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【编辑推荐】为应对气候变化下暖季干旱加剧导致的作物减产问题，研究人员在德国西南部开展温带林粮间作（ alley cropping ）长期试验，分析 5 种冬作物（冬小麦、小黑麦等）7 季产量与气候水分平衡（ CWB ）关系。发现不同间作模式（柳木短轮伐林、核桃、树篱）产量随距树行距离变化差异显著，树行可稳定近旁及背风侧作物产量。研究为温带地区农业适应气候变化提供重要参考。
气候变化正深刻改变着全球农业格局，在欧洲，暖季干旱频率的增加已成为 cereal crops 产量的严重威胁。传统单一种植模式在极端气候下的脆弱性日益凸显，而 agroforestry 作为一种整合木本植物与农作物的复合系统，被广泛认为是提升农业气候韧性的关键策略。然而，在温带地区，树木与作物间的互作如何影响产量动态，尤其是在水分可用性变化背景下的机制尚不明确。现有研究多聚焦于热带及地中海地区，温带林粮间作系统（如 alley cropping ）中树木类型、空间配置与作物产量的长期关联仍存较大知识缺口。
为填补这一空白，德国霍恩海姆大学（ University of Hohenheim ）的研究团队在位于西南部的 Ihinger Hof 实验站开展了一项长达 12 年的田间试验（始于 2007 年）。该研究以三种典型的温带林粮间作模式为对象：柳木短轮伐林（ short-rotation coppice, SRC ）、核桃经济林（ Juglans regia ）和乡土树篱（ autochthonous hedge ），分析了冬小麦、小黑麦（ triticale ）、冬大麦、冬豌豆和油菜五种冬作物在 2012-2023 年期间的产量动态，结合气候水分平衡（ climatic water balance, CWB ，定义为降水与潜在蒸散量之差），揭示了树木庇护对作物产量的空间效应及水分调控机制。研究成果发表于《 Agronomy for Sustainable Development 》，为温带农业适应气候变化提供了重要的实证依据。
研究方法
研究采用随机区组设计，设置四个重复，每种间作模式的树行呈 SSW-NNE 走向，间距 48 米，作物带划分为距树行 0-6 米、6-12 米、12-18 米、18-24 米四个梯度。通过 GPS 追踪收割机获取高分辨率产量数据（6 米 ×1 米），结合气象站数据计算 CWB （5-8 月）。运用线性混合模型（ linear mixed-model ）分析产量与间作模式、距树行距离、方位（迎风侧 / 背风侧）及 CWB 的交互作用，量化固定效应与随机效应解释的方差比例（边际 R2 与条件 R2 ）。
研究结果
1. 间作模式与距树行距离对产量的影响
不同间作模式的产量空间分布差异显著：
- 柳木 SRC：距树行 0-6 米处产量显著低于 12-18 米处，表明密集树行对光、水、养分的竞争强烈抑制近旁作物生长。
- 核桃林：产量未随距树行距离显著变化，宽间距（7.5 米）及晚萌芽特性减少了与作物的光竞争。
- 树篱：距树行 18-24 米处产量最低，推测其复杂结构的庇护效应（如降低风速、减少蒸发）使近旁作物受益，而远距区域受微气候改善作用减弱。
2. 水分可用性对产量的调控作用
CWB 与产量的交互作用受方位和距树行距离影响：
- 迎风侧（WNW）：随 CWB 降低（干旱加剧），距树行 6-24 米处产量显著下降，而 0-6 米近旁区域产量稳定性较高，表明树木根系吸水与遮荫效应可能缓冲了极端干旱的影响。
- 背风侧（ESE）：全距离梯度产量均不受 CWB 显著影响，树木的防风作用有效维持了土壤水分，减少了蒸发胁迫。
- 整体而言，树行对背风侧及近旁作物的产量稳定性贡献显著，尤其在干旱年份，庇护效应可使产量波动降低 30%-50%。
结论与讨论
本研究首次在温带地区通过长期田间试验，系统对比了不同功能型树木（能源林、经济林、生态篱）在林粮间作中的产量效应及水分调控机制。结果表明，空间配置与树木类型是决定系统韧性的关键：柳木 SRC 虽在近旁存在竞争劣势，但其高密度结构在极端气候下对远距作物的庇护作用值得进一步探索；核桃林的宽间距模式实现了经济产出与作物产量的平衡；树篱的复合结构则通过微气候调节显著提升了背风侧作物的水分利用效率。
研究同时指出，温带 alley cropping 系统中，树木的 “竞争 - 庇护权衡” 随物候期（如萌芽时间、冠层发育）和土壤水文过程动态变化。例如，核桃的晚萌芽特性使其在作物生长初期避免光竞争，而树篱的多物种组合可能通过根系分层减少与作物的水分竞争。这些机制为优化间作设计（如树种选择、行间距、作物品种匹配）提供了理论依据。
意义与展望
本研究的发现对温带农业应对气候变化具有三重启示：
- 实践层面：可根据区域气候特征（如干旱频率）和生产目标选择间作模式 —— 干旱区优先考虑树篱或核桃林以提升水分利用效率，生物质生产区可优化柳木 SRC 的收获周期以缓解竞争。
- 模型改进：为 agroforestry 系统模型（如 WaNuLCAS 、 Yield-SAFE ）提供了关键参数，尤其是树木空间效应与水分平衡的交互作用模块。
- 政策支持：证实了林粮间作在增强农业气候韧性中的潜力，可推动其作为 “气候智能型农业” 措施纳入欧盟共同农业政策（ CAP ），促进耕地多功能利用。
未来研究需进一步整合微气候监测（如冠层温度、土壤水势）与根系分布分析，解析不同间作模式下的资源竞争 - 互补机制，为构建 “气候韧性 - 生产力 - 生物多样性” 协同提升的温带 agroecological 系统奠定基础。
