《Field Crops Research》：Using perennial forage mixtures to reclaim saline land: Establishment success, forage yield, and environmental benefits
编辑推荐：
在盐碱地种植一年生作物经济效益低，且易滋生杂草。本研究评估了四种耐盐多年生牧草混播组合在盐碱和非盐碱条件下的建植率、产量、营养成分，及其对传粉者与土壤微生物的影响。结果显示，混播牧草在盐碱地成功建植，大麦伴生作物显著提高建植年总产量，传粉者友好型混播组合可显著增加蜂类数量和土壤微生物生物量碳，为盐碱地生态与生产协同修复提供了可行方案。
想象一片广袤的农田，却因为土壤中积累的盐分而寸草难生，或者只能长出稀疏的、经济价值很低的作物。这不是科幻场景，而是全球，尤其是北美大平原地区农民们面临的现实困境——土壤盐渍化。在加拿大草原省份，就有约一百万公顷的土地受到中度至重度盐渍化的影响，导致传统的一年生大田作物（如小麦、油菜）产量低下，种植变得无利可图。更糟糕的是，如果这些盐碱地弃之不管，耐盐的杂草如野大麦和地肤便会迅速侵占，进一步破坏土地。难道这些土地就只能被荒废，成为农业生产的“伤疤”吗？
科学家们将目光投向了多年生牧草。与需要每年播种的一年生作物不同，多年生植物一次种植可多年生长，它们拥有发达的根系，能够更好地保持水土、抑制杂草，并能通过持续的碳输入改善土壤健康。更重要的是，一些经过育种改良的牧草品种展现出了惊人的耐盐能力。例如，杂交冰草品种“CDC Salt King”可耐受高达18 dS m-1的盐分，而耐盐紫花苜蓿品种“Halo II”也能在8-12 dS m-1的盐度下生长。那么，将这些耐盐的“先锋植物”以特定组合（混播）的方式种植在盐碱地上，能否一举多得，既恢复土地生产力，又能带来额外的生态效益，比如为日益减少的传粉昆虫提供栖息地，并激活盐胁迫下“沉睡”的土壤微生物呢？由Alex Waldner、Jeff Schoenau、Chris Willenborg、Jessica Enns、Kayla Slind、Lana Shaw和Bill Biligetu组成的研究团队在《Field Crops Research》上发表的研究，正是为了系统回答这些问题。
为了验证这些设想，研究人员在2022年和2023年，于加拿大萨斯喀彻温省的两个盐碱地（雷德弗斯和克拉韦）和一个非盐碱地（斯科特）开展了田间试验。他们设计了包含两大因素的处理：建植方式（有无大麦伴生作物）和牧草混播组合（包括耐盐商品混播、传粉者友好型混播、单一杂交冰草、单一紫花苜蓿，以及作为对照的一年生作物轮作）。研究采用裂区设计的随机完全区组，设置四次重复。数据收集涵盖了牧草建植率、杂草比例、生物量产量、饲草营养价值（如酸性洗涤纤维ADF、中性洗涤纤维NDF、粗蛋白CP）、开花数量、传粉昆虫（蜜蜂）丰度，并利用无人机遥感技术获取归一化植被指数（NDVI）。此外，还在盐碱地（克拉韦）测定了建植前后土壤微生物生物量碳（SMB-C）和氮（SMB-N）的变化，以评估对土壤健康的短期影响。
多年生牧草建植
所有牧草混播组合在盐碱地均表现出良好的建植成功率，且大麦伴生作物的存在并未对建植率产生显著影响。然而，建植率因地点和混播组合而异。在高盐度的克拉韦点，单一紫花苜蓿的建植率（60%）显著低于含有禾草的混播组合（超过80%），这表明在重度盐碱地，禾本科牧草或禾豆混播可能比单播豆科更具优势。无人机获取的NDVI值与实地建植评估结果呈显著正相关，证明遥感技术可用于快速、大面积评估盐碱地牧草建植状况。
多年生牧草生物量
在建植年（2022年），大麦伴生作物显著增加了所有试验点的总生物量产量（包含大麦和多年生牧草）。然而，伴生作物对多年生牧草本身生物量的影响因地点而异。在非盐碱的斯科特点，伴生作物显著降低了建植年及次年（2023年）的多年生牧草生物量，表明存在竞争抑制。但在盐碱的克拉韦点，伴生作物仅在建植年降低了牧草生物量，到了次年，其生物量与无伴生作物处理无显著差异。这表明在盐碱条件下，伴生作物与多年生牧草之间的竞争减弱，可能因为大麦本身的耐盐性有限，生长受到抑制。
杂草生物量
杂草生物量年际变化显著。在非盐碱的斯科特点，伴生作物在建植年有效抑制了杂草，但在次年，伴生作物处理区的杂草生物量反而更高。在盐碱的克拉韦点，伴生作物对杂草生物量则始终没有显著影响。这可能是因为盐碱环境本身抑制了杂草种子库的活性，或者特定的杂草群落对管理措施反应不同。
总生物量
两年累计生物量分析显示，一年生作物轮作（大麦+油菜）的总产量显著低于传粉者混播和紫花苜蓿处理。在四个多年生牧草处理之间，总产量没有显著差异。这意味着在盐碱地上，种植多年生牧草比继续种植一年生谷物作物能获得更稳定和更高的生物量产出。
饲草营养价值
与无伴生作物处理相比，有伴生作物的饲草中性洗涤纤维（NDF）含量高出8%，粗蛋白（CP）含量低25%。不同牧草混播的营养价值差异符合预期：以豆科为主的混播（如传粉者混播、紫花苜蓿）粗蛋白含量更高，纤维含量（ADF和NDF）更低；而以禾草为主的杂交冰草则纤维含量最高。这说明即使在盐碱地，通过混播豆科植物也能提升饲草的营养品质。
传粉者与开花丰度
在试验第二年进行的调查发现，传粉者友好型混播组合在非盐碱的斯科特点和中度盐碱的雷德弗斯点，其开花数量和蜜蜂（尤其是意大利蜜蜂Apis mellifera）访问量均显著高于其他处理。蜜蜂数量与开花丰度呈显著正相关。然而，在高盐度的克拉韦点，各混播组合在吸引传粉者方面无显著差异。观察发现，蜜蜂最常访问的是开花茂盛的黄花草木樨。这表明，传粉者混播在轻度至中度盐碱地能有效提升生态服务功能，但在极端盐碱条件下，其花卉资源的多样性和丰度可能受限。
土壤微生物生物量
在克拉韦盐碱点的测定结果显示，种植多年生牧草一年后，土壤微生物生物量碳（SMB-C）和微生物碳氮比（C:N）较建植前显著大幅增加，而土壤微生物生物量氮（SMB-N）有所下降。SMB-C从建植前的154 mg C kg-1土壤激增至建植后的724 mg kg-1。这表明，尽管盐分会产生渗透胁迫，但多年生牧草通过其活跃的根系和持续的碳输入，依然能够快速激发盐碱土壤中微生物的活性，促进微生物群落的生长，并可能改变了微生物群落的组成（更高的C:N比意味着微生物对氮的需求相对降低）。这是改善盐碱土壤健康的关键信号。
这项研究得出结论，在盐碱地上播种耐盐多年生牧草混播组合，并搭配大麦作为建植年的伴生作物，是一项兼具农艺与生态效益的可行策略。该策略的核心优势在于：第一，实现了生产力的即时与持续提升。 伴生作物能在建植年提供可观的额外饲料产量，且不会对盐碱地上多年生牧草次年的产量造成持久损害。从两年周期看，多年生牧草系统的总生产力优于传统的一年生作物轮作。第二，优化了系统结构与功能。 禾本科与豆科牧草的混播（尤其是禾草占优的组合）在重度盐碱地建植更稳健，而豆科的加入提升了饲料营养品质。第三，拓展了生态服务价值。 专门设计的传粉者友好型混播能为蜜蜂等昆虫提供丰富的花资源，有助于缓解农业景观中传粉者栖息地丧失的问题。第四，启动了土壤健康恢复进程。 多年生牧草的引入显著增加了盐碱土壤的微生物生物量碳，这是土壤生物活性增强、有机质分解和养分循环功能改善的先导指标。
总之，这项研究为利用盐碱地这一“边际土地”提供了科学且实用的方案。它不再将盐碱地视为纯粹的负担，而是通过选择合适的植物“工程师”及其组合，将其转化为可持续的饲草生产地、传粉昆虫的“加油站”和土壤生态功能的“修复场”，实现了从“治理盐碱”到“利用盐碱并增益生态”的理念升级，对于全球类似生态区域的农业可持续发展和生态保护具有重要的借鉴意义。
