论文问题： “作物多样性与可一连农业”专题直播问答
期刊：Frontiers of Agricultural Science & Engineering
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导语
FASE编辑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“作物多样性与可一连农业”专辑，已于今年九月份正式出书（Vol. 8, Iss. 3, 2021）。近期，应宽大读者要求，我们又陆续约请相关作者举行文章在线直播解说，让科学知识获得更普遍地撒播，为读者提供“面扑面”的交流。直播内容后期会进入回放状态，读者可随时审查。答疑解惑部分我们将会整理成文，希望能为读者提供更好的服务。
以下为第一场直播问答，提问者以作者网名形式泛起，回覆者为主讲人李隆教授。由于时间缘故原由，有些作者的问题没有在直播现场举行解答，后期我们也约请了李隆教授举行了增补回覆。文字整理历程中难免泛起错漏，敬请品评指正！
文章亮点
• 中国农业绿色转型需要重构莳植系统。
• 使用作物多样化提升生态系统服务是实现可一连农业的要害。
• 作物多样化可改善田块、农场和景观标准上的生态系统服务。
• 莳植系统的设计应顺应地区特征与社会经济需求
直播问答
1. Feng：差别豆科植物结瘤固氮的增进物质是否有差别？玉米根系渗透物中的染料木素是增进蚕豆结瘤固氮提高氮使用率的主要缘故原由，而小麦根系渗透物中没有染料木素以是不可增进间作系统的氮使用率。那玉米与其他豆科植物如大豆、豇豆间作是否也能够通过染料木素起相同的增进作用呢？玉米与豆科植物间作是否都会有类似的效应？
答：黄酮类物质在共生结瘤历程中起着要害作用。关于豆科植物根系渗透结瘤信号物质，海内外大宗研究主要集中在大豆、苜蓿和菜豆等作物上，对蚕豆根渗透黄酮类信号物质的研究很少。豆科作物根系渗透物黄酮类物质作为信号物质，具有一定的特异性，差别作物具有差别的信号物质。因此，我们在田间条件下发明，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。我们现在尚没有做添加染料木素对其它豆科作物结瘤作用的研究，这与前面问题类似，即结瘤固氮的信号物质可能具有特异性。
2. 朱国�。河忻挥姓攵灾幸┎牡南喙匮芯�？
答：我们目今主要集中于作物舷领域的研究，有关中药材的相关研究是个值得探讨的问题。我们海内有些单位，好比福建农林大学的林文雄教授团队在这方面做了一些研究，我读过他们揭晓在Plant and Soil的研究文章，感兴趣可以去关注。云南农大朱有勇院士团队林下中药材三七间作生产手艺也做得很好，你可以关注一下。
3. 今天：李先生，您好！报告很是精彩，受益匪浅。我有一个小问题想讨教您，在干旱区间作系统怎样灌水施肥？好比浇灌和施肥是凭证玉米照旧小麦来举行？灌水施肥理论依据是什么？田间怎样科学治理？有间套作莳植的学术交流群吗？求加入。
答：这也是个具有挑战性的问题。干旱地区，尤其是西北绿洲农业区都是浇灌农业，没有浇灌就没有农业。河西走廊、河套平原一带小麦和玉米间套作（带田）在上世纪80–90年月莳植面积大，浇灌不区分详细作物，可以同时浇灌，且灌水用量相对较大。因此，像河西走廊这样缺水的生境条件下，政府不允许举行小麦-玉米这样的间作模式。生产实践中常用的施肥要领是脱离施肥，好比施氮肥，先给小麦施氮肥1/3，余下2/3氮肥施给玉米条带。灌水与施肥用量的几多实时间均是依据间作中差别作物的生育期是非及生长特征所制订的。间作的田间治理要比单作重大许多，同时响应的机械化配套装备需跟上。我们有个项目群，但该项目已结题，新项目尚未启动。你也可以关注我们的“间套作与现代农业”公众号，后面我们可以思量建设相关的交流群。
4. 董楠：李先生，间尴尬刁难水稳性大团整体的增添，是短期效应（每年都增添）照旧恒久效应（一连莳植几年之后才会增添）？
答：这个问题很好!我们以往在河西走廊一带的研究批注，这种间作中表层0–20 cm土壤水稳性大团圆体或许4至5年后会泛起大于单作的情形，这两年我们在东北的研究效果也批注或许到第4年会泛起上面这种征象。可是，其他土壤性状，好比土壤碳、氮等指标的转变相对较量缓慢。
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，可是能说明什么呢？怎么应用呢？这种菌的功效我们也没步伐判别，讨教李先生怎么看这个事情呢？
答：首先这种结构方程不是模拟，是我们应对这种重大的历程中，依赖前人的相关研究履历及结论建设这种模子来体现每种初始变量，如具有差别肥力的土壤类型，间单作等因素转变对因变量的孝顺度。我们也做了相关微生物群落结构转变的研究，好比，在宁夏红寺堡的试验中，间作莳植通过降低 Nitrospirae 相对多度增强了对大团圆体形成；在甘肃靖远的试验中，间作莳植通过增添土壤中的 AMF 生物量增进了大团圆体的形成；在甘肃武威的定位试验中，间作莳植则通过增添土壤中的 Sordariales 相对多度增进大团圆体的形成，详情请参阅我们揭晓在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。至于应用方面，怎样调控微生物群落结构，还需要更多的探索。
6. Cai ZL, NWAFU：李先生你好，想相识一下在设施情形或者温室情形的蔬菜莳植里使用豆类作物的间作套种这个现在有所推进吗？虽然温室土壤中不缺乏氮素，可是简直磷素和钾素损失重大，若是可以相识有茄果类作物和豆科作物在温室中举行套作的研究将会开启一个新的角度。
答：是的，这是个很好的思绪。大棚蔬菜间作现实上已有不少研究，六七年前我在一家信店见到过一套《蔬菜间作套种新手艺》，有南方版，北方版。说明这方面照旧有许多成熟的手艺。大棚土壤硝酸盐的累积，会导致叶菜类硝酸盐含量增添，进而对人体康健造成威胁。我们十多年前也做过玉米与空心菜的间作研究，希望降低空心菜硝酸盐的含量。研究效果批注，玉米对氮素的竞争很强，空心菜硝酸盐的含量确实大幅下降了，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，相关论文揭晓在《情形科学学报》 (王晓丽, 李隆, 江荣风, 等. 玉米/空心菜间作降低土壤及蔬菜中硝酸盐含量的研究. 情形科学学报, 2003, 23(4): 463–467)。
7. 杨欢：李先生，您好，替换式间套作的土地使用强度大照旧叠加式间套作呢？
答：你说的替换式是英文中“replacement”，添加式是“addition”，对吧？间套作设计有两种方法：一种是在单作内里空出几行来莳植其他作物，即替换式；另一种是单作内里直接加行去种其他作物，即添加式。理论上讲，添加式竞争养分更厉害，对土地的使用强度更大。但我们没有做过相关的实验研究。
8. 全志发：李先生您好！水稻间套作这方面的研究有做吗？
答：我们没有做相关研究，但我们南方的列位先生均有做，好比华南农大的王建武，蔡昆争、章家恩等教授所在的生态农业团队做了许多这方面的研究，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)，增添抗倒伏能力等方面的研究。
9. 黄山：李先生，您好！讨教一下美国和欧洲的农业有什么问题？需要增添间套混种模式？能否简朴先容一下美国与欧洲的农业？那6本书是否可以分享，我们也想学习一下… …
答：美国和欧洲农业整体较量先进，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一连性下降。通过间套种模式可增添农田的生物多样性也是他们现阶段追求的目的之一。好比，我们在报告中提到的欧洲作物多样化集群项目，每个项目都由多国团结来做，涉及整个欧洲；从原理、生产、应用等方面睁开研究，改善供应链各环节保存的问题，目的是改善现有的莳植系统，增添作物多样性，提高农业的可一连性。
《生物多样性大百科全书》我只加入了其中一个章节的誊写 (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，重点在于间套作方面增产的机制与原理，可以分享给感兴趣的列位先生和朋侪。
10. 高震：差别品种间作有优势吗？
答：这个问题很好。生物多样性有物种多样性和遗传多样性，差别品种的作物间作增添了农田的遗传多样性。云南农大的朱有勇院士20多年前就在做差别品种水稻的间作，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，二者间作后能显着控制糯稻的稻瘟病，这种间作优势是很是显着的，他们的研究效果已于2000年揭晓在Nature上，问题为“Genetic diversity and disease control in rice”，感兴趣的偕行可以去审查。可是若是没有病害的话，差别作物品种间作则不如差别作物物种间作那样有优势，我们的研究发明一部分品种的玉米间作具有一些产量优势，但不是所有作物间作组合都具有优势。可是我们的研究也发明，品种多样性可以增添产量的稳固性。
11. AI：李先生，您好！讨教关于间套作等多样化莳植对农田温室气体排放的影响研究有没有涉及？关于多样化莳植对温室气体排放的研究详细有什么建议？
答：这方面的事情我们做得较量少，请各人关注甘肃农大柴强先生团队的研究，他们在温室气体排放、碳足迹等方面做了大宗深入的研究，最近他们还在PNAS上揭晓了论文 (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))，感兴趣的偕行可去下载阅读。我们的少量研究批注，间作土壤中的碳是增添的，CO2的排放可能会降低，现在仅为推断假设。别的，间作系统对土壤中氮素的使用是高的，以是氧化亚氮的排放展望也是降低的。
12. 马军一马平川：讨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考察时发明，外地推广春小麦和油葵的间作，莳植非通例范，产量优势显着。或许是6、8或12行的小麦与2–3行的油葵带状间作模式为宜。
13. shaozeqiang：谢谢李先生的精彩报告！研究显示根系渗透物染料木素增进蚕豆固氮，讨教李先生，您以为增进玉米根系染料木素的主要缘故原由是什么?
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应中施展主要作用，强化了却瘤固氮的历程。我们的间作研究发明营养液中染料木素的浓度是增添的，但事实是玉米的保存增进了蚕豆渗透物染料木素增添了照旧玉米自己渗透物中的染料木素增添了，我们在研究中并没有对此举行区分实验研究，由于两种作物的根系在营养液中配合生长。有对这方面感兴趣的先生或同砚可以继续举行相关研究。
14. 卫得杰：李先生，您好！讨教统一作物差别品种间作有什么优势？
答：这个问题的回覆请参考前面的第10个问题。需要增补的是，品种之间的间作可能在机械化方面的障碍要小许多，治理相对也较量利便一些。
15. 白计玲：先生您好，讨教有针对西北黄土旱区笼罩作物和填闲作物的研究吗？
答：这方面的事情应该有，好比西北农林科技大学高亚军先生做填闲笼罩作物的研究�？梢怨刈⒁幌�。
16. shaozeqiang：讨教李先生间作盆栽实验的时间，施肥量是凭证哪种作物的需肥量举行施用肥料？
答：我们的研究中，两种作物同样施肥。这取决于你要研究的科学问题，若是你的研究不思量肥料这项因素，那就充分知足，抵达不可减产的水平，大多研究都是凭证高需肥量作物来设计的。
17. Feng: 谢谢李先生很是精彩的报告，既清晰地解说了试验设计和历程，也讲清了相关的结论和应用，更主要的是讲清晰了您的研究思绪。受益匪浅�Ｉ杏辛硗庖桓鑫侍猓杭涮字钟绕涫窃诹窒录涮字衅局ち窒鹿庾试刺氐阊≡衲鸵竦暮鲜首魑锸腔�，但选择间作物时一个个去试验可能效率太低，讨教间作物选择时最主要的思量因素有哪些？有没有较量好的决议工具软件供参考使用？
答：首先谢谢您的一定，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，莳植时可选择与林木间作，抵达合适的光照需求，阻止强光对其造成损害，同时可以有用减轻三七的连作障碍。感兴趣可以关注朱有勇院士的事情。再如，海南的胡椒树是外地很是有特色的经济树种，着花时光照过强，会影响其结实率。外地选择槟榔树与胡椒树间作，槟榔树为胡椒树遮光，增添了胡椒的结实率和品质。相关事情可以关注中国热带农科院香料饮料所的事情。
有关决议的工具软件，据我所知，现在还没有，期望后续有人能够开发相关软件。
18. 野生柳�。豪钕壬茫「仗热莸呐柙允笛�，在使用同位素标记来研究玉米与豆科间作的氮素转移方面，大田实验上有没有更深入的研究?
答：我们在大田试验中也举行过类似的15N同位素标记试验，可是在大田试验中影响因素重大，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%。别的，一些田间研究也发明豆科作物对厥后茬作物的生长影响较大，感兴趣的先生和同砚可以跟进研究。
19. 闫世程：今天晚上听了您的报告，报告很是精彩，受益匪浅，再次谢谢您的分享！您报告提到的《全球生物多样性展望》丛书涉及到多样化莳植的章节的电子版能否分享一下？很是谢谢！另外，我还想讨教一下李先生，讲座中您提到干旱区间套作莳植耗水量大是限制河西地区小麦玉米间作的因素。若是这个问题解决不了，一定是整个干旱区间作莳植生长的瓶颈。凭证您的多年履历是否有解决的步伐或可以实现降低耗水的途径？
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，小麦玉米间套作一经在河西走廊莳植面积很大，由于河西走廊限水，更多的水分派给民勤，没有更多的水浇灌。小麦玉米一样平常需要浇灌7次水，以是武威等地限制小麦玉米带田莳植。外地推广了豌豆和玉米的间套作，莳植面积很大，由于这种莳植方法只需要浇灌4次，豌豆生恒久不需要浇灌，只在玉米生恒久浇灌4次即可。就是通过改变作物组合，就可以解决这个问题�？梢云局じ鞯氐奶跫�，因地制宜，选择合适的作物组合。