采用池栽法对春小麦/春玉米间套系统在不同水分调亏水平下，水、肥与根系的时空协调性进行了研究。试验得出：在小麦拔节后期（玉米苗期）以土壤相对含水率（SRW）的50%进行亏缺灌水，可明显提高间作系统总的生产力；间作农田土壤速效磷（Olsen2P）与根密度的垂直分布呈明显递减特性，30%以上的Olsen2P和40%以上的根干重分布在0～10cm土层，而表层含水率常低于10%，水分空间分布与根系和Olsen2P的错位，限制了磷素养分肥效的发挥，通过磷肥深施（20cm土层以下）和玉米苗期的适度调亏灌溉，可促进根系在土壤下层的分布，便于深层根系在中、后期对养分的吸收。速效氮在空间的分布受灌溉的影响很大，生育前期速效氮虽然在表层含量较高，但随生育期的推进，逐渐向下层运移，因此灌溉农田过量施氮或施法不当，将造成氮素随水流失，降低氮肥利用效率。

通过连续3年小麦、玉米带状间套作的试验，比较了作物在间套种植与单作种植时对光能利用的差异。结果表明：小麦玉米间套作复合群体LAI≥3的日数比单作小麦、玉米提高2.03倍和29.2%，叶一日积提高1.2倍和13.1%，截获的太阳辐射能高54.75%和2.32%，透光率高38.7%和26.4%。间套作的小麦、玉米的LAIs/LAI在生长盛期比单作小麦、玉米高18和10个百分点，叶倾角大2.89。和2.97，G值早晚大于单作而中午小于单作，粒/叶比大于单作。间套作复合群体多截光且使带内光的垂直分布均匀化，光的水平分布不均匀化及容纳高密的能力增强是间套作提高光能利用率和产量的重要原因。小麦玉米间套作的光能利用率为O.86%，单作小麦为O.31%，单作玉米为O.8%，籽粒产量分别比单作小麦、玉米提高169.7%和12.11%。因此认为间套作应向耐密植、高光效和满负荷栽培方向发展。

采用大田与盆栽试验相结合的方法,对7个氮素营养效率不同的玉米杂交种在不同氮肥水平下的子粒日产量、吸氮效率、根系形态、叶片硝酸还原酶活力（NRA）及冠层光合生理生态特性等进行了研究。结果表明,DK743、DK656、豫玉22、中单2号、户单1号等5个品种N素营养效率较高;酒单2号和石玉905是低N素营养效率的品种。N素营养效率的高低与品种根重、根长、根表面积、叶片NRA、净光合速率、气孔导度等都有一定的相关性。适当供氮能提高净光合速率、气孔导度、叶片NRA含量、干物质积累量和子粒产量,提高幅度因品种而异。

选择小麦/大豆和玉米/甘蓝2种典型间套种植模式，探讨了复合群体根系营养竞争与补偿的生态学机制。结果表明，小麦/大豆复合群体根系生长在年生长期内显示出双峰交错性，小麦总根重峰值出现在6月初，而大豆峰值出现在8月上、中旬。根重与根长密度的生长还表现出异步性，根重峰值的出现早于根长。复合群体各配对作物根系的垂直分布呈层次递减性，玉米拔节前根重的85%以上都分布于0～20cm土层，且垂直生长呈多波顺次递推特点。间套作物根系的分布呈明显的“偏态”不均衡分布，套作玉米根系偏甘蓝行20.4～40.7cm，而甘蓝根系偏玉米行仅8.5～12.6cm。施肥使套作玉米与甘蓝根系的交叉幅宽由40.2cm下降到20.1cm，2种作物根系的交叉点位置由20.5cm上升到12.4cm.

黄土高原侵蚀环境是一种人类非完全调控的系统，侵蚀的加剧主要由于超载状态下早农的掠夺式经营。通过合理的植被建设调控地面径流分配，可以实现侵蚀环境控制与旱农发展。重新审视侵蚀环境下早农的发展，必须强调生态持续性是经济持续性的基础，早农的低产主因是降水分配不均，而降水的分配具有可经营性，水保农业与径流农业是结合而不是替代，依靠科技增强“造血”机能是旱农可持续发展的根本。在黄土高原建立国家商品粮基地和牧业基地的观点值得商榷。提出了以结构调控、系统外物能投入调控、系统内资源高效利用调控和系统元效输出调控为主的早农持续发展的四元调控模式。