棉花、花生间套作效应与效益的整合分析

占亚楠 汤玉煊 楚宗艳 吴 超 杜玉倍 常明娟

（开封市农林科学研究院，河南开封 475004）

近年来，棉花收购价格偏低，加之棉花整个生育期农事管理繁杂，机械化程度低、用工多，投入大、效益差，导致植棉面积逐步减少[1]。近年来一直在推广棉花绿色化轻简化机械化栽培技术，同时开展棉花高产示范，但是植棉面积减少的趋势并未改变。另外，一些花生主产区由于常年单作重茬种植，导致土传病虫害加重、产量和品质下降等连作障碍问题，严重限制了花生产业的健康发展[2]。

我国耕地资源有限，可供农业种植的土地越来越少，作物间相互争地的矛盾日益突出，这就要求提高土地的利用率，农作物间套种是目前比较流行的一种集约型立体种植模式[3]。为优化种植业结构，推进供给侧结构性改革，实现棉油生产“节本增效、绿色生态”，提高农户抵御风险的能力，可采用棉花与花生间套作这一绿色高效生产模式，一是充分利用空间；二是增加了采光数量；三是改善通风条件与CO2的供应状况；四是利用花生根系的固氮特性，减少肥料施用[4]。但在实际生产中也出现了一些问题，一是多熟制形成的复合生态系统，共生作物多，其地上小环境和地下土壤都为病虫草害发生增添了条件；二是间套作作物的整地播种和田间管理比单作需要更多的劳动力，且不便于进行机械化作业[5]。棉花与花生间套作是否有利于2 种作物生长发育与农户增收增产这问题有待于进一步的分析。为此，本文整合分析了目前已有相关的研究结果，探究棉花、花生间套作模式的总体效应与效益。

1 材料与方法

1.1 文献收集

在Web of Science 和中国知网（CNKI）等数据库中，以“棉花（cotton）”“花生（peanut）”“间套作（intercropping）”为关键词，对2000 年后发表的相关文献进行检索。收集到的文献需符合以下标准：①试验中必须有处理和对照，处理组为棉花花生间套作种植模式，对照组为单作模式，其他因素（如田间管理、生态条件等）必须一致；②研究数据包含多年结果时，每年数据均收集；③研究结果均来自大田试验。最终获得17 篇有效文献、77 组数据。

1.2 数据整理与分析

对每篇文献中相关试验数据进行汇总，包括对照和处理的均值、标准差（SD）和样本大小（n）。表格中的数据，直接提取；图中的数据，用GetData软件读取。使用MetaWin2.0 软件进行Meta 分析。整合分析的结果是指处理相对于对照的变幅大小，经过自然对数（ln）转换为响应比（RRx）：

式中，Xt、Xc分别表示处理和对照（如纯收入）的平均值。如果RRx＜0，说明相较于单作棉花，棉花、花生间套作降低纯收入；RRx＞0，则表明相较于单作棉花，棉花、花生间套作增加纯收入；如果RRx=0，则说明相较于单作棉花，棉花、花生间套作无影响。每一组的数据分析均采用随机效应模型。

响应比的变异由以下公式求得：

式中，St、Sc分别为处理和对照的标准差，nt、ne分别为处理和对照的样本量（即试验的重复数）。如果RRx的95%置信区间（CI）与“0”重叠，则认为影响不显著；反之亦然。为了更直观地比较效应大小，将RRx转换为平均变化百分比。所有的统计分析结果用Origin Pro 2018软件作图。

2 结果与分析

整合分析结果表明（图1）：与棉花单作相比，棉花、花生间套作种植模式可以显著降低棉田僵瓣率，降幅为54.1%，显著提高棉花霜前花率，增幅为5.3%，相应棉花理论产量显著增加30.8%，总产出值显著提高33.1%，减去物化和人工投入成本，纯收入增幅显著，增加60.8%，而对棉花单株铃数和单铃重影响不显著。由于僵瓣率的样本容量较少，相应误差较大。

图1 棉花、花生间作种植模式对棉花性状、产量和效益的影响

整合分析结果表明（图2）：与花生单作相比，棉花、花生间套作种植模式可以显著降低花生的单株果重和百果重，降幅分别为10.9%、5.9%；降低花生百仁重、出仁率和纯收入，增加花生理论产量、产出值，但效应均不显著。由于样本容量较小，花生理论产量、产出值和纯收入的误差幅度较大。

图2 棉花、花生间作种植模式对花生性状、产量和效益的影响

3 讨论与结论

棉田间套作模式下，棉花僵瓣率、霜前花率增加，单株铃数和单铃重增加，其原因如下：一是由于时空的差异，间套棉田不同高度都有绿色面积，形成一个波状复合受光群体，达到分层采光、交错用光，变平面采光为立体采光，增加了受光面积，提高了光能利用率和光合效率[6]。二是该种植模式改善了通风条件与CO2的供应状况。棉花单作时，由于组成群体的个体在株高、叶形以及叶片空间伸展位置基本一致，通风透光条件较差，往往限制了光合作用的进行[7]，而采用高、矮作物间套作，下位作物的生长带成了上位作物通风透光的“走廊”，有利于空气的流通与扩散，减少烂铃，促进棉铃提前吐絮，在阴雨年份表现尤为明显，有利于稳产增收。三是花生根系的固氮特性也会补偿棉花对养分的需求，在保证棉花产量不减的前提下，减少次年棉花种植的氮肥施用量，做到减肥不减产，物化和人工投入明显降低[8]。因此，棉花理论产量、产出值和纯收入增幅明显。

相较于对棉花的正面影响，对花生的影响是负面的，这可能与以下几个因素有关：一是棉花是直立型的，花生是匍匐型的，由于2种作物带宽设置不合理，后期棉株生长高大、枝叶繁密，会遮蔽相邻花生阳光的照射，影响花生有机物的积累；二是棉花根系的下扎能力较强，而花生果根埋藏较浅的生长特性，相应2 种作物对土壤养分的吸收能力不同，在供养不足的情况下，棉花生长吸收大部分营养，势必影响花生生长[9]。因此，棉花品种宜选择株型紧凑、丰产性好、抗病抗逆性强、吐絮通畅、纤维品质优良、适合与花生间作的早熟或中早熟品种。花生品种宜选择适宜当地种植、耐阴、综合抗性好、适宜机械化的早熟或早中熟品种。同时，建立棉花、花生间套作种植模式要立足当地资源优势，因地制宜开展棉花、花生间套作高产示范，促进农业和农村种植结构调整。通过高产高效立体间套种示范，引进示范新品种新技术，使种植良种化、区域化、规模化发展，提高农民种植的积极性和种植水平，进而全面提高农业整体效益，带动农民增收致富，提升产业发展能力。