两种地中海地区中,一年生和多年生豆科牧草作物处理方法的产量潜力及农民的接受程度

《European Journal of Agronomy》:Yielding ability and farmers’ acceptability of annual and perennial legume-based forage crop treatments in two Mediterranean regions

【字体: 时间:2026年03月16日 来源:European Journal of Agronomy 5.5

编辑推荐:

  本研究对比了地中海地区两种干旱程度的21种牧草处理(含7种作物的单种及间作体系),评估产草量与农民接受度。结果显示多年生豆科(如适应型苜蓿)在单种及间作中均优于一年生,与多年生牧草间作可提升季节性供应。农民更倾向豆科作物,因其兼顾饲料质量与土壤保育。

  
R.A.M. Melis|I. Thami-Alami|C. Porqueddu|P. Annicchiarico|L. Pecetti
意大利萨萨里国家研究委员会(CNR)地中海环境动物生产系统研究所

摘要

气候变化和社会经济因素危及了地中海地区依赖雨水的农作物-畜牧业系统的有限饲料自给能力。需要新的策略来提高其生产力和抗逆性。应探索一年生和多年生作物种类以及不同种植方式(如单种作物种植或间作)所带来的机会和限制。本研究首次对比了21种饲料作物处理方法,包括7种基于豆科植物的混合物及其相应的单种作物。在两个干旱压力水平不同的地中海地区(摩洛哥内陆和撒丁岛),评估了这些作物的产草能力和农民的接受度。研究还验证了苜蓿和豌豆中不同植物结构对产草量的影响。基于豆科植物的多年生作物在作为单种作物或混合物种植时,均显示出比一年生作物更明显的产量优势。适应性强的苜蓿品种被证明是这两个地区非常宝贵的饲料资源,深受农民喜爱。研究发现,将苜蓿与多年生草类间作可以增加撒丁岛的季节性饲料供应。一些一年生作物与豆科植物的组合表现出良好的互补性,提高了饲料产量、豆科植物比例,并得到了农民的认可。豌豆作为一种有前景的一年生豆科植物替代品脱颖而出。在摩洛哥,只有多年生作物组合显示出优于一年生作物组合的优势。农民在评估单种或混合种植时,更倾向于选择豆科植物,表明他们认识到豆科植物对动物饲料和土壤肥力的重要性。

引言

农作物-畜牧业系统对地中海地区的农村经济贡献巨大,在北非国家,畜牧业占农业总产值的24%至40%(FAO,2016年)。这些系统的重要性不仅体现在直接的食物生产上,还在于它们保护了农村景观和农业环境。它们通过限制土壤侵蚀和水文地质风险、保持土壤肥力和持水能力、减少野火风险以及促进养分循环等方面发挥积极作用(Peeters,2009年;FAO,2010年;Dean等人,2024年)。在南欧,农作物-畜牧业系统对于生产高附加值的动物产品(如特色奶酪)至关重要,从而保障了当地经济。在北非和西亚,随着人口增长对动物产品需求的增加,畜牧业成为应对经济冲击或作物歉收的缓冲机制,同时提供了优化劳动力利用和重新利用农业资源的机会(FAO,2010年)。在低收入国家的干旱易发地区,农作物-畜牧业系统不仅关系到粮食和经济安全,还关系到环境、能源和健康安全(Stavi等人,2021年)。
育种家、农学家和推广人员正共同努力,开发能够实现各种农业生态和社会经济可持续性目标的饲料系统,例如粮食安全、农业生物多样性、生态系统服务和气候适应能力。气候变化导致地中海地区永久性草地的生产力和饲料质量下降(Dibari等人,2021年),这突显了针对性培育饲料作物的必要性。豆科植物被认为对提高农业系统的可持续性和气候适应能力至关重要(Stagnari等人,2017年),并支持新的农业模式,如农业生态学和再生农业。它们在农业系统中的存在有助于减少投入和生产成本,同时提高饲料供应、饲料质量和农业生物多样性(Duru等人,2015年)。尽管豆科植物品种可能为农作物-畜牧业系统带来诸多好处,但由于大多数现有品种是针对温带气候选择的,因此其在地中海条件下的应用可能受到限制。
由于土壤-气候条件的差异,地中海地区的农作物-畜牧业系统具有很大差异(Dean等人,2024年)。在南欧的雨养地区,这些系统主要依赖以小粒谷物作物为主的临时草地,这些作物可以单独种植或与一年生豆科植物混合种植(Cosentino等人,2014年)。多年生饲料作物如苜蓿(学名:Medicago sativa L.)以及耐旱的高羊茅(Festuca arundinacea L.)和羊茅(Dactylis glomerata L.)主要通过干草生产为动物提供饲料。这些多年生作物在初秋降雨后即可放牧,从而比一年生作物更早恢复植被生长(I等人,2022年),延长了饲料供应期。
在北非,小规模农民的畜牧业严重依赖自然草地、废弃地和作物残余物的放牧,但过度放牧和沙漠化日益严重(FAO,2010年)。灌溉苜蓿是该地区主要的饲料作物,但气候变化对其种植构成威胁(Kharrat等人,2023年),气候变化加剧了城市用水需求增加、地下水位下降以及灌溉用水导致土壤盐碱化的问题(Leone和Steduto,1998年)。
一年生和多年生饲料作物种类以及不同的种植方式(如单种作物种植或间作)在地中海条件下既可能带来机会也可能带来限制。这些方面的更多信息不仅对农民、农学家和农村推广服务有价值,也对植物育种者有帮助。植物育种可以为提高农作物-畜牧业系统的生产力和抗逆性做出重大贡献(Rognli等人,2021年),但需要明确目标物种和植物类型,以便有效利用有限的育种资源。Ergon等人(2018年)建议采用多年生作物作为一年生作物的替代品,以应对气候变化带来的挑战,但目前尚无针对地中海环境的年度作物与多年生作物在产草能力方面的正式比较。多年生作物和一年生作物可以在空间、时间或两者结合上分别使用,以增加农业生态系统的多样性,从而提高其稳定性和抗逆性(Ergon等人,2018年;Picasso等人,2022年;Schaub等人,2020年)。多年生作物相比一年生作物的优势在于每年更低的成本、更有效的季节性土壤保护以及全年更高效的水资源利用(主要在夏末至初秋,此时谷物和一年生饲料作物尚未生长成熟)(Lelièvre等人,2008年)。然而,大多数多年生作物品种不耐旱,叶片易衰老,可能导致晚春至夏末期间饲料供应不足(Porqueddu等人,2016年)。尽管如此,地中海地区的多项研究表明,苜蓿(Annicchiarico等人,2011a)及一些伴生草类(如羊茅和高羊茅)能够适应恶劣环境(Annicchiarico等人,2011b;Pecetti等人,2011年)。
使用具有理想适应特性的作物混合物,利用互补的生态位,是应对多变和不可预测环境(包括干旱地区)的有效策略(Volaire等人,2014年;Ergon等人,2018年;Martin-Guay等人,2018年;Lüscher等人,2022年)。基于豆科植物的混合物可以满足农业系统向更高产量、更好饲料质量和可持续性转型的需求(Lüscher等人,2014年;Duchene等人,2017年;Mahmoud等人,2022年;Galloway等人,2024年)。在 Mediterranean 农业中,一年生饲料作物常采用间作方式,其中最常见的组合是一年生野豌豆(Vicia sativa L.)与燕麦(Avena sativa L.)。野豌豆在意大利的地中海地区无论是单独种植还是与燕麦等作物混合种植,都能获得良好的饲料产量(Bacchi等人,2021年)。其他秋季播种的豆科作物,如豌豆(Pisum sativum L.),也与燕麦或大麦(Hordeum vulgare L.)或小黑麦(Triticosecale Wittm.)间作时具有较高的饲料潜力(Annicchiarico等人,2017年;Bacchi等人,2021年)。在西北欧,苜蓿常与饲料草类混种(Julier等人,2017年)。在特定环境中引入一年生豆科植物-谷物或多年生豆科植物-草类混合物时,需要了解它们相对于单种作物的产量优势及伴生物种间的竞争动态(Annicchiarico等人,2019a;Ribas等人,2023年)。
农民参与创新作物的评估过程,有助于农业或育种研究更好地满足农民需求,促进新品种/栽培方式的采用(Ceccarelli,2015年)。农民可以通过参与式评估研究管理田地中的种质资源,发挥“咨询”作用。农民作为最终用户,其经验可能关注与育种者不同的植物特性(Annicchiarico等人,2019b)。
本研究旨在评估地中海两个干旱压力程度不同的地区(摩洛哥内陆和撒丁岛)中,多种基于豆科植物的一年生和多年生作物处理方法的性能。评估指标包括年均干物质产量(DMY)、混合物中豆科植物的贡献、杂草发生率以及农民对种植和使用各方面的评价得分。具体研究目标包括:(a) 首次对比一年生与多年生饲料作物在单独种植和混合种植时的表现,涵盖不同豆科植物和谷物/草类品种;(b) 验证混合物复杂性对评估指标的影响;(c) 比较苜蓿和豌豆的不同植物结构,同时考虑这两种物种内部的形态生理变异(Annicchiarico等人,2013b;Pecetti等人,2008年)。

材料与方法

试验在两个地中海西部地区的雨养条件下进行,分别为意大利撒丁岛的萨萨里(40°45′ N;8°25′ E;海拔24米)和摩洛哥内陆的马尔丘奇(33°33′ N;6°41′ W;海拔421米)。试验期间的降雨量和温度数据见表S1,并在图S1和S2中以图表形式按季节分列。两个地点的

整体方差分析及地点间比较

根据整体方差分析(P P

讨论

本研究的首要目的是首次明确回答地中海气候条件下应优先选择一年生还是多年生饲料作物的问题。尽管在其他地区也有类似讨论(参见Mercier等人,2024年),但关于一年生与多年生饲料作物的选择尚未得到充分的研究支持。现有信息主要来自美国地区(Mercier等人)。

结论

我们的研究为地中海环境中的多年生和一年生饲料作物的作用提供了一些有用的见解。其中一个重要发现是适应性强的苜蓿品种的显著价值。虽然苜蓿作为单种作物具有很高的价值并受到农民的喜爱,但将其与草类间作可以扩大饲料的季节性供应。豌豆作为一种有前景的一年生豆科植物

利益冲突声明

作者声明他们没有可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢D. Dettori和A. Souihka提供的技术支持。本研究得到了意大利农业部、食品主权和林业部(MASAF)以及摩洛哥农业部、渔业和农村发展部(MENESFCRS)的支持,该项目名为“EraNet-ARIMNet:适用于地中海农业系统的耐旱、节水节能饲料和饲料作物(REFORMA)”。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号