《Frontiers in Agronomy》：Sorghum–legume intercropping for sustainable intensification in Sub-Saharan Africa: a systematic review
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撒哈拉以南非洲面临土壤肥力下降、气候变率增大和持续粮食不安全的挑战，凸显了在维持环境可持续性的同时提高生产力的生产系统的必要性。高粱–豆类间作长期以来被推广为一种气候韧性策略，然而关于其管理及其对可持续集约化贡献的证据尚未被系统综合。本研究是首个在涵盖农艺、环
撒哈拉以南非洲面临土壤肥力下降、气候变率增大和持续粮食不安全的挑战，凸显了在维持环境可持续性的同时提高生产力的生产系统的必要性。高粱–豆类间作长期以来被推广为一种气候韧性策略，然而关于其管理及其对可持续集约化贡献的证据尚未被系统综合。本研究是首个在涵盖农艺、环境、经济和社会维度的综合可持续集约化框架内评估撒哈拉以南非洲高粱–豆类间作的系统综述。研究人员采用预设的纳入标准，系统筛选了2000年至2025年间发表的研究。由于各研究间存在显著的方法学异质性，研究人员采用叙述性综合方法提取并综合了管理措施、地理分布以及生产力、环境、经济和社会结果的信息。研究结果显示，高粱–豆类间作研究集中于东非（50.7%）和西非（37.0%），其中豇豆在证据库中占主导地位。豇豆在61.6%的研究中被评估，其次为大豆（23.3%）、普通菜豆（17.8%）、花生（15.1%）、木豆（9.6%）、绿豆（8.2%）和班巴拉花生（6.8%）；单项研究可评估一种以上豆科作物。行间作和加成种植设计占主导地位，尤其是高粱与豆科作物的1:1（41项研究）、2:1（18项）、1:2（17项）和2:2（10项）行比配置，尽管没有任何一种配置在不同环境中始终实现最大绩效，表明管理建议具有情境特异性。土地当量比（land equivalent ratio, LER）值范围为0.37至3.18，在37项报告研究中，有34项（91.9%）记录的数值大于1。所报告的环境效益包括土壤全氮、土壤有机碳和速效磷增加，实验测定的生物固氮量为37.5–164.8 kg N ha?1，以及独脚金（Striga hermonthica）减少32.6%–99.7%。定量经济分析仅在七项研究中报告，普遍表明间作具有更高的盈利能力。社会层面证据有限，主要集中于粮饲兼用生产、产量稳定性和农户参与。然而，环境、经济和社会结果的研究程度仍远低于农艺生产力。这些发现表明，高粱–豆类间作有助于可持续集约化，但其绩效取决于作物组合、管理和生产环境。
**1 引言**
撒哈拉以南非洲（SSA）农业面临粮食增产与环境退化、气候韧性之间的双重挑战。约75%的耕地存在土壤肥力耗竭，年养分损失显著。可持续集约化框架强调在提高生产力的同时保障环境质量、经济可行性和社会可接受性。高粱作为该区域耐旱、适应边际土壤的重要谷物，在2024年种植面积约3060万公顷，支撑超过5亿人口的主食需求。谷豆间作通过豆科作物的生物固氮、养分循环改善和资源利用效率提升，被认为是可持续的农业生态实践。高粱–豆类间作在小农系统中已被长期实践，但既往综述多针对广义谷豆间作或仅聚焦生产力指标，缺乏在可持续集约化框架下对高粱–豆类间作的多维系统评估。本综述旨在（i）刻画文献中报道的间作系统与管理实践；（ii）评估其生产、环境、经济和社会结果；（iii）识别知识缺口与研究优先方向。
**2 方法**
2.1 综述设计与方案：本系统综述遵循PRISMA 2020指南，因纳入研究间存在显著方法学异质性，采用叙述性综合而非定量荟萃分析。
2.2 纳入标准：基于PICOS框架，纳入在撒哈拉以南非洲开展的田间条件下高粱与一种或多种豆科间作的原始研究，须报告至少一项生产力、环境、经济或社会结果。排除非SSA地区、温室或盆栽条件、缺乏原始数据及综述类文献。
2.3 文献检索策略：在Web of Science、Scopus和Google Scholar中检索2000年1月至2025年12月发表的英文同行评议论文，检索词涵盖高粱、间作、豆科种类及区域和国家名称，并辅以前向和后向引文检索。
2.4 研究筛选流程：共识别562条记录，去重后322条进入标题和摘要筛选，102篇进行全文评估，最终73项研究纳入定性综合。
2.5 数据提取与综合：标准化提取发表信息、国家、农业生态区、实验设置、作物种类、试验设计、管理措施和结果变量。
2.6 质量评估：评估研究目标清晰度、试验设计适当性、方法描述充分性、统计分析和结果报告完整性，但不作为排除标准。
2.7 数据综合方法：鉴于异质性，按主题结果分组进行叙述性综合，采用描述性统计和可视化方法。
**3 研究结果与综合**
3.1 研究筛选：最终纳入73项研究，样本覆盖SSA广泛农业生态条件和实验方法，但以短期田间试验为主，长期环境、经济或采用研究较少。
3.2 纳入研究特征
3.2.1 研究的地理分布：研究分布于12个国家。埃塞俄比亚占38.4%，尼日利亚占20.5%，马里和肯尼亚各占8.2%，布基纳法索占6.8%。区域层面，东非占50.7%，西非占37.0%，南部非洲占12.3%，中非无符合条件的研究。研究集中于埃塞俄比亚等东非国家反映了高粱在干旱胁迫系统中的重要性，西非的贡献则凸显苏丹—萨赫勒地带低土壤肥力、降雨变率和独脚金危害等制约。中非缺乏研究需谨慎解读，可能受出版和语言偏倚影响。
3.2.2 证据库的农业生态代表性：半干旱环境占50.0%，亚湿润环境占32.9%，湿润和干旱环境分别占8.6%和7.1%。超过80%的证据来自半干旱和亚湿润生产系统，与高粱的主要种植区高度一致。
3.3 高粱–豆类间作系统的管理实践
3.3.1 豆科作物种类：豇豆（Vigna unguiculata）在45项研究中被评估（61.6%），大豆（Glycine max）17项（23.3%），普通菜豆（Phaseolus vulgaris）13项（17.8%），花生（Arachis hypogaea）11项（15.1%），木豆（Cajanus cajan）7项（9.6%），绿豆（Vigna radiata）6项（8.2%），班巴拉花生（Vigna subterranea）5项（6.8%）。豇豆的主导地位与其对半干旱环境的广泛适应性及粮饲兼用、固氮等多重功能有关。木豆、班巴拉花生、扁豆和鹰嘴豆等物种研究相对不足。
3.3.2 空间配置与种植模式：行间作占主导，混合或套作研究较少。研究集中于1:1（41项）、2:1（18项）、1:2（17项）和2:2（10项）行比。1:1配置虽为最常推荐方案，但仅在41项中的26项（63.4%）中被认定为最优；2:1配置仅在18项中的1项（5.6%）中被认定为最优。证据不支持存在普适的最优行比，种植几何应与豆科种类、群体密度和环境条件协同考虑。
3.3.3 种植密度与播种时间：高粱群体通常为40,000–133,000株ha
?1，多数维持在55,000–90,000株ha
?1。豆科群体可调至其单作推荐群体的25%–100%。加成设计和替代设计均有采用，但许多研究未明确界定间作设计，妨碍了研究间直接比较。播种时间方面，同期播种为主，部分研究评估了延迟或错期播种以改善时间生态位分化。
3.3.4 肥力管理：肥力管理仅在少数研究中被评估，涵盖矿质氮用量试验、混合肥料（NPS）、有机改良、综合土壤肥力管理（ISFM）和生物接种。中等施氮量通常在维持豆科表现的同时提高高粱生产力，实现较高的土地当量比和经济回报。Degebasa等人（2025）报告土地当量比达3.18，Ebbisa等人（2024）在最高蚯蚓粪用量下实现高粱产量超过5.8 t ha
?1。长期研究表明，反复施用粪肥和ISFM能同时提高作物产量和土壤质量，但响应受土壤类型和环境条件强烈影响。
3.4 可持续集约化结果
3.4.1 生产力结果：生产力是研究最充分的结果维度。在37项报告土地当量比（LER）的研究中，数值范围0.37–3.18，34项（91.9%）大于1。高梁产量在间作下有时超过单作（增幅7.6%–159%），有时下降（降幅1.3%–66.8%），但豆科产量通常补偿谷物减产，实现更高的系统总生产力。正LER值见于所有豆科物种，豇豆证据量最大（20项），普通菜豆平均LER最高（1.92）。当报告偏土地当量比（PLER）时，高粱PLER通常接近1，表明间作对高粱产量的抑制很小。
3.4.2 环境结果：间作改善了养分调节、土壤条件和生物调节。土壤全氮普遍提高，但三项研究报道与单作高粱无显著差异。土壤有机碳和速效磷在多数研究中增加。生物固氮贡献量为木豆37.5–164.8 kg N ha
?1、豇豆82.5 kg N ha
?1。间作还改善土壤物理功能，包括提高土壤水分、改善pH、容重、导水率、水分吸着率和疏水性。生物调节最显著的表现是独脚金（Striga hermonthica）减少32.6%–99.7%，部分研究还报告了较低的害虫发生。
3.4.3 经济结果：经济评估频率低于生产力，但普遍支持间作。净收益优势幅度为39.1%–264.4%。劳动回报率在盈利系统中超过2.2，在低盈利系统中低于0.8。Degebasa等人（2025）报告边际回报率（MRR）为576%，Dembele（2022）报告益本比为12.8。经济优势源于高粱和豆科生产的组合价值，而非单独的高粱增产。
3.4.4 社会结果：社会结果仅在少数研究中被报告，集中在粮饲兼用生产、产量稳定性、家畜饲料供给、农户参与和现有耕作实践。粮饲兼用是持续出现的社会效益，豇豆、木豆、扁豆和野豌豆等豆科作物可同时产出谷物和饲料。多项研究报道间作可提高生产稳定性、降低风险。参与式评估显示间作在小农条件下的表现受当地环境和管理的强烈影响。博茨瓦纳约67%受访农户实践高粱–班巴拉花生间作，表明该实践在某些系统中已是常规做法。
**4 可持续集约化的研究优先方向**
4.1 再平衡可持续集约化研究：当前研究严重偏向农艺生产力，而环境、经济和社会维度的证据有限。未来应采用综合评估框架，在同一实验中同时评估多维度表现，以更好地理解协同效应和权衡关系。
4.2 优化情境特异的间作设计：不存在普遍最优的间作配置，绩效取决于物种组合、种植几何和当地生长条件的相互作用。未来研究应从评估孤立的单项管理要素转向多因子集成优化，在异质环境中识别稳健的管理组合。
4.3 拓展面向长期系统韧性的环境评估：现有环境评估集中于短期指标，如土壤养分和独脚金抑制。应通过长期田间试验和作物模拟建模，评估间作对土壤生物活性、生物多样性、温室气体排放、水分动态和长期土壤质量的综合影响。
4.4 加速高粱–豆类间作的采用与推广：仅少数研究考察了采用和推广的影响因素。参与式研究和农户管理评估表明，成功实施取决于良种获取、推广服务、生产投入和本地化管理知识。未来研究应整合农艺试验与社会经济、市场和政策分析，评估间作技术在小农条件下的技术可行性、经济吸引力和制度兼容性。
**5 结论**
本综述首次从可持续集约化视角系统综合了撒哈拉以南非洲高粱–豆类间作的证据。现有证据表明，间作总体改善了土地利用效率，并有助于环境绩效和农场盈利能力的提升，但这些效益受豆科种类、种植配置、肥力管理和当地农业生态条件强烈影响，不存在普遍适用的单一管理策略。未来研究应采用多学科、长期方法，将田间试验与作物模拟建模相结合，制定情境特异、气候韧性的管理策略，为促进撒哈拉以南非洲高粱可持续生产提供研究、政策和推广支撑。
