玉米间作套种的生态功能

1、间作套种概念

在一块地上按照一定的行、株距和占地的宽窄比例种植几种农作物，称为间作套种。一般把几种作物同时期播种的叫间作，不同时期播种的叫套种。

间作套种是我国传统农业的精髓，在我国有悠久的种植历史。即便是在现代农业中仍极具特色。我国间套作模式多样，分布广泛。据报道，除西藏、青海外, 全国都有间作套种模式的分布。间作套种以高产为特色被农户广泛接受，典型的实例是，20世纪80年代，分布于甘肃河西走廊、宁夏和内蒙古河套平原一带的小麦/玉米带田，实现了667 m2耕地生产1000 kg粮食的“吨粮田”。

除高产外，间作套种还具有多项生态功能：

1)增加农田生态系统多样性

相对传统单作，农田生物多样性的增加会带来生产力的提升。李隆研究小组在高氮低磷且相对肥沃的土壤上进行的一个4年期的玉米间作蚕豆试验发现，间作玉米的平均籽粒产量比单作玉米增加了43%，间作蚕豆的平均籽粒产量比单作蚕豆增加26%。

2)增加农田生产力稳定性

近期，美国加州大学圣塔芭芭拉分校的Delphine Renard和David Tilman就176个作物种类在91个国家连续50年的全年产量数据分析，考察作物多样性与全国产量稳定性间的关系发现，作物多样性增加能直接促进全国产量的时间稳定性，而稳定性的小幅提升反过来能大幅度降低全国年产量出现下滑的概率。

3)改善作物品质

如在北欧，豌豆抗倒伏能力很弱，而将豌豆和禾谷类牧草燕麦间作混种后，豌豆的倒伏问题被解决，防止了因倒伏而带来的产量损失。

4)控制杂草和病虫害

如玉米与蚕豆间作，可有效控制玉米种植中的杂草问题;玉米和烟草间作， 可以降低玉米叶枯病17.0 %-19.7 %。

2、间作套种生态原理

生态位(ecological niche)是指一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。间作套种正是利用农田生态系统中作物时空生态位分离实现农田生态系统的增产增效，主要原理如下。

1)空间互补

生物特性有差异的作物搭配，改平面受光为立体受光，相对单作，间作改善通风，改善资源获取能力。如高矮作物间作，改单一群体(单作时)的平面受光为立体受光，当早晚太阳照射角度小，光线较弱时，高位作物的叶片可以从侧面较大限度地吸收太阳辐射，矮位作物可接受高位作物反射的阳光。

2)时间互补

由于两作物生育期差异，间作作物从时间上形成了对光、热、气等资源的错期利用，提高了利用效率。例如在河西走廊豌豆/玉米间套作体系中，生长早期，间作豌豆比单作豌豆获得更多水分，这时的豌豆具有更高的水分利用效率;间作玉米在这个时期相对需水量较低获取的水分并没有受到影响;而在生长后期间作玉米相对于单作获得更多的水分，使得间作体系获得水分量高于单作体系。

3)地下养分、水分互补

作物营养生态位的异质性促成了间作作物对地下养分、水分的全面、均衡、协调利用。如有研究发现，玉米间作花生，玉米根系分泌物明显的刺激了花生根系的生长，间作花生的根毛数量、侧根数目、侧根长度显著高于单作花生。

3、间作套种养分高效的原理

禾本科与豆科作物间作是公认的氮素高效的间作套种系统，豆科作物自身的生物固氮是支持间作系统运转的重要因素之一。而间作促进豆科作物结瘤固氮，研究表明与单作蚕豆相比，蚕豆/玉米根系相互作用显著增加了间作蚕豆的根瘤菌单株瘤重，平均增幅达22.5%;然而豆科作物生物固氮潜能在高肥力和高氮投入的情况下会被显著抑制，这种现象被称为“氮阻遏”，研究表明禾本科作物与豆科间作可有效的破除豆科作物生物固氮的“氮阻遏”效应，原因在于禾本科植物吸收利用更多的土壤氮，降低了土壤中的氮素浓度，促进了豆科作物结瘤固氮，比如在蚕豆/大麦间作系统中，由于大麦对土壤氮素的竞争作用，促使蚕豆的固氮量增加了。另一方面，豆科作物固氮后会向禾本科作物转移氮素，促进禾本科作物氮素吸收利用。如有研究发现，旱稻/花生间作系统中，在氮肥施用量分别为15 kg/ha、75 kg/ha和150 kg/ha的条件下，旱稻体内的氮有11.9%、6.4%和5.5%来自花生的转移。间作作物种间互作效应不仅促进作物氮素高效利用，而且合理的作物搭配有利于间作作物对土壤磷素的高效利用。研究表明，间作能促进土壤难溶性无机磷活化，如在蚕豆/玉米间作系统中，蚕豆相对于玉米具有更强的质子释放能力，能够显著地酸化根际，从而有利于难溶性土壤无机磷(如 Fe-P和Al-P)的活化，促进蚕豆和玉米对磷的吸收利用。此外，间作可使有机磷分解为作物可吸收利用的无机磷，如玉米/鹰嘴豆间作体系，鹰嘴豆根系分泌更多的酸性磷酸酶，从而促进玉米对磷素的吸收利用。



因此，间作套种可有效提高农田资源合理利用，提高农田养分利用效率，减少农田化肥投入;科学合理的调控间作作物种间相互作用，做到种间互补，是达到间作体系资源高效利用的前提。