作物间套作是一种具有悠久历史、在我国传统农业和现代农业中都做出了巨大贡献的种植体系。然而，过去对间套作的大量研究多集中在优化田间作物搭配模式和研究地上部光热资源利用方面，对地下部种间根系相互作用及其养分资源高效利用和增产机理关注较少，特别是在田间原位条件下的研究更少。在国家自然科学基金的持续资助下，中国农业大学李隆教授和张福锁教授带领的课题组经过多年的摸索，通过田间试验和室内模拟试验对间套作种植体系地下部根系相互作用提高养分资源高效利用的机理进行了系统研究，取得了如下重要的进展：
1、揭示了豆科/非豆科间作中的磷素营养种间根际促进机理。发现蚕豆通过根系相互作用能够促进玉米从土壤中获得磷（Nutr
Cycl Agroecosyst
2003)；在有机磷供应条件下，鹰嘴豆通过根系分泌较多的酸性磷酸酶，改善与之相间作的小麦和玉米的磷营养（Plant
Soil 2003；Ann Bot
2004）；在无机磷供应条件下，蚕豆活化利用土壤中难溶性磷（如Fe-P和Al-P）的能力远强于玉米并促进磷吸收，证明了其机理是由于蚕豆具有更强的根际酸化能力和有机酸释放能力，不仅增加自身活化利用磷的能力，同时也有利于玉米对磷的吸收利用。研究结果不仅对农田生态系统，而且对自然生态系统中种间正相互作用提供了直接证据和机理解释（PNAS，2007）。
2、阐明了高生产力条件下豆科/非豆科间作中的氮素营养互惠机理，主要是由于禾本科植物的氮素竞争作用有利于消除大量施用氮肥对豆科植物结瘤固氮的抑制作用（氮阻遏），从而提高了豆科植物的结瘤固氮作用（Plant
Soil 2004；2006)。为集约化农田生态系统克服“氮阻遏”，充分发挥生物固氮潜力提供了新的途径。
3、发现了作物种间相互作用与根系分布密切相关，小麦和玉米之间共同生长期的小麦的产量优势和玉米的产量劣势主要来自于小麦根长密度（RLD）的大量侧向分布、玉米根系分布空间的缩减。作物地上部的对称性种间促进作用主要是由于间作的两种作物根系分布具有兼容性。这一结果为种间相互作用的机理解释提供了重要依据（Oecologia
2006）。
豆科/禾本科作物根系相互作用提高磷素利用效率的机理研究结果，在2007年7月3日发表于《美国科学院院刊》后，Nature
China, SciDev.Net，《科技日报》等国内外科技媒体认为这是根系相互作用研究的“新发现”。据PNAS期刊网站报道，该文在随后的一个月内成为阅读最多的50篇文章（The
50 Most-Frequently Read
Articles）之一（排列29位）。2007年12月7日出版的Science周刊上发表的题为“How Do
Roots Interacts?”的展望文章（Perspective Paper）引用了该小组发表在PNAS和Oecologia的两篇文章作为证据，阐明根系相互作用研究的进一步发展方向。
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