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间作广泛应用于农业生产中,且种植模式多样。以往的研究多关注间作体系中资源高效利用,但对间作系统生产力的时空稳定性、植物种间互作动态等问题很少涉及。本研究以西北一熟制地区19种不同间作体系为研究对象,通过在甘肃省武威市、张掖市和靖远县三地设置为期三年(2012-2014)的田间试验,分析种间相互作用对作物生产力和养分吸收优势及其时空稳定性的影响,并利用Logistic models模拟不同竞争强度间作体系作物生长和养分获取的动态过程,完善种间相互作用的动力学机制,为间作模式的合理配置设计和可持续生产提供理论依据。主要研究结果如下:(1)玉米参与的间作模式大多数具有产量优势和养分吸收优势,比相应单作提高了14.6%～46.0%。短生育期作物(油菜、胡麻和豌豆)/油葵间作体系基于生产力计算的土地当量比(LER)为1.18～1.54。间作体系(尤其是高杆/矮杆间作体系)基于生产力计算的LER随着时间生态位分离度(TND)的增加而显著增加(P<0.01)。(2)当高产作物在间作时对体系产量和养分吸收量相对单作的增加(减少)的影响占主导地位时,生物多样性净效应、补偿效应和选择效应均表现为正(负)效应;当低产作物在间作时对体系产量和养分吸收量相对单作的增加(减少)的影响程度更大时,生物多样性净效应和补偿效应表现为正(负)效应,选择效应表现为负(正)效应。无论生物多样性净效应为正还是负,间作体系(尤其是高杆/矮杆间作体系)基于生产力和养分吸收量计算的补偿效应随着TND的增加而显著增加(P<0.05),选择效应则与TND呈显著的负相关(P<0.05)。(3)在玉米/蚕豆、玉米/豌豆和玉米/小麦间作体系中,与相应单作相比,间作蚕豆、豌豆和小麦的干物质和养分吸收的最大累积量(Ymax)分别提高了 34.5%～49.5%、8.6%～38.1%和34.9%～62.4%;最大日生长速率(Imax-Y)分别增加了 1.6～2.1倍、1.3～1.6倍和1.7～2.4倍。与单作玉米相比,与蚕豆和小麦间作玉米的Ymax和Imax-Y均无显著性差异,而与豌豆间作的玉米的Ymax和Imax-Y则分别显著提高了 25.5%～38.9%和24.3%～60.7%;与蚕豆、豌豆和小麦间作玉米获得干物质和养分吸收最大瞬时生长速率的时间(TImax-Y)分别比单作玉米分别延迟了 10～13d、11～20d和3～12 d。间作强化了作物之间的生态位分离。(4)无论是以作物还是体系为研究对象,间作生产力和养分吸收量的时空稳定性与相应单作相比无显著差异。当短生育期作物胡麻、油菜与长生育期高杆作物玉米或油葵间作时,其时间稳定性系数比相应单作体系增加了 35.2%～256.8%;豆科作物大豆、豌豆与玉米间作时基于生产力和养分吸收量计算的时间稳定性系数均等于或高于相应单作体系。综上所述,大部分间作体系在具有产量优势和养分吸收优势的同时,能够维持时空稳定性。