“种了几年地，土越来越板结，化肥越施越多，产量却上不去。”这是许多农民的共同困扰。我国耕地退化面积占比已达40%，长期连作导致土壤养分耗竭、有机质流失，就像“只取不存的银行账户”。宁波大学、中国科学院团队最新研究显示，通过蚕豆（Vicia faba）与谷物轮作，可让土壤“焕发新生”——土壤有机碳（SOC）含量增加61.6%，总氮提升55.9%，水分含量提高29.1%，关键微生物群落富集，为农业可持续发展提供“生态良方”。相关成果近日发表于《Frontiers of Agricultural Science and Engineering》。

连作土壤“喊渴缺养”，豆科轮作并非“一豆了之”

土壤是农业的“命根子”，但长期单一作物种植（如连作水稻、小麦）会打破养分平衡，就像“偏食导致营养不良”。豆科作物因能与根瘤菌共生固氮，被视为改良土壤的“天然肥库”，但不同豆科作物的“改良功力”差异显著。此前研究多聚焦大豆、绿豆，却忽略了蚕豆的潜力。

“传统轮作像‘抓瞎式施肥’，不知道哪种豆科作物是‘最佳肥力管家’。”研究团队解释，蚕豆根系发达，根瘤菌固氮能力强，残茬易分解，但此前缺乏全国尺度的系统对比。团队在全国采集229份土壤样本，覆盖21.66°N至48.02°N的不同气候区，对比蚕豆、大豆、绿豆等8种豆科作物与谷物轮作效果，终于找到“最优解”。

蚕豆轮作：给土壤“喂营养餐”，给微生物“建游乐场”

实验发现，蚕豆轮作让土壤多项指标“全面飘红”：

• 肥力“三连增”：土壤总碳（TC）增加40.9%，总磷（TP）提升18.9%，微生物生物量碳（MBC）提高77.1%，相当于“给土壤施了一次全营养缓释肥”；
• 水分“喝饱水”：土壤含水量（SWC）增加29.1%，容重（BD）降低5.1%，土壤从“板结黏土”变成“透气海绵”，抗旱能力显著增强；
• 微生物“团队升级”：脱硫杆菌门（Desulfobacterota）和浮霉菌门（Planctomycetota）显著富集。前者像“有机质分解工”，能将残茬转化为可吸收养分；后者是“氮磷转运站”，促进养分循环，提升利用率。

微生物“协作网络”是关键，蚕豆轮作打造“高效团队”

团队通过微生物共现网络分析发现，蚕豆轮作不仅增加微生物数量，更重塑了“协作关系”：

• 核心菌群领航：脱硫杆菌门成为“团队核心”，与其他微生物形成紧密关联，分解有机质释放碳、氮、磷；浮霉菌门则专注“氮磷运输”，让养分直达作物根系；
• 抗干扰能力增强：微生物多样性提高，群落稳定性提升，面对干旱、施肥等环境变化时，仍能保持功能稳定，如同“成员多样的团队更能应对突发挑战”。

从实验室到田间：蚕豆轮作或成“减肥增效”新方案

在浙江宁波的田间试验中，蚕豆-水稻轮作后，水稻产量增加15%，化肥使用量减少20%。研究还发现，长江流域等湿润地区效果更显著，土壤有机碳提升幅度比北方旱区高12%，说明“因地制宜推广是关键”。

团队指出，未来可结合区域气候优化轮作周期（如“蚕豆-小麦-玉米”三年轮作），并通过接种脱硫杆菌门等关键菌群，进一步提升效果。论文通讯作者朱振科表示：“蚕豆轮作成本低、易操作，为小农经济提供了‘不花钱的改良法’，助力农业绿色转型。”

来源: 农业科学与工程前沿