有机农业中传统豌豆与蚕豆间作实现与现代单作品种相当的谷物产量

本研究针对有机农业中豆科作物轮作限制及传统豌豆品种倒伏严重的问题，开展了豌豆(Pisum sativum)与蚕豆(Vicia faba)间作系统的田间试验。通过评估10个豌豆品种（含9个传统品种）与3个蚕豆品种在不同播种比例下的表现，发现传统豌豆品种与蚕豆间作的总产量与现代单作品种相当，且间作显著改善传统豌豆的立性。该研究为有机农业利用传统品种多样性、降低倒伏风险提供了实用方案，对促进农业生物多样性和可持续种植具有重要意义。

　　

在有机农业体系中，豆科作物因其固氮能力而备受重视，但它们的种植面临着诸多挑战。以豌豆和蚕豆为例，它们对土传病害敏感，在欧洲尤其是瑞典的有机生产规范中，要求同一块土地种植这些作物的间隔期至少八年。这种限制大大减少了豆科作物在轮作系统中的出现机会，从而制约了其生态效益的发挥。此外，许多传统豌豆品种虽然具有独特的文化价值、优良的食用品质和潜在的环境适应性，但由于植株高大、匍?生长，容易发生严重倒伏，无法适应现代规模化农业生产，使得这些宝贵的种质资源逐渐被边缘化。

有意思的是，在农业现代化之前，豌豆和蚕豆的间作（intercropping）在瑞典某些地区（如Bohusl?n和Halland）曾是一种普遍的做法。这种历史实践通常将蚕豆与一种称为“灰色豌豆”的传统品种搭配种植。尽管历史悠久，但关于这种豆科-豆科间作系统的科学研究却非常有限，而且以往的研究多使用为单作选育的现代品种，未能充分挖掘传统品种在间作系统中的潜力。

在这一背景下，由Dylan Wallman、Matti W. Leino、?sa Grimberg和Georg Carlsson组成的研究团队开展了为期三年（2021–2023）的田间试验，旨在系统评估品种选择和播种比例对有机豌豆-蚕豆间作系统谷物产量的影响。该研究最近发表在《Organic Agriculture》上，为利用种内多样性设计可持续种植系统提供了重要证据。

研究人员在瑞典南部的阿尔纳普（Alnarp）进行了严格的田间试验，采用了随机区组设计，在有机管理条件下不施用化肥、农药和灌溉。试验涵盖了3个蚕豆品种和10个豌豆品种（9个为传统品种，1个为现代对照品种），设置了不同播种比例（替换设计），测量了谷物产量、千粒重、种子大小分布、冠层高度和成熟期等指标。关键方法包括：使用小区播种机进行同行混播，采用手工收获和脱粒，利用Marvin种子分析仪进行种子大小分析，并基于R语言进行统计分析。

总谷物产量

研究发现，与传统观念不同，传统豌豆品种与蚕豆间作的总产量（两物种之和）可与现代品种的单作产量相媲美。在2023年的干旱条件下，两个传统豌豆品种Brattebracka和Solberga与蚕豆Birgit以25:75的比例间作时，产量甚至显著高于现代豌豆品种Ingrid的单作。这表明，在逆境条件下，某些传统品种可能表现出更好的适应性。播种比例对总产量影响较小，但品种组合的选择影响显著。

豌豆产量

在现代单作系统中，现代半无叶豌豆品种Ingrid的产量最高。然而，在间作系统中，多个传统品种表现出与Ingrid相当的产量水平。例如，2022年，Stame与Birgit以75:25的比例间作时，豌豆产量与Ingrid单作无显著差异。更引人注目的是，一些传统品种在间作中的产量甚至高于其单作。例如，豌豆品种Solberga在2022年间作处理中的产量是其单作的1.6至1.9倍，显示出对间作系统的高度适应。

蚕豆产量与种间竞争

豌豆的植株形态显著影响间作中蚕豆的产量。高大的匍匐型品种（如Solberga和Brattebracka）对蚕豆表现出强烈的竞争性，导致蚕豆减产。而植株矮小、直立的品种（如Stame和Concordia）则对蚕豆的竞争压力较小。这表明，在选择间作品种时，需要权衡豌豆和蚕豆的产量目标，选择合适的品种搭配和播种比例。

种子大小与后期分离

千粒重（TGW）和种子大小分布分析表明，种子大小主要受遗传因素控制，间作处理对其影响很小。传统品种的种子大小变异范围很大，为后期机械分离提供了可能。例如，蚕豆品种Solberga的种子最大，而豌豆品种Bjurholms sm??rt的种子很小，两者容易分离。然而，蚕豆品种Kontu与所有豌豆品种的种子大小都有重叠，分离难度较大。这提示，在选择品种时，除了农艺性状，还需考虑后期加工的需求。

成熟期匹配

成熟期匹配是豆科间作成功的关键。研究发现，传统豌豆品种Brattebracka和Solberga与现代蚕豆品种Birgit的成熟期一致，而Maglaby与早熟蚕豆品种Kontu的成熟期也匹配。这些组合避免了先熟物种的落粒和穗发芽问题，保证了同期收获。值得注意的是，这些匹配的组合中，Solberga豌豆和蚕豆正是历史上在瑞典当地采用的间作搭档，体现了传统品种对当地环境的适应。

冠层高度与立性改善

倒伏是传统豌豆品种单作的主要限制因素。所有传统品种在单作时都发生了严重倒伏，但在与蚕豆间作后，立性得到了显著改善。蚕豆为豌豆植株提供了物理支撑，其效果取决于蚕豆品种的植株强度和播种比例。例如，蚕豆品种Birgit的支撑能力优于Kontu，增加蚕豆的播种比例也能进一步提高冠层高度。这证明，间作是生产高大传统豌豆品种的有效策略。

该研究得出几个重要结论。首先，豌豆与蚕豆间作能够实现与传统单作相当的产量，为有机农业提供了可行的替代种植模式。其次，传统豌豆品种在间作系统中表现出良好的产量潜力，其多样性可用于应对不同环境条件和生产目标。第三，品种选择至关重要：高大的匍匐型品种需要与强秆蚕豆品种搭配，并采用较高的蚕豆播种比例，以避免对蚕豆造成过度竞争；而矮秆直立品种则更适合以获取较高豌豆产量为目标的间作系统。最后，成熟期匹配和种子大小差异是成功实施间作系统的关键因素，直接影响收获操作和后期加工。

这项研究不仅为有机农业实践提供了具体指导，还强调了传统品种在构建可持续农业系统中的重要价值。通过复活历史实践并赋予其科学基础，研究团队展示了一种利用农业生物多样性减少外部输入、提高系统韧性的有效途径。未来研究可以进一步优化播种比例、探索更多的品种组合，并评估间作系统对土壤健康、病虫害抑制等方面的生态效益。