临时间作饲草或工业作物提升刺蓟(Cynara cardunculus var. altilis DC)产量与杂草防控效果的研究

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【字体：大中小】 时间：2025年07月15日 来源：GCB Bioenergy: Bioproducts for a Sustainable Bioeconomy 5.9

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　　本研究通过三年田间试验证明，在刺蓟(Cynara cardunculus)建植期采用火箭菜(Eruca sativa)、亚麻荠(Camelina sativa)和毛苕子(Vicia villosa)临时间作，可平均降低杂草生物量24.2%，其中毛苕子处理使次年刺蓟产量提升55.1%。该策略为地中海半干旱区生态农业提供了兼具杂草抑制、资源增效和经济效益的可持续解决方案。

研究背景与意义

地中海农业系统正面临气候变化与土地利用转型的双重压力。刺蓟(Cynara cardunculus var. altilis)作为多年生能源作物，因其低投入、高生物量(可达2.5m株高)和多重利用价值(生物能源/食用油/药用化合物)备受关注。但其漫长的建植期(首年)导致杂草竞争强烈，传统单作模式经济效益低下。本研究创新性地提出在建植期采用饲草或工业作物临时间作策略，旨在同步解决杂草管控与早期收益难题。

材料与方法

试验在意大利撒丁岛(40°46'N)进行，采用随机区组设计，比较三种间作系统：火箭菜(Es)、亚麻荠(Cs)、毛苕子(Vv)与单作对照(NC)。监测指标包括：

生物量动态：分冬季末(WE)、首茬(HT1)、次茬(HT2)三次采样，测定各组分(茎/叶/荚果/种子)干重
杂草群落：通过香农-威纳指数(H)、辛普森指数(D)和皮卢均匀度指数(J)量化多样性
竞争响应：采用响应比较指数(RCI)评估作物-杂草互作关系
后续效应：追踪第二、三年刺蓟产量构成(茎/花头/种子/残体)

关键发现

建植期表现

杂草抑制：间作系统平均降低杂草生物量50%，其中毛苕子(Vv)对主要杂草(Anagallis arvensis)抑制率达73.2%，火箭菜(Es)则有效控制Glebionis coronaria
形态适应：毛苕子处理下刺蓟株高显著增加(+80mm)，但叶面积无显著差异，表明存在根系资源分区现象
产量补偿：间作物种生物量达1.3-2.9 Mg ha^-1 DM，其中火箭菜种子产量(469 kg ha^-1)具备生物柴油原料潜力

后续效应

产量增益：毛苕子处理使次年刺蓟总生物量提升至13.8 Mg ha^-1 DM(较对照+133%)，种子产量达0.71 Mg ha^-1
杂草持续控制：第三年NC处理杂草占比仍达31.1%，而间作系统维持在20-26%
组分优化：毛苕子促进刺蓟茎秆比例提升至31.3%(对照30%)，花头产量增加5个百分点

机制探讨

生态位分化：刺蓟深根系(可达3m)与浅根间作物种形成垂直资源利用梯度
微环境调节：冬季覆盖减少土壤蒸发，缓冲幼苗期水分胁迫
化感作用：火箭菜释放的硫苷化合物(GSLs)抑制杂草萌发
氮素协同：毛苕子固氮效应在次年释放，促进刺蓟生殖生长

应用价值与局限

该研究为边际土地利用提供了可复制模板，但需注意：

品种改良：亚麻荠存在荚果开裂问题，需选用抗逆品种
播种技术：直播导致成苗率仅40%(目标8株/m²)，建议研发种子包衣技术
经济测算：毛苕子 forage 价值(当地均价€120/吨)可抵消建植期投入，但工业作物需配套加工产业链

结论展望

临时间作系统成功实现"建植期控草-丰产期增益"的双目标，其中毛苕子因兼具生态适应性(耐旱性)与经济价值(饲用)成为最优选。未来研究应聚焦于：

多物种组合优化(如豆科-十字花科混播)
水分利用效率的根系互作机制
基于生命周期评价(LCA)的环境效益量化

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