多物种覆盖作物混播策略优化：提升生物量与品质的协同效应研究

推荐：为解决单一覆盖作物环境适应性差和功能单一问题，德国研究团队通过系统评估4种覆盖作物（油萝卜、埃及三叶草、蓝花菊苣和芒燕麦）在纯作与混作中的表现，发现三物种混作可使生物量提升53%、氮积累量增加52%，并建立产量-密度模型（R2 =0.89）预测混作效果，为可持续农业提供优化方案。

　　

在全球农业面临土壤退化、养分流失和气候变化的多重挑战下，覆盖作物（Cover crops）作为可持续集约化生产的关键工具备受关注。然而，单一物种覆盖作物存在环境适应性有限、功能单一等问题，而多物种混播虽能提供多样化生态服务，却因种间竞争难以预测导致效果不稳定。如何设计高效混播组合成为农业科学亟待解决的难题。

德国巴伐利亚州特里埃斯多夫和萨克森州阿森多夫的研究团队在《Field Crops Research》发表的研究中，通过四年田间试验系统评估了油萝卜（Raphanus sativus var. oleiformis）、埃及三叶草（Trifolium alexandrinum）、蓝花菊苣（Phacelia tanacetifolia）和芒燕麦（Avena strigosa）四种覆盖作物在纯作与混作中的表现。研究采用线性混合模型和产量-密度模型，量化了种内（intraspecific）和种间（interspecific）竞争效应，发现三物种混作可使生物量提升45%、氮积累量增加53%，且通过调整竞争性物种的播种比例可进一步优化性能。

关键技术方法包括：1) 在2个地点×2年共4种环境设置中开展田间试验；2) 测定地上生物量(AGB)、氮积累量(NAC)和碳氮比(C/N ratio)；3) 采用广义线性混合模型分析跨环境数据；4) 构建产量-密度模型量化竞争系数；5) 通过相对竞争能力(RC)和生态位分化指数(NDI)评估种间互作。

研究结果揭示：

1. 环境与物种互作：芒燕麦在晚播条件下生物量下降85%，而蓝花菊苣表现最稳定，埃及三叶草则在多数环境中生长受限。
2. 混作优势：三物种混作使AGB和NAC分别比纯作提高45%和53%，且C/N比保持稳定（15-18）。
3. 播种配置：减少竞争性物种（如油萝卜）播种量同时增加弱势物种（如蓝花菊苣）比例可提升混作效果。
4. 竞争机制：油萝卜种内竞争系数是其他物种的7倍，而三叶草表现出负的种间竞争（促进效应）。
5. 模型预测：基于双物种数据的三物种混作预测模型精度达R²
   =0.89。

讨论部分强调，该研究首次在多环境中验证了"强竞争物种+弱竞争物种"的混播策略优势，其建立的预测模型可大幅减少田间试验需求。特别是发现豆科与非豆科混作能通过氮转移和资源互补实现协同增效，为设计抗旱、保氮的多功能覆盖作物系统提供理论依据。研究提出的"减少强竞争者播种量，保持弱竞争者接近纯作播种量"的配置原则，已被纳入德国农业实践指南，对推动生态农业转型具有重要意义。