随着全球人口的逐年增多,粮食短缺成为影响人类生存的首要问题。为了能够更好地解决该问题,大量研究聚焦于对育种、优良基因的筛选与克隆等现代生物技术的攻克及其在农业生产实践中的应用,从而达到增产增收的效果。然而,在基于生态学原理来实现作物种植最优化,产量最大化的基础研究往往容易被人们所忽视。而本研究基于植物种群的竞争理论和代谢理论,在不同密度梯度条件下,对单种及不同物种混种的群落个体间的相互作用及其生长代谢过程进行了研究,探索了种植密度对不同作物物种单混种群落生物量产量的影响,以及对代谢速率与生物量间的异速指数是否产生显著影响。在本研究中,作物小麦、胡麻、玉米三个物种分别单种植于高(小麦1×104/2.25m2,胡麻1×104/2.25m2,玉米2×103/2.25m2)、中(小麦2×103/2.25m2,胡麻2×103/2.25m2,玉米100/2.25m2)和低(小麦100/2.25m2,胡麻100/2.25m2,玉米4/2.25m2)三种不同密度梯度的样方中。且对这三个物种进行两两组合混合种植,混种的样方总密度为各物种相应单种密度的一半之和。在作物出苗至成熟期间,分别对株高、基茎、冠幅、生物量、以及不同时期样方密度共进行6次跟踪测定。首先建立了植物的逻辑斯谛生长模型,利用跟踪测定的生物量数据进行生长曲线拟合分析,并且比较了1)在单、混不同种植方式条件下,以及同种植方式在不同密度梯度条件下,其个体生长速率曲线的差异；2)各种植密度条件下不同种植方式间其单位面积生物量产量的差异；3)三种作物在不同种植方式间整个生长季平均生长速率与其平均个体大小的异速指数是否存在显著变化。通过以上的研究分析得出了以下主要结果：1)对于植物个体来说,混种条件下的个体生长状况总体上要好于相同密度梯度下各物种在单种条件下的个体生长状况,包括个体最大成熟生物量以及达到生长速率最大时所需的时间更短等：2)低密度条件下的生长状况亦显著优于中、高密度样方个体生长状况；3)无论在单种还是混种条件下,其单位面积生物量在不同密度梯度间均存在显著性差异,而且在低密度梯度条件下,混种的单位面积生物量产量总体上均高于单种样方的单位面积生物量产量,而高密度及中间密度梯度玉米单种的样方单位面积生物量最大；4)无论在单种还是混种条件下,小个体物种小麦与胡麻生长速率与生物量的异速指数接近植物小个体的代谢理论预测值1,而玉米生长速率与生物量的异速指数则接近于植物大个体的代谢理论预测值3/4。总之,混合种植方式对作物增产存在显著促进作用,但在不同种植方式条件下植物个体间的相互作用对代谢速率异速指数并不存在显著影响。本实验对于农业产量提供了一定的理论依据,代谢理论的发展起到一定完善作用,同时也对该理论的可靠性进一步进行了验证。