全 文 ： 第 v{卷 第 t期u s s u年 t 月
林 业 科 学
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¤±qou s s u
杨粮间作系统中林木遮荫作用研究
袁玉欣 王 颖 裴保华 王德艺 贾玉彬
k河北农业大学林学院 保定 sztsssl
摘 要 } 本文报道了利用遮荫指数和遮荫程度 o描述华北平原农区杨粮间作系统毛白杨对农田的遮荫情况 ∀
结果说明 o毛白杨幼林k株行距 v ° ≅ u ° ≅ t{ °lt ∗ z ¤生的遮荫指数为 t1v h ∗ yz1{ h o遮荫程度是 s1v h ∗
ty1x h ~中龄林 ) 成林k株行距 w ° ≅ vs °lts ∗ tw ¤生的遮荫指数是 xt1v h ∗ zy1s h o遮荫程度为 uu1{ h ∗
u{1t h ∀利用遮荫程度表示林木对农田的遮荫情况比用遮荫指数更符合实际 o并且提出 tx h的遮荫程度是田
间可接受的最大遮荫程度 ∀
关键词 } 杨粮间作 o遮荫程度 o遮荫指数 o毛白杨
收稿日期 }t|||2st2u{ ∀
基金项目 }河北省自然基金资助项目5杨粮间作的生理生态学基础研究6和河北省林业厅资助课题5河北省平原农区混农速生丰产
林生态系统结构 !功能和经济效益的研究6 o课题编号 }|xtytsu ∀
ΤΗΕ ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΣΗΑ∆ΙΝΓ ΕΦΦΕΧΤ ΥΝ∆ΕΡ ΠΟΠΛΑΡ2ΧΡ ΟΠ
ΙΝΤΕΡΧΡ ΟΠΠΙΝΓ ΣΨΣΤΕΜ
≠∏¤± ≠∏¬¬± • ¤±ª ≠¬±ª °¨ ¬…¤²«∏¤ • ¤±ª ⁄¨ ¼¬ ¬¤ ≠∏¥¬±
k Φορεστρψχολλεγε o Αγριχυλτυραλ υνιϖερσιτψ οφ Ηεβει Βαοδινγ sztsssl
Αβστραχτ } ׫¨ ³²³¯¤µk Ποπυλυστοµεντοσα ≤¤µµql ¶«¤§¬±ª²±©¤µ°©¬¨ §¯oº¬·«¶«¤§¬±ª¬±§¨¬¤±§¶«¤§¬±ª§¨ªµ¨¨o
º¤¶µ¨³²µ·¨§∏±§¨µ³²³¯¤µ2¦µ²³¬±·¨µ¦µ²³³¬±ª¶¼¶·¨° ¬± ‘²µ·«¨µ± ≤«¬±¤©¤µ° µ¨ª¬²±q ׫¨ µ¨¶∏¯·¶§¨ °²±¶·µ¤·¨·«¤·
³²³¯¤µ¼²∏±ªªµ²º·«k¶³¤¦¬±ªv ° ≅ u ° ≅ t{ °l ¥µ²∏ª«·²± ¶«¤§¬±ª¬±§¨¬ t1v h ∗ yz1{ h ¤±§¶«¤§¬±ª §¨ªµ¨¨
s1v h ∗ ty1x h ²±©¤µ°©¬¨ §¯ º«¨ ±¶·¤±§¤ª¨¶º¨ µ¨ t ∗ z ¼¨ ¤µ¶o¤±§±¨ ¤µ2¤±§°¤·∏µ¨ ¶·¤±§k¶³¤¦¬±ªw ° ≅ vs °l
µ¨¶∏¯·¨§¬±¶«¤§¬±ª¬±§¨¬xt1v h ∗ zy1s h ¤±§¶«¤§¬±ª§¨ªµ¨¨uu1{ h ∗ u{1t h º«¨ ±¶·¤±§ts ∗ tw ¼¨ ¤µ¶¤¶º¨ ¯¯ q
…∏·∏¶¬±ª¶«¤§¬±ª§¨ªµ¨¨·² ¬¨³µ¨¶¶¶«¤§¬±ª²±©¤µ°©¬¨ §¯¬¶¥¨·¨µ·«¤±¶«¤§¬±ª¬±§¨¬o¤±§¶«¤§¬±ª§¨ªµ¨¨tx h ¬¶
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Κεψ ωορδσ} °²³¯¤µ2¦µ²³¬±·¨µ¦µ²³³¬±ªo≥«¤§¬±ª§¨ªµ¨¨o≥«¤§¬±ª¬±§¨¬o Ποπυλυστοµεντοσα
平原农区农林间作是平原混农林业的重要形式 o它具有改善农田小气候 !增加作物产量的作用 o也
是平原农区林业存在和发展的动力k袁玉欣 ot||w ~t||y ~王广钦等 ot|{vl ~能促进平原农 !林业可持续发
展 ∀但是 o从农业生产角度看 o农林间作不仅地下根系间的竞争会造成农作物减产k≥¬±ª« ετ αλqot|{|l o
林木遮荫也是造成农林矛盾的重要原因 ∀林木对农作物的遮荫作用被称之为 / 光胁地0k吴力立等 o
t||wl ∀大多数的研究是描述现实林分的树冠阴影移动规律 !测定某处作物的受光量或受光时间等k王
汉杰 ot||t ~李树人等 ot||wl ∀田间农作物的受遮荫程度和产量 o取决于平均单株林木的遮荫面积和单
位面积林木的遮荫面积 ∀林木遮荫面积的计算 o要考虑林木在田间的排列形式 !排列方向和单位面积林
木的株数 o但更重要的是树冠形状 ∀所以 o研究林木遮荫均从树冠形状研究开始 ∀为计算上的方便 o许
多研究者均把林木树冠规定为能够用数学方程描述的规则形状 o如圆锥形 !椭圆形 !半椭圆形 !圆球形 !
半圆球形等k袁玉欣等 ot||{ ~±∏¶¤§¤ot|{| ~≥¤·¨µ¯∏±§ot|{vl ∀本研究历时 z ¤kt||t ∗ t||zl o研究了毛白
杨k Ποπυλυστοµεντοσα ≤¤µµql在华北平原农区的间作系统林木遮荫面积和遮荫程度的变化情况 ∀
t 研究地区基本情况
研究选择在河北省毛白杨栽培面积较大的 u个县进行 ∀大名县位于河北省的南部 o处于东经 ttwβ
wvχ ∗ ttxβu{χ o北纬 vyβsvχ ∗ vyβvsχ ~定州市位于河北省的中部 o处于东经 ttwβw{χ ∗ ttxβtxχ o北纬 v{βtwχ ∗
v{βwsχ ∀u县均属暖温带半湿润大陆性季风气候 o其气象条件如表 t ∀
表 1 调查区气象条件
Ταβ .1 Ωεατηερ χονδιτιον οφ χουντιεσ
地点
≤²∏±·¼
平均气温
× °¨³¨µ¤·∏µ¨k ε l
降水量
°µ¨¦¬³¬·¤·¬²±k°°l
日照时数
≥∏±¶«¬±¨ §∏µ¤·¬²±k«l
无霜期
ƒµ²¶·¯¨¶¶§¤¼k§l
大风日数
Š¤¯¨§¤¼k§l
干热风天数
„µ¬§º¬±§§¤¼k§l
大名 ⁄¤°¬±ª tv qv x|{ q{ uxw{ q{ t|z t{ z
定州 ⁄¬±ª½«²∏ tu qw xv{ qs uyvu q{ t|t tz {
间作地设置在河流的故道 !沙荒地和次耕地 o土壤的理化性质和养分状况较差 ∀大名县试验区是在
南李庄乡的西村 ot|{x年种植 o测定时为中龄林 o林木株行距为 w ° ≅ vs °∀试验地总面积 vv «°u ∀定州
市试验区是在高蓬乡的钮店 ot||t年定植 o测定时为幼林 o株行距分别为 v ° ≅ u ° ≅ t{ ° o面积分别为 xs
«°u ∀以上间作地块林木的行向均为南北走向 ∀
u 研究方法
林木生长指标的测定 }采用常规的测定方法 o在每年的秋季林木生长停止时 o对毛白杨的树高 !胸
径 !冠幅 !枝下高进行测定 ∀林木阴影和全光下光照强度测定 }选择晴朗的天气分别在幼林和成林 o用棒
状照度计在林木阴影的顶部 !中部和底部测定光照强度 o同时测定全光下的光照强度 ∀
林木遮荫面积的计算采用笔者推导的计算公式k袁玉欣 ot||{l o散生状林木遮荫面积计算公式是 }
Σ € λ䦲¶¤µ¦·ªk δΠλ·ªηlkt p ¶¬±u ηltΠuΠ¶¬±η n ΠδuΠw p Πδu≈|s p ¤µ¦·ªk δΠλ·ªηl Πzus ktl
Στ € ΝΣ kul
式中 oΣ !Στ 分别是平均单株毛白杨的遮荫面积和单位面积林木遮荫面积 ~λ!δ 分别是毛白杨的冠长和
冠幅 ~η是太阳高度角 ~Ν是单位面积林木株数 ∀林木行内郁闭后时 o采用公式 }
Σ € λΤσkt p ¶¬±u ηltΠuΠ¶¬±η #¶¬±Α n δΤσ kvl
式中 o Τσ是林木株距 o即林木行内郁闭后 o平均单株遮荫面积近似成矩形 o同时矩形的一个边变为林木
的株距 ~Α是太阳方位角 ~其它同上 ∀如果林木行间充分郁闭 o在中午时分的遮荫面积为 }
Σ°¬± € δΤσ kwl
v 结果分析
311 幼林遮荫面积计算
幼林林木在间作的最初几年基本呈现散生状态 o遮荫面积的计算采用式ktl ~以后随林木冠幅的不
断增加 o株间进入郁闭状态 o遮荫面积的变化主要是由冠长引起的 o用式kvl计算 ∀式ktl中林木的遮荫
面积的计算不仅与有关测树因子有关 o而且也是时间的函数 o包括季节变化和一天中不同时刻的变化 ∀
林木全年的平均遮荫面积应是生长季每天每一时刻遮荫面积的平均 o这就需要对ktl式进行微分计算 ∀
然而 o这样的计算十分复杂并且工作量较大 o所以 o可从一年中 w ∗ {月选择几个典型日期进行遮荫情况
计算 ∀林木遮荫与林木的生长有关 o其测树因子生长情况见表 u ∀
从表 u可以看出 o由于林木栽植采用了 u °和 t{ °两种行距交替进行的方式 o这样在间作的最初两
年林木基本为散生状态 o以后林木的小行间k指 u °的小行距l和株间逐渐郁闭 ∀这样 o在计算时 o就应
把郁闭的部分看成一个整体 o其冠长不变 o但其单株平均冠幅变成 }
平均冠幅 € k小行距 n 平均冠幅l Α u kxl
由于林木生长指标的测定是在每年生长结束后进行的 o考虑到树冠是一个逐步生长的过程 o这样在计算
树冠指标的平均值时采用 }
平均冠幅或冠长 € k上一年数据 n 当年数据l Α u kyl
由此计算的结果超过林木的株距或林木的小行距就把郁闭的部分看成一个整体计算其面积 ∀依据ktl !
kvl !kxl和kyl式 o对表 u中的毛白杨平均单株进行不同间作年份 !季节和一天中不同时刻的遮荫面积计
zv 第 t期 袁玉欣等 }杨粮间作系统中林木遮荫作用研究
算 ∀计算时应选择叶面积较大的时期即农历的谷雨到处暑才有意义 o计算结果见表 v ∀
表 2 幼林部分测树因子的年生长情况(定州市钮店 3 µ ≅ 2 µ ≅ 18 µ )
Ταβ .2 Σοµε ποπλαρ αννυαλ γροωτη φαχτορσ οφ ψουνγ γροωτη(Νιυδιαν ϖιλλαγε οφ ∆ινγζηου , σπαχινγ 3 µ ≅ 2 µ ≅ 18 µ )
间作年限
Œ±·¨µ¦µ²³³¬±ª·¬° k¨¤l
平均树高
‹ ¬¨ª«·k°l
平均冠幅
≤µ²º± §¬¤°¨ ·¨µk°l
平均枝下高
…²¯¨«¬ª«k°l
平均冠长
≤µ²º± ¯¨ ±ª·«k°l
t u qxs t qus u qsz s qwt
u w qx| u qwz u qsz u qxu
v y qsu v qv| u qsz v q|x
w y q|z v qzy u qsz w q|s
x | quv v q|{ v qtx y qs{
y ts q|y w qwx v qtx z q{t
z tv qs| x qu{ v quy | q{v
表 3 幼林单株遮荫面积的变化过程(定州市钮店 3 µ ≅ 2 µ ≅ 18 µ )
Ταβ .3 Τηε ποπλαρ χροων σηαδοω αρεα χηανγε χουρσε οφ ψουνγ γροωτη
(Νιυδιαν ϖιλλαγε οφ ∆ινγζηου , σπαχινγ 3 µ ≅ 2 µ ≅ 18 µ )
间作年份
Œ±·¨µ¦µ²³³¬±ª·¬°¨
k¤l
月日#时节
k°°2§§l
不同时间单株遮荫面积
≤µ²º± ¶«¤§²º ¤µ¨¤ ³¨µ·µ¨¨¬± §¬©©¨µ¨±··¬°¨ ²©¤§¤¼ k°ul
z }ss { }ss | }ss ts }ss tt }ss tu }ss tv }ss tw }ss tx }ss ty }ss tz }ss
t
sw2us ∗ uvk谷雨 Š• lt
sx2us ∗ uvk小满 Šƒl
sy2us ∗ uvk夏至 ≥≥l
sz2us ∗ uvk大暑 Š‹l
s{2us ∗ uvk处暑 ‹l
s qx{ s qww s qv{ s qvx s qvv s qvv s qvv s qvx s qv{ s qww s qx{
s qxt s qwt s qvz s qvw s qvu s qvt s qvu s qvw s qvz s qwt s qxt
s qw| s qws s qvy s qvv s qvu s qvt s qvu s qvv s qvy s qws s qw|
s qxt s qwt s qvz s qvw s qvu s qvt s qvu s qvw s qvz s qwt s qxt
s qx{ s qww s qv{ s qvx s qvv s qvv s qvv s qvx s qv{ s qww s qx{
u
sw2us ∗ uvk谷雨 Š• l
sx2us ∗ uvk小满 Šƒl
sy2us ∗ uvk夏至 ≥≥l
sz2us ∗ uvk大暑 Š‹l
s{2us ∗ uvk处暑 ‹l
| qxw y qwv x qsx w qu| v q{x v qzs v q{x w qu| x qsx y qwv | qxw
z q{y x qzu w qyu v q|w v qxs v qvv v qxs v q|w w qyu x qzu z q{y
z qwv x qxv w qxs v q{w v qws v qut v qws v q{w w qxs x qxv z qwv
z q{{ x qzw w qyv v q|x v qxt v qvw v qxt v q|x w qyv x qzw z q{{
| qx| y qwx x qsz w qvs v q{y v qzt v q{y w qvs x qsz y qwx | qx|
v
sw2us ∗ uvk谷雨 Š• l
sx2us ∗ uvk小满 Šƒl
sy2us ∗ uvk夏至 ≥≥l
sz2us ∗ uvk大暑 Š‹l
s{2us ∗ uvk处暑 ‹l
t{ quy tv qwt tt qs{ | qyu { qw| z qws { qw| | qyu tt qs{ tv qwt t{ quy
tx q{| tu qw| ts qyt | qvy { qv| z qws { qv| | qvy ts qyt tu qw| tx q{|
tx quz tu quv ts qw{ | qu{ { qvx z qws { qvx | qu{ ts qw{ tu quv tx quz
tx q|v tu qxt ts qyu | qvz { qv| z qws { qv| | qvz ts qyu tu qxt tx q|v
t{ qvw tv qww tt qs| | qyv { qw| z qws { qw| | qyv tt qs| tv qww t{ qvw
w
sw2us ∗ uvk谷雨 Š• l
sx2us ∗ uvk小满 Šƒl
sy2us ∗ uvk夏至 ≥≥l
sz2us ∗ uvk大暑 Š‹l
s{2us ∗ uvk处暑 ‹l
uu qzx ty qtu tu q|u ts q|v | qv| z q{| | qv| ts q|v tu q|u ty qtu uu qzx
t| qxs tw q{y tu qu| ts qx{ | qux z q{| | qux ts qx{ tu qu| tw q{y t| qxs
t{ qyy tw qxs tu qts ts qwz | qus z q{| | qus ts qwz tu qts tw qxs t{ qyy
t| qxy tw q{{ Œu qvs ts qx| | qux z q{| | qux ts qx| tu qvs tw q{{ t| qxy
uu q{x ty qty tu q|w ts q|w | qv| z q{| | qv| ts q|w tu q|w ty qty uu q{x
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uz qst t{ qz| tw q{v tu qvy ts qwx { qys ts qwx tu qvy tw q{v t{ qz| uz qst
uu q|{ tz quv tw qsx tt q|v ts qu{ { qys ts qu{ tt q|v tw qsx tz quv uu q|{
ut q|x ty qz| tv q{t tt q{s ts quu { qys ts quu tt q{s tv q{t ty qz| ut q|x
uv qsx tz quy tw qsy tt q|w ts qu{ { qys ts qu{ tt q|w tw qsy tz quy uv qsx
uz qtw t{ q{w tw q{y tu qvz ts qwy { qys ts qwy tu qvz tw q{y t{ q{w uz qtw
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vu qv| ut q|{ ty q|z tv q{w tt qwv | qs{ tt qwv tv q{w ty q|z ut q|{ vu qv|
uz qu| us qst tx q|{ tv qvs tt qut | qs{ tt qut tv qvs tx q|{ us qst uz qu|
ux q|{ t| qwx tx qy{ tv qtv tt qtv | qs{ tt qtv tv qtv tx qy{ t| qwx ux q|{
uz qv{ us qsw tx q|| tv qvt tt qut | qs{ tt qut tv qvt tx q|| us qsw uz qv{
vu qxx uu qsw tz qss Œv q¶y tt qwv | qs{ tt qwv tv q{y tz qss uu qsw vu qxx
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sx2us ∗ uvk小满 Šƒl
sy2us ∗ uvk夏至 ≥≥l
sz2us ∗ uvk大暑 Š‹l
s{2us ∗ uvk处暑 ‹l
v| qwt uy qut t| q{x tx q{{ tu q{t | q{v tu q{t tx q{{ t| q{x uy qut v| qwt
vu q|w uv qzs t{ qx{ tx qt| tu qxv | q{v tu qxv tx qt| t{ qx{ uv qzs vu q|w
vt qvs uv qss t{ qut tw q|z tu qwv | q{v tu qwv tw q|z t{ qut uv qss vt qvs
vv qsx uv qzw t{ qyt tx qus tu qxw | q{v tu qxw tx qus t{ qyt uv qzw vv qsx
v| qyu uy qu{ t| q{{ tx q|s tu q{u | q{v tu q{u tx q|s t| q{{ uy qu{ v| qyu
ktl Š• } Šµ¤¬±µ¤¬±oŠƒ }Šµ¤¬±©∏¯¯o≥≥ }≥∏°° µ¨¶²¯¶·¬¦¨ oŠ‹ }Šµ¨¤·«¨¤·o‹ }¬°¬·²©«¨¤·q
{v 林 业 科 学 v{卷
从表 v可以看出 }ktl一天中林木的遮荫面积以中午为中点上 !下午对称 o并以 tu时为最小 ~kul不
同季节林木的遮荫面积以夏至为中点前后对称 o并以夏至中午 tu时为全年的极小值 ∀为直观反映毛白
杨不同时刻和不同季节的平均单株遮荫面积的变化情况 o作图 t ∀
图 t 毛白杨幼林平均单株遮荫面积不同季节和时刻的变化情况及间作年限
和平均单株遮荫面积的关系图k定州市钮店 v ° ≅ u ° ≅ t{ °l
ƒ¬ªqt ׫¨ ³²³¯¤µ¦µ²º± ¶«¤§²º ¤µ¨¤¦«¤±ª¨ ¦²∏µ¶¨ ¬± §¬©©¨µ¨±·¶¨¤¶²±¶o§¬©©¨µ¨±··¬°¨²©¤§¤¼ ¤±§§¬©©¨µ¨±·
¬±·¨µ¦µ²³³¬±ª¼¨ ¤µ¶¬±·«¨ ¶·¤ª¨ ²©¼²∏±ªªµ²º·«k‘¬∏§¬¤± √¬¯¯¤ª¨ ²© ⁄¬±ª½«²∏o¶³¤¦¬±ªv ° ≅ u ° ≅ t{ °l
从图 t中可以清楚地看出 o林木遮荫面积不同季节的变化和 t§中不同时刻的变化 ∀同时还可以看
出 o供试整个间作期林木的遮荫可明显分两个阶段 ot ∗ v ¤林木的树冠可以无任何限制地生长 o其遮荫
的面积可以散生林木计算 ow ∗ z ¤林木的株间和小行距已经呈郁闭状 o其平均单株遮荫面积可以林木郁
闭后的公式计算 o同时由于采用合理的大小行距配置 o所以林木平均单株遮荫面积的增长过程缓慢 ∀图
中林木遮荫面积k Ψl的增长与间作年限k ξl的关系比较密切 o可用下式表示 }
Ψ € v qtwvz ξ p s qzv{z kρ € s q|zxyl kzl
利用表 v o可以计算出单株所占面积林木的遮荫指数kΣΙl o其计算公式是 }
ΣΙk h l € ΤΣαΠΛα ≅ tss k{l
式中 o Τσα是林木遮荫面积 ~Λα是单株所占面积 ∀由式k{l计算的结果见表 w ∀
表 4 幼林的遮荫指数(定州市钮店 3 µ ≅ 2 µ ≅ 18 µ )
Ταβ .4 Τηε σηαδινγ ινδεξ οφ ποπλαρ ψουνγ γροωτη (Νιυδιαν ϖιλλαγε οφ ∆ινγζηου , σπαχινγ 3 µ ≅ 2 µ ≅ 18 µ )
间作年份 Œ±·¨µ¦µ²³³¬±ª·¬° k¨¤l t u v w x y z
平均单株遮荫面积 ≥«¤§¬±ª¤µ¨¤k°ul s qv| x qus tt quy tv qtz tx qtw tz qvy us qvw
遮荫指数 ≥«¤§¬±ª¬±§¨¬k ΣΙlk h l t qv tz qv vz qx wv q| xs qx xz q| yz q{
表 w中说明 o在间作进行到第 x ¤时 o林木的遮荫指数已经超过 xs h o说明遮荫已经很严重了 ∀这
种间作模式是采用大小行距配置形式 o对农林长期间作比较有利 o否则在单位面积株数相同的情况下 o
采用一般的株行距配置 o林木的遮荫指数会更大 ∀在林木的遮荫范围内 o林木的遮荫程度也与树冠阴影
处的透光率有关 o见表 x ∀
表 x为上午每间隔 t«毛白杨幼林阴影部分的相对光照强度变化过程 o下午的情况基本与上午是对
称的 ∀
|v 第 t期 袁玉欣等 }杨粮间作系统中林木遮荫作用研究
表 5 幼林阴影中光照强度日变化情况(定州市钮店 树龄 3 α 3 µ ≅ 2 µ ≅ 18 µ )
Ταβ .5 Τηε δαιλψ ραδιατιον ιντενσιτψ υνδερ τηε ποπλαρ χροων σηαδοω ιν τηε σταγε οφ ψουνγ γροωτη
(Νιυδιαν ϖιλλαγε οφ ∆ινγζηου , σπαχινγ 3 µ ≅ 2 µ ≅ 18 µ , τηε τηιρδ ιντερχροππινγ ψεαρ)
阴影部位 不同时间阴影中光照强度 •¤§¬¤·¬²±¬±·¨±¶¬·¼ ∏±§¨µ¦µ²º± ¶«¤§²º ¬± §¬©©¨µ¨±··¬°¨ ktsv ∏¯¬l
≥«¤§²º z }ss { }ss | }ss ts }ss tt }ss tu }ss
顶部 ײ³ { q| t| qw u{ qu vx qu vy qt v{ qt
中部 ¬§§¯¨ { qx ty qy uu q{ uy q{ vs qu vw qu
基部 …²·²° { qv ty qv t| qt uw qy uz q| vu qt
平均 „√¨ q { qy tz qw uv qw u{ q| vt qw vw q{
全光 ≥∏±¶«¬±¨ | qv us qz vs qv ws qu xt qz ys qx
透光率 ×µ¤±¶°¬·¤±¦¨k h l s q|u s q{w s qzz s qzu s qyu s qx{
利用表 w !表 x可以估计出幼林不同间作年限的遮荫程度 ∀需要说明的是 o林木阴影部分的相
对光照强是和间作年限成反比 o利用某一年中某一天的测定数据计算间作各年的林木遮荫程度精度是
不很高 o但可以用其来表示一种大致的趋势 o其计算公式是 }
Σ∆k h l € ΣΙkt p Ρρl ≅ tss k|l
式中 oΣ∆是遮荫程度 ~Ρρ是林木阴影中相对光照强度 ∀利用式k|l计算结果见表 y ∀
表 6 幼林不同间作年份林木的平均遮荫程度计算(定州市钮店 3 µ ≅ 2 µ ≅ 18 µ )
Ταβ .6 Τηε ποπλαρ αϖεραγε σηαδινγ δεγρεε οφ διφφερεντ ιντερχροππινγ ψεαρσιν τηε σταγε οφ ψουνγ γροωτη
(Νιυδιαν ϖιλλαγε οφ ∆ινγζηου , σπαχινγ 3 µ ≅ 2 µ ≅ 18 µ )
间作年份 Œ±·¨µ¦µ²³³¬±ª·¬° k¨¤l t u v w x y z
遮荫程度 ≥«¤§¬±ª§¨ªµ¨ k¨ Σ∆lk h l s qv w qu | qt ts qz tu qv tw qt ty qx
从表 y中看出 o林木的遮荫程度随间作年限的推移而逐步提高 o到间作第 w ¤时林木的遮荫程度已
超过 ts h ∀有研究说明 o在没有地下根系竞争的条件下 o遮荫程度到达 ux h并不影响小麦的产量k±∏¶¤2
§¤ot|{|l ∀表中说明 o甚至在间作第 z ¤遮荫程度也未达到 us h o想来对作物产量当无太大的影响 ∀然
而作物产量分析结果 o在该模式下农作物的产量在第 x ¤就开始有明显的下降k袁玉欣等 ot||yl ∀分析
产生这种矛盾的主要原因 o一是计算时利用的阴影中光照强度数据是间作第 v ¤的数据 o使间作第 w ¤
以后计算的遮荫程度偏小 ~二是随间作林木的生长 o根系对农作物的生长已经有不同程度的负作用 o造
成农作物产量受到影响 ∀所以 o间作条件下造成农作物产量下降的遮荫强度会比 ux h遮荫强度低 ∀从
试验结果看 otx h的遮荫程度是可以接受的最高遮荫上限 ∀
212 成林遮荫面积计算
成林与幼林的计算过程相似 o所不同的是成林的行内早已郁闭 o故可用式kvl计算 ∀林木生长情况
见表 z ∀
表 7 成林部分测树因子的年生长情况(大名县西村 4 µ ≅ 30 µ )
Ταβ .7 Σοµε ποπλαρ αννυαλ γροωτη φαχτορσ οφ µατυρε στανδ(Ξιχυν ϖιλλαγε οφ ∆αµινγ χουντψ, σπαχινγ 4 µ ≅ 30 µ )
间作年限
Œ±·¨µ¦µ²³³¬±ª·¬° k¨¤l
平均树高
‹ ¬¨ª«·k°l
平均冠幅
≤µ²º± §¬¤°¨ ·¨µk°l
平均枝下高
…²¯¨«¨¬ª«·k°l
冠长
≤µ²º± ¯¨ ±ª·«k°l
ts ty qx y q| x qs tt qx
tt tz qu z qw x qs tu qu
tu tz qw z qx x qs tu qw
tv t{ qz z qz x qu tv qx
tw t| qx z q{ x qu tw qv
利用表 z可计算出不同年份的林木平均单株遮荫面积 o见表 { ∀
sw 林 业 科 学 v{卷
表 8 成林单株遮荫面积的变化过程(大名县西村 4 µ ≅ 30 µ )
Ταβ .8 Τηε ποπλαρ χροων σηαδοω αρεα χηανγε χουρσε οφ µατυρε στανδ
(Ξιχυν ϖιλλαγε οφ ∆αµινγ χουντψ, σπαχινγ 4 µ ≅ 30 µ )
间作年限
Œ±·¨µ¦µ²³³¬±ª·¬°¨ k¤l
月日#时节
k°°2§§l
不同时间单株遮荫面积 ≤µ²º± ¶«¤§²º ¤µ¨¤ ³¨µ·µ¨¨¬± §¬©©¨µ¨±··¬°¨ k°ul
z }ss { }ss | }ss ts }ss tt }ss tu }ss tv }ss tw }ss tx }ss ty }ss tz }ss
ts
sw2us ∗ uvk谷雨 Š• l
sx2us ∗ uvk小满 Šƒl
sy2us ∗ uvk夏至 ≥≥l
sz2us ∗ uvk大暑 Š‹l
s{2us ∗ uvk处暑 ‹l
tuw qu {s qv x| qx wy qz vy q| uz qw vy q| wy qz x| qx {s qv tuw qu
tsw qt zu qz xx qz ww qy vy qs uz qw vy qs ww qy xx qz zu qz tsw qt
|{ q| zs qy xw qy wv q| vx qz uz qw vx qz wv q| xw qy zs qy |{ q|
tsw qw zu q{ xx q{ ww qy vy qs uz qw vy qs ww qy xx q{ zu q{ tsw qw
tuw q| {s qx x| qy wy qz vy q| uz qw vy q| wy qz x| qy {s qx tuw q|
tt
sw2us ∗ uvk谷雨 Š• l
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sy2us ∗ uvk夏至 ≥≥l
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tv{ qs {{ qv yw q{ xs qw v| qv u{ qy v| qv xs qw yw q{ {{ qv tv{ qs
ttx qv z| q{ ys qy w{ qs v{ qv u{ qy v{ qv w{ qs ys qy z| q{ ttx qv
ts| qw zz qw x| qv wz qu vz q| u{ qy vz q| wz qu x| qv zz qw ts| qw
ttx qz z| q| ys qz w{ qs v{ qv u{ qy v{ qv w{ qs ys qz z| q| ttx qz
tv{ q{ {{ qy yx qs xs qw v| qv u{ qy v| qv xs qw yx qs {{ qy tv{ q{
tu
sw2us ∗ uvk谷雨 Š• l
sx2us ∗ uvk小满 Šƒl
sy2us ∗ uvk夏至 ≥≥l
sz2us ∗ uvk大暑 Š‹l
s{2us ∗ uvk处暑 ‹l
twv qx |t q{ yz qw xu qv ws q| u| qz ws q| xu qv yz qw |t q{ twv qx
tt| q{ {u q| yv qs xs qs v| q{ u| qz v| q{ xs qs yv qs {u q| tt| q{
ttv qz {s qw yt qz w| qt v| qw u| qz v| qw w| qt yt qz {s qw ttv qz
tus qu {v qt yv qs w| q| v| q{ u| qz v| q{ w| q| yv qs {v qt tus qu
tww qu |u qt yz qx xu qw ws q| u| qz ws q| xu qw yz qx |u qt tww qu
tv
sw2us ∗ uvk谷雨 Š• l
sx2us ∗ uvk小满 Šƒl
sy2us ∗ uvk夏至 ≥≥l
sz2us ∗ uvk大暑 Š‹l
s{2us ∗ uvk处暑 ‹l
txs qv |x q| zs qt xw qu wu qt vs qv wu qt xw qu zs qt |x q| txs qv
tux qw {y qx yx qw xt qy wt qs vs qv wt qs xt qy yx qw {y qx tux qw
tt{ q| {v q{ yw qs xs q{ ws qy vs qv ws qy xs q{ yw qs {v q{ tt{ q|
tux q{ {y qz yx qx xt qz wt qs vs qv wt qs xt qz yx qx {y qz tux q{
txt qt |y qt zs qu xw qv wu qt vs qv wu qt xw qv zs qu |y qt txt qt
tw
sw2us ∗ uvk谷雨 Š• l
sx2us ∗ uvk小满 Šƒl
sy2us ∗ uvk夏至 ≥≥l
sz2us ∗ uvk大暑 Š‹l
s{2us ∗ uvk处暑 ‹l
tx| qv tss qz zv qt xy qs wv qs vs q{ wv qs xy qs zv qt tss qz tx| qv
tvu qx |s qz y{ qs xv qu wt q{ vs q{ wt q{ xv qu y{ qs |s qz tvu qx
tux qx {z q{ yy qy xu qv wt qw vs q{ wt qw xu qv yy qy {z q{ tux qx
tvu q| |s q| y{ qt xv qu wt q{ vs q{ wt q{ xv qu y{ qt |s q| tvu q|
tys qt tst qt zv qu xy qt wv qs vs q{ wv qs xy qt zv qu tst qt tys qt
从表 {可以看出 o不同季节和一天中不同时刻平均单株阴影面积的变化规律与幼林是相同的 o所不
同的是成林的绝对值较大 ∀
图 u 毛白杨成林平均单株遮荫面积不同季节和一天中不同时刻的变化情况k大名县西村 w ° ≅ vs °l
ƒ¬ªqu ׫¨ ³²³¯¤µ¦µ²º± ¶«¤§²º ¤µ¨¤¦«¤±ª¨ ¦²∏µ¶¨ ¬± §¬©©¨µ¨±·¶¨¤¶²±¶¤±§§¬©©¨µ¨±··¬°¨²©¤§¤¼
k÷¬¦∏± √¬¯¯¤ª¨ ²© ⁄¤°¬±ª¦²∏±·¼o¶³¤¦¬±ªw ° ≅ vs °l
τ 间作第 ts ¤k׫¨ ·¨±·«¬±·¨µ¦µ²³³¬±ª¼¨ ¤µl ~ ρ间作第 tw ¤k׫¨ ©²∏µ·¨ ±¨¬±·¨µ¦µ²³³¬±ª¼¨ ¤µl
图 u中表示间作第 ts ¤和间作第 tw ¤不同季节和一天中不同时刻 o林木平均单株阴影面积变化用
以反映间作年限与林木平均单株遮荫面积的关系 ∀
成林树冠阴影的透光率与幼林相比是有区别的 o见表 | ∀
tw 第 t期 袁玉欣等 }杨粮间作系统中林木遮荫作用研究
表 9 一天中不同时间全光和林木遮荫条件下的光照强度(大名县西村 1996 − 05 − 26)
Ταβ .9 Τηε ραδιατιον ιντενσιτιεσ υνδερ τρεε σηαδοω ανδ συνσηινειν διφφερεντ τιµε οφ α δαψ
(Ξιχυν ϖιλλαγε οφ ∆αµινγ χουντψ, Μαψ 26 , 1996)
处理
×µ¨¤·° ±¨·
重复
⁄∏³¯¬¦¤·¬²±
部位
°¤µ·
不同时间时的光照强度 •¤§¬¤·¬²±¬±·¨±¶¬·¬¨¶¬± §¬©©¨µ¨±··¬° k¨¯ ∏¬l
z }ss
≅ tss
{ }ss
≅ tss
| }ss
≅ tss
ts }ss
≅ tss
tt }ss
≅ tss
tu }ss
≅ tss
林木阴影
Œ± ¶«¤§²º
t
底部 …²·²° w| qt |{ qx tsu qv tv qu ts q{ ut qz
中部 ¬§§¯¨ yx qv txs q| tsx qw tu qx tt qy uv qw
顶部 ײ³ {z qu t{| qu tsv qx tv q| tx qu uw q{
平均 „√¨q yz qu twy qu tsv qz tv qu tu qx uv qv
u
底部 …²·²° xt qx |y q| ttt qs tu qz ts qw us qy
中部 ¬§§¯¨ y| q{ tyw q| ttw qs tu qy tu qz t| qt
顶部 ײ³ {| qx t{| qu ttt qx tx qt tx qx vt qy
平均 „√¨q zs qv txs qv ttu qu tv qx tu q| uv q{
v
底部 …²·²° xy qv |y qv {| qw tu qu tu qw uu qs
中部 ¬§§¯¨ zs qt tyu q{ ttv qv tu qs tu qw us qs
顶部 ײ³ |s qt t{{ q| ttz q| tt q{ tx qs u| qw
平均 „√¨q zu qu tw| qv tsy q| tu qs tv qv uv q{
w
底部 …²·²° xs qz |z qz |t qs tu qv ts qu ut qy
中部 ¬§§¯¨ yz qy tyt qy tt{ qx tw qu tv qs us qw
顶部 ײ³ {{ qz t|t qx tt| qz tu qt tw qx u| q|
平均 „√¨q y| qs txs qv ts| qz tu q| tu qy u| qs
x
底部 …²·²° xx qy tst qs |x qx tt qx tu qx uv qs
中部 ¬§§¯¨ zt qw tyu qv ttu qs tw qx tu q{ ut qw
顶部 ײ³ |t q{ t{| q{ tt{ qw tv qu tw qz vt qz
平均 „√¨q zu q| txt qs ts{ qy tv qt tv qv ux qw
总平均 Š¨ ±¨ µ¤¯ ¤√¨q zs1v tw|1w ts{1t tu1| tu1| uw1s
全光条件
≥∏±¶«¬±¨ p p p {x q| utw qs uyu qs vt qz ux qw w{ qy
透光率
×µ¤±¶°¬·¤±¦¨k h l p p p s q{u s qzs s qwu s qwt s qxt s qw|
利用表 {和表 |中有关林木阴影的相对光照强度材料 o可以计算出林木的遮荫指数和遮荫程度 o见
表 ts ∀
表 10 成林的遮荫指数和遮荫程度(大名县西村 4 µ ≅ 30 µ )
Ταβ .10 Τηε σηαδινγ ινδεξ ανδ σηαδινγ δεγρεε οφ µατυρε στανδ (Ξιχυν ϖιλλαγε οφ ∆αµινγ χουντψ, σπαχινγ 4 µ ≅ 30 µ )
间作年限 Œ±·¨µ¦µ²³¬±ª·¬°¨ k¤l ts tt tu tv tw
平均单株阴影面积 ≥«¤§²º ¤µ¨¤k°ul yt qy yz qv y| q| zu q{ zy qs
遮荫指数 ≥«¤§¬±ª¬±§¨¬k ΣΙl k h l xt qv xy qs x{ qu ys qy yv qv
遮荫程度 ≥«¤§¬±ª§¨ªµ¨ k¨ Σ∆l k h l uu q{ uw q| ux q| uy q| u{ qt
表 ts中可以看出 o在该间作模式条件下 o从间作第 ts¤起以后多年的遮荫指数已超过 xs h o并且呈
现逐年增大的趋势 o同样遮荫程度也高于 us h o并且也呈现逐年增大的趋势 o在这样的遮荫情况下 o农
作物的因光照强度不足而减产 o加上杨树成林比较强大的根系系统与农作物竞争水肥 o作物减产几乎是
肯定的 ∀事实上 o从作物产量分析得知在间作进行到第 ts ¤时 o间作系统中的作物产量确是逐年下降
的 o且产量低于对照k袁玉欣等 ot||yl ∀与表 w和表 y相比 o同样是 xs h遮荫指数 o成林的实际遮荫程度
要高得多 o一是说明成林的树冠比幼林浓密 o二是说明用遮荫程度来描述林木遮荫更符合实际情况 ∀
v 结论
通过计算 o幼林kv ° ≅ u ° ≅ t{ °lt ∗ z ¤的平均遮荫面积指数为 t1v h ∗ yz1{ h o遮荫程度为 s1v h
∗ ty1x h ∀
中龄林 ) 成林kw ° ≅ vs °lts ∗ tw ¤的平均遮荫面积指数是 xt1v h ∗ zy1s h o而遮荫程度为 uu1{ h
uw 林 业 科 学 v{卷
∗ u{1t h ∀
参照间作产量测定结果 o利用遮荫程度作为描述林木对作物的遮荫 o比用遮荫指数更符合实际 o同
时提出林木田间的 tx h的遮荫程度是可以接受的对作物的遮荫上限 ∀
参 考 文 献
李树人 o赵 勇 q树冠遮光数学模型的研究 q河南农业大学学报 ot||w ou{kwl }vyt ∗ vyy
王广钦 o徐文波 o廖晓海等 q农桐间作与作物产量 q河南农业大学学报 ot|{v oktl }u| ∗ vz
王汉杰 o混农林业系统内部的光能分布 q生态学杂志 ot||t otsktl }uz ∗ vu
吴力立 o周本琳 o王宗淳 q农林间作系统树冠遮荫面积的探讨 q见熊文愈主编 q中国农林复合经营研究与实践 q南京 }江苏科技出版社 o
t||w }ws ∗ wy
袁玉欣 q生存与发展的结合 ) ) ) 混农林业的崛起 q生态农业研究 ot||w oukul }us ∗ uw
袁玉欣 o裴保华 o王文全等 q杨粮间作对农作物产量的影响 q河北农业大学学报 ot||y ot|kul }vw ∗ ws
袁玉欣 o裴保华 o王九龄 q国外农林间作研究进展 q世界林业研究 ot||{ ottkxl }uy ∗ vt
±∏¶¤§¤ƒ q≥¬°∏¯¤·¬²± ²©·µ¨¨¶«¤§²º ¬± ¤ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ¶¼¶·¨°¶qŒ±} • ¬¨©¶±¼§¨µ• ≥ qo ετ αλo §¨¶q °¨ ·¨²µ²¯²ª¼ ¤±§ „ªµ²©²µ¨¶·µ¼o‘¤¬µ²¥¬oŒ≤• „ƒ ot|{| o
txz ∗ tyt
≥¤·¨µ¯∏±§⁄ • qƒ²µ¨¶·µ¼ ¶«¤§²º¶}«²º °∏¦«¶«¨ ·¯¨µ¬± ¤¶«¨ ·¯¨µº²²§‚ƒ²µ¨¶·∞¦²¯ q¤±§ ¤±¤ª¨ ° ±¨·ot|{v qx }uz ∗ vz
≥¬±ª« • ° o ’±ª ≤ Žo≥¤«¤µ¤± ‘q„¥²√¨ ¤±§¥¨ ²¯º ªµ²∏±§¬±·¨µ¤¦·¬²±¬± ¤¯ ¼¯ ¦µ²³³¬±ª¬± ¶¨ °¬2¤µ¬§Œ±§¬¤q„ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ≥¼¶·¨°¶ot|{| o| }ux| ∗ uzw
vw 第 t期 袁玉欣等 }杨粮间作系统中林木遮荫作用研究