全 文 ：　　1998—03—23收稿。
李正才助理研究员(中国林业科学研究院亚热带林业研究所　浙江富阳　311400)。
* 本文是作者硕士论文的一部分,论文的完成得到导师徐锡增和吕士行、方升佐老师的热情指导,亚林所傅懋毅研究员
审阅了全文,在此一并致谢。
杨-粮间作新栽培模式对小麦产量
及质量影响的评价*
李正才
　　摘要　主要探讨了杨-粮间作新栽培模式对小麦产量和质量的影响。研究结果表明: 5 年生杨
树杨-粮间作新栽培模式[ ( 3×3) m×20 m, ( 3×3) m×30 m, ( 3×3) m×40 m]小麦产量低于对照
农田 10%～15%、;林内小麦种子的淀粉含量和蛋白质含量均高于对照农田,分别增加了 12%和
22. 1% , 蛋白质提高幅度大于淀粉提高幅度。影响小麦产量和千粒重的主要因子为照度、空气温度、
空气湿度及土壤含水量; 提高小麦质量的主要因子为空气温度。
　　关键词　杨-粮间作新模式　小麦产量和质量　生态环境　灰色关联分析
　　自从 70年代我国从意大利引进美洲黑杨( Pop ulus d eltoides Bart r. )南方型无性系以来,
杨树在黄河以南地区得到了大面积的推广,成为当地的主要栽培无性系。我国是一个人口众多
的国家,解决 12亿人口吃饭问题乃是一项基本国策,这就决定了在平原地区不可能大面积营
造杨树纯林,比较可行的办法是发展杨树农田林网,杨-粮间作和在适宜的立地上营造小面积
纯林。但是以往的发展杨-粮间作栽培方式偏重于木材生产,造林密度偏大,只适宜在最初几年
间作农作物, 而且农作物产量逐渐下降,这种栽培方式已不能满足当前平原地区对粮食和木材
的同时需要, 不能适应经济发展的要求。本文旨在通过杨-粮间作新栽培模式对小麦产量和质
量的影响的评价, 为大面积推广该栽培模式提供理论依据。
1　材料和方法
1. 1　试验地概况
试验地位于江苏省宝应县中港乡,地理位置为 33°08′N, 119°19′E, 属于季风湿润气候,年
平均气温 14. 3 ℃, 1月平均气温 0. 4 ℃, 7月平均气温 27. 6℃,极端最低气温- 22. 9 ℃,极端
最高气温 40. 3 ℃,无霜期 229 d,年平均降雨量964 mm ,年蒸发量 1 500 mm ,年平均相对湿度
75%,年日照时数 2 390 h, ≥10 ℃的年积温 4 569 ℃, 试验地土壤为湖积土,土层深厚, pH 值
为 6. 6,有机质含量为 8. 434 g / kg,全氮含量为 0. 636 g / kg,速效磷为 1. 764 0 mg / kg, 速效钾
为 65. 574 mg / kg。
1. 2　试验材料和试验设计
供试杨树无性系为 NL-80351 杨, 系南京林业大学从美洲黑杨 I-69 杨 ( P . deltoides
Bart r . cv.‘Lux’)×I-63杨( P . d eltoides Bart r. cv .‘Havard’)的 F1代选育出来的无性系, 配
林业科学研究　1998, 11( 6) : 629～634
Forest Research 　　 　
置方式采用双行排列,行向近于南北向,配置为( 3×3) m×20 m , ( 3×3) m×30 m, ( 3×3) m
×40 m ,共有 6个小区,每小区面积 2 300 m2 至 4 400 m2 ,重复2次;于 1992年春天造林,为 2
年生苗,平均苗高 4 m。
林地小麦品种为扬麦 158,处理和对照均为相同品种,对照农田距试验地 200 m。
1. 3　测定方法
林内小气候观测: 采用 4组仪器,根据杨树和农作物的物候期,分别在不同配置的林分(或
同一林分的不同测点)和对照农田设置小气候观测点, 仪器高度为 1. 5 m ,林内仪器点位于行
东 5 m 处, 行西 5 m 处和行中(宽行 1/ 2处)。观测项目为太阳总辐射、反射辐射、散射辐射、照
度、空气温度、空气湿度;观测时间为北京时间 6: 30～18: 30,每隔 2 h 观测 1次。
试验区和对照区小麦管理方式一致,均施复合肥 450 kg/ hm 2,田间拔草 2次, 春天浇水 2
次。
小麦产量测定:小麦产量根据不同的配置方式,采用多点设置样方的方法, 样方面积 1 m
×1 m ,重复 3次。小麦品质测定: 常规方法测千粒重, 淀粉含量用蒽酮比色法, 蛋白质含量用
考马斯亮蓝 G-250染色法测定, 使用 7210型分光光度计。测定的烘干样品均过 0. 3 mm 筛 [ 1]。
2　结果与分析
2. 1　杨-粮间作新栽培模式对林内小气候和树木生长的影响
研究表明, 5年生时,杨树生长发育的 3个时期,林内的空气温度、土壤含水量、照度和太
阳总辐射均低于对照农田, 而林内的空气湿度稍高于对照农田,而且,杨树从展叶期到 2/ 3全
叶期和全叶期这一段时间, 杨树叶开始展开增大,树冠体积和表面积逐渐增加,对太阳辐射的
遮荫、吸收和反射作用增加,林内的总辐射和照度占对照的比例大幅度下降(见表 1)。
杨-粮间作新栽培模式由于林木生长的边缘效应, 5年生时,树木的胸径和冠幅均高于密
度为 3 m×3 m 相同年龄的树木的胸径和冠幅,但树高稍低于密度为 3 m×3 m 相同年龄的树
木的高度(见表 2)。
表 1　杨树生长发育 3个时期试验区和对照区生态因子比较 ( 1996- 04～06)
项　　目
空气温度
(℃) 空气湿度( % ) 土壤含水量( % ) 照度占对照比例( % ) 总辐射占对照比例( % )
展叶期
2/ 3全叶
全叶期
展叶期
2/ 3全叶
全叶期
展叶期
2/ 3全叶
全叶期
展叶期
2/ 3全叶
全叶期
展叶期
2/ 3全叶
全叶期
试验区 14. 6 16. 0 19. 7 78 76 78 14. 4 13. 9 13. 3 84 62. 1 56 83. 9 74 65. 2
对照区 14. 8 18. 2 22. 4 78 72 74 14. 8 14. 6 14. 4 100 100 100 100 100 100
表 2　5年生时杨树的生长状况 ( 1996- 04～06)
配　置　方　式 平均胸径( cm ) 增值( % ) 树高( m ) 增值( % ) 冠幅( m) 增值( % )
( 3×3) m×20 m 16. 5 21. 3 15. 0 - 3. 0 5. 5 49. 9
( 3×3) m×30 m 17. 0 25. 1 15. 4 - 0. 6 5. 5 50. 7
( 3×3) m×40 m 17. 2 26. 3 14. 6 - 6. 2 5. 6 52. 6
3 m×3 m(对照) 13. 6 0 15. 5 0 3. 7 0
630 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　11 卷
2. 2　杨-粮间作对小麦产量的影响
杨-粮间作系统由于林木的存在改变了系统内小气候的分布状况, 形成了一个复杂的生态
环境条件, 这一生态环境作用于小麦生长发育的后期, 体现了林木同农作物对水、肥、光、热的
竞争,因此首先使小麦的生长状况发生了变化, 体现在上层林木与农作物之间对生长空间的竞
争,然后使小麦的产量发生变化[ 2～ 5]。
表 3　杨-粮间作对小麦产量和千粒重的影响 ( 1996- 05)
配　　置 项　　目 行东测点
1. 5 m 3 m 5 m
行中测点 行西测点
5 m 3 m 1. 5 m
对照农田
( 3×3) m×20 m
( 3×3) m×30 m
( 3×3) m×40 m
产量( kg /hm2) 3 916. 5 4 068. 0 4 536. 0 4 575. 0 4 563. 0 4 122. 0 3 900. 0
千粒重( g) 29. 00 30. 00 33. 30 34. 00 33. 67 30. 50 29. 00
产量( kg /hm2) 3 914. 3 4 105. 5 4 573. 5 4 591. 5 4 554. 0 4 125. 0 3 886. 5
千粒重( g) 29. 00 30. 33 34. 00 34. 00 33. 67 30. 67 28. 67
产量( kg /hm2) 3 967. 5 4 125. 0 4 519. 5 4 593. 0 4 500. 0 4 041. 0 3 900. 0
千粒重( g) 29. 33 30. 56 33. 48 34. 00 33. 37 29. 67 29. 00
产量:
4 599. 0 kg / hm2
千粒重:
34. 08 g
　　从表 3可知, 3种栽培模式中, 在杨树两侧 0～3 m 范围内,由于小麦受到杨树胁迫作用较
大,造成小麦产量下降幅度较大,平均下降 15%; 其它范围, 产量普遍达到对照的 97%以上,基
本上不减产。而一般的杨粮间作方式, 随着树木年龄的增加,小麦产量大幅度下降, 5年生时,
小麦产量只能达到对照的20%～10% [ 6]。因此,在 5年生杨-粮间作系统中,林木对产量的影响
仅局限于林木两侧 0～3 m 范围之内, 而其它范围基本不减产, 这个结论有利于在平原地区大
面积推广新模式的杨-粮间作栽培方式。
2. 3　杨-粮间作对小麦质量的影响
淀粉是小麦的主要成分,淀粉含量的高低能够较好地反映小麦品质。粮食中蛋白质则是人
类营养中植物性蛋白质的主要来源,亦是粮食品质的主要质量指标。研究表明(见表 4) ,杨-粮
间作新栽培模式对小麦的蛋白质含量和淀粉含量有明显的提高作用, 试验区小麦淀粉和蛋白
质含量均显著高于对照农田小麦淀粉和蛋白质含量。( 3×3) m×20 m , ( 3×3) m×30 m, ( 3×
3) m×40 m 3种杨树栽培方式, 使林下小麦蛋白质含量分别比对照提高 21. 9%、22. 7%和
23. 2% ,淀粉含量分别比对照提高 10. 8%、12. 1%和 13. 1%。其中( 3×3) m×40 m 配置方式
在提高小麦蛋白质和淀粉含量方面要好于前两种配置模式(见表 5)。
表 4　小麦种子质量差异的方差分析
项　目 样本平均
( % )
对照
( % )
样本数(个) 自由度 标准差 标准误 T 值 T 0. 01值
淀　粉 78. 47 71. 1 7 6 0. 004 78 0. 002 93 25. 15* * 3. 707
蛋白质 12. 77 10. 6 7 6 0. 013 8 0. 005 2 4. 18* *
　　小麦灌浆成熟这一段时间内空气相对湿度、土壤含水量、气温对小麦最终籽粒的内含物质
的含量有着密切的联系,这一时期,如遇上干燥与热风,可使种子灌浆不足,直接影响小麦内含
物的积累,会使种子的千粒重显著下降。这时林内的空气相对湿度稍高于林外,土壤含水量和
空气温度低于林外,这对于小麦淀粉和蛋白质的合成比较有利。林内土壤含水量的相对短缺,
6316 期　　　　　　　　李正才: 杨-粮间作新栽培模式对小麦产量及质量影响的评价
虽不利于小麦成熟过程中可溶性糖转化为淀粉,但对蛋白质的积累阻碍较少,使得林内小麦蛋
白质含量的提高大于淀粉含量的提高幅度。
表 5　杨-粮间作对小麦质量的影响 ( 1996- 0- 05)
配　　置 项　　目　　 行东测点
1. 5 m 3 m 5 m
行中测点 行西测点
5 m 3 m 1. 5 m
对照
( 3×3) m×20 m 淀粉含量( g/ k g) 779. 9 782. 1 788. 0 782. 0 792. 0 784. 0 785. 0 711. 0
占对照数( % ) 109. 7 110. 0 110. 8 109. 9 114. 4 110. 3 110. 4 100　
蛋白质含量( g/ k g) 128. 0 128. 0 127. 0 116. 0 131. 0 131. 0 133. 0 106. 0
占对照数( % ) 120. 7 120. 7 119. 8 119. 4 123. 5 123. 5 125. 5 100　
( 3×3) m×30 m 淀粉含量( g/ k g) 798. 0 798. 0 792. 0 801. 0 801. 0 796. 0 797. 0
占对照数( % ) 112. 2 112. 2 111. 4 112. 6 112. 6 111. 9 112. 1
蛋白质含量( g/ k g) 128. 0 127. 0 128. 0 129. 0 133. 0 131. 0 132. 0
占对照数( % ) 120. 7 119. 8 120. 7 121. 7 125. 5 123. 5 127. 3
( 3×3) m×40 m 淀粉含量( g/ k g) 801. 1 802. 2 799. 6 800. 4 814. 7 820. 0 790. 0
占对照数( % ) 112. 7 112. 8 112. 5 112. 6 114. 6 115. 3 111. 1
蛋白质含量( g/ k g) 131. 0 131. 0 130. 0 126. 0 132. 0 133. 0 131. 0
占对照数( % ) 123. 6 123. 6 122. 6 118. 9 124. 5 125. 5 123. 6
2. 4　杨-粮间作新模式影响小麦产量和质量诸因子的灰色关联分析
灰色关联分析的目的是了解系统中各因素之间的主要关系,找出影响目标值的重要因素,
从而掌握事物的主要特征, 促进和引导系统迅速而有效地发展。它是对一个系统发展变化趋势
的定量描述方法, 发展势态的比较是依据空间理论基础, 按照规范性、偶对称性、整体性和接近
性这 4条原则确定参考数列(母序列)和若干比较数列(子序列)之间的关联系数和关联度[ 7]。
　　若记经数据变换的母数列为{X 0( t) } ,子数列为{X i ( t ) } , 则在 t= K 时刻, {X 0 ( K ) }与{ X i
( K ) }的关联系数
oi ( K )用下式计算:

oi( K ) =
min +
max
oi ( K ) +
max ( 1)
式中:
oi ( K )——K 时刻两个序列的绝对差,即
oi( K ) =
X 0( K ) - X i ( K )
;
max ,
min——分
别为各个时刻的绝对差中最大值与最小值。因为进行比较的序列在经数据变换后互相相交,所
以
min= 0;
——分辨系数,一般
取 0. 5。
关联分析的实质是对时间序列数据进行几何比较, 若两序列在各个时刻点都重合在一起
即关联系数为 1,那么两序列的关联度也必等于 1。同时两比较序列任何时刻都不可能垂直,所
以关联系数均大于 0,故关联度大于 0。因此,两序列的关联度可用比较序列各个时刻的关联系
数之平均值计算(反映全过程的关联程度)。即:

oi = 1
N

N
K = 1

oi ( K ) ( 2)
式中:
oi——子序列 i与母序列 O的关联度; N——数据个数。
根据( 1)、( 2)两式计算, 杨-粮间作新栽培模式林内总辐射、散射辐射、反射辐射、照度、空
气温度、空气湿度、土壤含水量、土壤含氮量同小麦产量、质量的关联度序列如表 6。
632 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　11 卷
表 6　各影响因子与小麦产量和质量的关联度
影响因子　 小麦产量 小麦千粒重 小麦淀粉含量 小麦蛋白质含量
总辐射 0. 805 1 0. 803 4 0. 804 9 0. 789 9
散射辐射 0. 798 5 0. 796 4 0. 798 4 0. 784 2
反射辐射 0. 657 8 0. 658 2 0. 658 7 0. 669 9
照度 0. 978 9 0. 971 3 0. 970 6 0. 924 8
空气温度 0. 971 8 0. 962 3 0. 981 2 0. 944 8
空气湿度 0. 963 9 0. 971 1 0. 955 7 0. 938 0
土壤含N 量 0. 885 7 0. 890 5 0. 878 5 0. 843 3
土壤含水量 0. 963 2 0. 953 4 0. 958 9 0. 914 1
按表 6中各影响因子关联度大小排序为:
小麦产量:照度> 空气温度> 空气湿度> 土壤含水量> 土壤含 N 量> 总辐射> 散射辐射
> 反射辐射。
小麦千粒重: 照度> 空气湿度> 空气温度> 土壤含水量> 土壤含 N 量> 总辐射> 散射辐
射> 反射辐射。
小麦淀粉含量:空气温度> 照度> 土壤含水量> 空气湿度> 土壤含 N 量> 总辐射> 散射
辐射> 反射辐射。
小麦蛋白质含量: 空气温度> 空气湿度> 照度> 土壤含水量> 土壤含 N 量> 总辐射> 散
射辐射> 反射辐射。
由上可知: 影响小麦产量和千粒重的最主要因子是林内照度, 小麦生殖生长期内,林内的
空气湿度略高于林外对照农田,而空气温度低于对照农田, 土壤含水量低于对照农田,这对于
小麦种子内淀粉含量和蛋白质含量的提高均有利。
3　小结与讨论
　　( 1) 5年生杨树杨-粮间作新栽培模式林内小麦产量低于对照农田, 不同范围产量下降的
幅度不一。靠近林木, 由于林木的遮荫及根系同农作物对土壤养分和土壤水分的竞争,小麦产
量下降的幅度较大,达 10%～15% ;而其它范围内小麦产量下降幅度较小,仅为 1%～3%。随
着杨树林龄的增大,小麦产量的变化尚需进一步研究。
( 2)由于杨-粮间作新栽培模式林内小气候的改变,明显地提高了林内小麦的品质, 小麦种
子蛋白质和淀粉含量均高于对照农田, 淀粉含量和蛋白质含量分别比对照提高了约 12%和
22. 1% ,蛋白质提高幅度大于淀粉提高幅度。
( 3)造成小麦产量下降的最主要因子为林内照度,因为光照直接影响着小麦个体的光合作
用,影响着小麦个体的生长和发育状况,从而最终影响小麦的产量。提高小麦质量的最主要因
子为空气温度。空气温度的变化主要是由于林木的存在改变了林内小气候的缘故,因此,随着
杨树树龄的增大,如何修枝抚育,既能达到林木培育的目的,又能使林内农作物产量受影响较
小,也是一个需进一步研究的重要问题。
6336 期　　　　　　　　李正才: 杨-粮间作新栽培模式对小麦产量及质量影响的评价
参 考 文 献
　　1　何照范.粮油籽粒品质及其分析技术.北京:农业出版社, 1985.
　　2　黄祥辉.小麦栽培生理.上海:上海科学技术出版社, 1984.
　　3　戴云玲,郭仲琛,郑光植,等.遮光对小麦穗发育的影响.作物学报, 1965, 2(4) : 135～146.
　　4　Dean glis G L .E nergy , n ut rient cycling recover of sys tems . Ecology, 1980, 61( 4) : 31～46.
　　5　Ahm ed P. Eu calyptus in agrofores t ry: It s effect s on agricu ltural production and economic. Agrofores try S ystems,
1981, 8( 1) : 26～37.
　　6　徐锡增,吕士行,曹福亮,等.杨粮间作的生产力及其经济效益.见:吕士行,方升佐,徐锡增主编.杨树定向培育技术.
北京:中国林业出版社, 1997.
　　7　袁嘉祖.灰色系统理论及其应用.北京:中国科学技术出版社, 1991.
The Impacts of New Cultivation Patterns of Incorporating
Poplar with Wheat on Wheat Yield and Quality
L i Zhengcai
　　Abstract　This paper deals with the impacts of new cult ivat ion pat terns o f incor por at ing
poplar w ith w heat on its y ield and quality. The result shows that the yield of w heat in the
new cult ivat ion patterns is r educed by 10%～15% than that in the mono-crop f ield at the 5th
year since poplar t rees w er e inco rpor ated [ the cult ivat ion model are ( 3×3) m×20 m , ( 3×3)
m×30 m, ( 3×3) m×40 m ] ; the content o f starch and protein in the w heat′s seed is in-
creased by an average of 12% and 22. 1% r espect ively , compared w ith the mono-cr op f ield,
the range of the incr easing protein content is greater than that o f the increasing starch con-
tent ; the major factors affect ing the yield of w heat and thousand grain w eight are illumi-
nance, air temper ature, air moistur e and soil w ater content ; the major factor of increasing
w heat seed quality is air temperature.
　　Key words　new cult iv at ion pat terns incor por at ing poplar w ith crop　yield and quality
of w heat　ecolog ical environment　grey relation analysis
　　Li Zhengcai, As sistant Profes sor ( T he Research Inst itute of S ubt ropical For est ry, CAF　Fuyang, Zhej iang　311400) .
634 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　11 卷