基于刈割优化的间作系统实现可持续草地管理：水分生产力提升与生态农业协同路径

本研究针对黄土高原干旱区人工草地建设中苜蓿高耗水与生态可持续性矛盾，创新性地提出小麦/苜蓿间作系统结合精准刈割管理策略。通过两年田间试验发现，T-10C2处理使土地当量比(LER)达1.15-1.21，系统产量提升8.7%-31.0%，水分利用效率(WP)提高7.7%-24.0%，为干旱区生态修复与农业水资源高效利用提供了科学方案。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，干旱半干旱地区的草地退化已成为严峻的生态挑战。中国黄土高原作为典型生态脆弱区，长期面临土壤侵蚀与水资源短缺的双重压力。虽然大面积种植苜蓿的人工草地有效控制了水土流失，但这种"生态药方"却暗藏隐忧——深根性苜蓿如同"抽水机"，每年消耗高达700-900mm水分，在年降水量仅572mm的区域引发更深层次的水资源危机。更棘手的是，单一栽培模式导致30%人工草地出现退化，农民因经济效益低下而弃管，形成"生态-经济"双重恶性循环。

甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站的科研团队在《Agriculture, Ecosystems 》发表的研究，通过创新性设计小麦/苜蓿间作系统结合七种刈割处理（T-20C1至T-10C3），历时两年破解了这一困局。研究团队采用完全随机区组设计，设置单作小麦、单作苜蓿和间作系统三大模式，通过精准控制苜蓿刈割时间（20cm或10cm株高时进行1-3次刈割）和空间配置，系统监测了产量、水分利用(WU)和水分生产力(WP)等关键指标。

产量与土地当量比
数据表明，间作系统展现出惊人的协同效应：2022-2023年系统产量较单作平均值提升8.7%-31.0%，其中T-10C2处理的土地当量比(LER)达1.15-1.21，意味着单位土地可多产出15%-21%的生物量。尤为关键的是，间作苜蓿产量较单作提升44.6%-48.8%，而小麦仅在完全无刈割(T处理)时减产12.7%-25.6%，其他刈割处理均保持稳定产出。

水分利用革命
研究揭示了刈割管理的"节水密码"：间作系统总水分利用(WU)降低1.1%-13.1%，而水分生产力(WP)逆势增长0.1%-24.0%。这种"少喝水多干活"的特性源于苜蓿刈割创造的时空生态位分化——当小麦进入需水关键期时，通过10cm高度刈割(T-10系列)暂时抑制苜蓿生长，减少两者水分竞争；待小麦收获后，苜蓿迅速再生完成产量补偿。

生态-生产双赢机制
深层分析显示，T-10C2处理（10cm高度刈割2次）实现了最佳平衡：既通过阶段性抑制苜蓿生长保障小麦水分需求，又利用苜蓿多年生特性在秋季弥补产量。这种"时间银行"式的资源分配策略，使系统WP值较传统管理提升23.5%，相当于每立方米水多生产0.3kg干物质。

该研究突破了传统间作研究仅关注空间配置的局限，首创"时空双维度"调控理论。实践层面，提出的10cm刈割阈值和2次干预标准，为黄土高原"退耕还草"工程提供了可操作性方案。从更广视角看，这项研究为全球干旱区探索出一条新路径：通过精准管理多年生-一年生作物组合，既能维持生态功能，又可实现水资源可持续利用，这对应对气候变化下的粮食-饲料安全挑战具有范式意义。正如通讯作者Baoqing Zhang教授强调的，这种"生态农业精密灌溉"思维，可能重新定义干旱区农业水资源管理的理论基础。