种内和种间的相互作用一直是生态学领域的经典科学问题,长期以来,一直受到国内学者的广泛关注。由于植物相互作用异常复杂,学术界的相关研究多集中与种内或种间两两相互作用。尤其是针对植物种群或群落在极端环境胁迫条件下（如干旱或高寒）,植物相互作用对种群动态或群落构建的影响。然而,植物相互作用方式与机制如何随邻体竞争强度（如个体生长或密度增加）的增加而发生转变,目前在学术界尚无定论。与此同时,研究作物间相互作用对农业生产有其十分重要的理论指导与实践应用价值,但很少从植物群落水平上研究不同作物物种间或作物与杂草间相互作用机制,及其对作物产量的影响。基于上述重要科学问题,本研究在兰州大学榆中校区生态实验站开展了相关系列控制实验。控制实验以大豆、玉米、胡麻和小麦为研究对象,设置不同的种植密度、混播物种组合方式、种植时间和杂草处理等控制方式,对在每个样方不同物种作物的株高、基径、地上生物量及杂草物种多样性、生物量等指标进行跟踪测定,结合逻辑斯蒂增长模型（Logistic models）并计算相对相互作用强度（relative interaction intensity,RII）指数,以此探究农田生态系统中植物种内、种间相互作用随邻体竞争强度变化的一般性规律,以及对植物群落结构动态和单位面积产量的影响。通过对上述实验数据分析,得到主要研究结果如下:（1）种植密度的增加会显著改变植物的最大生长速率和生长周期。植物的最大生长速率随着种植密度的增加呈现出显著的下降趋势。但其生长周期随密度变化趋势具有物种特异性,大豆和玉米的生长周期随着种植密度增加为先升高后降低的二次关系,小麦生长周期与种植密度为显著的正相关。不同组合间作下植物生长周期和最大生长速率与单播处理没有显著差异。（2）种植密度和间作组合对植物的存活率与相对相互作用指数产生显著影响。i)种植密度对各物种的存活率均产生显著影响,随着种植密度的增加,其存活率显著降低;ii)而不同的间作组合对不同物种存活率的影响具有明显的物种特异性和种植时间的依赖性。当玉米和大豆混种时,玉米对大豆存活率的降低强于大豆对于玉米的降低;其种植时间的先后也会对它们的存活率产生影响,先播种的物种对后播种物种的存活率影响更大。不论是大豆还是玉米,在成熟期相互作用的净效应都呈现为竞争,即负相互作用。通过双因素方差分析发现,相对相互作用强度主要受到种植密度、混种物种组合和二者交互作用的影响。而且与存活率的研究结果相似,种植密度越高作物受到的净互相作用效应（竞争）的强度就越高,同时玉米对大豆的影响更强。（3）通过对不同物种种内相对相互作用的时空动态分析,发现有如下变化规律:在生长初期,相对相互作用强度指数为正值并随着生长而逐渐升高,增加至最大值后快速下降并达到相互作用的平衡点;在生长中后期,相对相互作用指数的值继续降低,并稳定在一定的负值,且种植密度的增加会导致到达相互作用平衡点的时间得以提前,并使相对相互作用指数的最大值和最小值都变小。此外,种植密度的增加还会抑制玉米在生长初期的正相互作用效应,该物种在低、中和高密度三个密度梯度下,其正相互作用在生长初期出现的概率分别为:35%,9.01%和0%。此外,三种作物物种达到平衡点的时间也不同,小麦最先达到转折点,其次是玉米,最后是大豆。（4）在杂草处理实验中,种植的目标物种在不同时期对杂草的多样性产生不同程度影响。在幼苗期,对杂草生长的影响不显著,在成熟期时种植的作物显著降低了杂草的物种数、生物量、香农指数（Shannon index）、辛普森指数（Simpson index）和均匀度指数（evenness index）,但是对丰富度指数（richness index）则没有显著影响。通过多元线性回归发现,杂草地上生物量主要受到所种植物种的种类、种植密度、多度和边缘效应（edge effect）影响。本研究较系统地探究了植物种内、种间相互作用强度随种植密度增加和生长的时空动态变化规律,不仅为植物相互作用理论的发展和完善提供了实验基础,而且还在农业管理与生产方面具有重要的科技指导意义,尤其是为农田间作模式的科学选择与应用提供了理论基础,也为农田中对毒杂草的有效防治提供了新的方向。