间作系统中节水策略的综合效应：水分调控与种植模式对根冠协调及农业水分生产率的协同影响

为解决干旱半干旱地区水资源短缺与土壤退化问题，研究人员通过三年田间试验探究了枸杞-紫花苜蓿间作系统中水分调控（W0-W3）与种植模式（单作M/间作I）对土壤水分动态、根冠特性及水分利用效率的影响。结果表明，轻度亏水灌溉（W1，65%-75% θf）结合间作模式（IW1）能实现最高净收益（78,235.20 CNY·ha?1）和经济水分利用效率（16.23 CNY·m?3），为西北干旱区农业可持续发展提供了优化方案。

　　

在全球气候变化与水资源短缺的背景下，干旱半干旱地区的农业生产面临严峻挑战。这些区域占地球表面积的三分之一以上，而农业系统却长期受限于落后的耕作方式和有限的水资源。枸杞（Lycium barbarum L.）作为西北干旱区的特色经济作物，其传统单作模式效率逐年下降，而紫花苜蓿（Medicago sativa L.）作为高适应性豆科牧草，与枸杞间作可形成互补生态位。然而，间作系统中水分调控如何影响根冠协同及资源利用效率，仍是未解之谜。

针对这一问题，甘肃省景泰川电力灌溉水资源利用中心灌溉试验站的研究团队开展了为期三年的田间试验。研究采用双因素完全随机设计，设置4种灌溉梯度（W0：75%-85%田间持水量θ_f；W1：65%-75%；W2：55%-65%；W3：45%-55%）和2种种植模式（单作M/间作I），通过监测土壤水分含量（SWC）、根长密度（RLD）、叶面积指数（LAI）、光合有效辐射截获（IPAR）等指标，结合熵权TOPSIS模型综合评价系统效益。

关键技术方法包括：（1）土壤水分动态监测：使用PICO-BT TRIME-TDR仪器每5天测定0-120 cm土层含水量；（2）根系分析：通过WinRHIZO Pro 2009b系统扫描直径<2 mm的细根；（3）冠层光能利用评估：采用AccuPAR-LP80植物冠层分析仪测量LAI和光合有效辐射（PAR）；（4）经济收益计算：基于市场价格核算干果与牧草产值，结合灌溉水费与肥料成本计算净收益（I_n）和经济水分利用效率（EWUE）。

土壤水分与耗水特征
研究发现，间作系统SWC普遍低于单作（降幅3.09%-9.22%），且随水分亏缺加剧而降低。水平方向上，SWC在距枸杞树干30 cm处最高，150 cm处最低；垂直分布峰值随种植年限从40-60 cm下移至60-80 cm土层。间作系统灌溉量（I_r）和耗水量（ET）较单作提高4.64%-34.43%，但MW1处理通过适度亏水实现水分高效利用。

根冠协调机制
单作枸杞的根长密度（RLD_w）显著高于间作（增幅5.04%-58.12%），且均随水分亏缺加剧而下降。间作系统中，枸杞与苜蓿根系在60-120 cm水平距离重叠，但重叠区域随水分胁迫减轻。冠层分析显示，间作系统LAI、光合有效辐射分数（FPAR）和辐射利用效率（RUE）较单作提升4.01%-18.91%，其中IW0处理光能截获能力最强。

产量与经济效益
间作模式下枸杞产量（Y_w）较单作提高6.27%，但统计差异不显著。相关性分析表明，Y_w与SWC、RLD_w、FPAR呈极显著正相关（P<0.01）。经济评估显示，IW1处理净收益（78,235.20 CNY·ha^?1）和EWUE（16.23 CNY·m^?3）分别较其他处理高6.38%-224.49%和6.36%-146.66%，成为最优组合。

讨论与意义
该研究首次量化了枸杞-苜蓿间作系统中水分调控对根冠协同的效应，揭示轻度亏水（W1）可平衡水分生产力与经济收益。通过熵权灰色关联分析，证实间作系统能通过根系分层利用（枸杞主根深扎、苜蓿侧根扩展）和冠层光能互补提升资源利用率。研究为干旱区林草复合种植提供了理论依据，发表于《Industrial Crops and Products》的成果对实现农业水资源可持续管理具有重要实践价值。未来研究可结合氮素调控与智能农业技术，进一步优化系统生产力。