稻田间作作物生态位重叠度对其边缘效应的作用机制

The positive marginal effects for the growth fitness and the high resource utilization ratio under specific nich overlap were 2 key factors for increasing gross yield in intercroping system.Whereas in field situation,the nich overlap was determined by field arramgement. Thus it has great importance to research on the effect and the mechanism of niche overlap on marginal effect and resource utilization efficiency. Whereas the information on the relation between nich overlap, marginal effect and resource utilization is incomplete, particularly in lowland field. For further contribute to the elucidation of the ecological mechanism of nich overlap in affecting marginal effect and gross yield, we conducted field research based on the model crops composed by rice and Neptunia oleracea in paddy field condition.The nich overlap degree was measured in dimensions of time，space and nutrition, and the marginal effect was also studied. Based on the above research, the relation beteween nich overlap, marginal effect and resource utilization was interpreted, and meanwhile, we also attempt to seek the design methods to increase the resource utilization in specific nich overlap degree.

如何在特定生态位重叠度下获得作物边缘正效应以满足个体生长适合度以及如何在有限的农田空间条件下最大限度地实现光、温、养份和时空资源的利用率是在有限资源条件下提高作物产量的2个关键因素。而间作条件下,作物生态位受种植方式显著影响。因此研究作物生态位重叠度对边缘效应和资源空间利用率的作用机制对丰富间作系统增产的生态学机制有重要意义。然而关于生态位重叠度对边缘效应以及资源空间利用率的作用机理以及三者间权重关系的研究仍较少，且多数研究见于旱地，水田体系上较鲜见。相关旱地体系研究中构建的模式在水田体系中也受到一定限制。为此，本项目以水合欢/水稻为模式作物群体,开展水田条件下的间作实验，以时间、空间、养分为主要资源轴研究不同条件下作物生态位重叠度及该尺度下的边缘效应，探讨生态位重叠度与边缘效应以及资源空间利用之间关系。同时探求在合理生态位重叠度内最大限度提高养分、空间及时间资源的利用率。

关于生态位重叠度对边缘效应以及资源空间利用率的作用机理以及三者间权重关系的研究仍较少。本项目首次在水田条件下建立水稻/豆科间作体系，研究不同条件下作物生态位重叠度及该尺度下的边缘效应，探讨生态位重叠度与边缘效应以及资源空间利用之间关系，探求如何在合理生态位重叠度内最大限度提高养分、空间及时间资源的利用率 。. 研究结果表明：间作模式下，伴作作物对稻的生态位重叠度指数降低，有利于改善水稻受光条件和空气通风透性条件，减少病虫害，促进水稻产量的增加。. 间作模式下，水稻的相对竞争力是提高间作群体产量的关键因素，选取水稻生态位重叠指数相对低的作物，有利于提高水稻产量和土地当量比。在一定范围内增加地上部和地下部生物量重叠度，可以提高土地当量比和土地空间资源利用率，但超过一定值后反而导致群体产量和土地空间资源利用率下降。通过上述研究建立了生态位重叠度与土地空间资源利用率的回归方程，其研究方法和技术理论可进一步深化和改进，今后可用于指导间作品种布局和高产群体调控。. 水合欢/水稻间作模式中，低氮投入水平下水稻单科植株吸氮量、产量和氮肥偏生产力均高于单作，土壤全氮含量与常规施氮相比并无下降，土地当量比达1.09~1.18。这表明间作模式提高了氮素资源利用率，能在低氮投入条件下保持较高的群体产量，同时降低土壤氮素养分的消耗程度。. 间作模式下，适度干湿交替是水合欢根瘤良好生长、结瘤和固氮的必要条件。干湿交替的水分环境促进了水合欢根瘤的形成，提高了其固氮酶活性，有利于提高田间的土壤氮素含量。但是长期干旱或者长期淹水均不利于根瘤的形成，降低根瘤活性。因此在田间保持适度的干湿交替对于提高水合欢固氮能力具有重要作用。. 相关的间作技术可用于水稻/蔬菜的有机生产或者绿色无公害生产，有利于提高粮食生产安全。