优化姜黄生产力：整合间作系统、肥料方案和基于归一化植被指数的遥感技术以实现精准农业

《Industrial Crops and Products》：Optimizing turmeric productivity: Integrating intercropping systems, fertilizer regimes, and normalized difference vegetation index-based remote sensing for precision agriculture

　　

单作姜黄配合150%推荐施肥量（RDF）在播种后90天（DAS）达到峰值归一化植被指数（NDVI）（0.90）。在150 DAS时，单作姜黄的NDVI比间作系统高约15%。在210 DAS时，单作姜黄的NDVI（0.46–0.44）超过间作系统约25%。150% RDF处理下的NDVI（0.87–0.47）优于100% RDF处理（0.82–0.40）。基于NDVI的施肥优化了姜黄生长和可持续性。

**论文解读：基于NDVI遥感与间作-肥料协同优化的姜黄精准种植研究**

**研究背景与问题**

姜黄（*Curcuma longa* L.）是印度重要的香料作物，因富含姜黄素和精油而具有高经济与药用价值。然而，姜黄生育期长达8–9个月，且前期冠层稀疏，导致土地和光能利用率低，对依赖连续收入的小农户构成挑战。间作短生育期作物（如甜玉米）可有效利用行间资源，但两者均为高需肥作物，易引发种间竞争。传统施肥策略未考虑实时作物状态，常导致养分浪费或不足。近年来，基于归一化植被指数（NDVI）的遥感技术可快速、无损评估作物冠层健康与养分状况，但鲜有研究将其与姜黄间作系统及肥料管理整合。为此，研究人员开展了本研究，旨在：（1）评估不同间作系统下姜黄的生长表现；（2）利用NDVI作为作物活力与资源利用效率指标，分析不同肥料水平的影响；（3）筛选最优的间作-肥料组合以最大化系统生产力。该研究发表于《Industrial Crops and Products》。

**主要关键技术方法**

研究于2020–2021和2021–2022两个Kharif季在印度马哈拉施特拉邦VNMKV农业大学实验农场（19.2435° N, 76.7800° E）进行。采用裂区设计，主区为4种间作系统（单作姜黄、单作甜玉米、姜黄+甜玉米2:1、姜黄+甜玉米1:1），副区为3种肥料水平（100%推荐施肥量RDF：200:100:100 N:P₂O₅:K₂O kg ha^?1、125% RDF、150% RDF），共12个处理，3次重复。利用GreenSeeker手持式光学传感器于90、150和210 DAS测定NDVI，并计算姜黄等效产量（TEY）和土地当量比（LER）等指标。

**研究结果**

**3.1 NDVI动态**
- **间作系统效应**：单作姜黄（I1）在90、150、210 DAS的NDVI值最高（第一年分别为0.90、0.74、0.46），与姜黄+甜玉米1:1（I4）无显著差异，但显著高于2:1间作（I3）。I3的NDVI最低（0.75、0.64、0.37），表明种间竞争限制了冠层发育。
- **肥料水平效应**：150% RDF（F3）的NDVI值最高（0.87、0.73、0.47），与125% RDF（F2）无显著差异，但显著高于100% RDF（F1）。高氮供应促进叶绿素合成，维持较高NDVI。
- **交互效应**：间作与肥料水平对NDVI无显著交互作用，表明两者独立影响作物活力。

**3.2 姜黄干根茎产量**
- **间作系统效应**：单作姜黄（I1）干根茎产量最高（7.56 t ha^?1，两年均值），与I3（2:1间作）无显著差异，但显著高于I4（1:1间作，3.71 t ha^?1）。单作条件下资源竞争少，冠层发育充分。
- **肥料水平效应**：150% RDF（F3）产量最高（6.68 t ha^?1），与F2无显著差异，但显著高于F1（5.66 t ha^?1）。高施肥促进光合作用与同化物积累。
- **交互效应**：I1F3（单作姜黄+150% RDF）组合产量最高（8.50 t ha^?1），与I1F2无显著差异，但显著优于其他组合。I4F1产量最低。

**3.3 甜玉米鲜穗产量**
- **间作系统效应**：单作甜玉米（I2）鲜穗产量最高（21.04 t ha^?1），显著高于间作系统。I4（1:1间作）产量略高于I3（2:1间作），但两者无显著差异。
- **肥料水平效应**：150% RDF（F3）产量最高，与F2无显著差异，但显著高于F1。
- **交互效应**：I2F3（单作甜玉米+150% RDF）产量最高（23.01 t ha^?1），与I2F2无显著差异。I3F1产量最低。

**3.4 系统生产力与效率**
- **姜黄等效产量（TEY）**：I3（2:1间作）TEY最高（9.20 t ha^?1），显著高于单作姜黄和1:1间作。F3处理TEY最高（7.43 t ha^?1），与F2无显著差异。组合I3F3（2:1间作+150% RDF）TEY最高（9.74 t ha^?1）。
- **间作指数**：I3的LER为1.48（2020–21）和1.41（2021–22），表明需48%和41%的额外单作面积才能达到同等产量。ATER、竞争比和攻击性指数均表明2:1间作系统在资源利用效率上优于1:1系统。

**讨论与结论**

研究表明，NDVI与姜黄产量高度正相关，可作为实时、非破坏性的作物监测指标。单作姜黄在个体生长上占优，但间作系统（尤其是2:1比例）通过资源互补实现更高的系统生产力。150% RDF在多数情况下与125% RDF无显著差异，但显著优于100% RDF，建议经济施肥水平为125%–150% RDF。最佳组合为姜黄+甜玉米（2:1）配合150% RDF，可获得最大系统产量和资源利用效率。基于NDVI的阈值（如90 DAS时NDVI<0.70提示需追肥）为精准农业提供了初步决策框架，但需在不同生态区进一步验证。本研究结论强调整合遥感监测与间作-施肥策略是推动姜黄可持续集约化生产的科学路径。

**研究结论翻译**：本研究明确确立了间作配置和施肥强度显著影响姜黄生长动态、产量及系统生产力。单作姜黄获得最高作物活力（NDVI达0.90）和最大干根茎产量（7.56 t ha^?1），但姜黄+甜玉米（2:1）间作系统在系统生产力（TEY 9.20 t ha^?1）和土地利用率（LER 1.48–1.41）方面表现最优。150% RDF（300:150:150 NPK kg ha^?1）持续产生最高NDVI和产量，表明冠层发育和养分利用效率提升。总体上，姜黄+甜玉米（2:1）配合150% RDF是最大化系统生产力的最优策略。将NDVI传感与间作和养分管理相结合，为姜黄生产系统的精准农业和可持续集约化提供了科学路径。