water Use Efficiency, WUE）长期受限。而尝试在休耕期种植绿肥作物（Green Manure, GM）虽能抑制杂草、改善土壤肥力，却可能因绿肥自身生长消耗大量土壤水分储量（Soil Water Storage, SWS），在干旱年份反而导致后续小麦减产，如何平衡绿肥种植与土壤水分利用成为亟待解决的科学难题。
为了破解这一困局，来自中国相关研究机构的科研团队在陕西永寿县（34°29′9 N, 107°56′6 E）开展了为期四年（2017-2020 年）的田间试验，相关成果发表在《European Journal of Agronomy》。该研究旨在探究不同绿肥品种与垄作覆膜沟播（Ridge-Plastic Mulching and Furrow-Sowing, RMFS）技术结合对冬小麦产量、土壤水分状况及 WUE 的影响，以期找到既能发挥绿肥生态效益又不牺牲产量的可持续农业模式。
研究团队采用了五种处理方式：（i）夏季休耕（CK）、（ii）黑豆绿肥（BB）、（iii）黑豆绿肥 + RMFS（BBM）、（iv）油菜绿肥（RS）、（v）油菜绿肥 + RMFS（RSM）。主要通过田间观测记录绿肥生物量、不同土层深度的土壤水分含量，以及冬小麦的产量构成要素，分析各处理对 SWS 和 WUE 的影响规律。
绿肥生物量动态变化
绿肥作物的年生物量随品种和年份差异显著。黑豆（BB）和黑豆 + RMFS（BBM）处理在 2018 年和 2020 年生物量较高，较 2017 年增幅达 64.6%-104%；油菜（RS）和油菜 + RMFS（RSM）则在 2019 年生物量最高，增幅为 56.4%-161.6%。黑豆的地上和地下生物量均高于油菜，显示出其更强的生物量积累能力，但 RMFS 对生物量的影响因年份和品种而异。
绿肥与 RMFS 结合对小麦产量和 WUE 的影响
四年数据表明，单纯种植绿肥（BB、RS）在夏季休耕期降雨不足时（如 2017 年降雨 180 毫米），会因消耗更多土壤水分导致小麦产量和 WUE 下降。而绿肥 + RMFS 处理（BBM、RSM）则显著缓解了水分胁迫：黑豆 + RMFS 使小麦产量和 WUE 平均提升 8.9%，油菜 + RMFS 提升 9.0%。进一步分析发现，在绿肥系统中，SWS 每增加 1 毫米，小麦产量增加 21.5 kg?ha?1，而绿肥 + RMFS 系统中这一增幅达 23.0 kg?ha?1，表明 RMFS 通过集雨保墒增强了水分利用效率。
土壤水分储量与安全阈值
研究确定了绿肥 + RMFS 系统中 0-200 厘米土层 SWS 消耗的安全阈值为 9.1 毫米，绿肥最大干生物量阈值为 625.6 kg?ha?1。其中，RSM 处理在 0-100 厘米土层的 SWS 最高达 178.3 毫米，且四年间始终保持最高的小麦产量和 WUE，显示出油菜绿肥与 RMFS 结合的协同优势。
结论与意义
该研究证实，传统绿肥种植在干旱半干旱地区存在水分竞争风险，而垄作覆膜沟播技术通过聚水保墒，有效平衡了绿肥生长与后续作物的水分需求。油菜绿肥 + RMFS（RSM）模式不仅显著提升了土壤水分有效性，还实现了小麦产量和 WUE 的协同增长，为黄土高原及全球干旱区构建节水型绿肥 - 冬小麦轮作体系提供了关键技术支撑和理论依据。这一成果对于应对气候变化下的农业水资源危机、推动旱作农业可持续发展具有重要现实意义，为干旱区农业生产中资源高效利用与生态保护的双赢目标开辟了新路径。
