种养结合有利于保持农田可持续生产能力,实现作物稳产和高产。间套作系统的研究不仅有助于集约化农业的发展,更能系统的研究农田生态系统协调发展的整体情况。间套作虽已得到国家的大力支持和生产广泛运用,但目前在小麦主产区以多年生豆科和禾本科间套作研究的比较少。本研究主要目的在于观测苜蓿、冬小麦不同配比种植模式下,不同处理之间土壤水分、土壤养分、作物生长和产量、种间竞争力的变化,从而为该区的作物生长、农业生产及可持续发展提供指导性建议。本研究在河南省商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站进行,试验分为行间套作和带式间套两种模式,通过田间观测取样与室内实验分析,对两种种植模式中不同处理的土壤水分、土壤养分、作物生长和产量、种间竞争力等指标进行分析,利用SPSS软件处理数据和分析结果。本文主要研究结果如下:(1)从土壤水分的角度来看,无论行间套作还是带式间套,与单播系统相比较而言,间套作可以保存土壤水分,提高土壤含水量,有利于冬小麦的生长。间套作系统中,行间套作展现出比带式间套更高的土壤贮水消耗量、总耗水量、土壤水分利用效率,行间套作为更理想种植模式。行间套作中3-XM模式为最佳种植模式,X-3的土壤水分利用效率分别比X-1、X-2处理增加5.31%、21.62%,M-3的土壤水分利用效率分别比M-1、M-2增加41.93%、23.28%。(2)从土壤养分的角度来看,苜蓿-冬小麦间套作后随着苜蓿根系在地下部的深入,与小麦根系相交形成安全网,对土壤养分进行截获,此时安全网相当于一个“营养泵”为作物提供充足的养分。耕作模式处理之间土壤有机质和p H变化规律相反,土壤有机质随着土壤深度的增加而降低,土壤碱性则随着土壤深度的递增而变大,0-100cm土层土壤呈碱性;全氮和速效氮方面,表层土壤中由于苜蓿的存在促进了小麦对氮素的吸收利用,经过一个冬小麦生长季的消耗后显著降低了土壤氮含量,土壤处于缺氮状态,接下来种植冬小麦需及时补充氮肥;间套作后60~100cm土层氮素肥力得到提高,间套作速效氮含量高于单播系统,使常规麦田深层土壤氮素流失问题得以避免。苜蓿-冬小麦间套作以后提高了根系层(0~100cm)磷活性,磷素消耗增大,生产实践中应增加磷肥施用量;虽然苜蓿对表层土壤钾素消耗也很大,但土壤钾素含量一直处于富余状态,故可以少施甚至不施钾肥。(3)从作物生长和产量方面看,间套作后苜蓿、冬小麦作物SPAD值下降速率降低,提高小麦籽粒蛋白质含量;植株氮素方面,行间套作高于带式间套,1-XM种植模式下(苜蓿-冬小麦混合样)表现出更明显的优势,两个年度内分别比2-XM、3-XM、CK-X和CK-M氮获取量高0.45%、5.03%、12.19%和82.19%;在生物产量方面,行间套作高于带式间套,行间套作种植模式中,两年试验期间,3-XM模式产量优势更加明显,从苜蓿建植第二年起,苜蓿进入高产期,行间套作种植系统表现出比单播系统更高的产量优势和土地利用效率。3-XM种植模式下,苜蓿占地面积最少,其干物质产量最高,该种植模式既保障了干物质的产量,又丰富了物种多样性。(4)从苜蓿与冬小麦种间竞争力方面看,间套作苜蓿均表现出更高的侵占力和竞争比率,行间套作中苜蓿侵占力更强。行间套作3-XM种植模式苜蓿对小麦侵占力的均值最大,3-XM种植模式侵占力分别比1-XM和2-XM处理高29.74%、13.26%。