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集约化单一作物种植体系通常以提高生产力为首要目标，同时以土壤退化，生物多样性丧失、温室气体排放增加等一系列环境问题为代价。与集约化农业单一种植模式相比，多样性种植体系可以降低环境代价，同时可实现粮食安全、经济效益和服务功能的多赢。长期间套作种植可提升体系生产力，改善土壤结构 ，增加土壤碳和氮的储量，同时减少 CO2 等温室气体的排放。然而，这些具体的研究大都在不同间作体系关注某一个生态系统功能，对生态系统多功能性的研究还比较缺乏。目前，生态系统多功能性的研究主要聚焦在自然生态系统中，尽管以往有农田生态系统多功能性的各个组分的研究，但是目前还缺乏作物多样性种植条件下农田生态系统生物多样性-多功能性关系研究。 多样性种植体系中作物通过性状间互补和促进作用实现对单一资源的高效利用。在作物多样性体系中，作物固有性状的差异可以通过时间和空间上的互补性来充分利用光热、水分和养分资源，如深根系作物根系的提水作用能够促进浅根系作物对水分的吸收利用，提高地上和地下部生产力 。我们前期的研究发现，种间促进作用也是多样性种植体系提高生产力和氮磷吸收的关键机制。并且，植物间的竞争和促进作用会随环境梯度发生改变 ，在养分资源亏缺时，间作体系更容易发生种间养分促进作用。然而，以往研究多关注特定性状（如磷活化性状或者豆科作物生物固氮性状等）对某个单一生态系统功能（如作物对土壤磷或者氮的获取利用）的影响，而忽略了性状间的关联及其对生态系统多功能性的影响。 植物地上部和地下部性状在资源高效获取过程中存在权衡和协同作用。 例如，菌根侵染率和比根长及根分泌物之间在养分获取时存在权衡关系，叶片干物质量与根组织密度在资源获取中存在协同作用，所以需要综合考虑多个功能性状互作对资源获取效率的影响。相比于植物地上部通过叶片经济谱实现叶片性状互作对资源的获取，对根系性状间的权衡和协同作用的认识还很缺乏。最新研究发现，植物高效获取土壤资源需要多个根系性状之间的协同作用和权衡，例如植物需要通过更低的分支强度来扩大根系范围来获取土壤中移动性强的资源（如水分），而植物通过更强的根系分支强度和根系分泌物来高效获取移动性差的资源（如磷）。 由于根系性状的测定比植株地上部性状难，所以在研究地上部性状和根系性状的关系时，研究者往往选择容易测定的性状，而对那些直接和资源获取相关的性状关注较少。但这些容易测定的性状往往不能直接反映对土壤资源的获取能力。因此，通过测定能够直接和间接反映作物对资源获取的一系列地上和地下部性状，并通过植物性状网络 (plant trait network)量化群落内性状间的相互作用，对综合理解植物的资源获取策略至关重要 。 |
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