《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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为应对黄淮海平原水土资源短缺、粮油争地矛盾突出等问题，研究人员探究了共垄种植（RIC）对玉米/花生间作系统土壤水分分布特性、种间水互补利用（ΔΔSWSCO-）及产量的影响。研究发现，RIC通过构建“湿-干”交替的垄沟微环境，协调了玉米与花生对水分的不同需求，促进了水分在种间的互补利用，从而显著提高了玉米/花生间作体系的产量、水分利用效率（WUE）、土地当量比（LER）和水当量比（WER）。该研究为优化高产高效种植模式、缓解区域粮油生产矛盾提供了重要理论依据。
在中国重要的粮油生产基地——黄淮海平原，保障粮食安全与提升油料产量之间存在尖锐的矛盾。一方面，该地区水土资源紧张；另一方面，玉米和花生作为典型的禾本科与豆科作物，在间作系统中具有显著的产量和资源利用优势，但两者对水分的需求截然不同：玉米生长需水量大，而花生虽具一定抗旱性，却对涝渍极为敏感，积水可导致其严重减产。这种水分需求的差异，成为了制约玉米/花生间作系统产量优势进一步提升的瓶颈。如何在有限的土地和水资源条件下，通过创新的种植方式协调两种作物的水分矛盾，实现粮油协同增产，是农业科学家们亟待破解的难题。
为此，河南科技大学的研究团队在《Agricultural Water Management》上发表了一项研究，他们将目光投向了一种被称为“共垄种植”的技术。顾名思义，共垄种植就是让玉米和花生共享同一个垄进行种植，这与传统的平作方式形成了鲜明对比。研究团队大胆假设，这种起垄的方式可能会像微型的“水利工程”一样，重塑田间的土壤水分分布格局，在玉米带和花生带之间形成“湿”与“干”的交替环境，从而巧妙地满足两种作物迥异的水分需求，并可能促进水分在种间的互补流动与高效利用。
为了验证这些猜想，研究人员在2023和2024年开展了田间试验。他们设置了共垄种植和平作对照两种主要种植方式，并巧妙地引入了“根际分离”技术——通过在玉米和花生行间埋设塑料隔板，来阻断地下部分的种间相互作用，以此反证根系互作在水分调控中的作用。试验还设置了两种施磷水平。研究团队系统测定了不同水分条件（干旱和涝渍）下的土壤含水量、土壤储水量，计算了种间水互补利用量、作物产量、水分利用效率、土地当量比和水当量比等一系列关键指标。
主要技术方法概述：本研究为田间试验，采用随机区组设计，设置了共垄种植与平作对照，并利用根际分离（埋设塑料隔板）技术区分地下种间相互作用。供试材料为玉米品种“郑单958”和花生品种“花育16”，种植模式为2行玉米与4行花生的间作配置。测定指标包括使用湿度计测定0-100厘米土层的土壤含水量，进而计算土壤储水量、种间水互补利用量；于收获期测产，并基于土壤水平衡方程和特定公式计算水分利用效率、土地当量比和水当量比。数据采用Surfer、Excel和SPSS软件进行绘图、分析与统计检验。
研究结果：
3.1. 共垄种植对玉米/花生土壤水分分布和储水量的影响
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3.1.1. 对土壤水分分布的影响：研究发现，无论是干旱还是涝渍条件下，与平作相比，共垄种植均显著增加了0-60厘米土层玉米带的土壤含水量，同时降低了花生带的土壤含水量。在水平方向上，平作的土壤水分分布呈“∧”型（干旱）和“∨”型（涝渍），而共垄种植则呈现相反的“∨”型和“∧”型分布，表明垄沟结构改变了水分的空间格局。根际分离后，共垄种植下玉米带的水分减少，说明在根系可相互作用时，玉米可能从花生带获取了水分。
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3.1.2. 对土壤储水量的影响：与水分分布规律一致，共垄种植提高了玉米带0-60厘米土层的土壤储水量，降低了花生带的储水量。在涝渍条件下，共垄种植的玉米带土壤储水量高于花生带；而在干旱条件下则相反。根际分离降低了无隔阂情况下种间的水分互补效应。
3.2. 共垄种植对玉米/花生种间水互补利用的影响
研究通过计算ΔΔSWSCO-来量化种间水互补利用。结果表明，在施用磷肥（P180）条件下，无论是干旱还是涝渍，共垄种植的ΔΔSWSCO-均显著高于平作。这意味着共垄种植促进了土壤水分从花生带向玉米带的传输和互补利用，这种效应在施磷后更为明显。
3.3. 共垄种植对玉米/花生产量优势和土地当量比的影响
共垄种植显著提高了玉米和花生的产量，增幅分别达6.73–21.59%和18.34–31.37%。同时，其土地当量比和间作优势也显著高于平作处理。根际分离后，产量和土地当量比下降，证实了地下种间相互作用（包括水分互补）对产量优势的重要贡献。施磷肥进一步提升了共垄种植的产量。
3.4. 共垄种植对玉米/花生水分利用效率的影响
共垄种植下，玉米和花生单作的水分利用效率以及整个系统的水当量比均显著高于平作。水当量比大于1，表明间作系统在水资源利用上具有优势。根际分离降低了水分利用效率和水当量比，再次凸显了种间互作对高效用水的重要性。
研究结论与讨论：
本研究得出结论，共垄种植通过创建交替的“湿-干”垄沟微环境，有效调控了玉米/花生间作系统的土壤水分分布特性。具体而言，它增加了需水量大的玉米带土壤水分，同时为怕涝的花生带创造了相对干爽的土壤环境，从而协调了两种作物间的需水矛盾。更重要的是，这种微环境促进了水分从花生带向玉米带的互补流动与利用。最终，共垄种植在实现玉米和花生双增产的同时，显著提升了系统的水分利用效率、土地利用率和水资源利用优势。
在讨论中，研究者深入阐释了其内在机制。他们认为，垄沟结构本身改变了土壤水分的垂直分布和水平运移，形成水分梯度。玉米可以利用花生根区的水分，实现种间水补偿；而花生则受益于玉米的遮荫，减少了表层土壤水分的蒸发损失。磷肥的施用促进了作物生长和对水分的利用，从而增强了种间水互补效应。根系分离试验则直接证明，阻断地下相互作用会削弱水分互补、降低产量和水分利用优势，这反证了共垄种植模式下根系互作的关键作用。该研究不仅从水分调控的角度揭示了共垄种植提升玉米/花生间作系统生产力的机制，也为在黄淮海平原这类易旱易涝地区，通过农艺措施优化种植模式、同步提升粮食和油料产能、实现水资源高效可持续利用，提供了创新的解决方案和坚实的理论依据。
