《Food and Energy Security》：Enhancing Cropping System Productivity and Soil Properties Through Cotton/Peanut Intercropping With Optimized Row Configurations
编辑推荐：
本文通过田间裂区试验系统评估了不同行距配置对棉花/花生间作系统土壤理化性质及作物生产力的影响。研究发现，相较于单作，间作模式能显著降低土壤容重（BD）、提升有机质（SOM）、速效氮（SAN）、磷（SAP）含量及微生物丰度，其中C4P6（4行棉花间作6行花生）配置表现最优，土壤质量指数（SQI）提升82.4%，棉花和花生产量分别达4741.65 kg·ha?1和5484.75 kg·ha?1。研究为黄河流域农业可持续发展提供了实践依据。
1 引言
现代集约化农业依赖单一种植模式，长期过量使用化肥农药导致生态失衡与资源退化。作物多样化种植（如间作）通过资源整合利用提升土壤健康与生产力，成为可持续农业核心策略。棉花作为中国主要经济作物，在黄河流域种植面积锐减，亟需通过间作系统平衡粮食安全、生态改善与棉花生产。棉花/花生间作利用二者生长时序与空间互补性，优化光热资源利用，同时花生固氮作用可减少化肥依赖，实现"用地养地"结合。
2 材料与方法
试验于山东平度与昌邑两地开展，设置棉花单作（MC）、花生单作（MP）及三种间作行距配置（C2P4、C4P4、C4P6）。测定作物产量、生物量分配、土壤理化性质（容重、团聚体、SOM、SAN、SAP、SAK）、腐殖质组分（胡敏酸HA、富里酸FA、胡敏素HM）及微生物（细菌、真菌、放线菌）与酶活性（脲酶URE、碱性磷酸酶ALP、过氧化氢酶CAT）。采用主成分分析构建土壤质量指数（SQI）进行综合评价。
3 结果
3.1 不同种植模式生产力
间作系统显著提升棉花与花生产量，C4P6处理在平度与昌邑分别达到峰值（棉花4741.65 kg·ha?1，花生5484.75 kg·ha?1）。间作促进棉花蕾铃时空优化，夏前铃与伏铃比例增加，生殖器官生物量分配提高（C4P6达39.94%），秋铃比例下降。
3.2 土壤物理性质
间作降低土壤容重（降幅4.2%–15.5%），增加<0.5 mm微团聚体比例（C4P6处理达73.85%）。表层土壤（0–20 cm）大团聚体（>1 mm）比例高于深层（20–40 cm），平度土壤微团聚体含量显著高于昌邑。
3.3 土壤化学性质
间作提升SOM（5.2%–15.5%）、SAN（4.4%–14.1%）、SAP（4.7%–12.0%）与SAK（1.56%–5.33%），C4P6处理在各土层均表现最优。养分含量随土层加深呈下降趋势，但pH与SAN受耕作与微生物活动影响层间差异不显著。
3.4 土壤生物学特性
腐殖质组分（HA、FA、HM）在间作系统下显著积累，C4P6处理FA含量提升15.94%。微生物丰度表现为细菌>放线菌>真菌，间作系统微生物数量增幅达14.5%–35.7%，棉花根际微生物丰度高于花生根际。酶活性（URE、ALP、CAT）在C4P6配置下同步增强。
3.5 土壤性质与产量关联
相关性分析表明，FA（R=0.84）、细菌丰度（R=0.75）与棉花产量显著正相关，SQI与BD、AN、真菌及ALP活性协同提升土壤功能。
3.6 种植模式综合评价
C4P6配置在作物产量（棉花4630.13 kg·ha?1，花生5257.95 kg·ha?1）与土壤质量（SQI=1335.19）均达最优，单作系统综合表现最低。
4 讨论
间作通过根系互补与微生物互作优化土壤结构，花生固氮与根系分泌物促进养分循环。C4P6行距配置平衡种间竞争，最大化生态位互补。土壤微团聚体增加与容重降低改善水肥保持能力，腐殖质积累与微生物代谢驱动养分有效性提升。研究结果为半干旱区农业集约化提供可推广模式。
5 结论
棉花/花生间作通过多维改善土壤物理、化学与生物学性质，协同提升作物生产力。C4P6行距配置为黄河流域可持续农业提供优化方案，其"土壤-植物协同增效"机制对类似生态区具有参考价值。
