间套作是提高农田生物多样性的主要途径,但对于绝对产量的分析及作物补偿效应和优势物种的竞争选择效应对净产量优势的贡献还不清楚。禾本科/豆科作物间作体系在间套作研究中占主导,其中小麦/香豆间作体系在我国西南和西北地区广泛种植,但对于间作体系中的种内互作动态研究较少。本文采用整合分析和盆栽试验的方法,通过搜集已发表的文献数据,定量分析了我国间作体系的净产量优势、补偿效应和选择效应及其影响因素,并以小麦和蚕豆为例,在盆栽条件下研究了间作物种在单株无互作,单作种内互作和间作种内、种间互作并存的三种互作中及在不同的土壤氮、磷水平下植物的生长及氮、磷吸收动态过程和互作机制。主要结论如下:1.我国粮食作物间作体系的净产量优势主要来自于补偿效应(84%)。相对较短的共生期能通过降低物种之间的竞争并增加补偿效应而提高间作体系的净产量优势。C3/C4作物间作体系的净产量优势比C3/C3作物间作体系高1.5 ton ha-1 土壤氮供应量的增加降低了禾本科/豆科作物间作体系的净产量优势,但是提高了禾本科/禾本科作物间作体系的净产量优势和补偿效应。禾本科/豆科作物间作体系的净效应和补偿效应在适度供磷的条件下最大。2.小麦/蚕豆间作体系在氮水平的试验中以种内竞争占主导。在低氮条件下,种内竞争使小麦的生物量和氮含量分别降低76%、85%,使蚕豆的生物量和氮含量降低45%、30%。间作降低了小麦的种内竞争,发生在播种后的28-31天;高氮条件下,小麦和蚕豆的种内和种间竞争降低,间作降低了小麦的种内竞争,发生在播种后的20-21天。由于间作中小麦占据竞争优势,间作增强了蚕豆的种间竞争。间作和氮添加并没有完全弥补种内竞争对植株个体造成的生物量和氮含量的降低,种内可能存在对其他资源的竞争。3.小麦/蚕豆间作体系在磷水平的试验中,互作关系主要表现为种内竞争,而种间竞争不明显。在低磷和高磷水平下,种内竞争使小麦的生物量和磷含量分别降低72-76%、83-85%。种内竞争对蚕豆的生长和磷含量无明显影响。高磷条件下,十壤磷有效性的增加提高了小麦单株植物的生长并加剧了小麦的种内竞争。低磷条件下,小麦和蚕豆在生长后期处于缺磷状态,小麦和蚕豆根际的苹果酸与柠檬酸的分泌量增加。4.在土壤低氮和低磷条件下,小麦/蚕豆间作在仅有种间互作时表现为明显的种间竞争关系。竞争作用使小麦和蚕豆的氮含量分别下降35%、32%,使其磷含量分别下降24%、42%。可见,种内竞争抑制了小麦/蚕豆间作的种间互作潜力的发挥。土壤低氮和低磷同时驱动了小麦/蚕豆间作的竞争作用。在生长前期的竞争作用不明显,随着土壤养分的耗竭,小麦/蚕豆间作对氮吸收的竞争强度增强,但对于磷吸收的竞争强度在播种后60天达到最大,随后又逐渐降低。间作蚕豆在响应土壤养分耗竭和相邻小麦的竞争时,根际的酸性磷酸酶活性提高,有机酸阴离子的分泌量增加,使间作小麦和蚕豆对土壤磷的竞争强度有所减弱。综上所述,间作体系的净产量优势主要来自于补偿效应。种内互作和种间互作共同影响间作体系的生长和养分吸收。间作能减弱物种的种内竞争。种内竞争减弱了小麦/蚕豆间作体系间作优势的发挥潜力,缓解间作体系的种内竞争是提高间作优势的途径之一。