论文标题： “作物多样性与可持续农业”专题直播问答

期刊：Frontiers of Agricultural Science & Engineering

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导语

FASE编纂部有幸约请到了李隆教授（中国农业大学）和Wopke van der Werf副教授（荷兰瓦格宁根大学）为期刊组织了“作物多样性与可持续农业”专辑，已于今年九月份正式出版（Vol. 8, Iss. 3, 2021）。近期，应宽大读者要求，我们又陆续约请有关作者进行文章在线直播解说，让科学知识得到更宽泛地传布，为读者提供“面对面”的互换。直播内容后期会进入回放状态，读者可随时查看。答疑解惑部门我们将会整顿成文，但愿能为读者提供更好的服务。

以下为第一场直播问答，提问者以作者网名大局出现，回覆者为主讲人李隆教授。由于功夫原因，有些作者的问题没有在直播现场进行解答，后期我们也约请了李隆教授进行了补充回覆。文字整顿过程中未免出现错漏，敬请品评指正！

文章亮点

? 中国农业绿色转型必要沉构种植系统。

? 利用作物多样化提升生态系统服务是实现可持续农业的关键。

? 作物多样化可改善田块、农场和景观尺度上的生态系统服务。

? 种植系统的设计应适应地域特点与社会经济需要

直播问答

1. Feng：分歧豆科植物结瘤固氮的推进物质是否有差距？玉米根系排泄物中的染料木素是推进蚕豆结瘤固氮提高氮利用率的重要原因，而幼麦根系排泄物中没有染料木素所以不能推进间作系统的氮利用率。那玉米与其他豆科植物如大豆、豇豆间作是否也可能通过染料木素起一样的推进作用呢？玉米与豆科植物间作是否城市有类似的效应？

答：黄酮类物质在共生结瘤过程中起着关键作用。关于豆科植物根系排泄结瘤信号物质，国内表大量钻研重要集中在大豆、苜蓿和菜豆等作物上，对蚕豆根排泄黄酮类信号物质的钻研很少。豆科作物根系排泄物黄酮类物质作为信号物质，拥有肯定的特异性，分歧作物拥有分歧的信号物质。因而，我们在田间前提下发现，玉米和大豆间作后，大豆的固氮能力并没有像蚕豆和鹰嘴豆那样显著提高。我们目前尚没有做增长染料木素对其它豆科作物结瘤作用的钻研，这与前面问题类似，即结瘤固氮的信号物质可能拥有特异性。

2. 朱国。河忻挥姓攵灾幸┎牡挠泄刈暄？

答：我们当前重要集中于作物系统领域的钻研，有关中药材的有关钻研是个值得探求的问题。我们国内有些单元，好比福建农林大学的林文雄教授团队在这方面做了一些钻研，我读过他们颁发在Plant and Soil的钻研文章，感兴致能够去关注。云南农大朱有勇院士团队林下中药材三七间作出产技术也做得很好，你能够关注一下。

3. 今天：李教员，您好！汇报极度杰出，受益匪浅。我有一个幼问题想叨教您，在干旱区间作系统若何灌水施肥？好比灌溉和施肥是依照玉米还是幼麦来进行？灌水施肥理论凭据是什么？田间若何科学治理？有间套作种植的学术互换群吗？求参与。

答：这也是个拥有挑战性的问题。干旱地域，尤其是西北绿洲农业区都是灌溉农业，没有灌溉就没有农业。河西走廊、河套平原一带幼麦和玉米间套作（带田）在上世纪80–90年代种植面积大，灌溉不分辨具体作物，能够同时灌溉，且灌水用量相对较大。因而，像河西走廊这样缺水的生境前提下，当局不允许进行幼麦-玉米这样的间作模式。出产实际中常用的施肥步骤是分隔施肥，好比施氮肥，先给幼麦施氮肥1/3，余下2/3氮肥施给玉米条带。灌水与施肥用量的几多及功夫均是凭据间作中分歧作物的生育期长短及成长个性所造订的。间作的田间治理要比单作复杂好多，同时相应的机械化配套设备需跟上。我们有个项目群，但该项目已结题，新项目尚未启动。你也能够关注KU游官网“间套作与现代农业”公家号，后面我们能够思考成立有关的互换群。

4. 董楠：李教员，间作对水稳性大团集体的增长，是短期效应（每年都增长）还是持久效应（陆续种植几年之后才会增长）？

答：这个问题很好!我们以往在河西走廊一带的钻研批注，这种间作中表层0–20 cm泥土水稳性大团圆体或许4至5年后会出现大于单作的情况，这两年我们在东北的钻研了局也批注或许到第4年会出现上面这种景象。但是，其他泥土性状，好比泥土碳、氮等指标的变动相对比力缓慢。

5. 秘一先-草业学院：通过结构方程模拟出是由于哪种微生物起的作用，但是能注明什么呢？怎么利用呢？这种菌的职能我们也没法子甄别，请问李教员怎么看这个事件呢？

答：首先这种结构方程不是模拟，是我们应对这种复杂的过程中，依赖前人的有关钻研经验及结论成立这种模型来体现每种初始变量，如拥有分歧肥力的泥土类型，间单作等成分变动对因变量的贡献度。我们也做了有关微生物群落结构变动的钻研，好比，在宁夏红寺堡的试验中，间作种植通过降低 Nitrospirae 相对多度加强了对大团圆体形成
；在甘肃靖远的试验中，间作种植通过增长泥土中的 AMF 生物量推进了大团圆体的形成
；在甘肃武威的定位试验中，间作种植则通过增长泥土中的 Sordariales 相对多度推进大团圆体的形成，详情请参阅我们颁发在Plant Soil 上一篇题为“Crop diversity facilitates soil aggregation in relation to soil microbial community composition driven by intercropping”的文章。至于利用方面，若何调控微生物群落结构，还必要更多的索求。

6. Cai ZL, NWAFU：李教员你好，想相识一下在设施环境或者温室环境的蔬菜栽培里使用豆类作物的间作套种这个目前有所推动吗？固然温室泥土中不不足氮素，但是简直磷素和钾素损失巨大，若是能够相识有茄果类作物和豆科作物在温室中进行套作的钻研将会开启一个新的角度。

答：是的，这是个很好的思路。大棚蔬菜间作现实上已有不少钻研，六七年前我在一家信店见到过一套《蔬菜间作套种新技术》，有南方版，北方版。注明这方面还是有好多成熟的技术。大棚泥土硝酸盐的累积，会导致叶菜类硝酸盐含量增长，进而对人体健全造成威胁。我们十多年前也做过玉米与空心菜的间作钻研，但愿降低空心菜硝酸盐的含量。钻研了局批注，玉米对氮素的竞争很强，空心菜硝酸盐的含量的确大幅降落了，好比空心菜单作硝酸盐的含量或许3000 ppm, 与玉米间作后降低到约1300 ppm，有关论文颁发在《环境科学学报》 (王晓丽, 李隆, 江荣风, 等. 玉米/空心菜间作降低泥土及蔬菜中硝酸盐含量的钻研. 环境科学学报, 2003, 23(4): 463–467)。

7. 杨欢：李教员，您好，代替式间套作的地皮利用强度大还是叠加式间套作呢？

答：你说的代替式是英文钟装replacement”，增长式是“addition”，对吧？间套作设计有两种方式：一种是在单作里面空出几行来种植其他作物，即代替式
；另一种是单作里面直接加行去衷熹他作物，即增长式。理论上讲，增长式竞争营养更严害，对地皮的利用强度更大。但我们没有做过有关的尝试钻研。

8. 全志发：李教员您好！水稻间套作这方面的钻研有做吗？

答：我们没有做有关钻研，但我们南方的各位教员均有做，好比华南农大的王建武，蔡昆争、章家恩等教授地点的生态农业团队做了好多这方面的钻研，例如水稻间作后对硅的吸收 (如：Ning C, Qu J, He L, et al. Improvement of yield, pest control and Si nutrition of rice by rice-water spinach intercropping. Field Crops Research, 2017, 208: 34–43)，增长抗倒伏能力等方面的钻研。

9. 成都：李教员，您好！请问一下美国和欧洲的农业有什么问题？必要增长间套混种模式？能否单一介绍一下美国与欧洲的农业？那6本书是否能够分享，我们也想进建一下… …

答：美国和欧洲农业整体比力先进，都是集约化大型农业，对化肥和农药的依赖性较高，然而这也导致农业可持续性降落。通过间套种模式可增长农田的生物多样性也是他们现阶段钻营的指标之一。好比，我们在汇报中提到的欧洲作物多样化集群项目，每个项目都由多国结合来做，涉及整个欧洲
；从道理、出产、利用等方面发展钻研，改善供给链各环节存在的问题，主张是改善现有的种植系统，增长作物多样性，提高农业的可持续性。

《生物多样性大百科全书》我只参加了其中一个章节的书写 (Li L., Zhang L. & Zhang F. Crop mixtures and the mechanisms of overyielding. In: Levin SA (ed) Encyclopedia of biodiversity, vol 2, 2nd ed. Academic, Waltham, 2013，pp 382–395)，由于版权等问题，我只能分享我自己写的这个章节，沉点在于间套作方面增产的机造与道理，能够分享给感兴致的各位教员和伴侣。

10. 高震：分歧种类间作有优势吗？

答：这个问题很好。生物多样性有物种多样性和遗传多样性，分歧种类的作物间作增长了农田的遗传多样性。云南农大的朱有勇院士20多年前就在做分歧种类水稻的间作，好比杂交稻和糯稻的间作。糯稻易感稻瘟病，而杂交稻抗稻瘟病，二者间作后能显著节造糯稻的稻瘟病，这种间作优势是极度显著的，他们的钻研了局已于2000年颁发在Nature上，标题为“Genetic diversity and disease control in rice”，感兴致的同业能够去查看。但是若是没有病害的话，分歧作物种类间作则不如分歧作物物种间作那样有优势，KU游官网钻研发现一部门种类的玉米间作拥有一些产量优势，但不是所有作物间作组合都拥有优势。但是KU游官网钻研也发现，种类多样职能够增长产量的不变性。

11. AI：李教员，您好！请问关于间套作等多样化种植对农田温室气体排放的影响钻研有没有涉及？关于多样化种植对温室气体排放的钻研具体有什么建议？

答：这方面的工作我们做得比力少，请各人关注甘肃农大柴强教员团队的钻研，他们在温室气体排放、碳足迹等方面做了大量深刻的钻研，最近他们还在PNAS上颁发了论文 (Chai Q, Nemecek T, Liang C, et al. Integrated farming with intercropping increases food production while reducing environmental footprint. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021, 118(38))，感兴致的同业可去下载阅读。KU游官网少量钻研批注，间作泥土中的碳是增长的，CO2的排放可能会降低，目前仅为揣度如果。此表，间作系统对泥土中氮素的利用是高的，所以氧化亚氮的排放预测也是降低的。

12. 马军一望无际：叨教一下向日葵间套作有可参考模式吗？

答：我曾在内蒙古自治区杭景后旗调查时发现，本地推广春幼麦和油葵的间作，种植极度规范，产量优势显著。或许是6、8或12行的幼麦与2–3行的油葵带状间作模式为宜。

13. shaozeqiang：感激李教员的杰出汇报！钻研显示根系排泄物染料木素推进蚕豆固氮，叨教李教员，您以为推进玉米根系染料木素的重要原因是什么?

答：染料木素作为豆科作物结瘤的一种黄酮类信号物质，可能在根毛变形等结瘤的初始反映中阐扬沉要作用，强化告终瘤固氮的过程。KU游官网间作钻研发现营养液中染料木素的浓度是增长的，但到底是玉米的存在推进了蚕豆排泄物染料木素增长了还是玉米自身排泄物中的染料木素增长了，我们在钻研中并没有对此进行分辨尝试钻研，由于两种作物的根系在营养液中共同成长。有对这方面感兴致的教员或同学能够持续进行有关钻研。

14. 卫得杰：李教员，您好！请问统一作物分歧种类间作有什么优势？

答：这个问题的回覆请参考前面的第10个问题。必要补充的是，种类之间的间作可能在机械化方面的阻碍要幼好多，治理相对也比力方便一些。

15. 白计玲：教员您好，请问有针对西北黄土旱区覆盖作物和填闲作物的钻研吗？

答：这方面的工作应该有，好比西北农林科技大学高亚军教员做填闲覆盖作物的钻研Ｄ芄还刈⒁幌。

16. shaozeqiang：请问李教员间作盆栽尝试的时辰，施肥量是依照哪种作物的需肥量进行施用肥料？

答：KU游官网钻研中，两种作物同样施肥。这取决于你要钻研的科学问题，若是你的钻研不思考肥料这项成分，那就充分满足，达到不能减产的水平，大多钻研都是依照高需肥量作物来设计的。

17. Feng: 感激李教员极度杰出的汇报，既清澈地解说了试验设计和过程，也讲清了有关的结论和利用，更沉要的是讲分了然您的钻研思路。受益匪浅
；褂辛肀硪桓鑫侍猓杭涮字钟绕涫窃诹窒录涮字衅揪萘窒鹿庾试刺氐阊≡衲鸵竦南嘁俗魑锸腔，但选择间作物时一个个去试验可能效能太低，请问间作物选择时最沉要的思考成分有哪些？有没有比力好的决策工具软件供参考利用？

答：首先感激您的注定，你提的这个问题很有新意。好比各人熟知的云南白药中的一种中药材三七，种植时可选择与林木间作，达到相宜的光照需要，预防强光对其造成侵害，同时能够有效减轻三七的连作阻碍。感兴致能够关注朱有勇院士的工作。再如，海南的胡椒树是本地极度有特色的经济树种，着花时光照过强，会影响其扎实率。本地选择槟榔树与胡椒树间作，槟榔树为胡椒树遮光，增长了胡椒的扎实率和品质。有关工作能够关注中国热带农科院香料饮料所的工作。

有关决策的工具软件，据我所知，目前还没有，进展后续有人可能开发有关软件。

18. 野生柳。豪罱淘蹦茫「仗樯艿呐柙猿⑹，在利用同位素象征来钻研玉米与豆科间作的氮素转移方面，大田尝试上有没有更深刻的钻研?

答：我们在大田试验中也进行过类似的15N同位素象征试验，但是在大田试验中影响成分复杂，只在玉米/花生间作中检测到花生向玉米转移了1.34 g/m2的氮素，占花生体内总吸氮量的9.50%。此表，一些田间钻研也发现豆科作物对其后茬作物的成长影响较大，感兴致的教员和同学能够跟进钻研。

19. 闫世程：今天晚上听了您的汇报，汇报极度杰出，受益匪浅，再次感激您的分享！您汇报提到的《全球生物多样性瞻望》丛书涉及到多样化种植的章节的电子版能否分享一下？极度感激！另表，我还想叨教一下李教员，讲座中您提到干旱区间套作种植耗水量大是限度河西地域幼麦玉米间作的成分。若是这个问题解决不了，注定是整个干旱区间作种植发展的瓶颈。凭据您的多年经验是否有解决的法子或能够实现降低耗水的蹊径？

答：《生物多样性大百科全书》（第二版）中撰写的Crop mixtures and the mechanisms of overyielding章节PDF邮件发送给您。

关于您第二个问题，幼麦玉米间套作已经在河西走廊种植面积很大，由于河西走廊限水，更多的水分配给民勤，没有更多的水灌溉。幼麦玉米通常必要灌溉7次水，所以武威等地限度幼麦玉米带田种植。本地推广了豌豆和玉米的间套作，种植面积很大，由于这各种植方式只必要灌溉4次，豌豆成持久不必要灌溉，只在玉米成持久灌溉4次即可。就是通过扭转作物组合，就能够解决这个问题Ｄ芄黄揪莞鞯氐那疤，因地造宜，选择相宜的作物组合。