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为解决半干旱地区农业用水难题，研究人员开展玉米 - 花生间作研究，发现间作提升玉米 WP 但降低花生 WP。
在全球气候变化的大背景下，我们的地球正经历着一场 “高烧”，气温不断攀升，降雨模式也变得反复无常，极端天气事件更是频繁上演。这样的变化给农业生产带来了前所未有的挑战，尤其是在干旱和半干旱地区，水资源的匮乏如同紧箍咒，严重限制了农作物的生长和产量。就拿辽宁西部的半干旱地区来说，这里年降水量在 400 - 600 毫米之间，土壤沙质，玉米和豆类等作物在缺水的困境中 “艰难求生”，降水量的年际变化大更是让农业生产雪上加霜，作物产量极不稳定，农民们的经济损失惨重。
面对如此严峻的形势，如何提高水资源利用效率、稳定作物产量成为了亟待解决的难题。在众多节水策略中，间作（intercropping），特别是玉米 - 花生间作，因其独特的优势受到了广泛关注。玉米根系深，能从深层土壤获取水分；花生根系浅，主要利用表层土壤水，二者搭配可以减少水资源竞争，提高土壤保水性和水分利用效率，花生还能固氮，为玉米生长助力。然而，以往的研究大多聚焦于间作系统整体用水情况，对于间作系统中单个作物的蒸腾作用缺乏直接测量，这就像一个谜团，亟待解开。
为了深入探究这一问题，来自农业农村部阜新农业环境与耕地保护科学观测实验站的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们的研究成果发表在《Agricultural Water Management》上，为我们揭示了玉米 - 花生间作系统的奥秘。
在研究方法上，研究人员采用了多种关键技术。首先，实验设置在 2021 - 2023 年进行，采用随机完全区组设计，设置了单作玉米、单作花生和玉米 - 花生间作（两行玉米和四行花生）三个处理，每个处理重复三次。其次，利用树液流传感器（SFM1）结合热比率法（HRM）来测量作物蒸腾，这种方法能够实时获取植物层面的蒸腾数据，比传统方法更精确。同时，研究人员多次采集作物样本，测定干物质积累情况，并通过线性回归分析干物质与蒸腾的关系，从而确定作物的水分生产力（WP） 。
研究结果如下：
树液流速（Sap velocity） ：研究发现，玉米的树液流速高于花生。间作玉米的三年平均树液流速（12.5 cm h?1）高于单作玉米（9.90 cm h?1），间作花生（11.4 cm h?1）也高于单作花生（4.92 cm h?1）。在白天和夜间，间作作物的树液流速也均高于单作作物，尤其是夜间，间作花生的树液流速增长幅度显著，比其他处理都高。日蒸腾量（Diurnal transpiration） ：间作作物的日蒸腾量大于单作作物。例如，间作玉米的日蒸腾速率为 46.9 cm3 h?1 plant?1 ，比单作玉米高 30.3%；间作花生的日蒸腾速率为 6.37 cm3 h?1 plant?1 ，比单作花生高 96.0%。并且，在晴天和阴天，玉米和花生的蒸腾变化趋势不同，晴天时玉米和花生的蒸腾开始时间较早，且变化较为明显。作物生长（Crop growth） ：通过拟合干物质积累曲线发现，两年间，玉米和花生的干物质在单作时比间作时更高。单作玉米的最大干物质（Wm ）比间作玉米显著增加 134%，单作花生的 Wm 比间作花生显著增加 176%，且单作玉米和花生达到最大干物质的时间（te ）比间作更长。水分生产力（Water productivity） ：从总蒸腾量来看，间作玉米的总蒸腾量（TTr）比单作玉米低 53.5%，但考虑土地利用比例后，间作玉米的 TTr 比单作玉米增加 39.5%；间作花生的 TTr 比单作花生增加 65.3%，考虑土地利用比例后，增加幅度达 148%。线性回归分析表明，玉米的整体 WP（6.83 g m?2 mm?1）高于花生（3.51 g m?2 mm?1），间作玉米的 WP（8.06 g m?2 mm?1）比单作玉米提高了 43.9%，而间作花生的 WP（2.75 g m?2 mm?1）比单作花生降低了 35.6%。
研究结论和讨论部分指出，玉米 - 花生间作提升了玉米的水分生产力，但降低了花生的水分生产力。间作花生夜间蒸腾量大，这可能是导致其水分生产力下降的重要原因，夜间蒸腾消耗了白天积累的光合产物，不利于干物质积累。此外，间作系统中作物的蒸腾受气象条件、作物生理特性等多种因素影响。例如，玉米作为 C4 作物，在高温高光条件下蒸腾更稳定；花生作为 C3 作物，对环境因素更敏感。
这项研究意义非凡，它为我们深入了解间作系统中作物的水分关系提供了宝贵的数据支持，特别是在半干旱地区，有助于推动可持续农业发展。通过明确间作系统中不同作物的水分利用特性，农民和农业工作者可以更科学地选择种植模式，合理配置资源，提高水资源利用效率，减少干旱对农业生产的影响，为保障粮食安全和生态可持续发展贡献力量。
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