棉花、花生間套作效應與效益的整合分析

占亞楠 湯玉煊 楚宗艷 吳 超 杜玉倍 常明娟

（開封市農(nóng)林科學研究院，河南開封 475004）

近年來，棉花收購價格偏低，加之棉花整個生育期農(nóng)事管理繁雜，機械化程度低、用工多，投入大、效益差，導致植棉面積逐步減少[1]。近年來一直在推廣棉花綠色化輕簡化機械化栽培技術(shù)，同時開展棉花高產(chǎn)示范，但是植棉面積減少的趨勢并未改變。另外，一些花生主產(chǎn)區(qū)由于常年單作重茬種植，導致土傳病蟲害加重、產(chǎn)量和品質(zhì)下降等連作障礙問題，嚴重限制了花生產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展[2]。

我國耕地資源有限，可供農(nóng)業(yè)種植的土地越來越少，作物間相互爭地的矛盾日益突出，這就要求提高土地的利用率，農(nóng)作物間套種是目前比較流行的一種集約型立體種植模式[3]。為優(yōu)化種植業(yè)結(jié)構(gòu)，推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，實現(xiàn)棉油生產(chǎn)“節(jié)本增效、綠色生態(tài)”，提高農(nóng)戶抵御風險的能力，可采用棉花與花生間套作這一綠色高效生產(chǎn)模式，一是充分利用空間；二是增加了采光數(shù)量；三是改善通風條件與CO2的供應狀況；四是利用花生根系的固氮特性，減少肥料施用[4]。但在實際生產(chǎn)中也出現(xiàn)了一些問題，一是多熟制形成的復合生態(tài)系統(tǒng)，共生作物多，其地上小環(huán)境和地下土壤都為病蟲草害發(fā)生增添了條件；二是間套作作物的整地播種和田間管理比單作需要更多的勞動力，且不便于進行機械化作業(yè)[5]。棉花與花生間套作是否有利于2 種作物生長發(fā)育與農(nóng)戶增收增產(chǎn)這問題有待于進一步的分析。為此，本文整合分析了目前已有相關(guān)的研究結(jié)果，探究棉花、花生間套作模式的總體效應與效益。

1 材料與方法

1.1 文獻收集

在Web of Science 和中國知網(wǎng)（CNKI）等數(shù)據(jù)庫中，以“棉花（cotton）”“花生（peanut）”“間套作（intercropping）”為關(guān)鍵詞，對2000 年后發(fā)表的相關(guān)文獻進行檢索。收集到的文獻需符合以下標準：①試驗中必須有處理和對照，處理組為棉花花生間套作種植模式，對照組為單作模式，其他因素（如田間管理、生態(tài)條件等）必須一致；②研究數(shù)據(jù)包含多年結(jié)果時，每年數(shù)據(jù)均收集；③研究結(jié)果均來自大田試驗。最終獲得17 篇有效文獻、77 組數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)整理與分析

對每篇文獻中相關(guān)試驗數(shù)據(jù)進行匯總，包括對照和處理的均值、標準差（SD）和樣本大?。╪）。表格中的數(shù)據(jù)，直接提?。粓D中的數(shù)據(jù)，用GetData軟件讀取。使用MetaWin2.0 軟件進行Meta 分析。整合分析的結(jié)果是指處理相對于對照的變幅大小，經(jīng)過自然對數(shù)（ln）轉(zhuǎn)換為響應比（RRx）：

式中，Xt、Xc分別表示處理和對照（如純收入）的平均值。如果RRx＜0，說明相較于單作棉花，棉花、花生間套作降低純收入；RRx＞0，則表明相較于單作棉花，棉花、花生間套作增加純收入；如果RRx=0，則說明相較于單作棉花，棉花、花生間套作無影響。每一組的數(shù)據(jù)分析均采用隨機效應模型。

響應比的變異由以下公式求得：

式中，St、Sc分別為處理和對照的標準差，nt、ne分別為處理和對照的樣本量（即試驗的重復數(shù)）。如果RRx的95%置信區(qū)間（CI）與“0”重疊，則認為影響不顯著；反之亦然。為了更直觀地比較效應大小，將RRx轉(zhuǎn)換為平均變化百分比。所有的統(tǒng)計分析結(jié)果用Origin Pro 2018軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

整合分析結(jié)果表明（圖1）：與棉花單作相比，棉花、花生間套作種植模式可以顯著降低棉田僵瓣率，降幅為54.1%，顯著提高棉花霜前花率，增幅為5.3%，相應棉花理論產(chǎn)量顯著增加30.8%，總產(chǎn)出值顯著提高33.1%，減去物化和人工投入成本，純收入增幅顯著，增加60.8%，而對棉花單株鈴數(shù)和單鈴重影響不顯著。由于僵瓣率的樣本容量較少，相應誤差較大。

圖1 棉花、花生間作種植模式對棉花性狀、產(chǎn)量和效益的影響

整合分析結(jié)果表明（圖2）：與花生單作相比，棉花、花生間套作種植模式可以顯著降低花生的單株果重和百果重，降幅分別為10.9%、5.9%；降低花生百仁重、出仁率和純收入，增加花生理論產(chǎn)量、產(chǎn)出值，但效應均不顯著。由于樣本容量較小，花生理論產(chǎn)量、產(chǎn)出值和純收入的誤差幅度較大。

圖2 棉花、花生間作種植模式對花生性狀、產(chǎn)量和效益的影響

3 討論與結(jié)論

棉田間套作模式下，棉花僵瓣率、霜前花率增加，單株鈴數(shù)和單鈴重增加，其原因如下：一是由于時空的差異，間套棉田不同高度都有綠色面積，形成一個波狀復合受光群體，達到分層采光、交錯用光，變平面采光為立體采光，增加了受光面積，提高了光能利用率和光合效率[6]。二是該種植模式改善了通風條件與CO2的供應狀況。棉花單作時，由于組成群體的個體在株高、葉形以及葉片空間伸展位置基本一致，通風透光條件較差，往往限制了光合作用的進行[7]，而采用高、矮作物間套作，下位作物的生長帶成了上位作物通風透光的“走廊”，有利于空氣的流通與擴散，減少爛鈴，促進棉鈴提前吐絮，在陰雨年份表現(xiàn)尤為明顯，有利于穩(wěn)產(chǎn)增收。三是花生根系的固氮特性也會補償棉花對養(yǎng)分的需求，在保證棉花產(chǎn)量不減的前提下，減少次年棉花種植的氮肥施用量，做到減肥不減產(chǎn)，物化和人工投入明顯降低[8]。因此，棉花理論產(chǎn)量、產(chǎn)出值和純收入增幅明顯。

相較于對棉花的正面影響，對花生的影響是負面的，這可能與以下幾個因素有關(guān)：一是棉花是直立型的，花生是匍匐型的，由于2種作物帶寬設置不合理，后期棉株生長高大、枝葉繁密，會遮蔽相鄰花生陽光的照射，影響花生有機物的積累；二是棉花根系的下扎能力較強，而花生果根埋藏較淺的生長特性，相應2 種作物對土壤養(yǎng)分的吸收能力不同，在供養(yǎng)不足的情況下，棉花生長吸收大部分營養(yǎng)，勢必影響花生生長[9]。因此，棉花品種宜選擇株型緊湊、豐產(chǎn)性好、抗病抗逆性強、吐絮通暢、纖維品質(zhì)優(yōu)良、適合與花生間作的早熟或中早熟品種?；ㄉ贩N宜選擇適宜當?shù)胤N植、耐陰、綜合抗性好、適宜機械化的早熟或早中熟品種。同時，建立棉花、花生間套作種植模式要立足當?shù)刭Y源優(yōu)勢，因地制宜開展棉花、花生間套作高產(chǎn)示范，促進農(nóng)業(yè)和農(nóng)村種植結(jié)構(gòu)調(diào)整。通過高產(chǎn)高效立體間套種示范，引進示范新品種新技術(shù)，使種植良種化、區(qū)域化、規(guī)模化發(fā)展，提高農(nóng)民種植的積極性和種植水平，進而全面提高農(nóng)業(yè)整體效益，帶動農(nóng)民增收致富，提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力。