全 文 ：第 17 卷 第 5 期
Vol. 17 No . 5
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2009 年 9 月
Sep. 2009
黄土高原旱地苹果园生草对果园小气候的影响
李会科1, 3, 梅立新2, 3 , 高 华2, 3*
( 1. 西北农林科技大学资源与环境学院, 陕西 杨陵 712100; 2. 西北农林科技大学园艺学院, 陕西 杨陵 712100;
3. 陕西省苹果工程技术中心, 陕西 杨陵 712100; )
摘要:研究黄土高原旱地苹果园行间种植白三叶( T r if olium r ep ens L. )和多年生黑麦草( Lo lium perenne L. )对果
园小气候的影响。采用定位观测的方法,对渭北旱地生草苹果园空气温度、相对湿度、土壤温度等小气候因子进行
了测定,同时以清耕果园为对照进行同步观测。结果表明 :生草调节了苹果园近地层的大气温度,提高了果园相对
湿度 ,调节土壤温度, 降低风速和相对照度;在牧草的不同发育阶段上述调节作用不同, 且调节程度与草的种类密
切相关, 灰色关联度分析结果表明渭北旱地苹果园种植白三叶小气候综合效应优于种植多年生黑麦草。
关键词:苹果; 行间生草;小气候; 渭北地区
中图分类号: S541. 3; S543. 6; S66. 1 文献标识码: A 文章编号: 10070435( 2009) 05061506
Effect of Grass Planting on the Microclimate of Apple Orchard
in the Dryland Area of Loess Plateau
LI Huike1, 3 , MEI Lixin2, 3 , GAO H ua2, 3*
( 1. Col lege of Environment and Resource, Northw est A& F University, Yangling, Shaanxi Provin ce 712100, C hina;
2. C ol lege of H ort icul ture, Northw es t A& F University, Yangl ing, S haanxi Province 712100, China; 3. Sh aanxi
Research Center of Apple Engin eering and Techn ology, Yangling, Shaan xi Province 712100, Chin a)
Abstract: The effects of interplant ing w hite clo ver ( T r if ol ium r ep ens L. ) and perennial ryegrass ( L olium
per enne L. ) on the microclimate of apple orchard in Weibei dry land area of the Loess P lateau w ere studied
w ith bareground as contro l f rom A pril to October by posit io nal sur vey of air temperature, relat ive hum idi
ty , soil temper ature, etc. T he results show that interplant ing g rasses could regulate the surface air tem
perature and soil temperature, incr ease the r elat ive humidity, and decrease the w ind speed and relat ive
light intensity in apple o rchard. A t differ ent developmental stag es, the regulat ion ef fects o f g rasses w ere
dif ferent . Furthermore, the r egulat ion ef fects w ere closely related to the types of herbaceous plant . Grey
Co rrelation A nalysis indicates that the integr ated m icroclimat ic ef fect of the w hite clover w as bet ter than
that of ryegrass in apple orchard in Weibei dr yland areas.
Key words: Apple; Interplant ing g rasses; M icr oclimate; Weibei ar eas
黄土高原是我国苹果 2大优生区之一, 苹果产
业已成为黄土高原的支柱产业。由于长期实行传统
的清耕制土壤管理模式, 导致果园土壤性状退化, 水
土流失,环境污染, 生物多样性降低,系统抗逆性减
弱等一系列生态环境问题, 不仅降低果园现有的和
潜在的生产力, 而且导致果品内在品质变劣, 市场竞
争力降低[ 1] 。
果园生草是欧美及日本等果树生产发达国家普
遍推行的果园可持续发展土壤管理模式, 取得了良
好的生态及经济效益 [ 2, 3]。我国于1998年将果园生
草制作为绿色果品生产主要技术措施在全国推
广[ 4 ] ,但实践中清耕果园面积占果园总面积 90%以
上,果园生草在我国尚处于试验与小面积应用阶
段[ 1 , 5]。近年来我国开展了不少果园生草方面研
究[ 6~ 19, 22, 24] ,大多集中在橘园、梨园等[ 7~ 13, 15~ 19, 22, 24] ,
苹果园生草方面的研究相对较少, 具体到黄土高原
渭北苹果产区则更为薄弱。目前, 已有的研究主要
集中在生草对果园土壤理化性状、土壤水分、果树生
长发育及产量与品质影响等方面 [ 10~ 19] ,只有少数学
者对桃园、葡萄园、柑橘等果园生草后小气候状况进
收稿日期: 20090730;修回日期: 20090915
基金项目:国家 十一五科技支撑计划( 2007BAD79B0107) ;陕西省 13115重大科技创新专项( 2007ZDKG08)
作者简介:李会科( 1965 ) ,男,陕西武功人,博士,副教授,主要从事农果复合型生态农业方面的研究 Email: l ihuike@ nwsuaf . edu . cn; *
通迅作者 Author for correspondence,Email: gaoh ua@ nwsuaf . edu . cn
草 地 学 报 第 17卷
行了探讨[ 6~ 10, 12, 2 2, 24] ,而对果园不同生草草种小气候
综合效应评价的研究尚未见报道。果园小气候不仅
直接影响果树的光合、呼吸及生长发育,而且对果园
土壤有机质分解、养分的迁移转化、水热交换、生物
多样性等可产生重要影响,因此, 加强果园生草复合
生态系统小气候因子的定位观测, 开展不同生草种
类果园小气候综合效应的评价研究, 不仅可为果园
生草复合生态系统功能评价及系统的优化配置提供
依据, 而且对探讨果园生草复合生态系统果树与牧
草组分间的互作关系、建立科学的果园生草技术具
有重要作用。
本研究以陕西渭北黄土高原旱地苹果园为对
象,通过定位观测,探讨生草对渭北旱地苹果小气候
因子的影响, 揭示旱地苹果园生草栽培小气候变化
特征,并对不同生草草种小气候效应进行综合评判,
以期为旱地苹果园生草复合生态系统功能评价、建
立科学的果园生草技术和加快果园生草技术的推广
提供依据。
1 材料与方法
1. 1 试验区概况
试验区位于渭北黄土高原苹果代表产区的洛川
县,地处渭北中北部,属暖温带半湿润大陆性季风气
候,平均海拔 1100 m , 年均气温 9. 2 , 日照时数
2552 h,年总辐射量 55. 41 kJ/ cm2 , 多年平均降水量
610 mm, 大于 10 的积温 3040 ,土壤为疏松的黑
垆土,质地为中壤, 土层深厚,剖面质地均匀。试验
地位于洛川县西贝兴塬面无公害苹果示范园,示范
园面积 12 hm 2 ,为半矮化红富士(富士/ M 26 /新疆野
苹果)果园, 1993年定植, 栽植密度 2 m 4 m ,东西
走向,树势中等,果园管理水平较高,旱作。2000年、
2001年分别在果树行间套种了白三叶( Tr i f olium
rep ens L. )和多年生黑麦草 ( L ol ium p er enne L. ) ,
生草带宽 2 m,树行每侧保留 1 m 清耕保护带,其中
2000年分别种植白三叶、黑麦草各3 hm 2 , 2001年种
植黑麦草 3 hm2。供试草种来源于中国农科院畜牧
所,白三叶播量为 7. 5 kg/ hm2 ,黑麦草为 15 kg/ hm2 ,
果树、牧草田间常规管理一致。
1. 2 研究方法
1. 2. 1 小气候观测方法 为便于定位观测, 依据生
草年限及生草种类, 采用典型抽样法,从生草区选设
3块观测标准地,即: T 1: 3年生黑麦草区; T 2: 4 年生
黑麦草区; T3: 4年生白三叶区, 面积 200 m 200
m,对照( CK)清耕园设置 1块标准地,面积 200 m
200 m,各标准地的立地条件以及果树、牧草田间常
规管理措施一致。
2004年于牧草返青期至果实采收期,即 4月-
10月,每月的上中下旬选择典型晴天,采用定位观测
方法,在各标准地果树行间中线上布设 3 个观测点,
同步观测 1 m 高度处气温、空气相对湿度、风速, 地
表光照度、地表最高、最低温度以及 5 cm、10 cm、15
cm、20 cm 土层温度,每次连续观测 3 d, 每天从8: 00
至 18: 00,每 2 h观测 1次,计算日平均值,本文中分
析的数据为各月观测日的平均值。气温计、风速表、
通风干湿表、照度计由西北农林科技大学生命学院
气象教研室提供,最高、最低温度计和曲管地温表由
陕西省气象设备中心提供。
1. 2. 2 小气候效应综合评价 采用灰色关联度分
析法对各生草草种小气侯效应进行综合评判, 具体
方法为:
原始数据进行无量纲化处理: 以清耕区小气
候各因子观测值为参考点,组成参考数列, 运用公式
ij( p) = ∣ xijxoj∣, i= 1, 2, 3n; n 为各因子观察值
的个数; p= 1, 2, m, m 为因子数,计算生草区各标
准地与清耕区小气候因子的差值序列, 作为被比较
数列, 然后求出 ij 的最小值 ( min ) 和最大值
( max)。
根据公式:
(k)= mini mink | xo (k)- xi (k) | + maxi maxk | xo (k)- xi( k) |
| xo( k)- x i(k) | + max
i
max
k
| xo(k)- xi (k) |
求各比较数列与参考数列的关联系数, 其中
为分辨系数,一般在 0~ 1之间,常取 0. 5。
.求关联度:关联度的一般表达式为:
r i
1
n
n
i= 1
( k) , R= 1
n
1
j
r i
在本研究中生草在对小气候各因子的调节效应
贡献可视为等权,比较数列与参考数列越接近,则表
明对小气候因子调节作用越小。
.排关联序:将 P 个比系列对同一比较系列的
关联度按大小顺序排列起来, 组成关联序,记为{ x } ,
它直接反映各比较序列对参考系列的优劣关系。
2 结果与分析
2. 1 生草对旱地苹果园空气相对湿度及气温的影响
相对湿度反映空气中水分距离饱和程度, 在一
定的环境条件下, 果园相对湿度除取决于树种和栽
培模式(株行距) , 与下垫面性质密切相关[ 20] 。由表
1可以看出, 4至 10月,即牧草返青期至果实采收期
616
第 5期 李会科等:黄土高原旱地苹果园生草对果园小气候的影响
生草区相对湿度均比清耕区升高, 表明生草具有增
湿效应,与梨园、橘园、桃园、葡萄园生草试验观测结
果一致[ 6~ 10, 12, 24]。4至 10 月 T 1、T 2、T 3 区相对湿度
平均增幅为: 5. 33%、4. 31%和 5. 83% ,即 T 3> T 1>
T 2 ,白三叶区增湿效果更佳, 这可能与不同生草草种
所形成的地被群落类型有关, 不同的地被群落形成
不同的下垫面性质, 引起下垫面水热交换收支不同,
进而对果园的相对湿度产生影响。
如表 1所示,不同月份生草的增湿效果不同,表
明生草的增湿效应具有时间上的异质性, 可能与所
生牧草阶段性生长发育有关, 不同生长发育阶段其
所形成地被群落盖度、高度、蒸散量等随之发生变
化,在相同天气条件下,果园生草复合生态系统内空
气相对湿度状况主要取决于系统内下垫面的总蒸散
量和空气温度[ 22]。总体而言, 5 月生草区各标准地
相对湿度增幅较大, T 1、T 2、T 3 区增幅达 5. 57%、
5. 01%和 10. 0% ,根据田间观察, 5月为白三叶、多
年生黑麦草春季返青后旺盛生长期, 蒸腾量相对较
大。而 5月又是渭北苹果产区果树开花座果期, 果
园相对湿度低, 生草后果园湿度的增加有利于防止
落花落果的发生。
表 1 生草对旱地苹果园空气湿度的影响( %)
Table 1 Effect o f gr ass planting on the relative
humidity o f apple o rchard, %
月份 M onth T1 T 1CK T2 T 2CK T3 T3CK CK
4月 Apr. 42. 83 7. 93 39. 8 4. 9 38. 6 3. 7 34. 9
5月 May 30. 07 5. 57 29. 2 5. 01 34. 5 10. 0 24. 5
6月 Jun . 52. 27 3. 94 52. 67 4. 34 56. 0 7. 67 48. 33
7月 Jul . 69. 83 5. 23 69. 1 4. 5 71. 41 5. 81 64. 6
8月 Aug. 43. 67 5. 07 43. 5 4. 9 42. 67 4. 07 38. 6
9月 Sep. 61. 1 5. 9 59. 1 3. 9 58. 0 2. 8 55. 2
10月 Oct . 49. 06 3. 56 48. 0 2. 5 52. 0 6. 5 45. 5
平均 Mean 49. 85 5. 33 48. 79 4. 31 50. 47 5. 83 44. 52
如图 1所示, 生草区与清耕区果园气温月变化有较
一致的规律,呈现明显的单峰型变化趋势, 与渭北区
域气候的节律性变化特征一致。但生草下垫面对果
园气温具有明显的调节作用,由图 1可以看出, 4月
T 1、T 2、T 3 区果园气温较清耕对照升高 0. 2 -
0. 4 ,说明生草在气温较低的春季具有增温效应,
可能与牧草地被群落减小了果园内乱流作用,削弱
了空气热量上、下层交换有关[ 21] ,生草区各标准地增
温效应大小为: T1> T 3> T2。5- 10月生草区各标
准地气温均比清耕对照降低, 表明生草具有降温效
应,主要与生草覆盖降低了地面温度,同时提高了果
园的空气湿度, 增加了空气热容量有关, 5- 10 月
T 1、T 2、T 3 区平均降低气温: 0. 32 、0. 41 和
0. 57 ,白三叶区降温效果强于多年生黑麦草区。
图 1 4 月- 10 月生草区与清耕区气温比较
F ig . 1 Compa rison of t emperat ur e betw een g rass
planting area and bar eg r ound from Apr il t o October
2. 2 生草对旱地苹果园土壤温度的影响
土壤温度是影响果树生长发育的重要因素, 其
受多种因素制约, 诸如大气温度、土壤热特性、地表
覆盖、耕作措施等。果园生草后, 由于牧草地被群落
对太阳辐射的吸收转化, 进而对果园土壤温度的时
空变化产生了较大影响。由表 2可以看出, 4- 7月
气温上升时, T 1、T2、T 3区地表及 5、10、15 、20 cm
土层温度均比清耕区低, 表明生草对不同深度土温
具有降温效应, 随着土层的加深, T 1、T 2、T3 区土温
降幅均表现出 0 cm> 5 cm> 10 cm> 20 cm, 且随着
气温的升高, 各土层土温降幅有增大的趋势, 其中
T3区的降幅大于 T1、T2区。8- 10月气温下降时,
T1、T2、T3区地表及 5、10、15、20 cm 土层土壤温度
与清耕区的差值明显减少,说明生草在该时期具有
一定的保温效应。
如表 3所示, 4- 10月,生草区各标准地地表及
5、10、15、20 cm 土层土壤温度极差、标准差及变异
系数均低于清耕区, 说明生草增强了同一土层土壤
温度的相对稳定性, 缓冲了土温的剧变,主要原因是
生草覆盖改变了果园下垫面性质, 在果园生草复合
生态系统中, 果树是外活动面, 牧草是中活动面, 地
表是内活动面, 太阳辐射从树冠表面开始就受到植
物(果树、牧草)的削弱,使得土壤表面的温度不可能
升得很高, 同时生草覆盖还可减少土壤热量向大气
中散发,而清耕区土壤与大气直接触密,土壤温度较
强烈地受近地层对流和湍流作用。
由图 2可以看出, 4- 10 月, T 1、T2、T 3区地表
温度日较差(最高温度与最低温度差值)显著地低于
清耕区,表明生草减弱了土壤温度昼夜波动性,起到
了平稳地温的作用, 从而有利于缩小果园土壤的年
温差和日温差, 不仅有利于苹果根系生长, 而且对于
土壤微生物活性、物质能量的转化具有重要作用。4-
617
草 地 学 报 第 17卷
表 2 生草对土壤月土温的影响( )
T able 2 Effect of g rass planting on the monthly
soil temperature o f apple o rchard,
标准地
Plot
时间
Time
地表温度
Soil surface
temperatu re
5 cm 10 cm 15 cm 20 cm
T1 4月 Apr. 13. 27 12. 02 8. 45 8. 37 7. 55
5月 May 23. 42 20. 13 19. 88 18. 58 17. 80
6月 Ju n. 26. 71 23. 50 20. 33 18. 05 17. 50
7月 Ju l. 31. 40 27. 10 24. 17 24. 03 23. 85
8月 Aug. 26. 72 25. 65 24. 65 22. 62 22. 03
9月 S ep. 18. 16 16. 12 14. 03 13. 12 12. 86
10月 Oct . 15. 92 13. 43 12. 87 12. 22 12. 57
T2 4月 Apr. 13. 25 12. 12 8. 27 8. 65 7. 28
5月 May 23. 15 21. 10 17. 75 16. 32 15. 40
6月 Ju n. 25. 35 22. 08 19. 73 17. 87 16. 00
7月 Ju l. 30. 27 27. 48 23. 60 23. 32 23. 25
8月 Aug. 26. 05 25. 06 23. 50 22. 95 22. 04
9月 S ep. 19. 46 16. 79 14. 23 13. 02 13. 11
10月 Oct . 16. 54 13. 60 12. 13 12. 05 13. 03
T3 4月 Apr. 13. 61 12. 12 8. 22 8. 13 7. 14
5月 May 26. 80 22. 10 17. 75 16. 32 15. 40
6月 Ju n. 24. 60 22. 2 19. 45 17. 10 19. 34
7月 Ju l. 29. 76 26. 50 23. 88 23. 58 23. 43
8月 Aug. 26. 38 24. 70 23. 76 22. 10 21. 78
9月 S ep. 18. 06 16. 32 13. 74 13. 14 13. 08
10月 Oct . 16. 23 13. 60 12. 63 11. 65 12. 90
CK 4月 Apr. 14. 54 12. 45 9. 02 8. 75 7. 77
5月 May 26. 54 22. 53 19. 32 18. 53 16. 67
6月 Ju n. 29. 78 25. 08 21. 40 19. 63 17. 93
7月 Ju l. 34. 66 31. 32 26. 32 25. 08 24. 72
8月 Aug. 30. 89 28. 82 26. 78 24. 52 23. 03
9月 S ep. 21. 87 18. 50 15. 08 13. 65 13. 07
10月 Oct . 17. 32 14. 08 12. 78 12. 89 13. 05
表 3 生草区与清耕区 4- 10 月 0- 20 cm各土层土温变异系数
Table 3 Variation coefficient of soil layer temperature of 0- 20 cm in
grass planting area and bareground from April to October
标准地
Plot
土层
S oil layer
极差
Range
均值
Mean
标准差
Stan dard
deviation
变异系数%
Variat ion
coef f icien t
T1 地表 S oil su rface 18. 13 22. 23 6. 61 28. 75
5 cm 15. 08 19. 71 6. 00 30. 44
10 cm 16. 2 17. 77 6. 11 34. 40
15 cm 15. 66 16. 71 5. 72 34. 23
20 cm 16. 3 16. 31 5. 71 35. 03
T2 地表 S oil su rface 17. 02 22. 01 5. 92 26. 89
5 cm 15. 36 19. 75 5. 77 29. 24
10 cm 15. 33 17. 03 5. 79 34. 02
15 cm 14. 67 16. 31 5. 53 33. 89
20 cm 15. 97 15. 73 5. 51 35. 02
T3 地表 S oil su rface 16. 15 22. 21 6. 17 27. 77
5 cm 14. 38 19. 65 5. 62 28. 59
10 cm 15. 66 17. 06 5. 86 34. 38
15 cm 15. 45 16. 01 5. 55 34. 70
20 cm 16. 29 16. 15 5. 72 35. 44
CK 地表 S oil su rface 20. 12 25. 09 7. 43 29. 63
5 cm 18. 87 21. 83 7. 18 32. 89
10 cm 17. 76 18. 67 6. 74 36. 12
15 cm 16. 33 17. 58 6. 12 34. 83
20 cm 16. 95 16. 61 5. 94 35. 80
图 2 地表土壤温度日较差
F ig . 2 Diurnal r ange of so il surface temperature
under different treatments
10月 T1、T2、T 3区比清耕对照地表温度日较差平
均降低 3. 4 、4. 0 和 4. 5 ,白三叶区地表温度日
较差降幅最大, 平稳地温效果更佳。
2. 3 生草对旱地苹果园相对照度的影响
太阳辐射进入果园生草复合生态系统后, 由于
受系统内牧草地被植物的吸收、反射和透射, 从而削
弱到达地面的太阳辐射, 本文采用透光率或相对照
度( Sp)表示果园生草复合生态系统的透光情况, 其
表达式为: Sp = ( I / I o ) 100% , 式中: I 为生草复合
生态系统中地表光强, I 0 清耕区地表光强, S p 为相
对照度, T 1、T 2、T 3区地表相对照度如表 4所示。
由表 4 可看出, 5- 10 月 T3 区平均透光率最
低,仅为清耕区的 47. 37% ,生草区各标准地透光率
大小为: T2< T 1< T 3。由表 4 还可以看出, 随着不
同生草草种的阶段性发育其对果园相对照度影响程
度不同, 5月份白三叶区相对照度较多年生黑麦草区
高,可能与白三叶与多年生黑麦草返青期不同有关,
根据田间观察, 多年生黑麦草比白三叶返青期早 10
天左右,返青后多年生黑麦草发育迅速,覆盖度大于
白三叶, T1 、T2 区覆盖度分别比 T3 区高16. 4%和
13. 2%, 而在 6 月多年生黑麦草区透光性较白三叶
区高, 该时期多年生黑麦草区与白三叶区覆盖度差
异不显著( T1、T2、T3区覆盖度分别为: 68. 6%、67.
8%、69. 5%,在 = 0. 05 水平上不存在显著差异) ,
但多年生黑麦草与白三叶植株发育类型不同, 可能
对透光率产生影响, 白三叶为匍匐型牧草, 而多年生
黑麦草为疏丛型牧草,进而对透光性产生影响。与 7
月份相比, 8月份相对照度升高, 生草区透光率大小
为: T 3< T 2< T 1, 可能与该时期各生草草种覆盖度
降低有关,根据田间观察,该时期处于生殖发育的后
期,部分枝条枯死脱落, 黑麦草区覆盖度下降较大,
8月后随着秋季分蘖的发育, 覆盖度增加, 9 月 T1、
T2、T3区透光率比 8月降低。
618
第 5期 李会科等:黄土高原旱地苹果园生草对果园小气候的影响
表 4 生草区对相对光强的影响( %)
Table 4 Effect o f gr ass planting on the relative
light intensit y in apple or chard, %
观测日期 Observat ion date T 1 T2 T3
5月 May 55. 6 53. 7 63. 8
6月 Jun. 46. 3 48. 6 41. 2
7月 Jul . 38. 2 41. 5 34. 9
8月 Aug. 46. 4 43. 8 39. 7
9月 Sep. 40. 2 39. 7 36. 4
10月 Oct . 60. 4 64. 5 68. 2
平均 Mean 47. 85 48. 63 47. 37
2. 4 生草对旱地苹果园近地层风速的影响
果园生草复合生态系统中, 风速除受果树的高
度分枝等因素影响外,还受牧草地被群落的影响,系
统中,风速受到牧草枝叶的阻挡、摩擦作用, 强度减
弱,因此, 观测期无论那个月份, T 1、T 2、T3 区风速
均小于清耕区。由图 3 可看出, 白三叶区降低风速
的效果小于多年生黑麦草区, 主要与多年生黑麦草
生长高度高于白三叶有关,根据田间观测, 白三叶生
长期平均自然高度为 23. 6 cn,而多年生黑麦草则为
41. 8 cm,由于本研究测定的是果园近地层( 1. 0 m)
风速, 多年生黑麦草较高的生长高度可产生较大的
摩阻流速,进而对风速产生影响。如图 3所示, 4- 7
月对风速降低的幅度有增加的趋势, 这与牧草的阶
段性发育有关, 4- 7 月多年生黑麦草处于返青- 拔
节- 抽穗- 开花- 结实, 白三叶处于返青- 分枝-
现蕾- 开花- 结实, 在不同的物候阶段,牧草地被高
度和盖度发生较大变化, 总的趋势牧草盖度和高度
趋于增加,进而对风速产生影响。进入 8 月以后,牧
草进入秋季分蘖时期, 由于不同生草草种分蘖强弱
程度不同,地面覆盖度及高度不同, 对风速的影响存
在差异,但多年生黑麦草区降低风速的幅度大于三
叶草区。
图 3 生草对果园风速的降低幅度
Fig . 3 Reduced range of w ind speed by
gr ass planting in apple o rchard
2. 5 小气候灰色关联度分析
为了分析不同生草草种小气候综合效应大小,
本文采用灰色关联度分析法对白三叶、多年生黑麦
草小气候综合效应进行了分析。以清耕区为参考系
列, 根据关联系数和关联度的计算公式, 分别计算
T1、T2、T3 区气温、相对湿度、土壤温度日较差、相
对照度、风速关联系数和关联度,结果如表 5所示。
由表 5可见, T 1、T 2、T 3生草区气温度对于清耕
区的关联度分别为: 0. 1647、0. 1632和 0. 1589,关联度
越大表明生草对果园气温的调节能力越差,因之各
处理对果园空气温度的调节能力由强到弱的排序
为: T 3> T2> T 1。同理, T1、T2、T 3调节果园相对
湿度能力由强到弱排序为: T3> T2> T 1; 降低近地
层风速能力由强到弱排序为; T1> T2> T3;透光率
由强到弱排序为: T3> T2> T1;调节地表土壤温度
日较差能力由强到弱排序为: T3> T2> T 1
T1、T2、T 3各处理相对清耕区的综合关联系数
分别为: 0. 6603、0. 6692、0. 6521, 由综合关联度系数
可以看,小气候调节效能由强到弱的顺序为: T3>
T1> T2,可见, 渭北旱地苹果园行间种植白三叶小
气候综合效应强于多年生黑麦草。
表 5 子系列的关联度及关联系数
T able 5 Co rrelating deg ree and cor relat ion coefficient of subser ies
标准地 Plot
关联度 Correlat ing degree
空气温度
Aerial
temp eratu re
空气相对湿度
Aerial relat ive
hum idity
风速
Wind
speed
相对照度
Relat ive
illuminance
土壤温度日较差
Diurnal range of
s oil s urface temperature
关联系数
Correlat ion
coef fi cien t
T1 0. 7438 0. 4247 0. 9845 0. 3349 0. 8137 0. 6603
T2 0. 7387 0. 4347 0. 9869 0. 3454 0. 8402 0. 6692
T3 0. 7369 0. 4098 0. 9884 0. 3345 0. 7910 0. 6521
3 讨论与小结
小气候是果树生长发育重要的环境因子, 直接
影响果实产量与品质。在相同的大气候和局地气候
范围内,果园小气候除了取决于树种和栽培模式(株
行距) ,而且受地面管理模式影响[ 23] 。不同的地面
管理模式形成不同下垫面特性, 引起其与大气进行
光、热、水、气等交换量的差异 [ 22] , 进而对果园小气
候产生影响。果园生草后形成了土壤 牧草 大
气下垫面特性, 改变了传统的果园清耕制土壤
大气下垫面构造和性质,果园近地层光、热、水、气
等生态因子发生了变化, 形成了具有果草复合生态
619
草 地 学 报 第 17卷
系统特征的小气候。不同类型果园生草试验研究表
明[ 6~ 9, 12, 22] , 生草栽培具有调节果园气温、土壤温
度,提高果园相对湿度。幼龄桔园行间种植黑麦草、
紫云英试验研究表明 [ 24] ,行间生草具有冬季保暖作
用,其保暖效果在晴天的早晨更为明显。红壤柑桔
园生草研究发现 [ 12] , 高温季节, 生草栽培果园地表
温度日均值、最高值分别比清耕对照降低 11. 8 和
22. 5 ,土温日均值、最高值也分别降低 4. 2 和
6. 0 ,气温度日均下降 0. 4 , 相对湿度日均提高
4%。龙眼园生草试验表明 [ 8] , 在寒冷季节, 可提高
冠下气温 0. 2 ~ 0. 5 ,提高叶温 0. 2 ~ 1. 0 ,
提高地表温度 2. 0 ~ 3 , 在炎热季节,可降低气
温 0. 5 ~ 0. 6 ,降低地表温度最高达 10. 7 , 降
低根际土温 2. 5 。葡萄园生草试验指出[ 7] , 行间
生草可降低地表最高温度 5. 7 - 7. 3 ,降低地表
温度日较差 6. 7 - 7. 6 , 树冠空气温度日较差增
加 1. 1 - 2. 4 , 并使不同土层的温度均有所降
低。梨园[ 10] 、桃园[ 6 ]生草试验均具有类似的效应。
本试验条件下, 渭北旱地苹果园行间种植白三叶和
多年生黑麦草果园相对湿度增幅达 4. 31% -
5. 83%,在气温较低的 4月可提高果园气温 0. 2
- 0. 4 , 而在 5 至 10 月降低气温 0. 32 -
0. 57 ,降低地表温度日较差 3. 4 - 4. 5 , 0- 20
cm 各土层土温极差、标准差及变异系数均低于清耕
园,起到了平稳地温的作用,这与桔园、葡萄园等果
园生草试验研究结果类似。同时本研究发现, 渭北
旱地苹果园行间种植白三叶和多年生黑麦草果园透
光率降低,通风性减小,风速减弱, 透光率、风速的强
弱程度与生草种类密切有关, 本研究结果显示,白三
叶透光率低于多年生黑麦草, 而多年生黑麦草降低
果园风速作用强于白三叶。
由于所生牧草生长发育的阶段性变化, 其群落
盖度、高度、蒸腾量等随之发生变化,进而影响生草
下垫面与大气进行辐射、能量和其他物理量的交换,
本研究发现,生草对果园小气候的影响具有时间上
的异质性,随着牧草返青至结实的阶段性发育,盖度
和高度的增加, 果园相对照度趋于降低,风速减弱程
度趋于增加,且在牧草生长发育旺盛的 5月, 增湿效
应较大,同时生草对旱地苹果园土壤温度具有升温
时降温和降温时保温的双向动态调控作用。
不同的生草草种形成不同下垫面性质, 其对果
园光、热、水、气的影响的强弱程度不同,因之对小气
候调控效果存在差异。已有的研究大多局限于生草
对果园气温、相对湿度、土壤温度的影响与评
价[ 6~ 10, 12, 22, 24] , 未对果园不同生草草种小气候综合
效应进行评判, 本研究运用灰色关联度分析法对渭
北旱地苹果园不同生草草种小气候综合效应进行了
分析,结果表明,渭北旱地苹果园行间种植白三叶小
气候综合效应优于黑麦草。
由上述可见,具有立体结构的果园生草复合生
态系统,正是由于增加了牧草活度下垫面,导致果园
土壤温度、空气相对湿度、气温等小气候要素的变
化,且表现出空间和时间上的异质性,可以认为, 生
产中可选择适宜的生草草种,通过刈割、施肥等管理
措施调整系统内牧草活动下垫层面的高度、盖度等
状况,营造一个适宜于果树生长发育的微域小气候
环境,至于果园生草后小气候的变化与果树生长以
及与苹果品质之间的关系, 尚需进一步研究。
参考文献
[ 1] 李会科, 赵政阳, 张广军. 果园生草的理论与实践以黄土高
原南部苹果园生草实践为例[ J ] .草业科学, 2005, 22( 8) : 32
37
[ 2] Greenham D W P. T he environment of the f ruit tr ee: Manag
ing fruit soils [ J ] . J ou rnal of the American Society for H orti
cultur al Science, 1995, 12: 2531
[ 3] L uce B. Five m ost important developments [ J ] . West Fruit
Grow er, 2004, 124( 10) : 13
[ 4] 何庆. 推广绿色果品生产的果园生草技术[ J] .中国食物与营
养, 1998, ( 6) : 40.
[ 5] 张文, 朱元姊, 李光晨. 实用高效的果园土壤管理方法―果园
生草法[ J] . 农业新技术, 2003, ( 4) : 78
[ 6] 毛培春,孟林,张国芳,等 白三叶对桃园小气侯和桃品质的影
响[ J] . 草地学报, 2006, 14( 4) : 360364
[ 7] 惠竹梅,李华,张振文行间生草对葡萄园微气候和葡萄酒品质
的影响[ J ] .西北农林科技大学学报 (自然科学版) , 2004, 32
( 10) : 3337
[ 8] 刘殊,廖镜思.果园生草对龙眼果园微生态气候和光合作用的
影响[ J] .福建农业大学学报, 1996, 25( 1) : 2428
[ 9] 王卿,于新智白三叶草在梨园行间生草的效应[ J] .中国果树,
1994, ( 3) : 1819.
[ 10] 罗天琼,龙忠富,莫本田, 等梨园秋冬季种草及利用试验 [ J ] .
草业科学, 2001, 18( 5) : 1115
[ 11] 黄毅武, 应朝阳,郑仲登, 等 生态牧草筛选及其在生态果园应
用的研究[ J] .中国生态农业学报, 2001, 9( 3) : 4851
[ 12] 李国怀, 章文才,刘继红, 等 柑桔园生草栽培的生态效应研究
[ J] .生态学杂志, 1997, 16( 6) : 611
[ 13] 白昌军,刘国道,何华玄海南半干旱地区芒果间作柱花草及作
物效益初探[ J] .草地学报, 2003, 11( 3) : 350357
[ 14] 李会科,张广军,赵政阳等 黄土高原旱地苹果园生草对土壤贮
水的影响[ J] .草地学报, 2007, 15( 1) : 7681
[ 15] 陈凯,胡国谦,饶辉茂,等,红壤坡地柑桔园种植香根草地生态
效应[ J] .生态学报, 1994, 14( 3) 249254
[ 16] 李国怀,伊华林生草栽培对柑橘园土壤水分与有效养分及果
实产量、品质的影响[ J] .中国生态农业学报, 2005, 13 ( 2) : 161
163
[ 17] 章家恩, 段舜山,骆世名, 等 赤红壤坡地幼龄果园间种不同牧
草的生态环境效应[ J] .土壤与环境, 2000, 9( 1) : 4244
[ 18] 张成梁,程冬兵,刘士余 红壤坡地果园植草的水土保持效应
[ J] .草地学报, 2006, 14( 4) : 365369
[ 19] 张猛,张健,徐雄,等土壤管理方式对果草人工生态系统土壤
性质影响[ J] .林业科学, 2006, 42( 8) : 4449
[ 20] 李全胜,吴建军,叶旭君,等 土壤- 植物下垫面对微生态环境
的影响[ J] .应用生态学报, 1999, 10( 2) : 241244
[ 21] 范兴海,黄寿波我国农林系统小气候研究概述 [ J] . 林业科学
研究, 2000, 13( 2) : 197202
[ 22] 李全胜, 吴建军,王兆骞, 等 套种黑麦草对桃园近地层水热环
境的影响及模拟研究[ J] .浙江农业学报, 2000, 12( 1) : 2024
[ 23] 束怀瑞等编著 苹果学[ M ] 中国农业出版社 1999
[ 24] 吴建军幼龄桔园间作牧草地土壤生态效应及其对桔树生长地
影响[ J] .生态学杂志, 1996, 15( 4) 1014
(责任编辑 才 杰)
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