为探讨反枝苋(Amaranthus retroflexus)在农田生态系统中对降雨期和降雨量变化的适应规律及与作物的竞争机制,本研究以东北地区半干旱农田中反枝苋及典型作物大豆(Glycine max)为研究对象,通过模拟不同降雨年型(平水年、丰水年)和不同降雨季节格局(前峰式、中峰式、双峰式和后峰式)条件下,比较研究了不同栽培模式(单播和混播)下的反枝苋和大豆的光合特性对降雨波动的响应规律。结果表明:降雨季节波动对反枝苋和大豆的叶片含水量有直接影响,叶片含水量随雨量增加而增加、随雨量减少而减少。在降雨波动时,大豆的叶片含水量波动较反枝苋大。在降雨季节波动同降雨量大小两种不同的影响因素下,降雨季节波动对植物叶片含水量影响更大。降雨季节波动对反枝苋和大豆的最大净光合速率(Pmax)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(E)、胞间二氧化碳浓度(Ci)及水分利用效率(WUE)均有显著影响。两种植物的Pmax、Gs和E随降雨量增加而升高,同时反枝苋的Pmax随生育期推进呈现明显的递减趋势,WUE则随降雨量增加而降低。降雨季节波动对磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)的活性、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/脱氢酶(RuBPcase)的活性和PEPCase/Ru BPcase的比值有一定影响。在平水年,反枝苋和大豆的Ru BPcase活性的最大值出现在7月份,PEPCase活性和PEPCase/Ru BPcase比值的最大值出现在6月份。在丰水年,开花结荚期和鼓粒期大豆Ru BPcase活性比反枝苋高0.09%~45.1%,在整个生长时期,反枝苋PEPCase活性比大豆高8.8%~91.4%,反枝苋的PEPCase/Ru BPcase比值比大豆高7.8%~89.2%。降雨季节波动对反枝苋和大豆的光合色素含量和组成均有显著影响。在苗期和开花结荚期,降雨季节波动对大豆叶片光合色素含量及组成影响不显著,在鼓粒期影响显著;在整个生育期内,降雨季节波动对反枝苋叶片光合色素含量及组成影响显著,这与其具有较强的表型可塑性有关;此外,无论大豆还是反枝苋,在混播时光合色素含量均大于单播。无论是平水年还是丰水年,大豆和反枝苋的光合特性均受降雨季节波动的影响,平水年降雨季节波动对植物的光合特性影响更大,丰水年降雨量充足,则降雨季节波动对植物的光合特性影响较小。在丰水年,无论是在哪种降雨季节格局下,大豆和反枝苋均表现出比对照组(平水年中峰)更高的Chla、Chlb、Chls、Cars和Pmax。在丰水年,降雨季节波动对混播大豆和反枝苋的光合特性的影响略小于平水年。综上,反枝苋能成功入侵农田源于其具有较强的“表型可塑性”,能快速地适应水资源波动的环境。在与大豆竞争的过程中,在生长初期表现出非常强的光合能力是其迅速占领生态位的关键因素;此外,两者作为C4和C3植物,其光合特性也表现出时间生态位的差异,这也是反枝苋与大豆长期共存于农田的一个重要机制。