科尔沁沙地南缘旱作农田农林复合系统物种间配置生态效应研究

科尔沁沙地是我国最大的沙地，随着"三北"防护林工程和国家旱作农业科技计划的实施，区域农林复合模式面积不断扩大。本项研究是在申请人承担"八五"以来国家旱作农业相关科技计划项目研究的基础上，利用辽宁省现代农业园区"章古台高效现代生态农业示范区"多年定位试验研究的基础，针对区域农林复合系统发展中存在的物种间配置生物障碍等理论基础性问题，采用生态位等生态学基本理论和研究方法，同时结合农学与土壤学研究方法，对区域主要农林复合系统-仁用杏与作物间作系统开展定位试验，研究仁用杏纯林、仁用杏与谷子、花生、甘薯间作（包括作物连作与轮作）、作物单作（包括连作与轮作）等不同物种间配置条件下生物多样性的化感效应及对土壤生物种群的影响、复合群体水分和养分生态效应，探清不同物种间配置水、肥、微生物及化感物质等生态因素的互作机制，为区域农林复合生态模式的构建提供新的理论技术支撑。

仁用杏与作物间作是东北风沙半干旱区最重要的林粮间作模式之一。本项目针对区域农林复合系统发展中存在的物种间配置生物障碍等基础理论问题，探讨了仁用杏与作物间作复合系统物种间配置水、光、微生物及化感物质生态效应和互作机制。主要结论及成果如下：（1）仁用杏/谷子、仁用杏/花生、仁用杏/甘薯3种间作模式均表现出较强的间作优势（LER＞1.20），其中仁用杏与谷子间作模式的间作优势最大。就每个间作系统而言，仁用杏是优势物种，单、间作仁用杏的产量无显著差异；而间作对作物产量有较大影响，谷子、花生、甘薯两年平均减产55.29%、65.08%和64.67%；（2）间作系统作物根系土壤细菌数量明显多于单作；仁用杏叶片对谷子、花生、甘薯存在化感效应，其中，谷子较不敏感，而对花生、甘薯存在明显的抑制作用；仁用杏叶片提取液对禾本科杂草及阔叶杂草均有一定抑制作用，具有开发为植物源除草剂的潜力；（3）仁用杏与作物间作增加了作物对养分吸收的竞争程度，3种间作模式农田土壤养分含量相对于单作均有所下降，特别是对土壤速效氮、速效磷和速效钾消耗更大；（4）3种间作模式均可以显著提高农田的水分利用效率，具有显著的水分利用优势（WER＞1.20）。水分当量比表现为仁用杏与谷子间作＞仁用杏与花生间作＞仁用杏与甘薯间作，仁用杏与谷子间作水分利用优势最为明显；通过对土壤含水量日变化和水分互作分析表明，仁用杏与谷子间作和仁用杏与花生间作水分竞争较小，协同作用更加明显，而甘薯/仁用杏间作水分竞争较为明显，特别是在生育后期竞争更为激烈；（5）3种间作系统逐日截光率一直大于相应的单作模式，间作系统比单作模式更有光能截获优势。就每个间作系统而言，仁用杏截光率占比重最大，而间作系统内的作物截光率相对较小，间作谷子、花生和甘薯生育期内累计截光量较单作分别降低了53.03%、67.11%和67.90%；间作作物的光合速率、最大净光合速率及光饱和点均降低，间作作物光合能力下降，光合生理特性发生改变（6）项目获得辽宁省科技进步一等奖1项，在国内外期刊发表论文12篇，应邀在国际学术会议交流2人次，组织学术会议3次，培养硕士研究生2名，博士研究生3名。