种植方式

第三章种植方式

第一节间混套作

一、间混套作的概念

单作（sole cropping）

在同一块田地上种植一种作物的种植方式，也称为纯种、清种、净种或平作。这种方式作物单一，群体结构单一，全田作物对环境条件要求一致，生育比较一致，便于田间统一种植、管理与机械化作业。作物生长发育过程中，个体之间只存在种内关系。

间作（intercropping）

在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上作物的种植方式。所谓分带是指间作作物成多行或占一定幅度的相间种植，形成带状，构成带状间作，如四行棉花间作四行甘薯，二行玉米间作三行大豆等。间作因为成行或成带种植，可以实行分别管理。特别是带状间作，较便于机械化或半机械化作业，与分行间作相比能够提高劳动生产率。

农作物与多年生木本作物（植物）相间种植，也称为间作，有人称为多层作。木本植物包括林木、果树、桑树、茶树等；农作物包括粮食、经济、园艺、饲料、绿肥作物等。采用以农作物为主的间作，称为农林间作；以林（果）业为主，间作农作物，称为林（果）农间作。

间作与单作不同，间作是不同作物在田间构成人工复合群体，个体之间既有种内关系，又有种间关系。

间作时，不论间作的作物有几种，皆不增计复种面积。间作的作物播种期、收获期相同或不相同，但作物共处期长，其中，至少有一种作物的共生期超过其全生育期的一半。间作是集约利用空间的种植方式。

混作（mixed cropping）

在同一块田地上，同期混合种植两种或两种以上作物的种植方式，也称为混种。混作与间作都是于同一生长期内由两种或两种以上的作物在田间构成复合群体，是集约利用空间的种植方式，也不增计复种面积。但混作在田间一般无规则分布，可同时撒播，或在同行内混合、间隔播种，或一种作物成行种植，另一种作物撒播于其行内或行间。混作的作物相距很近或在田间分布不规则，不便分别管理，并且要求混种的作物的生态适应性要比较一致。

套作（relay cropping）

在前季作物生长后期的株行间播种或移栽后季作物的种植方式，也称为套种、串种。如于小麦生长后期每隔3一4行小麦播种一行玉米。对比单作，它不仅能阶段性地充分利用空间，更重要的是能延长后作物对生长季节的利用，提高复种指数，提高年总产量。它主要是一种集约利用时间的种植方式。

套种与间作都有作物共处期，所不同处，前者作物共处期较短，每种作物的共处期都不超过其全生育期的一半。

立体种植（multistorey cropping）

在同一农田上，两种或两种以上的作物（包括木本）从平面、时间上多层次地利用空间的种植方式。凡是立体种植都有多物种、多层次地立体利用资源的特点，都有构成复合群体的阶段，因此，实际上立体种植是间、混、套作的总称。它也包括山地、丘陵、河谷地带的不同作物沿垂直高度形成的梯度分层带状组合。如半湿润地区低山丘陵常见的山顶种树、山腰种果（草）、山脚种粮（菜）等。

立体种养（multistorey cropping and raising）

在同一块田地上，作物与食用微生物、农业动物或鱼类分层利用空间种植和养殖的结构；或在同一水体内，高经济价值的水生植物与鱼类、贝类相间混养，分层混养的结构。前者如玉米（甘蔗）和菌菇、稻和鱼共同种养，后者如藻（海带）和扇贝、海参共养。这也是80年代我国农业生产实践中提出的名词，也是立体种植向更广阔领域发展的结果。

二、间混套作在农业生产中的意义及发展方向

评价间混套作在生产中的意义，可以产量效益和经济效益为主要依据，兼有其他方面的作用。

（一）增产

试验研究和生产实践证明，合理的间、混、套作比单作具有促进增产高产的优越性。从自然资源来说，在单作的情况下，时间和土地都没有充分利用，太阳能、土壤中的水分和养分有一定的浪费，而间、混、套作构成的复合群体在一定程度上弥补了单作的不足，能较充分地利用这些资源，把它们转变为更多的作物产品。从社会资源利用来说、我国人均耕地少，但劳力资源丰富，又有精耕细作的传统经验，实行间、混。套作可以充分利用多余劳力，扩大物质投入，与现代科学技术相结合，实行劳动密集、科技密集的集约生产，在有限的耕地上，显著提高单位面积土地生产力，80年代以来，全国各地在耕地不断有所减少，而粮棉油菜等作物产量不断增长，以及“双千田（亩产500kg粮、千元钱）”、“吨粮田”甚至“吨粮、双千元田”的涌现，大多与间、混、套作的示范推广、迅速发展密切有关。如山东省1991年220万亩吨粮田中，有80％的面积为小麦套种玉米。中国农业科学院棉花研究所7年（1959一1965年）的试验结果表明，麦棉套作平均亩产籽棉177.4公斤，仅比单作棉花少收22kg，而增收小麦156．8kg 等等。今后通过积极深入地开展科学研究，在不断完善技术措施和提高其科学水平的情况下，间、混、套作种植方式在农业生产中，将会收到更大的增产效果。

生产中，由于不同作物所要求的行距不同，在间、混、套作中各种作物的行距往往又常变动，因此如何计算复合群体中各种作物占有的面积，难以给予公认的统一标准。近来，国际上采用土地当量比（Land Equivalent Ratio， LER）来反映问、混、套作的土地利用效益。土地当量比即为了获得与间、混、套作中各个作物同等的产量，所需各种作物单作面积之比的总和，其公式为：

Y

代表单位面积内，间、混、套作中的i个作物的实际产量；

i

Y

代表该作物在同样单位面积上单作的产量。

ii

例如玉米间作大豆，亩产分别为349．1kg和56.8kg，单作玉米与单作大豆亩产分别为371．7kg和75．3kg。

土地当量比>1，表示间、混、套作有利。＞l的幅度愈高，增产效益愈大。目前，我国也已较广泛地采用土地当量比来表示间、混、套作的高产效益。

（二）增效

在农业现代化进程中，如何解决农业比较效益低、农民收入少的问题，在高产的基础上，进一步实现高效益很有必要。合理的间、混、套作能够利用和发挥作物之间的有利关系，可以较少的经济投入换取较多的产品输出。因此，我国南方、北方都有大量生产实例证明其经济效益高于单作。黄淮海大面积的麦棉两熟，一般每亩纯收益比单作棉田提高15％左右，如棉花与瓜、菜、油间套作，有的比单作棉田收入高达2-3倍；山东省在小麦一玉米、小麦一花生、小麦一黄烟一年两熟的基础上，纳入瓜、果、菜，一年三作或四作，在保证粮食及油、烟等主体作物增产的前提下，一般可亩增纯收入200一300元，有的亩收千斤粮、千元钱，有些高效模式，可亩产1000kg粮食，亩产值2000元；陕西省97O万亩粮粮间套田平均亩增产43.8kg，450万亩粮经、经经间套田平均亩增124.4元；处于西北干旱灌区的张掖市城郊，近年来发展玉米与蔬菜间套作，建设“双千田”，至今已成为河西地区“西菜东运”的重要生产基地；江苏省高邮县在各种茬口里套种加工型乳黄瓜或加工型番茄，一季亩产值即可达540元或600多元；四川米易县在甘蔗前期间作西瓜、黄瓜、茄子、番茄等，每亩可增值400-700元，甘蔗亩产可提高1一2t；南方的福建、湖南、四川、浙江、江苏等地的稻鱼，稻萍鱼、两稻两鱼、稻莲鱼、草稻鱼慈菇等，一般增产稻谷5一15％，鱼和鱼苗可增收200-250元，还有除草增肥功能。

（二）稳产保收

合理的间、混、套作能够利用复合群体内作物的不同特性，增强对灾害天气的抗逆能力，如辽西和黄淮海一带采用的高产玉米与抗旱的谷子间作，利用复合群体内形成的特有的小气候，抑制一些病虫害的发生蔓延；华北的玉米与大白菜套作能减轻大白菜的病虫害，从而有着稳产保收的可能性。

为了保证间、混、套作高产出的生产力，需广泛利用生物作用与现代农业科学技术，进行保护与培养地力，提高土地用养结合水平，维持农田的生态平衡。

（四）协调作物争地的矛盾

间、混、套作运用得当，安排得好，在一定程度上可以调节粮食作物与棉、油、烟、菜、药、绿肥、饲料等作物以及果林之间的矛盾，甚至陆地作物与水生农用动植物争夺空间的矛盾，从而起到促进多种作物全面发展，推动农业生产向更深层次发展的作用。

建国后，间、套作与复种不断发展，其特点是：

（一）面积不断扩大，分布广泛

50年代以来，主要是麦田套种面积逐渐增加，麦田两熟比重增大。进入70年代，随着农田基本建设的发展，灌溉面积的扩大，化肥、农药、机械、电力等条件的显著改善，间、套作有着较广泛的发展。 80年代，通过如何建设具有中国特色的现代化农业的讨论和研究，认为发展间、混、套作或立体种植，适合我国国情，是缓解和克服人口、土地、粮食矛盾的切实可行的有力措施，是对土地高度集约利用的一种重要生产形式，将成为具有中国特色的现代集约持续农业的一个重要组成部分，从而促进了它的迅速发展。据不完全统计，1981年全国间、混、套作面积已达4．2亿亩，而近十年来发展速度又明显超过以往。在北方地区，如山东省，一年三种三收以上的间套面积，1987年为200-300万亩，至1991年已达2000余万亩；麦棉套作和麦花生套作，1986年近600万亩，1991年为1600万亩。河北省自1988年推广以粮食为主的五大间套作类型以来， 1990年初步统计已达305万亩。陕西省各类农作物间套面积由过去的几百万亩发展到1988年的1100万亩，至1989年已达1420万亩。南方地区，如四川省自1984年以来推广立体农业（基础是立体种植），至1989年据13个地市州的88个县

统计，面积达341万亩。闽、浙、湘、川等省推广稻萍鱼立体种养至1989年成片推广在140万亩以上。

随着面积的扩大，分布区域更加广泛。按行政区看，除西藏、青海尚未见资料报道外，各省、区都有分布。从土地状况看，无论是平原、丘陵、山区、水田、旱地都有采用。仅麦田间套复就广泛分布在城郊、平原水浇地、平原旱地、山地、丘陵、湖洼碱地等各种生产条件下。

上述说明，当前全国各地间套作的发展仍方兴未艾。

（二）类型方式多种多样，逐步向规范化发展

我国地域辽阔，各地气候、土壤复杂，历史上，间、混、套作类型和方式很多，近来发展迅速，更加丰富多采。

一年生大田作物间作在我国分布广泛，实行间作的作物主要是玉米、豆类和薯类，其中最多的是玉米与豆类间作，分布于全国的玉米产区。在一年一熟春玉米水浇地上兴起春玉米与春小麦的间作，具体分布于河西走廊、内蒙后套、银川平原以及东北的南部。多年生作物的间作，主要在华南地区。

在我国，套作比间作更为普遍，相互搭配的作物涉及到粮、棉、油、烟、菜、瓜、饲、药等，类型方式多样化。小麦套作玉米广泛分布于华北、鄂西、西南等地。山东省1987年套种面积达2578万亩，占全省玉米总面积的74．3％。 70年代后期，四川省改旱两熟为旱套三熟，至1988年以小麦／春王米／甘薯为主体的8种模式，已达1770万亩，占该省丘陵旱地的一半强，使粮、经、饲得到了全面发展。小麦（或大麦、油菜）套作棉花广泛应用于南方棉区，近十年来迅速向北推广至黄河流域棉区，争取了季节，提高了产量。

近几年来，粮菜间套复种在全国各地迅速发展。多以原有的一年二熟（北方）或三熟（南方）粮食复种方式为基础，将蔬菜与各季粮食作物间作或套作。

粮饲间套作发展也较快。长江中下游一带在发展双季稻三熟制的同时，稻田套种饲料绿肥（紫云英、苕子）盛行。北方有麦套绿肥等。

近几年还发展了作物与鱼、禽、菇等不同生物种群种养相结合的复合群体。如稻鱼、稻萍鱼、甘蔗、玉米、蔬菜或果树与食用菌立体种养等。

基塘结合立体结构类型是在广东珠江三角洲“桑基鱼塘”传统经验基础上发展起来的。在塘基上种植的有果树（如柑桔、香蕉、荔枝）、甘蔗、蔬菜、花卉等。

多年生果树或用材林与矮生的粮经饲作物间作是充分利用土地的另一途径。如北方的泡桐、枣、桑、果树间作粮、棉，在南方有柑桔间作粮食，橡胶间作茶，可可、咖啡、甘薯、玉米等。

山丘地区沿海拔垂直高度分层种植，也已成为山区农村致富的重要途径之一。

需要说明的是，我国混作历史悠久，方式很多，有小麦豌豆混作、大麦扁豆混作、玉米绿豆混作、高粱黑豆混作、芝麻黑豆混作、绿豆芝麻混作（作绿肥掩青）等。由于混作田间管理不便，而且作物间的竞争关系不易协调，自70年代以来，间作已在相当程度上取代了混作。但近年来，北方地区在中、高产玉米田中，有的又发展了玉米与豆类的混作，要求在不减少玉米产量的前提下，增收豆类。

间、套作种植向规范化发展是近年来的动向之一。陕西省农牧厅颁发了《陕西省农作物间套种技术规程》并经省技术监督局批准。其中有小麦套种玉米、棉花、西瓜、辣椒、花生和玉米大豆间作、玉米油菜套种、玉米蒜苗小麦套种，从操作规程和技术标准上给予了科学的规定。湖南标准局于1989年颁布了《稻田垄栽稻、萍、鱼立体技术种养规程》，规定了稻田工程技术、水稻、红萍和鱼类养殖技术与免耕轮作技术。立体种植技术向规范化发展，有利于保持和提高现代的运用水平，有助于向运用的高度、深度发展。

（三）集约种植水平不断提高

我国历史上应用间混套作与小农经济有关，建国前后一直处于生产经验总结阶段，以后随着农业生产的发展，间混套技术水平有所提高。80年代以来，随着现代科学技术的发展，近代技术与近代科学成就普遍渗入，再加上人们在发展

商品经济和实现农业现代化的转变中，加深了对高投入才能高产出的认识，集约种植水平不断提高。首先表现在“多物种、多层次”程度的加强。如一熟棉田向麦棉套两作两熟发展，近年来又趋于向麦||菜／棉||菜、瓜一年四作两熟变化；粮田由一年两粮两熟、三粮两熟，向两粮四作二熟和三粮五作三熟发展；蔗田由苗期间作菜、、油、豆，向后期又间养木耳、平菇等发展；稻鱼、稻萍向稻萍鱼发展等等；其次在扩大高生产潜力间套作方式面积的同时，较普遍地引进了现代化科学技术，如采用拱棚和地膜覆盖、化学调控、化学除草、滴灌渗灌、种苗脱毒、引入动植物新品种、育苗移栽、运用现代水肥管理技术体系等等，实现了传统经验与现代科学技术的结合。集约种植水平的提高，显著增加了单位面积上的产量效益、经济效益和生态效益。

间混套作复合群体也给生产实践带来一些问题，主要是：增加了农事操作与田间管理上的复杂性；增加了机械作业的难度；比较费工。因而在人多地少、人畜力比重较大的地区采用较广泛，而在人少地多、机械化水平高的地区采用较少。

在世界范围内，间、混、套作广泛分布于非洲、拉丁美洲和亚洲。其作用主要是：在易变的环境中，保证单位面积上的总产量。如种植生长习性不同的作物，较好地利用环境因素；增加地面覆盖度，保护土壤，减少水蚀和风蚀；在较稳定的环境中，通过对资源的分层利用，能获得较高的产量。

非洲的作物生产受于湿季影响大，为了适应干湿季的特点，间混作成为农业传统种植方式。如尼日利亚北部间、混作面积占耕地的83％，乌干达占51％，其中，以豆科和禾本科作物间、混作最为普遍。埃及常把三叶草套种在稻田或玉米地内。

在拉丁美洲，除普遍采用豆科与禾本科作物间、混作外，还有禾本科作物之间的间作，多年生作物与一年生作物的间作。如玉米的60％，菜豆的80％；重要粮食作物—豇豆的98％是和其它作物间、混、套作的。

在亚洲，印度、越南、菲律宾的间作类型很多，有高矮作物间作，不同生长期的禾本科作物间作，多年生作物与一年生作物的间作等，印度的间、混、套作面积约达5亿亩。两熟热量条件不足的日本关东、东山等地，常在大、小麦地套种大豆、小豆、陆稻、甘薯、西瓜等，也有的在稻田中套种紫云英、蚕豆等作物。

朝鲜北部山区广泛分布着玉米与大豆的间作，并利用套作，使一熟制过渡到两熟制。

在欧洲和大洋洲，许多人工草地实行禾本科和豆科混播，如豌豆和燕麦、三叶草和黑麦草、羽扇豆和燕麦等，有利于稳产和提高饲料作物的营养价值。

据粗略估计，全世界间、混、套作的面积至少在10亿亩以上，在世界上也是不可忽视的种植方式。

近30-40年来，由于世界人口的增长，粮食、人口、土地的矛盾日益尖锐，基于人们对世界食物状况的关注，不少人总结了间、混、套作提高土地生产力的作用。再加上西方学者在某些国家内，以机械化农业代替间、混、套作尝试的失败，在发展中国家和一些发达国家中。间、套作越来越多地引起了人们的注意。

二、间套作效益原理

间混套作是人们在与自然界斗争的过程中对自然群落的模拟。

自然界给人们很多宝贵的启示。自然群落一般具有两个突出的特点，一是，空间的成层性，即不同植物根叶冠占据不同的位置。如成熟的森林具有四个层次，地下没有地上表现明显；在时间上，自然群落具有时间的演替性，通过中这种更迭保持群落的繁荣，如草原四季的变化。人们模拟这些特点，创建了人工群落。它不同于自然群落的地方具有目的性，高效行，可控性。群落中生物之间关系包括了种内和种间关系，导致了群落的复杂性，表现在互补与竞争方面。

互补：群体中两种以上的作物间相互充分地地利用环境资源光，热、水、养、气等生态因子，包括不同抗逆性的植物互为补充地抗御旱、涝、风等自然灾害。如福建农科院发现在水稻浮萍渔立体种植模式中，红萍能够分泌某种物质抑制水稻纹枯病孢子萌发，减少纹枯病发生。

竞争：两个或多个生物争夺同一环境资源。发生在同种个体之间的竞争，称为种内竞争，在单一群体中普遍存在；发生在不同物种个体之间的竞争，称为种间竞争。

如何看待互补与竞争？群落中两者经常存在，竞争不一定对整体产量不利，绝对互补找不到。从竞争强度大小看：混作，间作，套作依次减少，在生产中采取措施“利中取大，害中取小”，可以发挥互补优势，减少竞争。

间、套作复合群体的种间互补与竞争关系及其效益，具体地表现在：（一）空间上的互补与竞争

间套作复合群体在空间上的互补与竞争，主要表现在光与CO

2

等方面。

1、作物群体内光分布的基本规律

了解光在群体中分布的基本规律及其影响因素，是建立合理复合群体的重要基础。

据日本人门司和佐伯（1953）研究，太阳辐射通过植物群体时，其强度逐层削减。基本上遵守Beer一Lambert定律。以群体消光系数表示：

ln(I/I

0)=-KL或I=I

e-KL

式中：I表示F层的水平光照强度；I

表示群体顶部所接受的光强；K为

消光系数；F为群体自上而下的累积叶面积指数；e为自然对数的底。T＝e-K可

称透光系数，即F为1时的I/I

，K愈大T愈小，表示对通风透光的影响愈大，一般作物群体的K值大多在0．7左右，T值大多在0．5左右，即每通过叶面积指数1，光强约减弱一半。

此公式说明，太阳辐射进入作物群体后，其强度呈指数函数递减。即叶的层数按算术级数增加，而光的透过率则按几何级数减小。

叶的空间分布与角度是影响K值大小的重要方面。其中叶与茎之间的夹角大小，与遮荫面积有密切的关系，可用下式表示：

S＝Asinα

式中S为遮荫面积，A为叶面积，α为茎叶之间的夹角。当叶呈水平时，α成90度，sin90o＝1，即遮荫面积等于叶面积，遮荫最重。如果叶较倾斜，则α＜90”，sinα＜1。当叶近直立，α近于0时，则sinα也近于0。所以一般叶

倾斜角大的群体比叶倾斜角小的K值小，光合量多，适宜的叶面积指数也大。依据门司和佐伯的计算，水平叶与垂直叶接受光量的比值为0.44：1。Pendetom （1968）得出，较高密度（59000株/公顷，LAl＝4）下，玉米直立叶比水平叶增产41％。

除了叶的倾斜角度外，太阳高度角对群体光分布也有重要影响，而这种影响与群体的叶面积指数及叶的倾斜角密不可分。当太阳高度角较大时，近直立叶单位面积所受光强较近水平叶相应降低，而群体受光叶面积最大，并且叶直立还能使叶面反射出来的光折向群体内部，使更多叶片处于中等光强下；而叶近水平则情况相反，而且反射光都折向群体外而损失。增加处于中等光照下的叶片数，比少量叶片处于强光。可更有效地利用光能。因为各种作物在光强大于补偿点并一直到光饱和点范围内，虽然叶片光合随光强而增强，最初近乎成直线关系，但超过一定范围后，光合强度则逐步减缓，光能利用率降低。表明随光强的增加，光合并不成比例地增强。据北京农业大学测定（1976），玉米净光合率在300001x 时已升到最大光强（900001x）时的75％，而光强由30000上升到900001x时，净光合只继续增加25％。但是，当太阳高度角逐渐减少到30o时，水平叶则具有最大的光照叶面积。

为了使太阳光在群体内合理分布，人们正在探讨研究理想的群体结构。认为理想的光分布与叶群结构是，适当大的叶面积，密植下的叶倾斜状况最好是上直下平，呈伞状结构，群体内光分布上下较为均匀，经过叶群结构的调整使强光变为中等光等等。要达到这些理想状态，除了从育种栽培方面改进株型、叶角与叶面积指数外，间、混、套作是达到这种目标的可能途径之一。

2、空间上的互补

合理的间（混）、套作，在空间上配置的共性是将空间生态位不同的作物进行组合，使其在形态上一高一矮，或兼有叶型上的一圆一尖，叶角的一直一平，生理上的一阴一阳，最大叶面积出现的时间一早一晚等。利用作物这些生物学特性之间的差异，使其从各方面适应其空间分配的不匀一性，则可在苗期扩大全田的光合面积，减少漏光损失；在生长旺盛期，增加叶片层次，减少光饱和浪费；生长后期，提高叶面积指数，在整个生育期内实现密植效应，密植效应是指间

（混）、套作复合群体的混合密度大于单作所起到的增产、增值效应。据山东农业大学（1984，1985）研究，在玉米单产350一400公斤产量水平下，玉米同大豆间作，玉米密度与单作相同，当玉米与大豆的行比为2：3、 3：3、4：3、6：3等四种情况时，对比单作，叶面积可增加20一40％，光能利用率提高17-22％，产量增长9．1-17．1％，产量土地当量比为1.40一1.69。密植效应的具体表示方法，一种是在不减少主作物密度（比单作）的基础上，增种副作物株数；一种是主作物密度略有减少，但单位土地面积上主副作物混合总密度比两种作物单作时要高（以密度土地当量比表示）。套作时，前后两种作物共处，相当于高、矮作物间作，可使前作的生长后期或后作物的生长前期光合面积增加，减少漏光损失，提高对光能的利用。并可弥补农耗期对光能的损失，实现“四季常青”。

为什么间（混）、套作能够实现密植效应，而又不出现过密的蔽害呢？主要原因是：

（1）透光，能充分、经济地利用光能高位作物与矮位作物间（混）、套作，对比单作，首先是全田群体结构高矮相错，相当于单一作物种植时的伞状结构，改变了单一群体的平面受光状态，而为分层用光。当早晚太阳高度角小时，高位作物的叶片可以最大限度地吸收太阳辐射，矮位作物多接受高位作物对太阳光的反射光。而在中午太阳高度角大的时候，能使高位作物叶片减少向空中反射，强光能较多地透射到下层，为矮位作物的水平叶所截获、利用，减少漏光使更多叶片处于中等光下。特别是当高位作物具有窄叶，或近直立叶的形态特征，如玉米、谷子、甘蔗、木薯等，矮位作物具有近水平叶，如豆类、马铃薯、甘薯等，这一结构特点更加明显。

另一方面，高位作物与矮位作物间（混）、套作，高位作物除了能截获从上面射来的光线外，还增加了侧面受光。山东农业大学于间作玉米雄穗分化和籽粒形成期，株高2/3处，全日测定结果，玉米群体内的光照强度都高于单作玉米，幅度为8．5一38．2％。侧面受光，可增加高位作物中下部叶片的受光面积，改单作的平面用光为立体用光；同时光线由射到平面上改为射到侧面，使受光面积由小变大、由强光变为中等光，也提高了对光能的经济利用。据北京农业大学测定（1979），在9点到15点期间内，单作群体的“光时面积”（作物群体受

光面积与时间的乘积）每亩为4000．2m2时，2．5m带间作的为5330．7士时，间作的“光时面积”增加3．3％。这样，在单位土地上单位时间内，光量并没有变化，但是间套作复合群体的受光面积和对光强的利用程度，却都有所增加。

采用喜光作物与耐荫作物合理搭配，还可在采光上起到异质互补的作用，充分用光。尽管现代种植的作物几乎所有的都可以说是喜光的，但相对喜光程度不同。在生产上，多采用喜光、喜温的作物加玉米、高粱、甘蔗、小麦、大麦等作为高位作物，而以相对较耐弱光的豆科、马铃薯和某些蔬菜作为矮位作物。药用植物具有广泛的生态适应性和特殊经济意义。怕光的砂仁和三七，喜光的薄荷和地黄，还有怕光的多种食用菌都是合理间（混）、套作中可供选择的作物。

（2）通风，能改善CO

2的供应，CO

2

是光合的主要原料。光合所需CO

2

，主要

由叶从空气中吸收。目前大气中CO

2

约含0.034％（340ppm），相当于0．67mg/L。

而小麦、甘蔗、亚麻等作物的CO

2

，饱和点约在0.05一0．15％之间；马铃薯、

甜菜、紫花苜蓿等CO

2

浓度在正常浓度的4一5倍范围内，光合大体上仍能成比

例地增强。由于空气中低含量的CO

2

，不能充分满足叶片光合的需要，而且田间作物在迅速进行光合时，作物株间浓度可降至常量的2／3，个别叶片附近可降

至1／2。所以提高CO

2

，浓度，可以提高光合速率。

风速加大，可使CO

2

从浓度大处向少处流动。而且Denecke的试验（1931）

证明，在同样的CO

2

浓度下，加速叶面空气流动速度，也能提高光合强度。风速

提高，光合速度提高，主要由于加速了CO

2

的扩散。据Lemon（1960）测定，玉

米群体距株高60cm处，当风速为200m/s时，CO

2输送量为300×10-9g CO

2

/cm2/s，

光能利用率为4％；当风速为120cm/s加时，CO

2输送量为180×10-9g CO

2

/cm2/s，

光能利用率下降至2％。据矢吹万寿等研究（1974），水稻群体光合作用的增加，不仅由于辐射的增加，也是由于风速增加，其关系是：

P=KU

av

0.7-0.8

式中，P是群体总光合率，U

av

是群体内风速，K是常数。

CO

2

的整个输送通路可划分为多个部分。其前三部分是：①群体以上的大气。主要通过湍流（空气以小团的形式整团的上下转动）交换，其运动随风速的增加

而增加，交换阻力不大。②群体内叶片之间，即从群体叶层顶部到各个叶表面的

边界层这一段空间。空气流动速度受大气中风速影响，但由于叶片和枝条的阻力，较之大气风速大为降低，在大气风速较大时，湍流交换仍起主要作用，阻力也较小。③叶表面边界层（叶表面的一薄层相对静止的空气）。边界层的厚度随风速

的传递主要通过气相扩散。

增加而减少，这一层内CO

2

输送的上述三部分通路可以看出，风速加大时，可以加速1、2两段从CO

2

的湍流交换，而对于第3段，则主要可通过缩小叶表面边界层的厚度来减少阻力。

采用高、矮作物间、套作，矮位作物的生长带成了高位作物通风透光的“走

的交流，并可减少群体内阻力和缩小叶表面廊”，有利于空气的流通，加速CO

2

边界层的厚度，减少输送阻力，加强扩散。河南省气象局农业气象研究室以风速梯度观测资料计算的湍流交换系数，间作小麦为O.00515m2/s。单作小麦为

0.00139 m2/s。自下而上，20一80cm空间间作玉米的湍流交换系数为0.004 m2/s，单作玉米为0.003 m2/s ；20一40cm空间间作大豆的湍流系数为0.0025 m2/s，

而单作大豆仅为0.0012 m2/s，提高30一100％。间套作显著地改善了株层内CO

2供应状况。此外，复合群体内，不同作物的群体受热不匀，也促进湍流交换的加

强。另一方面，在间套作复合群体的密度显著高于单作情况下，田间风速和CO

2交换也会受到阻碍。

3．复合群体内光的竞争

复合群体内光的竞争，又叫冠竞争，主要表现在间（混）作时，光合帽高的高位作物截走了较多的阳光，使光合帽低的矮位作物受遮荫；套作时后茬作物受前茬作物遮荫。即高位作物所获得的立体受光优势，往往是建立在矮位作物受光劣势的基础上。争光的后果是：处于间（混）、套作的矮位作物受光叶面积减少，受光时间缩短，光合作用效率降低，生长发育不良，最后导致生物产量与经济产量下降。并且高位作物株型松散、叶角愈接近水平的，矮位作物受遮荫愈重；矮位作物行数愈少（即所占地面宽度愈窄）；愈不耐荫，减产辐度愈大；高矮作物高度差过大，全天受光时间愈短；套种的时间愈早，受遮荫时间愈长（一般如此）；南北行向种植较东西行向种植，矮位作物受影响更大。据北京农业大学测定，在1．7一3．3m的种植带中，玉米下间作的谷于全天受光时间比单作减少

50-75％，辐射强度减少36-72％；间作下的矮秆作物被遮荫后，光合速率比不遮荫处减少59-79％。Troughton（1975）用半衰期短的C示踪测定，玉米在强光时物质转移速度为4cm/min，而在遮荫处为lcm／min。

关于作物种植行向，一般认为单作时南北行接受的光照强度大，因而优于东西行向，增产幅度一般在5％以内。但在间作情况下，为了取得两种作物的双丰收，提高单位面积的总产量，除了考虑单一作物所接受的光照强度外，还必须从有利于缓和两种作物的争光矛盾，提高全田的光照强度着眼。如果一种作物的光照强度略减，可使另一作物的光照强度显著增加，从而提高全田群体的光合总产量，这对提高单位面积总产量也是有利的。据北京市农科院农业气象研究室等单位的研究，在北纬40度左右的地带，间、套作中的两种作物的高度差若能控制在0．93一1．17m之间，东西向种植对矮秆作物还是有利的，全天光合作用旺盛时期，畦的中部和北部都能得到阳光，如果将矮秆作物种在靠畦面的中北部，则可躲过遮荫的南侧畦面。若两种作物高度差过大，则南北行向种植好，南北行向种植，不管两种作物的高度差如何，中午前后总能接受全日照。但行向的效应也随纬度而不同，纬度越低，东西向种植越有利，纬度越高，南北向种植越有利。据山东农业大学（1973）对玉米间作7行大豆方式的调查，东西行向各行大豆自7时至19时的光照强度总量（每小时测定一次）比南北行向要高出113％，其中除11一14时南北行向的光照比东西向略高外，其它时间皆以东西行向为高。尤以上午7一9时最为突出。从大豆结英情况来看，东西行间的大豆空英率低，结实英数多，比南北行间的大豆结英数增多7．1％。但是紧靠玉米种植行以北（即南侧畦面）相当玉米株高三分之一范围内的大豆，比南北行向任何一行大豆所接受的光照皆少，产量也低。

关于高度差，间作时要求两种作物要有适度的高度差，以能在太阳高度角大的时候增加受光面积，变强光为中等光。高度差过小，出现单一群体的弊端，生长前期漏光多，旺盛生长期争光激烈；高度差过大，矮位作物受遮荫过大，或茎叶徒长，或者根本长不起来。据中国农业科学院农业气象室研究（1977），为了保证畦面间作的矮秆作物能受到8小时的日照，不同带宽间作时所能允许的最大高度差有一个适当的范围。

此外，遮荫还影响到群体内的光质分布。在田间，群体冠层顶部接受的是完全光谱，经过上层叶片选择吸收，透射到下部的辐射以>0.72μ的红光和绿光偏多。 sinc1air和Lemon（1973）发现，叶面积指数为3.8的玉米群体，中午时，底部红外线部分与光合有效辐射部分之比为2：1，而当太阳高度角低时，在群体底部红外部分比可见光更多，比值达20：1。

红光线对植物的影响是能引起植物的伸长效应，所以遮荫能产生茎秆细长等现象。

在CO

2的竞争方面，有人认为，作物在进行旺盛光合作用时，群体内CO

2

浓

度常低于常量，但一时的微风也可使CO

2

得到补充。也有人认为；除非在封闭的

群体中，竞争CO

2

的现象实际上并不发生。但在高密连片种植情况下，也有类似

封闭的状况。所以作物间是否对CO

2

，产生竞争，尚需进一步研究明确。

要发挥复合群体密植的互补关系，抑制其争光的矛盾，需要从作物种类、品种的选择，田间结构的配置等方面很好考虑。

（二）时间上的互补与竞争

复合群体在时间上的互补，表现为时间效应，即根据时间的延续性,正确处理前后茬作物之间的盛衰关系，因延长光合时间所起的增产增值效应。

各种作物的时间生态位不同，都有自己一定的生育期。在单作情况下，只有前作物收获后，才能种植后一种作物。而套作可将秋播作物和春播作物、秋春播作物和夏播作物、甚至多年生与一年生作物，在不同季节里巧妙搭配，在前茬作物生长的后期套种后茬作物，使在一年内一熟有余、两熟或三熟生育期不足的地区，解决前后茬作物争季节的矛盾，实现一年多熟，充分利用一年之中的不同季节。例如一熟棉区，棉花4月播种11月拔秆，有5个多月的冬闲；小麦10月播种6月收割。如果种上冬小麦（预留棉行），4月套种棉花，麦棉共处两个月，相当前后增加了7个月的时间，就可改一年一熟的麦棉两熟。又如四川丘陵旱地，全年热量两熟有余，三熟不足，采用小麦、玉米、甘薯三茬作物连环套种，小麦、玉米共处40一50天，玉米、甘薯共处50一60天，可争取近100天的生长期，

能实现一年三熟，比小麦玉米、小麦甘薯两熟，增产1／2一1／3，经济效益显著。

套作应用于原为一年两熟或三熟但农事紧张的地区，还有利于保证作物生育期，能够选用生育期较长、增产潜力较大的中、晚熟品种。据山东掖县农业局调查，当地夏玉米早、中、晚熟种对10℃积温的要求分别为2200℃左右、

2300-2600℃、2500-2800℃。在正常年份，直播夏玉米从播种到收获的积温为2300℃左右，只能满足早熟种的要求。若进行麦田套种，全生育期积温可超过2600℃，而且可以避免接茬期间因田间裸露而浪费光热，这样就可以种植产量较高的中晚熟品种。

我国早有将生育期长短不同的作物，进行间作的实践和经验。如甘蔗苗期与大豆间作，棉花与绿豆、大蒜间作等。近年来，国际上在间混作上也强调时间上的互补作用。Baker（1974一1976）等认为，如果两个作物没有25％的生育期上的差别或者30一40天成熟期的间隔，间混作的好处可能不大。如国际水稻研究所用生长期80天的玉米与160天的稻子间作，增产达30一40％。

时间的充分利用，避免了土地和生长季节的浪费，意味着挖掘了自然资源和社会资源的生产潜力，有利于作物产量和品质的提高。然而实行套作也存在着前后茬作物争季节的矛盾。在一年只种一季作物时，可从获得最高产量出发，选择最适宜的作物种类和品种，但套作时，为使套种的后茬作物及早播种，良好生长，前茬作物、品种的生育期则不能太长，不适晚熟。例如小麦套种（麦收前7一10天）玉米，小麦品种鲁麦1号和鲁麦15号都可获得小麦高产，但前者收获期较晚，要使玉米保证有足够的生育期，则以种植鲁麦15号为好。另外，前后茬作物也存在着争播种面积的矛盾，因为前茬作物要套种后茬作物就需要预留套种带（行），这样一般使前作的播种面积都较单作时为小。

所以，套作时要处理好利用光合时间方面的矛盾，也需要从作物种类、品种以及田间结构等方面予以解决。

（三）地下养分、水分的互补与竞争

间、混、套作地下因素的互补，表现为营养异质效应，即利用作物营养功能的差异，正确组配作物所起到的增产、增收作用。

作物的营养生态位不同。利用其营养生态位的异质性，可以协调地全面均衡地利用地力，提高产量。首先，作物的根系有深有浅，有疏有密；分布的范围，尤其是密集分布的范围都不相同。深者如乔木树种可达数十米之多，浅者如草本植物仅数十厘米。在农作物之间也有较大的差别，棉花、高粱、玉米的根系较深：，而水稻、谷子、甘薯、花生较浅，例如小麦最深的根可达150cm以上，向日葵达240cm，而水稻只有50一60cm，大豆根系86．5％处于0一10cm土层内，至40一50cm处只占其根量的0.4％。由于各作物根系的不同，它们种植在一起，在地下分布的位置存在着互补现象。黄淮海平原的桐农间作，其中泡桐的主根深，须根少，功能根群主要分布在土壤50cm以下的层次内；而小麦属于须根系，根细而密，功能根群主要在40cm土层以内。它们间作起来能够恰当地利用不同土层的水分和养料。稻田放养红萍，它们的根系分别伸展在土层和水层之内，吸收不同空间的养料，互不妨碍，各得其所。红萍又可与蓝藻共生，固定空气中的氮素增加水稻的产量。

不同作物的根系从土壤中吸收养料，在种类上和数量上也有不同。玉米和小麦都是需水需肥较多的作物，并且更需要较多的氮素养料；烟草和甜菜施用氮肥偏多，反而影响其工艺品质；豆类能固定自身需氮总量的1/4一1／2，绿肥作物还能增加土壤中的氮素；甘薯和芝麻对于钾素有着特殊的需求；紫云英油菜则具有较强的吸收难溶解磷素的能力等。所以，将需肥和吸肥特点不同的作物搭配种植，能互补地全面均衡地利用土壤中的养分，充分发挥土地生产潜力。

豆科与非豆科作物间混套作，作物之间还有互利作用。据维尔顿

（A.G.Virtanen）研究，豆科作物通过根系分泌物可供给非豆科作物以氮素营养，而非豆科作物把豆科固定的部分氮素取走后，刺激和促进了根瘤菌的固氮作用，如同一个化学反应的继续进行，必须把生成的产物取走，不然化学反应就会停止一样。山东省农业科学院（1964）在盆栽条件下，研究了春玉米混作春大豆根系分泌物的关系证明，混作对玉米、大豆的生长发育都有良好的影响。在缺氮砂培条件下，大豆所排出的氮素中有90％被玉米吸收，混作玉米比单作玉米叶面积

增大，干物质增加，根系发育良好，体内含氮量增加；而大豆由于根系分泌物的氮被吸收或受玉米分泌物的有利影响，根瘤数增加、总体积增大，植株含氮量提高，单株干重增加。

此外，实行间混套作，在水土流失严重的山丘地区和沙土地区，还能增加地面覆盖度和地下根量，防止或减轻水土流失和风蚀。

间（混）、套作时，作物的地下部分不可避免地也发生着水肥竞争，又称根竞争。如据试验资料，小麦套种棉花方式，在春旱的四、五月份内，套种棉行土壤含水量常较单作棉田少23％，旱情严重时，甚至要少45％； 5月中下旬，套种棉边行03Ocin土层的硝态氮含量仅为单作棉的37．5％。作物种间的水肥竞争强度与作物本身所处生育阶段和生长特性，不同种作物之间相隔距离、水肥供应以及种植密度密切有关。

从作物生育阶段和生长特性看，竞争能力强的根系特点是：生长早、扎根深、分布广，侧根或根毛多，根的吸收能力强以及有较高的根／茎比或根长／根重比等。间（混）、套作时，竞争力弱的作物营养状况将变劣。

作物种间的间隔距离（间距）对水肥竞争的影响与作物根系生长动态有关，一般作物根系吸收水肥后，在根和根系附近出现水肥梯度差较低的水肥贫乏区。根幼小时根域小，贫乏区也小。随着植株的生长，贫乏区不断扩大，相互连接时，竞争开始发展，根系重迭、特别是严重重迭时，水肥竞争加剧。例如：小麦拔节后，在预留套种带中套种棉花，由于小麦生长后期伸向套种带的水肥贫乏区距离约为33一40cm，所以将套种作物种在距小麦行33cm地方时，基本上可避开水肥贫乏区，受到的影响较小。但如将棉花正好套种在小麦的水肥贫乏区内，由于小麦处于生长盛期，对水肥有强大的竞争优势，在水肥不足情况下，棉花则会发芽出苗困难，幼苗的竞争力也弱小得多，形成弱苗，或中途夭折。因此确定作物的适宜间距非常重要。在小麦收获前7一10天于行间套种王米的方式中，由于套种时小麦已基本停止从土壤中吸收水肥，因而即使玉米套在小麦水肥贫乏区内，在水肥方面也不会受到大的影响。又说明掌握套种时间也是缓和水肥竞争的重要方面。

复合群体内作物种间水肥竞争的强度还决定于：一是水肥供应数量及供应的时机；二是单位面积内植株的密度。水肥量供应不足，不及时，种植密度大，水肥竞争就越激烈。而且间（混）套作时，为争取提高单位面积内的总密度，高位作物往往缩小株距，放大行距，使单株营养面积不均衡，从近似正方形改成为狭长形，从而加剧了作物种内对水肥的竞争。

因此，在间（混）套作复合群体中，加强水肥管理，掌握合理的种植密度，确定作物种间的适宜间距，合理的确定套种时间，都有利于发挥营养异质效应，缓和水肥竞争。

（四）生物间的互补与竞争

间混套作复合群体中的种间相互关系，除了表现在对空间、时间，水肥利用方面的互补与竞争外，通过植物本身及其分泌物也还直接产生生物间的互补与竞争影响。

1．边行的相互影响——边行优势与劣势

间套作时，作物高矮搭配或存在空带，作物边行的生态条件不同于内行，由此而表现出来的特有产量效益称为边际效应。高位作物边行由于所处高位的优势，通风条件好，根系竞争能力强，吸收范围大；生育状况和产量优于内行，表现为边行优势或叫正边际效应；同时，矮位作物边行由于受到高位作物的不利影响，则表现为边行劣势或叫负边际效应。

造成边行优势的原因在不同条件下表现不同。一般在低产稀植的条件下，水肥条件的改善是其增产的主要原因；而在高肥高密度条件下，改善光、热气条件则成为主要原因。据沈阳农业大学（1963，1964）研究，玉米间作时用玻璃板将玉米、大豆的根系进行隔离与不隔离的比较，加以单作玉米为100％，根系隔离的玉米产量为118％，根系不隔离的为132％。说明在间作增产的32％中，有18％是受地上部分光热气的影响，14％是受地下部分肥水的作用。北京农业大学（1977）在亩产250公斤水平的小麦套种玉米田中，进行了类似的试验研究（用塑膜将小麦与玉米根系隔开），隔根的小麦边行比内行增产28.4％，不隔根的