核(桃)麥間作系統(tǒng)內(nèi)小氣候特征的初步研究

王冀川，艾買爾江·吾斯曼，阿依謝姆古麗·玉蘇普，吳愛瓊，夏建華，張棟海

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院， 北京 100193；2.塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院， 新疆 阿拉爾 843300； 3.墨玉縣種子管理站， 新疆 和田墨玉 848100；4.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第三師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所， 新疆 圖木舒克市 843901)

?

核(桃)麥間作系統(tǒng)內(nèi)小氣候特征的初步研究

王冀川1,2，艾買爾江·吾斯曼2，阿依謝姆古麗·玉蘇普3，吳愛瓊3，夏建華3，張棟海4

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院， 北京 100193；2.塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院， 新疆 阿拉爾 843300； 3.墨玉縣種子管理站， 新疆 和田墨玉 848100；4.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第三師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所， 新疆 圖木舒克市 843901)

對(duì)墨玉縣兩種核(桃)麥間作模式小氣候因素調(diào)查分析表明，小麥間作較單作成熟期推遲4～6 d，群體內(nèi)CO2濃度和溫度分別降低25.33～28.73 μmol·mol-1和0.23℃～0.43℃，相對(duì)濕度增加4.38～5.32個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)量降低42.2%～74.5%。在間作區(qū)域內(nèi)，拔節(jié)到抽穗，是核桃葉幕迅速形成期，遮蔭率為52.22%～60.32%，重度遮蔭率(光照強(qiáng)度≤1/2空地光照強(qiáng)度)為29.77%～34.09%，至揚(yáng)花期的遮蔭率最大，達(dá)52.21%～71.51%，重度遮蔭率達(dá)37.15%～38.39%，并一直持續(xù)到小麥成熟，全期弱影響階段(光照強(qiáng)度>1/2空地光照強(qiáng)度)50天左右，強(qiáng)影響階段(光照強(qiáng)度≤1/2空地光照強(qiáng)度)45天左右，間作小麥群體內(nèi)CO2濃度和溫度大小順序?yàn)轫敳?中部>底部，距離樹行越近，群體內(nèi)平均CO2濃度越少，平均相對(duì)濕度越高，平均溫度越低。9 m×3 m的核桃配置的綜合小氣候條件和產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)于6 m×4 m核桃配置，是值得推廣的核(桃)麥間作模式。

核(桃)麥間作系統(tǒng)；小氣候；遮蔭率；光照強(qiáng)度

南疆位于天山以南昆侖山以北的東經(jīng)73.5°～93.4°、北緯35.9°～42.8°的內(nèi)陸區(qū)域，為典型的溫暖型荒漠氣候，區(qū)內(nèi)光熱豐富、降雨稀少、溫差較大，適合特色林果業(yè)發(fā)展。近年來(lái)，隨著南疆種植業(yè)的大力調(diào)整，棗、核桃、杏、蘋果、梨、巴旦杏等種植面積不斷擴(kuò)大，對(duì)南疆糧食產(chǎn)業(yè)形成了較大沖擊[1]，直接造成南疆的糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定等問(wèn)題。南疆是新疆最大的少數(shù)民族聚集區(qū)，長(zhǎng)期以來(lái)形成了以小麥為主的種植業(yè)格局，為了兼顧農(nóng)民增收和糧食安全，積極推廣林糧間作是解決問(wèn)題的關(guān)鍵措施之一。小麥具有早熟、矮稈的特征，適合林下間作。目前，南疆間作小麥面積已達(dá)54.24萬(wàn)hm2，形成了以間作小麥為主的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的特色種植模式[1]。

在林下間作系統(tǒng)中，間作小麥的生長(zhǎng)環(huán)境產(chǎn)生了較大變化，林、糧對(duì)光、溫、氣、水、養(yǎng)等生長(zhǎng)因素形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，造成小麥生長(zhǎng)的空間環(huán)境惡化，直接影響小麥的生長(zhǎng)，且隨著林木生長(zhǎng)年限的增加，間作小麥生長(zhǎng)空間環(huán)境條件越變?cè)讲?，小麥產(chǎn)量直線下降，甚至達(dá)到絕產(chǎn)的境況。如何克服林下間作小麥空間小氣候不利因素，充分利用間作系統(tǒng)中的有利因素，最大限度發(fā)揮小麥生長(zhǎng)潛力獲得高產(chǎn)，是目前間作區(qū)亟待解決的科學(xué)問(wèn)題。

近年來(lái)，針對(duì)林下間作系統(tǒng)的研究主要集中在間作小麥的生長(zhǎng)、生理特征的變化[2-3]、土壤環(huán)境[4]、水肥競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系[5]等方面，對(duì)間作系統(tǒng)中小氣候的影響也主要對(duì)光分布進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究[6]，對(duì)不同種植模式下的光、溫、氣的分布動(dòng)態(tài)研究較少，從而對(duì)揭示小麥生長(zhǎng)的影響特征研究造成困難，基于此，本文著重分析兩種核桃種植模式下的間作系統(tǒng)中的光、溫、氣等小氣候的動(dòng)態(tài)變化，為間作小麥種植提供科學(xué)依據(jù)。

1　試驗(yàn)地點(diǎn)與條件

試驗(yàn)地點(diǎn)安排在和田地區(qū)墨玉縣的喀爾賽鄉(xiāng)，北臨塔克拉瑪干沙漠與阿克蘇地區(qū)阿瓦提縣相連，東部與兵團(tuán)四十七團(tuán)場(chǎng)部為鄰，地域?yàn)闁|經(jīng)79°33′～79°40′，北緯37°23′～37°34′，海拔高度1 298～1 305 m，該地處于天山南麓洪水沖積扇平原地帶西北部，地勢(shì)較平坦，氣候?qū)倥瘻貛Ц稍锘哪畾夂?，四季分明，夏季炎熱，干燥少雨，春季升溫快，秋季降溫快，降水量稀少，光照充足，無(wú)霜期長(zhǎng)，晝夜溫差大。年平均氣溫11.3℃，1月平均氣溫-6.5℃，7月平均氣溫24.8℃，極端最低氣溫-18.7℃，年平均降水量為36～37 mm，蒸發(fā)量2 239 mm，無(wú)霜期226 d，年日照時(shí)數(shù)為2 655 h，日照百分率54.9%。本試驗(yàn)所在地核桃品種為溫185，小麥品種為山農(nóng)22。

2　調(diào)查方法

試驗(yàn)觀察地點(diǎn)安排在兩個(gè)村的不同樹齡、不同種植配置的桃樹林：賽先拜巴扎村核桃株行距配置為6 m×4m，南北向種植，樹齡6 a，距離樹行0.5 m處間作小麥；昆其村核桃株行距配置為9 m×3 m，東西向種植，樹齡11 a，距離樹行0.5 m處間作小麥。小麥在2013年10月3日播種，15 cm等行距條播，播量227.5 kg·hm-2。

在小麥不同生育階段，對(duì)間作區(qū)域內(nèi)按照《農(nóng)田氣象觀測(cè)規(guī)范》[7]的規(guī)定測(cè)定并記錄各項(xiàng)小氣候指標(biāo)。方法如下：以間作小麥帶寬的一半(R)為測(cè)量區(qū)域長(zhǎng)度，以樹株距的一半(r)為測(cè)量區(qū)域?qū)挾?，在R長(zhǎng)度上每間隔4行小麥、在r長(zhǎng)度上每間隔50 cm確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)(如圖1)，以單作麥田為對(duì)照。每個(gè)測(cè)定點(diǎn)于晴天無(wú)風(fēng)的中午北京時(shí)間12∶00～14∶00，用GLA-C光量子計(jì)和SENTRY臺(tái)灣先馳 ST-303 二氧化碳檢測(cè)儀測(cè)定小麥群體底部、中部、頂部(按照群體自然高度，平均分點(diǎn))的光照強(qiáng)度(μmol·m-2·s-1)、CO2濃度、溫度和濕度等。成熟期每點(diǎn)連續(xù)測(cè)定15穗，包括穗粒數(shù)、粒質(zhì)量等。每個(gè)調(diào)查行內(nèi)數(shù)取1.1 m內(nèi)小麥的有效穗數(shù)再乘以60000作為每公頃收獲穗數(shù)，最后割取各調(diào)查行內(nèi)(賽先拜巴扎村點(diǎn)割取行長(zhǎng)為2 m，昆其村點(diǎn)為1.5 m)麥穗脫粒計(jì)實(shí)產(chǎn)。

圖1林下觀測(cè)取點(diǎn)示意圖

Fig.1Schematic of observation points in intercropping wheat field

采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。用Sigmaplot10.0和Microsoft Excel 2003軟件作圖。

3　結(jié)果分析

3.1間作系統(tǒng)作物物候期分布

對(duì)試驗(yàn)點(diǎn)核桃、小麥按照《中國(guó)物候觀測(cè)方法》[8]要求進(jìn)行物候期觀測(cè)，結(jié)果見表1。

小麥在10月3日播種，到10月8日出苗，此時(shí)，核桃開始成熟，樹葉逐漸變黃；在小麥三葉期(10月23日)時(shí)，核桃開始落葉，至11月中旬入冬前樹葉落盡，小麥在11月底進(jìn)入越冬，第二年3月6日開始返青，3月18日起身，在起身中期(3月22日)核桃開始萌芽裂芽，4月初進(jìn)入展葉期，當(dāng)小麥拔節(jié)時(shí)(4月10日)核桃開始開花，葉幕出現(xiàn)，小麥孕穗期(4月20日至5月初)，對(duì)應(yīng)核桃幼果期，核桃葉幕開始形成，從小麥抽穗(5月1日)到乳熟期(6月6日)，需經(jīng)歷揚(yáng)花(5月7日)和灌漿(5月15日)，此階段核桃處于果實(shí)速生期，樹冠最大；從小麥乳熟到成熟(6月21日)是核桃硬核生長(zhǎng)，至10月9日左右果實(shí)成熟。在間作系統(tǒng)中，小麥冬前生育階段，受到核桃葉幕的一定影響，但影響不大；從核桃展葉開始，到葉幕基本形成，小麥處于起身拔節(jié)期，受到影響逐漸增加；從抽穗到成熟，是小麥生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，也是核桃葉幕最茂盛時(shí)期，對(duì)小麥的影響也最大。核桃葉幕對(duì)小麥產(chǎn)生影響的時(shí)間為：10月上旬(出苗)至11月上旬(分蘗)和4月上旬(拔節(jié))至5月初(抽穗)為弱影響階段(光照強(qiáng)度>1/2空地光照強(qiáng)度)，計(jì)50天左右；5月上旬(揚(yáng)花)至6月下旬(成熟)為強(qiáng)影響階段(光照強(qiáng)度≤1/2空地光照強(qiáng)度)，計(jì)45天左右，占小麥生育期總天數(shù)(不包括越冬期)的28%左右。間作對(duì)小麥的生育進(jìn)程有一定影響，與單作麥田相比，其揚(yáng)花期推遲1～2天，灌漿期推遲2～3天，成熟推遲4～6天，其中6 m×4 m模式點(diǎn)小麥生育進(jìn)程推遲天數(shù)較多。

表1　小麥、核桃物候動(dòng)態(tài)

3.2間作系統(tǒng)內(nèi)光照強(qiáng)度分布動(dòng)態(tài)

對(duì)間作系統(tǒng)內(nèi)按照?qǐng)D1的定點(diǎn)于4月5日(核桃展葉，小麥起身期)、4月29日(核桃幼果期，小麥孕穗期)、5月6日(核桃果實(shí)速生期，小麥揚(yáng)花)、5月17日(核桃膨果期，小麥灌漿期)進(jìn)行光照強(qiáng)度測(cè)定，對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理(組內(nèi)各數(shù)據(jù)與組內(nèi)最大數(shù)據(jù)之比)，以便于不同期數(shù)組的統(tǒng)一比較，結(jié)果如圖2、表2。

注：1.設(shè)每棵樹的遮蔭面積為短軸a、長(zhǎng)軸b的標(biāo)準(zhǔn)橢圓，樹間距為c，則田間每棵樹的遮蔭面積=橢圓面積-重疊面積，其中重疊面積(S)計(jì)算如下：

Note: 1. Assume each tree’s shaded area being a standard ellipse with the short axis a and long axis b, the shaded area per tree is equal to the ellipse area minus overlap area which is calculated as follows:

2.平均相對(duì)光強(qiáng)：均勻分布觀測(cè)點(diǎn)的光照強(qiáng)度占最高光照強(qiáng)度比例的平均值，表示間作區(qū)域內(nèi)平均受光度。

Note: 2. Average relative light rate was represented by the rate of light intensity of uniform distribution observation points to highest light intensity.

從圖中可以看出，隨時(shí)間推移，核桃葉幕增加，遮蔭面積擴(kuò)大。在核桃展葉期，系統(tǒng)內(nèi)遮蔭面積較小，遮蔭率僅為19.17%～21.82%，嚴(yán)重遮蔭(光照強(qiáng)度≤1/2空地光照強(qiáng)度)率為4.70%～6.74%，主要是干枝遮蔭；從核桃幼果期開始至果實(shí)速生期的一周內(nèi)(小麥拔節(jié)—孕穗)，核桃葉幕迅速形成，遮蔭面積快速擴(kuò)大，6 m×4 m模式(賽先拜巴扎村點(diǎn))的遮蔭縱橫寬度從1.62 m×1.88 m增加到2.10 m×2.25 m，遮蔭率從39.87%增加到60.32%，重度遮蔭寬度從1.13 m×1.45 m增加到1.33 m×1.71 m，重度遮蔭率從21.45%增加到29.77%；9 m×3 m模式(昆其村點(diǎn))的遮蔭縱橫寬度從2.02 m×4.45 m增加到2.48 m×4.11 m，遮蔭率從40.24%增加到52.22%，重度遮蔭寬度從1.88 m×2.13 m增加到2.58 m×2.34 m，重度遮蔭率從31.72%增加到34.09%；系統(tǒng)內(nèi)遮蔭度的增加一直持續(xù)到果實(shí)膨脹期，此時(shí)，遮蔭率達(dá)到高峰，6 m×4 m模式的遮蔭率達(dá)71.51%，嚴(yán)重遮蔭率38.39%，9 m×3 m模式的遮蔭率達(dá)52.21%，嚴(yán)重遮蔭率37.15%。系統(tǒng)內(nèi)的平均相對(duì)光照強(qiáng)度也隨時(shí)間推進(jìn)呈下降趨勢(shì)，下降特點(diǎn)與遮蔭率類似，但9 m×3 m模式略高于6 m×4 m模式。

從遮蔭率變化動(dòng)態(tài)看，賽先拜巴扎村點(diǎn)核桃葉幕形成速度快，遮蔭率較高，這主要因?yàn)樵擖c(diǎn)核桃為6 m×4 m模式，種植密度較高(416.7 株·hm-2)，樹齡較小(6 a)樹勢(shì)強(qiáng)，而昆其村點(diǎn)的遮蔭率不及賽先拜巴扎村點(diǎn)，主要是因?yàn)樵擖c(diǎn)雖然樹齡大(11 a)，但由于種植為9 m×3 m模式，密度較小(370.5 株·hm-2)，株間遮蔭嚴(yán)重疊高，總的遮蔭面積并未增加。另外，該點(diǎn)的核桃株間向遮蔭寬度較高，這也與較寬行距有關(guān)。

3.3間作小麥群體內(nèi)CO2濃度分布

小麥灌漿初期(5月17日)對(duì)不同觀測(cè)點(diǎn)間作小麥群體內(nèi)CO2濃度測(cè)定值列于表3，可以看出，小麥群體內(nèi)CO2濃度大小為頂部>中部>底部，說(shuō)明越靠近群體內(nèi)部，其通風(fēng)性變差，CO2光合同化消耗較重，這與單作麥田群體內(nèi)CO2分布特征一致(其頂部、中部和下部分別為354.7 μmol·mol-1、350.7 μmol·mol-1和341.7 μmol·mol-1)，但間作麥田群體內(nèi)CO2濃度的平均值較單作麥田低25.33～28.73 μmol·mol-1；間作小麥距離樹行越近，群體內(nèi)平均CO2濃度減少，且越深入群體內(nèi)部，其頂部、中部和底部的值之間變異越大，說(shuō)明越靠近樹行，冠層通風(fēng)性越差，加之與核桃進(jìn)行CO2光合同化競(jìng)爭(zhēng)，造成靠近樹行的小麥生理性能下降[3]。不同觀測(cè)點(diǎn)之間，與6 m×4 m模式相比，9 m×3 m模式下靠近樹行的麥行內(nèi)CO2濃度略小、遠(yuǎn)離樹行的麥行內(nèi)CO2濃度略大，但總的平均CO2濃度略大于6 m×4 m模式，說(shuō)明其系統(tǒng)內(nèi)CO2氣體環(huán)境優(yōu)于6 m×4 m模式。

表3　不同間作模式下小麥群體內(nèi)CO2濃度/(μmol·mol-1)

3.4間作小麥群體內(nèi)相對(duì)濕度分布

灌漿初期小麥群體內(nèi)相對(duì)濕度分布見圖3，平均值及變異系數(shù)列于表4，可知，距離樹行較近和較遠(yuǎn)的麥行群體內(nèi)濕度大小順序?yàn)榈撞?中部>頂部，而距離樹行中間距離(6 m×4 m模式點(diǎn)第4～12行，9 m×3 m模式點(diǎn)第12～24行小麥)的群體內(nèi)濕度大小順序?yàn)橹胁?底部>頂部，說(shuō)明此段范圍內(nèi)小麥群體光熱分布較合理，底部水分的蒸發(fā)聚集在中部，有利于小麥莖葉生理活動(dòng)，9 m×3 m模式點(diǎn)間作小麥這段面積距離樹行較遠(yuǎn)(與較大樹齡有關(guān))，范圍較寬(與較大樹行距有關(guān))，雖然總的平均相對(duì)濕度略低于6 m×4 m模式點(diǎn)，但其系統(tǒng)內(nèi)相對(duì)濕度變異系數(shù)較大(達(dá)41.29%)，說(shuō)明此種植模式對(duì)間作系統(tǒng)內(nèi)小麥群體內(nèi)濕度的改善程度更高。另外，距離樹行越遠(yuǎn)，冠層內(nèi)平均相對(duì)濕度越低，如樹下第一行小麥群體內(nèi)的相對(duì)濕度為38.9%～39.1%，而樹下第16行小麥群體內(nèi)的相對(duì)濕度下降到33.4%～36.2%，這主要與樹行間光照較充足有關(guān)。總的來(lái)看，間作小麥群體內(nèi)的平均相對(duì)濕度要高出單作4.38～5.32個(gè)百分點(diǎn)。

圖3　各點(diǎn)間作小麥群體內(nèi)相對(duì)濕度分布

3.5間作小麥群體內(nèi)溫度分布

對(duì)間作小麥冠層內(nèi)溫度分析表明(圖4)，距離樹行越遠(yuǎn)，冠層內(nèi)平均溫度越高，如距離樹行第一行小麥冠層內(nèi)平均溫度為27.0℃左右，至第16行小麥時(shí)溫度增至27.3℃～28.3℃；冠層不同部位溫度大小表現(xiàn)為頂部>中部>下部。9 m×3 m模式的平均溫度略低于6 m×4 m模式，而其溫度變異系數(shù)為66.4%，高于6 m×4 m模式的41.8%，說(shuō)明該模式下對(duì)間作小麥冠層溫度影響較大，這可能與9 m×3 m模式下遮蔭率較小有關(guān)，由于遮蔭面積內(nèi)的冠層溫度較低，未遮蔭面積的冠層溫度較高，較小的遮蔭率造成間作小麥群體內(nèi)溫度空間分布的不均勻性增加。另外，與單作相比，間作小麥群體內(nèi)平均溫度要低0.23℃～0.43℃。

圖4各點(diǎn)間作小麥群體內(nèi)溫度分布

Fig.4Distribution of temperature in the intercropped wheat group

3.6間作小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)特征

為便于比較，對(duì)間作小麥產(chǎn)量構(gòu)成數(shù)據(jù)除以相應(yīng)單作數(shù)據(jù)得到相對(duì)值見圖5，可知，隨著到樹行距離的增加，穗粒數(shù)呈直線增加趨勢(shì)，而粒重和收獲穗數(shù)在6 m×4 m模式的1～8行(近樹區(qū))、9 m×3 m模式的1～12行(近樹區(qū))內(nèi)呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，在6 m×4 m模式的8～12行(遠(yuǎn)樹區(qū))和9 m×3 m模式的12～24行(遠(yuǎn)樹區(qū))內(nèi)呈平緩增加趨勢(shì)；同時(shí)，近樹區(qū)小麥平均相對(duì)產(chǎn)量為0.5070～0.5781，顯著低于遠(yuǎn)樹區(qū)的0.7708～8692。遠(yuǎn)樹區(qū)較近樹區(qū)相對(duì)產(chǎn)量提高了77.08%～86.92%，說(shuō)明近樹區(qū)是間作小麥產(chǎn)量構(gòu)成的主要受影響區(qū)域，對(duì)產(chǎn)量起到主導(dǎo)的影響作用。

從各因素變異系數(shù)上看(表5)，穗粒數(shù)為5.95%～9.75%，千粒質(zhì)量為11.97%～18.40%，收獲穗數(shù)為12.00%～17.15%，兩種模式的產(chǎn)量構(gòu)成因素變異系數(shù)的平均值大小順序?yàn)榍ЯＹ|(zhì)量>收獲穗數(shù)>穗粒數(shù)；從與單作小麥比較結(jié)果上看，間作小麥的平均穗粒數(shù)較單作減少12.1%～20.6%，千粒質(zhì)量減少9.4%～23.5%，收獲穗數(shù)減少18.9%～20.4%，籽粒質(zhì)量較少幅度最大，表明間作重點(diǎn)影響籽粒物質(zhì)積累。另外，間作對(duì)收獲穗數(shù)影響也較大，這可能與隨著核桃樹盤加寬和葉幕形成的時(shí)間有關(guān)，此期正值分蘗轉(zhuǎn)化高峰期，間作遮蔭加快了分蘗死亡率，導(dǎo)致分蘗成穗率嚴(yán)重下降，造成收獲穗數(shù)下降。從產(chǎn)量數(shù)據(jù)上看，間作小麥平均單產(chǎn)較單作減少了42.2%～74.5%，其中，越靠近樹行，其減幅越大。兩種間作模式中，9 m×3 m的產(chǎn)量構(gòu)成因素減幅較之6 m×4 m的要小，其千粒質(zhì)量和收獲穗數(shù)明顯高于6 m×4 m點(diǎn)，平均單產(chǎn)較6 m×4 m模式點(diǎn)增加22.67%，表明9 m×3 m模式是值得推廣的間作模式。

注：產(chǎn)量數(shù)據(jù)標(biāo)記下不同小寫字母表示不同麥行間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。

4　結(jié)論與討論

1) 一般認(rèn)為[9]，從核桃葉幕形成到小麥成熟期是影響的關(guān)鍵期，大約55 d左右，但實(shí)際上，除了小麥起身拔節(jié)期間，核桃處于休眠期，小麥生長(zhǎng)基本不受到影響外，其余時(shí)間小麥均受到不同程度的影響，冬前的出苗至分蘗期(核桃葉幕衰落期)和早春的返青至抽穗(核桃葉幕形成期)，為弱影響階段，約50天左右，小麥抽穗至成熟為強(qiáng)影響階段，約45天左右。

2) 核桃為疏生高冠型落葉喬木，其樹冠透光率為17%～25.6%[10]，由于樹冠葉幕在空間上的分布不同，造成投影內(nèi)光強(qiáng)分布不同。在5月6日前后(揚(yáng)花)，核桃葉幕基本形成，遮蔭面積迅速擴(kuò)大，遮蔭率達(dá)60.32%～52.22%，重度遮蔭率達(dá)29.77%～34.09%，到5月17日左右(灌漿)，遮蔭率達(dá)52.21%～71.51%，重度遮蔭率達(dá)37.15%～38.39%，并一直持續(xù)到小麥成熟，此值要高于張立宇等[6]的研究結(jié)果，這可能與不同核桃種植配置有關(guān)。系統(tǒng)內(nèi)的平均相對(duì)光照強(qiáng)度也隨時(shí)間呈下降趨勢(shì)，下降特點(diǎn)與遮蔭率類似。

3) 與單作相比，間作能降低小麥群體內(nèi)的溫度，增加相對(duì)濕度，改善了小麥生長(zhǎng)環(huán)境條件，這與喬旭等[11]的研究結(jié)果一直，但間作小麥群體內(nèi)CO2濃度有所下降，這對(duì)小麥光合同化作用不利。距離樹行越近，群體內(nèi)平均CO2濃度減少，平均相對(duì)濕度越高，平均溫度越低，這可能與樹木能降低環(huán)境風(fēng)速、林糧的CO2同化競(jìng)爭(zhēng)和林下遮蔭影響溫濕度等有關(guān)[12]。

4) 近樹區(qū)產(chǎn)量顯著低于遠(yuǎn)樹區(qū)，是引起間作小麥產(chǎn)量降低的主要原因，這主要與近樹區(qū)入射的光合有效輻射量不足造成葉片光合性能下降有關(guān)[13]。間作對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素影響的大小順序?yàn)榍ЯＹ|(zhì)量>收獲穗數(shù)>穗粒數(shù)，這與黃學(xué)芹等[14]的研究結(jié)果不同，可能與間作區(qū)域的土壤質(zhì)地、管理水平有關(guān)[15]。

5) 與6 m×4 m模式相比，9 m×3 m模式下間作小麥冠層的平均光照度和CO2濃度略高，而平均遮蔭度、平均相對(duì)濕度和平均溫度略低，單產(chǎn)也較之增加22.67%，說(shuō)明其綜合小氣候條件優(yōu)于6 m×4 m模式點(diǎn)，是值得推廣的核(桃)麥間作模式。

[1]李婷.南疆糧食安全及供需狀況分析[J].新疆社科論壇,2014,(4):51-56.

[2]喬旭,趙奇,雷鈞杰,等.核桃—小麥間作對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào),2012,32(4):734-738.

[3]張宏芝,陳興武,雷鈞杰,等.施氮量對(duì)棗麥間作小麥光合速率、光合物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012,49(12):2157-2162.

[4]祁通,耿慶龍,孫九勝,等.南疆棗—麥間作系統(tǒng)土壤養(yǎng)分空間分布特征[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,51(11):1990-1995.

[5]趙英,張斌,王明珠.農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中物種間水肥光競(jìng)爭(zhēng)機(jī)理分析與評(píng)價(jià)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2006,26(6):1792-1801.

[6]張立宇,董玉芝,陳虹,等.核(桃)農(nóng)間作系統(tǒng)小氣候水平分布特征研究[J].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,32(3):5-10.

[7]段落溪,姜會(huì)飛.農(nóng)業(yè)氣象學(xué)[M].北京:氣象出版社,2000.

[8]宛敏渭,劉秀珍.中國(guó)物候觀測(cè)方法[M].北京:科學(xué)出版社,1979.

[9]張立宇.核(桃)農(nóng)間作系統(tǒng)小氣候效應(yīng)的研究[D].新疆烏魯木齊:新疆農(nóng)業(yè)大學(xué),2009.

[10]安煜.核桃與小麥套作效應(yīng)的調(diào)查研究[D].陜西楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),2014.

[11]喬旭,雷鈞杰,陳興武,等.核麥間作系統(tǒng)小氣候效應(yīng)及其對(duì)小麥產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2012,33(4):540-544,554.

[12]汪殿蓓,陳飛鵬,暨淑儀,等.我國(guó)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的實(shí)踐與發(fā)展優(yōu)勢(shì)[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究,2002,23(6):418-420,460.

[13]張宏芝,陳興武,趙奇,等.不同果麥間作模式下冬小麥冠層光分布和光合速率研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,50(10):1799-1805.

[14]黃學(xué)芹,董玉芝,朱小虎,等.核桃與小麥間作系統(tǒng)中小麥產(chǎn)量的研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2011,27(15):181-185.

[15]Odhiambo H O, Ong C K, Deans J D, et al. Roots, soil water and crop yield: tree crop interactions in a semiarid agroforestry system in Kenya[J]. Plant and Soil, 2001,235:221-233.

Preliminary study on micro-climatic characteristics of walnut and wheat intercropping systems

WANG Ji-chuan1,2, Aimerjiang Wusiman2, Ayixiemuguli Yusup3,WU Ai-qiong3, XIA Jian-hua3, ZHANG Dong-hai4

(1.College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193, China;2.CollegeofPlantScience,TarimUniversity,Alar,Xinjiang843300,China;3.SeedManagementStationofMoyuCounty,Hetian,Xinjiang848100,China; 4.InstituteofAgricultureScienceandTechnologyoftheThirdDivisionofXinjiangProductionandConstructionGroup,Tumisuk,Xinjiang843901,China)

The microclimate factors in two intercropping systems between walnut and wheat in Moyu County were studied. The results showed that compared with monoculture wheat, maturity of intercropped wheat was delayed by 4～5 days, CO2concentration, temperature and yield were decreased by 25.33～28.73 μmol·mol-1, 0.23℃～0.43℃ and 42.2%～74.5%, respectively, and relative humidity was increased by 4.38～5.32 percentage points. In the intercropping area, the stage from jointing to booting was the rapid formation period for walnut canopy. The shading rate reached to 60.32%～52.22% and the severe shading rate (light intensity≤1/2 light intensity of open space) was 29.77%～34.09%. At the stage from flowering to maturity, the shading rate reached to 52.21%～71.51% and the severe shading rate was 37.15%～38.39%. During the full growth period, duration with the weak influence (light intensity>1/2 light intensity of open space) was about 50 days, while duration with the strong influence (light intensity≤1/2 light intensity of open space) was about 45 days. The order of CO2concentration and temperature in intercropping wheat groups was top group> middle> bottom. The closer the distance between the tree rows to observation point, the lower the average CO2concentration in wheat population, the higher the average relative humidity, and the lower the average temperature. Micro-climate condition and yield components for walnut configured with 9 m×3 m were better than those configured with 6 m×4 m, a model worthy of being promoted for walnut and wheat intercropping.

walnut and wheat intercropping systems; micro-climate; shade rate; light intensity

1000-7601(2016)05-0138-08

10.7606/j.issn.1000-7601.2016.05.21

2015-05-30

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30960188，31260303)；自治區(qū)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目 (201331113)；少數(shù)民族聚居團(tuán)場(chǎng)(第三師51團(tuán))科技特派員科技幫扶三年行動(dòng)專項(xiàng)(2013AA002)

王冀川(1968—)，男，河北廊坊人，教授，碩導(dǎo)，在讀博士，主要從事作物高效生產(chǎn)理論與技術(shù)研究。 E-mail：wjcwzy@126.com。

S512.1；S344.2；S162.4

A