北欧大麦套种对间作植物的碳汇增益效应：季节性CO2吸收的积极影响

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Barley intercropped with undersown species in northern Europe: a modest yet positive impact on carbon dioxide uptake during the shoulder seasons

本研究针对北欧农业生态系统中温室气体排放问题，通过在大麦田间套种0-8种间作植物，系统评估了植物多样性对CO2、N2O和CH4通量的影响。研究发现，间作植物在春秋季节显著提升CO2吸收能力，使碳损失减少42%，且对N2O和CH4通量无显著影响。该研究为北欧地区再生农业实践提供了关键数据支持，对推动农业碳中和具有重要意义。

　　

在全球气候变化背景下，农业作为重要的温室气体排放源，其可持续发展面临严峻挑战。传统农业实践导致生物多样性下降、土壤健康恶化和土壤有机碳流失，而再生农业通过增加植物多样性等措施，有望提升生态系统韧性并促进碳 sequestration（碳封存）。北欧地区因其独特的气候条件，农业系统对气候变化的响应尤为敏感。

为探究植物多样性对温室气体通量的影响，芬兰气象研究所的研究团队在赫尔辛基南部开展了为期两年的田间实验。研究通过在大麦田间套种0-8种间作植物（包括豆科和非豆科物种），采用静态箱法监测CO₂、N₂O和CH₄通量，并结合环境参数测量，系统评估了间作植物对碳氮循环的影响。该研究近期发表于《Agriculture, Ecosystems and Environment》期刊。

研究团队主要采用三类关键技术方法：一是静态箱气体通量测量系统，配备LI-COR Li-840A和Gasmet DX4015气体分析仪，同步监测CO₂/H₂O和CH₄/N₂O浓度；二是生态系统碳平衡评估法，通过光响应曲线和温度响应模型估算GPP（总初级生产力）和TER（总生态系统呼吸）；三是多参数环境监测体系，包括土壤温湿度传感器、叶面积指数测量和地上生物量采样。

3.1 植被特征动态

通过叶面积指数和地上生物量监测发现，间作植物在春秋季显著增加植被覆盖度。大麦收获后，套种处理组的叶面积指数比单作提高1297%（2020年）和224%（2021年），证实间作植物有效延长了光合作用窗口期。

3.2 土壤环境调控

连续监测显示间作使夏季土壤温度降低0.36°C（p=0.0002），土壤湿度在10-40cm深度呈现降低趋势。这种微环境调控有助于调节微生物活动，可能影响碳分解过程。

3.3 碳通量响应

春秋季数据显示，套种处理组的GPP比单作提高120%-459%，TER增加47%-115%。尽管呼吸作用增强，但净生态系统碳平衡计算表明，套种使2020-2021年度碳损失减少42%，证明其碳汇增益效应。

3.4 温室气体排放特征

N₂O和CH₄通量整体较低（季节均值分别为0.002-0.024 μg N₂O m^-2s^-1和-0.003-0.003 μg CH₄m^-2s^-1），且处理间无显著差异，表明间作植物未引发额外的非二氧化碳温室气体排放风险。

该研究首次在北欧农业生态系统中证实，大麦套种间作植物可通过延长光合作用期提升碳汇能力。尽管植物多样性增加会促进生态系统呼吸，但净碳平衡改善表明其具有碳 sequestration潜力。研究结果突破了传统认为高纬度地区作物生长季短的局限，为再生农业实践提供了科学依据。随着气候变化延长北欧生长季，这种基于自然解决方案的农业管理策略，有望在保障粮食安全的同时，成为应对气候变化的重要工具。