系统综述和meta分析的区别（高资源投入降低了间作系统的生产力优势）

系统综述和meta分析的区别（高资源投入降低了间作系统的生产力优势）本研究把资源类型分为氮肥、磷肥、钾肥、氮磷钾、水分和有机肥6类。高氮肥和磷肥施加均显著地降低了间作系统的产量、生物量、氮吸收和磷吸收土地当量比。高钾肥显著降低了产量土地当量比，而对生物量土地当量比没有显著影响。高氮磷钾肥施加显著降低了间作系统的产量、生物量、和氮吸收土地当量比。高水分条件同样显著地降低了间作系统的产量、生物量、氮吸收和磷吸收土地当量比。高有机肥投入显著地降低了间作系统产量土地当量比，然而对生物量和氮吸收土地当量比没有显著的影响。▲图1 | 高资源投入对间作系统产量、生物量、氮吸收和磷吸收土地当量比影响的效应值。本研究采用meta分析与试验验证相结合，meta分析包含210篇SCI文献，共提取了2632对研究数据。此外，2019-2020年开展了两个田间试验及一个盆栽试验。大田试验一在玉米-山黧豆间作系统中设置5个磷肥梯度（低磷至高磷），大田试验二在玉米-大豆、玉米-小麦和大

解读丨朱双国 (论文共一；兰州大学）

Agr. Ecosyst. Environ. | Original Paper

近日，兰州大学生态学院熊友才教授团队在国际知名期刊 Agriculture，Ecosystems and Environment上发表了题为“Intercrop overyielding weakened by high inputs: Global meta-analysis with experimental validation”的研究论文，阐述了间作种植系统中相对生产力和养分吸收优势随着资源投入梯度的变化模式。

研究背景

农业生态系统在解决日益增长的人口所产生的粮食安全问题中发挥着不可替代的作用，然而传统髙肥力投入的单作种植系统产生了一系列的生产力不稳定、环境污染和生物多样性降低等问题。

间作系统通过将生物多样性理论引入农业生态系统，其不仅显著增强了农业生态系统的生态服务功能，同时维持了相对较高的农田生物多样性。然而间作系统的种间互作优势如何随着资源投入梯度的变化而转变这一基础的科学问题还亟需探究。

方法与材料

本研究采用meta分析与试验验证相结合，meta分析包含210篇SCI文献，共提取了2632对研究数据。此外，2019-2020年开展了两个田间试验及一个盆栽试验。大田试验一在玉米-山黧豆间作系统中设置5个磷肥梯度（低磷至高磷），大田试验二在玉米-大豆、玉米-小麦和大豆-小麦间作系统中设置2个氮肥梯度（低氮和高氮），盆栽试验三在玉米-山黧豆间作系统中设置两个水分梯度（干旱胁迫和充分供水）和三个磷肥梯度（低磷至高磷）。

研究结果

Meta分析数据库中平均的产量、生物量、氮吸收和磷吸收土地当量比分别为1.49、1.25、1.35和1.66。这些值均显著高于1，表明在相同的环境条件下间作系统利用较少的土地面积即可以达到与单作相同的生产力和养分吸收水平。

研究发现资源投入（氮肥、磷肥、钾肥、水分和有机肥）梯度显著地影响了间作系统的相对优势，即与低养分投入条件相比，高养分投入显著的降低了间作系统的土地当量比。总体而言，高养分投入对产量、生物量、氮吸收和磷吸收土地当量比影响的效应值分别为–0.0505，–0.0267，–0.0321和–0.0237，其均显著低于0表明高资源投入对土地当量比产生了显著的负面影响。

▲图1 | 高资源投入对间作系统产量、生物量、氮吸收和磷吸收土地当量比影响的效应值。

本研究把资源类型分为氮肥、磷肥、钾肥、氮磷钾、水分和有机肥6类。高氮肥和磷肥施加均显著地降低了间作系统的产量、生物量、氮吸收和磷吸收土地当量比。高钾肥显著降低了产量土地当量比，而对生物量土地当量比没有显著影响。高氮磷钾肥施加显著降低了间作系统的产量、生物量、和氮吸收土地当量比。高水分条件同样显著地降低了间作系统的产量、生物量、氮吸收和磷吸收土地当量比。高有机肥投入显著地降低了间作系统产量土地当量比，然而对生物量和氮吸收土地当量比没有显著的影响。

此外，大田试验一证明了高磷降低了玉米山黧豆间作系统的土地当量比，大田试验二证明了高氮降低了玉米-小麦和玉米-大豆间作系统的土地当量比，盆栽控制试验三证明了高磷和高水均在一定程度上降低了玉米-山黧豆间作系统的土地当量比。

▲图2 | 高氮肥、磷肥、钾肥、氮磷钾、水分和有机肥投入对间作系统产量、生物量、氮吸收和磷吸收土地当量比影响的效应值。

根据经典的胁迫梯度假说理论，我们综合meta分析和三个控制试验的结果提出适用于多样化种植的农业生态系统的普适性的胁迫梯度假说模型。即随着外部资源投入的增加间作系统的相对生产力和资源利用优势呈降低趋势，但总体效应以正相互作用为主。

▲图3 | 间作系统中物种间净相互作用随着资源投入水平变化模式。

结论

间作表现出较高的土地利用效率，同时资源投入水平对间作系统的相对生产力和养分吸收优势产生显著的影响。Meta分析与三个控制试验得出相一致的结论，即高氮、高磷、高钾、高氮磷钾、高水以及高有机肥均在不同程度上降低了土地当量比。本研究表明间作系统通过种间互作可以利用较少的能源投入可以达到与单作相同的生产力水平，为农业绿色发展提供了一定的借鉴。

兰州大学生态学院博士生朱双国和朱浩为论文共同第一作者，熊友才教授为通讯作者。该研究工作受到National Natural Science Foundation of China (32161143012)，Key Research and Development Program of Gansu Province (20YF8WA083)，Fundamental Research Funds for the Central Universities (lzujbky-2022-kb05)和 “111” Program (BP0719040) 等项目的资助支持。