全 文 ：晋西黄土区果农间作的种间主要竞争关系
及土地生产力*
云摇 雷摇 毕华兴**摇 田晓玲摇 崔哲伟摇 周晖子摇 高路博摇 刘李霞
(北京林业大学水土保持学院 /水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室, 北京 100083)
摘摇 要摇 以晋西黄土区核桃伊花生、核桃伊大豆、苹果伊花生和苹果伊大豆 4 种典型果农间作模
式为研究对象,分析果农间作模式中作物光合有效辐射(PAR)、净光合速率(Pn)、土壤水分和
产量情况.结果表明:与农作物单作相比,间作模式中作物的 PAR和 Pn 均出现不同程度的降
低,并且离树体越近,PAR和 Pn 越小;Pn 与作物产量呈显著正相关,说明光照是影响作物产
量的重要因素之一;从整体趋势来看,核桃间作农作物 0 ~ 100 cm 土壤水分与相应单作模式
间无明显差异,而苹果间作农作物 0 ~ 100 cm 土壤水分与相应单作模式间差异显著,说明苹
果对作物土壤水分的竞争比核桃剧烈.研究区果农间作的土地利用效率平均提高 70% ,经济
效益平均提高 14% ,且核桃间作模式优于苹果间作模式.为了提高间作作物产量,应加强水肥
管理、增加树体与作物的间作距离或设置根障、定期适当修剪果树并种植耐荫作物.
关键词摇 果农间作摇 光合有效辐射摇 净光合速率摇 土壤水分摇 生产力
文章编号摇 1001-9332(2011)05-1225-08摇 中图分类号摇 S181,S152. 7摇 文献标识码摇 A
Main interspecific competition and land productivity of fruit鄄crop intercropping in Loess Re鄄
gion of West Shanxi. YUN Lei, BI Hua鄄xing, TIAN Xiao鄄ling, CUI Zhe鄄wei, ZHOU Hui鄄zi,
GAO Lu鄄bo, LIU Li鄄xia (Ministry of Education Key Laboratory of Soil and Water Conservation &
Desertification Combating, School of Soil and Water Conservation, Beijing Forestry University,
Beijing 100083, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(5): 1225-1232.
Abstract: Taking the four typical fruit鄄crop intercropping models, i. e. , walnut鄄peanut, walnut鄄
soybean, apple鄄peanut, and apple鄄soybean, in the Loess Region of western Shanxi Province as the
objects, this paper analyzed the crop ( peanut and soybean ) photosynthetic active radiation
(PAR), net photosynthetic rate (Pn), yield, and soil moisture content. Comparing with crop mon鄄
oculture, fruit鄄crop intercropping decreased the crop PAR and Pn . The smaller the distance from
tree rows, the smaller the crop PAR and Pn . There was a significantly positive correlation between
the Pn and crop yield, suggesting that illumination was one of the key factors affecting crop yield.
From the whole trend, the 0-100 cm soil moisture content had no significant differences between
walnut鄄crop intercropping systems and corresponding monoculture cropping systems, but had signifi鄄
cant differences between apple鄄crop intercropping systems and corresponding monoculture cropping
systems, indicating that the competition for soil moisture was more intense in apple鄄crop intercrop鄄
ping systems than in walnut鄄crop intercropping systems. Comparing with monoculture, fruit鄄crop in鄄
tercropping increased the land use efficiency and economic benefit averagely by 70% and 14% , re鄄
spectively, and walnut鄄crop intercropping was much better than apple鄄crop intercropping. To in鄄
crease the crop yield in fruit鄄crop intercropping systems, the following strategies should be taken:
strengthening the management of irrigation and fertilization, increasing the distances or setting root
barriers between crop and tree rows, regularly and properly pruning, and planting shade鄄tolerant
crops in intercropping.
Key words: fruit鄄crop intercropping; photosynthetic active radiation; net photosynthetic rate; soil
moisture content; productivity.
*“十二五冶国家科技支撑计划项目(2011BAD38B02)和北京林业大学科技创新计划项目(HJ2010鄄24)资助.
**通讯作者. E鄄mail: bhx@ bjfu. edu. cn
2010鄄09鄄27 收稿,2011鄄02鄄20 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 5 月摇 第 22 卷摇 第 5 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2011,22(5): 1225-1232
摇 摇 果农间作是农林复合系统的主要模式之一. 果
树具有较高的经济收益,深受农民欢迎,但将果树与
作物进行间作将可能产生种间竞争.目前,对于农林
复合系统种间关系的研究已取得了一系列成果,部
分研究表明农林间作会造成作物减产,作物减产的
原因主要分为地上遮光[1-4]和地下竞争[5-8]两方面.
一般认为,在湿润地区,农林复合系统地上部分对光
的竞争可能是系统生产力的主要决定因素[9];在温
带地区和半干旱热带地区,地下部分对水分的竞争
可能限制系统生产力[10-12] . 目前,对晋西黄土区基
于种间关系及土地生产力的果农间作模式筛选仍缺
乏一定的理论依据[13] . 如何减少竞争、有效利用土
地、提高土地生产力以及增加农民经济效益是农林
复合系统可持续发展的重要研究课题. 本文以晋西
黄土区典型果农间作为研究对象,对其光能、土壤水
分、产量和经济效益进行研究,旨在探索果树与农作
物间作的相互作用机制,使树木和作物之间的资源
竞争最小化、资源利用最大化,为该地区农林复合的
调控和管理技术的制定提供理论依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
山西省吉县 ( 35毅 53忆—36毅 21忆 N, 110毅 27忆—
111毅7忆 E)属典型的黄土残塬沟壑区.该区年均降水
量 571 mm,降水量季节分配不匀,4—10 月降水量
(521郾 4 mm)占全年降水量的 90郾 5% ,6—9 月降水
量占全年降水量的 70%左右,冬季(12 月至次年 2
月)降水量(16郾 7 mm)占全年降水量的 3% .土壤为
黄土母质,土层深厚,土质均匀,在剖面不同深度分
布有钙积层石灰结核或假菌丝体. 吉县境内植物资
源比较丰富,常见的木本植物 194 种,隶属于 49 个
科,草本植物 180 种,隶属于 44 个科(不包括农作
物).主要造林树种为侧柏(Platycladus orientalis)、
刺槐(Robinia pseudoscacia)、苹果(Malus pumila)和
核桃(Juglans regia)等.
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1 复合类型的选择摇 根据黄土残塬沟壑区农林
复合经营特点,结合当地农村实际种植情况,在山西
省吉县东城乡雷家庄残塬面建立以核桃、苹果为主
的果农间作模式试验示范区,选取核桃 伊花生、
核桃伊大豆、苹果伊花生、苹果伊大豆 4 种典型间作模
式.每种模式 3 个试验小区,核桃间作和单作的小区
面积均为 400 m2,苹果间作和单作小区面积均为
300 m2 .核桃、苹果示范区总面积分别为 6300 m2 和
4500 m2 .在示范区选择单行带的核桃间作、苹果间
作模式为研究对象,行带内间作农作物,并设置单作
核桃和苹果为对照. 核桃和苹果均始栽植于 2000
年,树带行向与作物行向相同,基本为东西走向,苹
果和核桃的基本特征见表 1.间作模式中花生、大豆
的株行距均为0郾 45 m伊0郾 50 m,株行距、密度和管理
方式与当地单作花生、大豆的生产方式一致. 核桃、
苹果与作物之间的距离分别为 1 m和 2 m.
1郾 2郾 2 光合作用的测定 摇 2009 年 8 月,在花生结荚
期和大豆结荚期,选择晴朗无云的天气,利用
Li鄄6400便携式光合测定系统测定各植物的净光合
速率(Pn,滋mol·m-2·s-1 )、光合有效辐射( PAR,
滋mol·m-2·s-1)以及相关环境因子. 测定时间为
8:00—18:00,每 2 h 测定 1 次. 在垂直于核桃树行
方向的东西两侧 1郾 5、2郾 5 和 3郾 5 m 处(距核桃树由
近及远的第 2 行、第 4 行和第 6 行)和垂直于苹果树
行方向的东西两侧 2郾 0 m 处,选取具有代表性的花
生、大豆.其中核桃间作选取花生、大豆各 18 株,苹
果间作选取花生、大豆各 6 株,每株选取长势相近、
充分伸展、无病虫害的健康叶 3 片,每个指标重复测
定 3 次,每次记录 3 个数据,取平均值.单作花生、大
豆(单作作物小区面积均为 667 m2)按照“S冶型各选
取 5 株,选取标准和测定方式与间作一致.
1郾 2郾 3 土壤水分的测定摇 核桃伊农作物间作土壤水
分取样点布设采用样线法,以核桃中央林带为中心
(定义核桃树下为距林带 0 m),每个小区各设 1 条
垂直中央林带的样线,在样线上每隔 0郾 5 m 设取样
点,每条样线上共 15个取样点,每种核桃间作模式共
45个取样点(图 1).苹果伊农作物间作取样点布设也
采用样线法,每个小区设 11个取样点,每种苹果间作
模式共 33个取样点.每个对照作物样地均按“S冶型布
设 5个取样点取土样,每个土样 3次重复.
2009年 8月,用土钻取土,取土深度为 0 ~100 cm,
每 20 cm为一层,用烘干法分层测定土壤含水量.
表 1摇 试验区核桃和苹果的基本特征
Table 1摇 Characteristics of walnut trees and apple trees in
test area
树种
Species
株行距
Planting
space
(m)
密度
Density
( ind·
hm-2)
树高
Tree
height
(m)
胸径
Diameter at
breast height
(cm)
冠幅半径
Radius
of crown
(m)
核桃
Walnut
6郾 5伊6郾 5 236 4郾 2 11郾 23 2郾 1
苹果
Apple
3郾 0伊4郾 0 750 4郾 0 11郾 66 2郾 1
6221 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
图 1摇 核桃伊农作物间作的土壤水分监测点
Fig. 1摇 Sampling sites for soil moisture monitoring of walnut鄄crop intercropping.
荫核桃树 Walnut; 引作物 Crop; 茵取样点 Sampling point; ———样线 Line transect.
1郾 2郾 4 产量的测定 摇 在 2009 年生长季末收取农作
物.由于核桃树和苹果树的株行距(表 1)及其与作
物距离的差异,因此不同果树间作模式的样方大小
不同.在核桃树行 2 侧分别按照离树体由近及远方
向依次选取 3 个 6 m伊1 m样方;在苹果树行两侧分
别取 1 个 3 m伊1 m样方.采集的花生、大豆在 70 益
烘至恒量,用精度 0郾 01 g 的电子天平称量. 取每种
模式 3 个试验小区的平均值.
在果实收获期,调查每个间作试验区和单作试
验区内 20 棵标准苹果树和核桃树的全部果实,计数
并称量,测定其产量.
1郾 2郾 5 土地当量比和收益当量比 摇 用土地当量比
(LER)和收益当量比(IER)可更好地判断农林复合
系统效果,其计算公式如下:
LER =
P1
M1
+
P2
M2
(1)
式中:P1 为间作模式中苹果树或核桃树单位面积果
实产量;P2 为间作模式中农作物单位面积产量;M1
为单作模式中苹果树或核桃树单位面积果实产量;
M2 为单作模式中农作物单位面积产量.
IER =
aP1 + bP2
max{aM1,bM2}
(2)
式中:a为苹果或核桃的单位价格;b 为农作物的单
位价格.
LER和 IER 的临界值均为 1郾 0,若大于 1郾 0,说
明间作有利,若小于 1郾 0,表明单作有利.
1郾 3摇 数据处理
采用 Excel 2003 对数据进行统计,用 SPSS 15郾 0
软件进行方差分析(Turkey HSD)和相关分析.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同间作模式农作物光合有效辐射的日变化
不同间作模式下,结荚期花生和大豆的光合有
效辐射具有一定的相似性,距核桃树 2郾 5 m、3郾 5 m
和距苹果树 2郾 0 m的花生、大豆光合有效辐射的日
变化均为“单峰型冶曲线,且最大值均出现在12:00;
距核桃树 1郾 5 m的花生和大豆光合有效辐射日变化
为“双峰型冶曲线,其中波峰之间的低谷出现在
12:00(图 2).果树伊农作物间作模式下,距果树不同
距离的农作物光合有效辐射依次为:距核桃树
3郾 5 m>距核桃树 2郾 5 m>距苹果树 2郾 0 m>距核桃树
1郾 5 m,即随着作物与果树间距离的逐渐增大,作物
的光合有效辐射逐渐增强,这与果树对作物的遮荫
程度和遮荫时间有关.
2郾 2摇 不同间作模式农作物净光合速率的日变化
在花生结荚期,除距苹果树 2郾 0 m处外,其他间
图 2摇 不同间作模式下花生(a)和大豆(b)光合有效辐射
(PAR)的日变化
Fig. 2 摇 Diurnal changes of PAR of peanut ( a) and soybean
(b) under different intercropping patterns.
M:单作 Monoculture; W1郾 5:距核桃1郾 5 m 1郾 5 m from walnut; W2郾 5:距
核桃 2郾 5 m 2郾 5 m from walnut; W3郾 5:距核桃 3郾 5 m 3郾 5 m from wal鄄
nut; A2郾 0:距苹果 2郾 0 m 2郾 0 m from apple. 下同 The same below.
72215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 云摇 雷等: 晋西黄土区果农间作的种间主要竞争关系及土地生产力摇 摇 摇 摇 摇 摇
作模式下花生净光合速率的日变化均呈“双峰型冶
曲线,净光合速率峰值分别出现在 10:00 和 14:00,
12:00 时的净光合速率明显减小,此时单作以及距
核桃树 1郾 5 m、2郾 5 m、3郾 5 m处花生净光合速率分别
为 11郾 98、8郾 91、13郾 30和 12郾 15 滋mol·m-2·s-1;距苹
果树 2郾 0 m处,花生净光合速率日变化呈“单峰型冶曲
线,峰值出现在 12:00,为 14郾 11 滋mol·m-2 ·s-1
(图 3).不同间作模式下,花生净光合速率的日均值
表现为单作(11郾 71 滋mol·m-2·s-1) >距核桃树 3郾 5
m(11郾 23 滋mol·m-2 ·s-1 ) >距核桃树 2郾 5 m(9郾 88
滋mol·m-2 ·s-1 ) >距苹果树 2郾 0 m(8郾 62 滋mol·
m-2·s-1) >距核桃树 1郾 5 m (8郾 18 滋mol·m-2 ·
s-1).在大豆结荚期,除距苹果 树 2郾 0 m 处外,其他
间作模式下大豆净光合速率的日变化呈“双峰型冶
曲线,峰值分别出现在 10:00 和 16:00,14:00 时的
净光合速率最小,此时单作以及距核桃树 1郾 5 m、
2郾 5 m、3郾 5 m处大豆净光合速率分别为 6郾 43、5郾 10、
5郾 50和 6郾 39 滋mol·m-2·s-1;距苹果树 2郾 0 m 处,
大豆净光合速率日变化呈“单峰型冶曲线,峰值出现
在 12:00,为 13郾 14 滋mol·m-2·s-1(图 3).不同间作
模式下,大豆净光合速率的日均值表现为单作(9郾 73
滋mol·m-2 ·s-1 ) >距核桃树3郾 5 m (8郾 98 滋mol·
m-2·s-1) >距核桃树2郾 5m(7郾 99 滋mol·m-2·s-1 )
图 3摇 不同间作模式下花生(a)和大豆(b)净光合速率(Pn)
的日变化
Fig. 3摇 Diurnal changes of Pn of peanut (a) and soybean (b)
under different intercropping patterns.
>距苹果树 2郾 0 m(7郾 60 滋mol·m-2·s-1)>距核桃树
1郾 5 m(6郾 93 滋mol·m-2·s-1).
摇 摇 从图 2、图 3 可以看出,单作模式和部分间作模
式(距离核桃树 3郾 5 m、2郾 5 m 的花生和大豆)都不
同程度地呈现“午休冶现象;核桃伊农作物间作模式
下,距离核桃树 1郾 5 m 的花生和大豆净光合速率日
变化呈双峰曲线;苹果伊农作物间作模式下,距苹果
树 2郾 0 m的花生和大豆净光合速率的日变化虽然表
现为单峰曲线,没有出现明显的“午休冶现象,但树
体的遮光使其净光合速率仍然小于单作. 方差分析
结果表明,花生和大豆在不同间作模式下的净光合
速率均存在显著差异(P<0郾 05).
2郾 3摇 土壤水分含量分布特征
2郾 3郾 1 核桃伊农作物间作模式土壤水分的分布特征
摇 由于核桃树株行距较大,且核桃树与作物之间距
离较近,10 行作物种于核桃树行之间,分析核桃伊农
作物间作模式土壤水分分布特征,可以看出间作模
式中不同位置作物的土壤含水量变化. 而苹果树株
行距较小,且苹果树与作物之间距离较远,分析苹
果伊农作物间作模式土壤水分分布特征,无法看出
间作模式中不同位置作物土壤含水量变化. 故本文
仅分析核桃伊农作物间作模式土壤水分分布特征.
垂直方向,核桃伊花生和核桃伊大豆间作土壤水
分含量均随着土壤深度的增加而增大;水平方向,距
核桃树越近,2 种间作的土壤水分含量越少,随着带
距的增加,土壤水分增加直至趋于稳定;核桃伊花生
间作的土壤含水量平均值大于核桃 伊大豆间作
(图 4).由于本文间作模式设置核桃与花生和大豆
的距离均为1 m,故将[0,1 m)范围定义为林带区,
图 4摇 核桃鄄花生( a)和核桃鄄大豆( b)间作土壤水分含量
(% )的二维等值线图
Fig. 4摇 Two鄄dimensional isogram of soil moisture content (% )
under walnut鄄peanut ( a) and walnut鄄soybean ( b) intercrop鄄
pings.
8221 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
[1 m,3郾 5 m]范围视为作物区. 核桃伊花生和核桃伊
大豆间作模式下,林带区、作物区的土壤水分分别为
11郾 6% 、13郾 4% 和 11郾 4% 、12郾 6% . 林带区水分较
低,是由于核桃根系集中所致,而随着带距的增加土
壤水分增加直至趋于稳定,原因在于随着与树干距
离的增加,核桃各级根系数量均逐渐减少[14] . 除了
树体根系数量和分布,土壤水分的变化还与作物盖
度、光照等因素有关.
对核桃伊花生和核桃伊大豆间作模式分别进行
土壤水分含量与距树体距离、土层深度进行多元非
线性回归分析,其方程如下:
MS1 = - 4郾 5 伊 10 -8Z4 + 0郾 001Z2 - 2郾 2 伊 10 -5D2
+ 0郾 016D + 9郾 676,r忆 = 0郾 902 (P < 0郾 01) (3)
MS2 = - 1郾 3 伊 10 -5Z3 + 0郾 002Z2 - 2郾 6 伊 10 -5D2
+ 0郾 015D + 8郾 586,r忆 = 0郾 900 (P < 0郾 01) (4)
式中:MS1和 MS2为核桃伊花生和核桃伊大豆间作模式
的土壤质量含水量(% );D 为距树体距离( cm);Z
为土层深度(cm);r忆为复相关系数.
2郾 3郾 2 不同间作模式农作物土壤水分含量的比较摇
由表 2 可以看出,不同间作模式下农作物 0 ~
100 cm土层平均土壤含水量的大小依次为:核桃伊
花生间作(13郾 4% ) >花生单作(12郾 9% ) >苹果伊花
生间作(10郾 1% ),大豆单作(13郾 1% )>核桃伊大豆间
作(12郾 6% )>苹果伊大豆间作(10郾 2% );0 ~ 100 cm
土层,从整体趋势来看,核桃伊农作物间作的土壤水
分与相应单作模式均没有明显差异,而苹果伊农作
物间作的土壤水分与相应单作模式差异显著. 核桃
伊农作物间作模式中,由于核桃树种植株行距较大,
虽然距树体较近的作物受到核桃根系影响而导致土
壤水分较小(图 4),但总体土壤水分与单作模式差
异不显著;苹果伊农作物间作模式中,由于苹果树种
植密度较大,导致农作物土壤水分受苹果树根系影
响较大.
2郾 4摇 不同间作模式的产量效应、土地利用效应和经
济效益
间作模式中,随着距树体距离的增加,作物产量
有所增加,反映出果树对作物产量的竞争(表 3).总
体上,核桃伊花生间作和苹果伊花生间作的花生产量
比单作花生分别降低 18郾 3%和 41郾 9% ;核桃伊大豆
间作和苹果伊大豆间作的大豆产量比大豆单作分别
降低 23郾 3%和 38郾 6% (表 4).
与单作模式相比,各间作模式的土地利用效率
(表 4)和经济效益(表 5)均有不同程度的提高;与
核桃间作的各模式的土地利用效率均高于与苹果间
作的不同模式. 核桃伊花生间作的土地利用效率大
于核桃伊大豆间作;苹果伊大豆间作的土地利用效率
大于苹果伊花生间作. 在所有间作模式的土地利用
效率中,核桃伊花生间作(1郾 78) >核桃伊大豆间作
(1郾 71)>苹果伊大豆间作(1郾 69) >苹果伊花生间作
(1郾 63) ,与单作模式相比,这4种间作模式的土地
表 2摇 不同间作模式下农作物土壤水分含量
Table 2摇 Soil moisture content of crop in different intercropping patterns (%)
作物
Crop
间作模式
Intercropping pattern
土壤深度 Soil depth (cm)
0 ~ 20 20 ~ 40 40 ~ 60 60 ~ 80 80 ~ 100
花生 核桃伊花生 Walnut鄄peanut 12郾 1a 12郾 6a 13郾 5a 14郾 3a 14郾 7a
Peanut 苹果伊花生 Apple鄄peanut 8郾 7b 9郾 9b 11郾 5b 10郾 6b 9郾 8b
花生单作 Peanut monoculture 11郾 7a 12郾 5a 13郾 0ab 13郾 3a 13郾 8a
大豆 核桃伊大豆 Walnut鄄soybean 10郾 6a 11郾 4b 12郾 9a 13郾 9a 14郾 1a
Soybean 苹果伊大豆 Apple鄄soybean 9郾 8a 10郾 2c 10郾 7b 10郾 4b 9郾 7b
大豆单作 Soybean monoculture 10郾 2a 12郾 8a 14郾 0a 14郾 6a 14郾 0a
不同字母表示相同土层不同间作模式间差异显著(P<0郾 05) Different letters indicated significant difference among different intercropping patterns in
the same soil layer at 0郾 05 level.
表 3摇 距核桃树不同距离的作物产量
Table 3摇 Yield of crops in different distances to walnut tree
(kg·hm-2)
模式
Pattern
距核桃树距离
Distance to walnut tree
D1 D2 D3
核桃伊花生
Walnut鄄peanut
1220郾 05 1536郾 92 1753郾 21
核桃伊大豆
Walnut鄄soybean
1160郾 50 1459郾 99 1684郾 60
D1 ~ D3 表示距树体的距离由近及远 D1 -D3 indicated the distance to
walnut tree from near to far.
利用效率平均提高 70% .不同间作模式的收益当量
比从大到小依次为核桃伊大豆间作(1郾 20)、核桃伊花
生间作(1郾 13)、苹果伊大豆间作(1郾 12)和苹果伊花生
间作(1郾 10),经济效益平均提高 14% .
对耕地资源相对紧张的晋西黄土区而言,间作
模式所产生的土地利用效应无疑具有重要的现实意
义.晋西黄土区核桃伊花生、核桃伊大豆、苹果伊花生
和苹果伊大豆间作模式的经济效益表明,这几种间
92215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 云摇 雷等: 晋西黄土区果农间作的种间主要竞争关系及土地生产力摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 4摇 不同间作模式的产量效应和土地利用效应
Table 4摇 Yield effects and land use effects in different intercropping patterns
模式
Pattern
间作模式 Intercropping pattern
果树产量
Yield of fruit
(kg·hm-2)
作物产量
Yield of crop
(kg·hm-2)
单作模式 Monoculture pattern
果树产量
Yield of fruit
(kg·hm-2)
作物产量
Yield of crop
(kg·hm-2)
土地当量比
LER
核桃伊花生 Walnut鄄peanut 410郾 64 1507郾 92 424郾 80 1845郾 48 1郾 78
核桃伊大豆 Walnut鄄soybean 401郾 20 1439郾 80 424郾 80 1871郾 78 1郾 71
苹果伊花生 Apple鄄peanut 34766郾 33 1072郾 53 33284郾 85 1845郾 48 1郾 63
苹果伊大豆 Apple鄄soybean 35954郾 01 1150郾 24 33284郾 85 1871郾 78 1郾 69
表 5摇 不同间作模式的经济效益
Table 5摇 Economic benefits in different intercropping patterns
模式
Pattern
间作模式 Intercropping pattern
果树收入
Income of fruit
(yuan·hm-2)
作物收入
Income of crop
(yuan·hm-2)
单作模式 Monoculture pattern
果树收入
Income of fruit
(yuan·hm-2)
作物收入
Income of crop
(yuan·hm-2)
收益当量比
IER
核桃伊花生 Walnut鄄peanut 4106郾 40 10555郾 44 4248郾 00 12918郾 36 1郾 13
核桃伊大豆 Walnut鄄soybean 4012郾 00 7198郾 99 4248郾 00 9358郾 89 1郾 20
苹果伊花生 Apple鄄peanut 139065郾 30 7507郾 74 133139郾 40 12918郾 36 1郾 10
苹果伊大豆 Apple鄄soybean 143744郾 31 5751郾 21 133139郾 40 9358郾 89 1郾 12
经济效益按照当地经济标准计算[10] Economic benefits were calculated with local economic standard[10] . 大豆、花生、苹果和核桃单价分别为每公
斤 5、7、4 和 10 元 Price of soybean, peanut, apple and walnut were 5, 7, 4 and 10 yuan·kg-1, respectively.
作模式可以作为该区的主要果农间作模式,可以广
泛应用于实践,其中,核桃间作模式优于苹果间作模
式.
3摇 讨摇 摇 论
从土地利用效率和经济效益来看,本文中这几
种间作模式均适合该地区的生产实践,但间作模式
对农作物减产所造成的负面影响也不容忽视.
果树的株行距、高度、冠幅等因素直接影响光照
强度.本文中单作模式和部分间作模式都不同程度
呈现出明显的“午休冶现象,午休现象是植物在高温
强光天气下出现的普遍现象[15],它可能由气孔导度
引起[16],也可能由长时间高光强下所发生的光抑制
引起[17-18],目前说法不一. 遮光在一定程度上避免
“午休冶现象的同时,也影响作物的净光合速率,从
而影响光合作用物质的累积.本试验结果表明,随着
与果树距离的增加,作物光合有效辐射和净光合速
率都逐渐增大.花生(R=0郾 919,P<0郾 01)、大豆产量
(R=0郾 904,P<0郾 01)均与净光合速率呈极显著正相
关,说明林木遮光是作物减产的主要原因之一.许多
农林复合系统中,木本植物林冠层的光拦截作用改
变了入射光质量并降低农作物的光合有效辐射,从
而导致农作物产量降低[1,3,19-20],并且随着作物与木
本植物距离的增加,光竞争作用减小,作物产量增
加,位于树行中心的作物产量最高[4,21-22] .
从整体趋势来看,核桃伊农作物间作 0 ~ 100 cm
土层的土壤水分与相应单作模式间没有明显差异,
而苹果伊农作物间作则明显小于相应单作模式. 距
核桃树较近的作物受到核桃根系的影响,土壤水分
较小(图 4),相对而言,苹果伊农作物间作中作物受
苹果树体的影响更大,竞争更激烈. 张劲松和孟
平[23]通过对苹果伊小麦间作模式的研究发现,苹果
树所消耗的土壤水分至少有 50%以上来自作物区,
说明土壤水分也是影响作物产量的原因之一.
在认识果树鄄作物间作模式下各种竞争关系的
基础上,如何调控、减少竞争以及增加互补,使系统
向有利的方向发展,从而提高经济产量和效益是当
地农民关注的问题.在农林复合系统的地上部分,可
以通过剪枝、选择耐荫能力强的物种、增加行间距等
一系列管理措施减轻农林复合系统组分对光能的竞
争,提高作物产量.对木本植物修剪后,高粱(Mani鄄
hot esculenta)和豇豆(Cajanus cajan)产量可增长 1
倍以上[12] .王兴祥等[2]对南酸枣间作系统进行定期
剪枝后,花生的光合有效辐射和产量均有所提高.孙
尚伟等[24]研究结果表明,杨树适当修剪可有效增加
林下的玉米产量. Pinto 等[25]研究发现,咖啡(Coffea
spp郾 )树密度保持不变条件下,遮光水平在 30% ~
45%时的咖啡树产量最大. 张劲松等[26]对苹果鄄生
姜复合系统的研究发现,不同复合模式中生姜产量
均有不同程度的提高. Wu 和 Zhu[27]研究发现,农林
复合系统中的林木行距是决定树荫对林下作物影响
的关键因素,适宜的行距会造成双赢的结果.本研究
0321 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
中,核桃间作模式的行距优于苹果间作模式.农林复
合系统的地下部分可以通过树种的合理选择与搭
配、埋设根障、施肥等方法降低复合系统土壤水分和
养分的竞争. Hirota 等[28]利用分根系统对老猫尾木
(Markhamia lutea)的水力提升作用进行研究发现,
旱稻(Oryza sativa)周围土壤含水量增加,降低了水
分竞争,促进了旱稻生长. Wanvestraut 等[29]采用放
置聚乙烯屏障的方法研究美洲山核桃(Carya illi鄄
noensis)对棉花(Gossypium hirsutum)水分的竞争,发
现屏障处理后,棉花土壤含水量、产量和生长状况出
现明显增加和改善.本研究结果表明,不同间作模式
下,离树体越近,土壤水分竞争越激烈,这与云雷
等[30]研究结果一致,可通过设置根障或增加树体与
作物间距的方法来减少树体对作物的竞争影响.
晋西黄土区果农间作模式的总生产力是地上和
地下部分竞争的综合结果. 对于本文中的几种间作
模式,应加强日常的水肥管理、调整树木株行距、增
加树体和作物的复合距离、设置根障、在保证林冠功
能的前提下对果树进行定期适当修剪或种植耐荫农
作物等,以提高间作产量,从而更好地实现果农间作
系统功能,最大程度地提高生态、经济和社会效益,
充分发挥果农间作系统的优势.
参考文献
[1]摇 Osman M, Emmingham WH, Sharrow SH. Growth and
yield of sorghum or cowpea in an agrisilviculture system
in semiarid India. Agroforestry Systems, 1998, 42: 91-
105
[2]摇 Wang X鄄X (王兴祥), He Y鄄Q (何园球), Zhang T鄄L
(张桃林), et al. Choerospondias axillaris and peanut
(Archis hypogaea) alley cropping systems on udic fer鄄
rosol in subtropical China. IV. Competition for light and
role of tree pruning. Soils (土壤), 2003, 35 (4):
320-324 (in Chinese)
[3]摇 Sudmeyer RA, Speijers J. Influence of windbreak orien鄄
tation, shade and rainfall interception on wheat and
lupin growth in the absence of below鄄ground competi鄄
tion. Agroforestry Systems, 2007, 71: 201-214
[4]摇 Peng XB, Zhang YY, Cai J, et al. Photosynthesis,
growth and yield of soybean and maize in a tree鄄based
agroforestry intercropping system on the Loess Plateau.
Agroforestry Systems, 2009, 76: 569-577
[5]摇 Monteith JL, Ong CK, Corlett JE. Microclimatic inter鄄
actions in agroforestry systems. Forest Ecology and Man鄄
agement, 1991, 45: 31-44
[6]摇 Ong CK, Corlett JE, Singh RP. Above and below
ground interaction in agroforestry systems. Forest Ecolo鄄
gy and Management, 1991, 45: 45-57
[7]摇 Cai C鄄F (蔡崇法), Wang F (王摇 峰), Ding S鄄W (丁
树文 ), et al. Nutrients competition and its action
mechanism between component parts in inter cropping
systems and agroforestry. Research of Soil and Water
Conservation (水土保持研究), 2000, 7(3): 219-222
(in Chinese)
[8]摇 Wang X鄄X (王兴祥), Zhang T鄄L (张桃林), Zhang B
(张摇 斌), et al. Choerospondias axillaris and peanut
(Archis hypogaea) alley cropping systems on udic fer鄄
rosol in subtropical China. II. Competition for N. Soils
(土壤), 2003, 35(1): 66-68 (in Chinese)
[9]摇 Friday JB, Fownes JH. Competition for light between
hedgerows and maize in an alley cropping system in Ha鄄
waii, USA. Agroforestry Systems, 2002, 55: 125-137
[10]摇 Singh RP, Ong CK, Saharan N. Above and below
ground interactions in alley鄄cropping in semi鄄arid India.
Agroforestry Systems, 1989, 9: 259-274
[11]摇 Rao MR, Ong CK, Pathak P, et al. Productivity of an鄄
nual cropping and agroforestry systems on a shallow
Alfisol in semi鄄arid India. Agroforestry Systems, 1991,
15: 51-63
[12]摇 Jose S, Gillespie AR, Seifert JR, et al. Defining com鄄
petition vectors in a temperate alley cropping system in
the Midwestern USA: 2. Competition for water. Agrofor鄄
estry Systems, 2000, 48: 41-59
[13]摇 Shi X鄄L (史晓丽), Guo X鄄P (郭小平), Bi H鄄X (毕
华兴), et al. Light competition and yield of fruit鄄crop
intercropping system in western Shanxi Province. Jour鄄
nal of Beijing Forestry University (北京林业大学学
报), 2009, 31 (Suppl. 2): 115-118 (in Chinese)
[14]摇 Yun L (云摇 雷), Bi H鄄X (毕华兴), Ma W鄄J (马雯
静), et al. Spatial distribution characteristics of root
system of walnut trees in the walnut鄄peanut intercropping
system in the Loess Region of western Shanxi. Journal of
Northeast Forestry University (东北林业大学学报),
2010, 38(7): 67-70 (in Chinese)
[15]摇 Ke S鄄S (柯世省), Jin Z鄄X (金则新), Chen X鄄T (陈
贤田). Photo鄄ecological characteristics of six broad鄄
leaved species including Heptacodium miconioides in the
Tiantai Mountains in Zhejiang Province. Acta Phytoeco鄄
logica Sinica (植物生态学报), 2002, 26(3): 363-
371 (in Chinese)
[16]摇 Pan R鄄C (潘瑞炽). Plant Physiology. Beijing: Higher
Education Press, 2000 (in Chinese)
[17]摇 Xu D鄄Q (许大全). Some problems in stomatal limita鄄
tion analysis of photosynthesis. Plant Physiology Com鄄
munications (植物生理学通讯), 1997, 33(4): 241-
244 (in Chinese)
[18]摇 Xu D鄄Q (许大全). Several problems in the research of
plant light stress. Plant Physiology Communications (植
物生理学通讯), 2003, 39 (5): 493 - 495 ( in Chi鄄
nese)
[19]摇 Gao G鄄Z (高国治), Wang M鄄Z (王明珠), Zhang B
(张摇 斌). Competition of the light, fertilizer and water
between Choerospondias axillaris trees and peanut in the
red soil of low hilly land. 域. Analysis of using light
energy of Choerospondias axillaris trees and peanut. Chi鄄
nese Journal of Eco鄄Agriculture (中国生态农业学报),
2004, 12(2): 92-94 (in Chinese)
13215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 云摇 雷等: 晋西黄土区果农间作的种间主要竞争关系及土地生产力摇 摇 摇 摇 摇 摇
[20] 摇 Zhao Y (赵 摇 英), Zhang B (张 摇 斌), Wang M鄄Z
(王明珠). Assessment of competition for water, fertil鄄
izer and light between components in the alley cropping
system. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2006, 26
(6): 1792-1801 (in Chinese)
[21]摇 Noordwijk MV, Lusiana B. WaNuLCAS, a model of
water, nutrient and light capture in agroforestry systems.
Agroforestry Systems, 1998, 43: 217-242
[22]摇 Imo M, Timmer VR. Vector competition analysis of a
Leucaena鄄maize alley cropping system in western Kenya.
Forest Ecology and Management, 2000, 126: 255-268
[23]摇 Zhang J鄄S (张劲松), Meng P (孟 摇 平). Simulation
on water ecological characteristics of agroforestry in the
hilly area of Taihang Mountain. Acta Ecologica Sinica
(生态学报), 2004, 24(6): 1172-1177 (in Chinese)
[24]摇 Sun S鄄W (孙尚伟), Yin W鄄L (尹伟伦), Xia X鄄L
(夏新莉), et al. Effects of different pruning intensity
on microclimate, growth and yield of crops in agroforest鄄
ry system. Journal of Beijing Forestry University (北京
林业大学学报), 2009, 31(1): 25-30 (in Chinese)
[25]摇 Pinto LS, Perfecto I, Hernandez JC, et al. Shade effect
on coffee production at the northern Tzeltal zone of the
state of Chiapas, Mexico. Agriculture, Ecosystems & En鄄
vironment, 2000, 80: 61-69
[26]摇 Zhang J鄄S (张劲松), Meng P (孟 摇 平), Xin X鄄B
(辛学兵), et al. Effects of apple鄄ginger intercropping
in the hilly land of Taihang Mountain. Scientia Silvae
Sinicae (林业科学), 2001, 37(2): 74-78 ( in Chi鄄
nese)
[27]摇 Wu YY, Zhu ZH. Temperate agroforestry in China / /
Gordon AM, Newman SM, eds. Temperate Agroforestry
Systems. Wallingford, UK: CAB International Press,
1997: 149-179
[28]摇 Hirota I, Sakuratani T, Sato T, et al. A split鄄root appa鄄
ratus for examining the effects of hydraulic lift by trees
on the water status of neighbouring crops. Agroforestry
Systems, 2004, 60: 181-187
[29]摇 Wanvestraut RH, Jose S, Nair PKR, et al. Competition
for water in a pecan (Carya illinoensis K. Koch)鄄cotton
(Gossypium hirsutum L. ) alley cropping system in the
southern United States. Agroforestry Systems, 2004, 60:
167-179
[30]摇 Yun L (云 摇 雷), Bi H鄄X (毕华兴), Ren Y (任
怡), et al. Soil moisture distribution at fruit鄄crop inter鄄
cropping boundary in the loess Region of western
Shanxi. Journal of Northeast Forestry University (东北
林业大学学报), 2009, 37(9): 70-73 (in Chinese)
作者简介摇 云摇 雷,男,1982 年生,博士研究生.主要从事复
合农林学研究,发表论文 20 余篇. E鄄mail: lepidus_qq@ 126.
com
责任编辑摇 杨摇 弘
2321 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷