《Agricultural Water Management》：Effects of co-ridge planting on soil water distribution characteristics and interspecific reciprocal utilization in maize intercropping with peanut
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為應對黃淮海平原水土資源短缺、糧油爭地矛盾突出等問題，研究人員探究了共壟種植（RIC）對玉米/花生間作系統土壤水分分布特性、種間水互補利用（ΔΔSWSCO-）及產量的影響。研究發現，RIC通過構建“濕-干”交替的壟溝微環境，協調了玉米與花生對水分的不同需求，促進了水分在種間的互補利用，從而顯著提高了玉米/花生間作體系的產量、水分利用效率（WUE）、土地當量比（LER）和水當量比（WER）。該研究為優化高產高效種植模式、緩解區域糧油生產矛盾提供了重要理論依據。
在中國重要的糧油生產基地——黃淮海平原，保障糧食安全與提升油料產量之間存在尖銳的矛盾。一方面，該地區水土資源緊張；另一方面，玉米和花生作為典型的禾本科與豆科作物，在間作系統中具有顯著的產量和資源利用優勢，但兩者對水分的需求截然不同：玉米生長需水量大，而花生雖具一定抗旱性，卻對澇漬極為敏感，積水可導致其嚴重減產。這種水分需求的差異，成為了制約玉米/花生間作系統產量優勢進一步提升的瓶頸。如何在有限的土地和水資源條件下，通過創新的種植方式協調兩種作物的水分矛盾，實現糧油協同增產，是農業科學家們亟待破解的難題。
為此，河南科技大學的研究團隊在《Agricultural Water Management》上發表了一項研究，他們將目光投向了一種被稱為“共壟種植”的技術。顧名思義，共壟種植就是讓玉米和花生共享同一個壟進行種植，這與傳統的平作方式形成了鮮明對比。研究團隊大膽假設，這種起壟的方式可能會像微型的“水利工程”一樣，重塑田間的土壤水分分布格局，在玉米帶和花生帶之間形成“濕”與“干”的交替環境，從而巧妙地滿足兩種作物迥異的水分需求，并可能促進水分在種間的互補流動與高效利用。
為了驗證這些猜想，研究人員在2023和2024年開展了田間試驗。他們設置了共壟種植和平作對照兩種主要種植方式，并巧妙地引入了“根際分離”技術——通過在玉米和花生行間埋設塑料隔板，來阻斷地下部分的種間相互作用，以此反證根系互作在水分調控中的作用。試驗還設置了兩種施磷水平。研究團隊系統測定了不同水分條件（干旱和澇漬）下的土壤含水量、土壤儲水量，計算了種間水互補利用量、作物產量、水分利用效率、土地當量比和水當量比等一系列關鍵指標。
主要技術方法概述：本研究為田間試驗，采用隨機區組設計，設置了共壟種植與平作對照，并利用根際分離（埋設塑料隔板）技術區分地下種間相互作用。供試材料為玉米品種“鄭單958”和花生品種“花育16”，種植模式為2行玉米與4行花生的間作配置。測定指標包括使用濕度計測定0-100厘米土層的土壤含水量，進而計算土壤儲水量、種間水互補利用量；于收獲期測產，并基于土壤水平衡方程和特定公式計算水分利用效率、土地當量比和水當量比。數據采用Surfer、Excel和SPSS軟件進行繪圖、分析與統計檢驗。
研究結果：
3.1. 共壟種植對玉米/花生土壤水分分布和儲水量的影響
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3.1.1. 對土壤水分分布的影響：研究發現，無論是干旱還是澇漬條件下，與平作相比，共壟種植均顯著增加了0-60厘米土層玉米帶的土壤含水量，同時降低了花生帶的土壤含水量。在水平方向上，平作的土壤水分分布呈“∧”型（干旱）和“∨”型（澇漬），而共壟種植則呈現相反的“∨”型和“∧”型分布，表明壟溝結構改變了水分的空間格局。根際分離后，共壟種植下玉米帶的水分減少，說明在根系可相互作用時，玉米可能從花生帶獲取了水分。
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3.1.2. 對土壤儲水量的影響：與水分分布規律一致，共壟種植提高了玉米帶0-60厘米土層的土壤儲水量，降低了花生帶的儲水量。在澇漬條件下，共壟種植的玉米帶土壤儲水量高于花生帶；而在干旱條件下則相反。根際分離降低了無隔閡情況下種間的水分互補效應。
3.2. 共壟種植對玉米/花生種間水互補利用的影響
研究通過計算ΔΔSWSCO-來量化種間水互補利用。結果表明，在施用磷肥（P180）條件下，無論是干旱還是澇漬，共壟種植的ΔΔSWSCO-均顯著高于平作。這意味著共壟種植促進了土壤水分從花生帶向玉米帶的傳輸和互補利用，這種效應在施磷后更為明顯。
3.3. 共壟種植對玉米/花生產量優勢和土地當量比的影響
共壟種植顯著提高了玉米和花生的產量，增幅分別達6.73–21.59%和18.34–31.37%。同時，其土地當量比和間作優勢也顯著高于平作處理。根際分離后，產量和土地當量比下降，證實了地下種間相互作用（包括水分互補）對產量優勢的重要貢獻。施磷肥進一步提升了共壟種植的產量。
3.4. 共壟種植對玉米/花生水分利用效率的影響
共壟種植下，玉米和花生單作的水分利用效率以及整個系統的水當量比均顯著高于平作。水當量比大于1，表明間作系統在水資源利用上具有優勢。根際分離降低了水分利用效率和水當量比，再次凸顯了種間互作對高效用水的重要性。
研究結論與討論：
本研究得出結論，共壟種植通過創建交替的“濕-干”壟溝微環境，有效調控了玉米/花生間作系統的土壤水分分布特性。具體而言，它增加了需水量大的玉米帶土壤水分，同時為怕澇的花生帶創造了相對干爽的土壤環境，從而協調了兩種作物間的需水矛盾。更重要的是，這種微環境促進了水分從花生帶向玉米帶的互補流動與利用。最終，共壟種植在實現玉米和花生雙增產的同時，顯著提升了系統的水分利用效率、土地利用率和水資源利用優勢。
在討論中，研究者深入闡釋了其內在機制。他們認為，壟溝結構本身改變了土壤水分的垂直分布和水平運移，形成水分梯度。玉米可以利用花生根區的水分，實現種間水補償；而花生則受益于玉米的遮蔭，減少了表層土壤水分的蒸發損失。磷肥的施用促進了作物生長和對水分的利用，從而增強了種間水互補效應。根系分離試驗則直接證明，阻斷地下相互作用會削弱水分互補、降低產量和水分利用優勢，這反證了共壟種植模式下根系互作的關鍵作用。該研究不僅從水分調控的角度揭示了共壟種植提升玉米/花生間作系統生產力的機制，也為在黃淮海平原這類易旱易澇地區，通過農藝措施優化種植模式、同步提升糧食和油料產能、實現水資源高效可持續利用，提供了創新的解決方案和堅實的理論依據。
