全 文 ：中国生态农业学报 2016年 6月 第 24卷 第 6期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jun. 2016, 24(6): 753761


* 国家自然科学基金地区基金项目(31560138)、新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(2014211A040)和农业部公益性行业(农业)科研专项
经费项目(201003043)资助
张雯, 研究方向为农林复合种植和果园生态。E-mail: zwxilin@126.com
收稿日期: 20151027 接受日期: 20160126
* Funded by the National Natural Science Foundation of China (No. 31560138), Xinjiang Uygur Autonomous Region Natural Science Funds
(No. 2014211A040) and the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest of China (No. 201003043)
Corresponding author, ZHANG Wen, E-mail: zwxilin@126.com
Received Oct. 27, 2015; accepted Jan. 26, 2016
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.151160
扁桃||冬小麦间作模式下树冠结构对间作
区域光环境的影响*
张 雯1 谢 辉1 张 平2 钟海霞1 张付春1 庄红梅1
杨 磊1 徐叶挺1 龚 鹏1 卢春生1
(1. 新疆农业科学院园艺作物研究所 乌鲁木齐 830091; 2. 新疆农业科学院农产品贮藏加工所 乌鲁木齐 830091)
摘 要 本文研究了作物、果树间作模式下果树树冠结构对间作作物区域光环境的影响, 为果粮间作模式下
适宜果树高光效树形结构的确定提供理论依据。以南疆地区扁桃(10 a)||冬小麦间作种植模式为研究对象, 扁桃
树形分为疏散分层形、开心形、高干形、小冠半圆形 4个树形处理, 以非间作的冬小麦大田为对照, 于冬小麦
灌浆期对间作区域不同波段辐射强度、光谱组成和光合有效辐射(PAR)日变化规律进行分区测定。结果表明:
1)各树形对应间作区域光环境优劣程度从高至低依次为小冠半圆形、高干形、开心形、疏散分层形, 几个树形
处理间作区域总辐射强度平均值分别为对照的 55.63%、46.54%、37.87%和 28.76%, 光合有效辐射强度依次为
自然光对照的 55.84%、44.57%、35.52%和 26.40%; 2)与自然光对照相比, 间作区域各波段光照辐射强度均有
不同程度降低, 其中 PAR、蓝紫光、黄绿光和红橙光区域消减幅度高于总辐射平均值, 紫外、近红外和远红
外区域消减幅度低于总辐射平均值。以疏散分层形西侧冠下区为例, 该区域总辐射消减为自然光的 11.37%,
蓝紫光、黄绿光、红橙光和光合有效辐射分别消减至对照的 7.98%、8.42%、8.62%和 8.30%; 紫外光、近红外
和远红外分别消减至对照的 12.30%、15.94%和 23.00%; 3)光质参数中“红橙光/远红外”比值对树冠结构特征变
化敏感度高, 变异系数为 23.34%, 可作为对间作区域光环境评价的主要指标; 4)冠幅、干高、树高、有无主干
等树冠结构指标对间作区域特别是东侧区域的 PAR日变化趋势影响大。综合以上结果, 南疆扁桃||冬小麦间作
模式下, 控冠、提干、落头等整形修剪措施能够改善间作区域的光照条件, 以采用小冠半圆形树形间作区域光
环境最优。
关键词 扁桃||小麦间作 树冠结构 光谱 光合有效辐射 扁桃树 冬小麦
中图分类号: S662.9; S512.1 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2016)06-0753-09
Effect of tree canopy structure on light condition in almond-winter
wheat intercropping systems*
ZHANG Wen1, XIE Hui1, ZHANG Ping2, ZHONG Haixia1, ZHANG Fuchun1,
ZHUANG Hongmei1, YANG Lei1, XU Yeting1, GONG Peng1, LU Chunsheng1
(1. Institute of Horticulture, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, China; 2. Institute of Agricultural Products
Storage and Processing, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, China)
Abstract Intercropping of fruit trees and cereals is one of the major cropping patterns in South Xinjiang. As trees age and
canopy volumes increase in intercropping systems, low-light stress due to tree canopy effect becomes the main drive behind
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dramatic reduction in yield. However, given the fragile ecological environment of South Xinjiang and food security, this
system has continued for a long time now. In this study, the relationship between canopy structure and light condition in
intercropping systems was determined in order to provide theoretical basis for choosing canopy structures suitable for optimal
production. Almond tree (10 a) and winter wheat intercropping system was used to study the effects of 4 canopy structures
(delayed open-central shape, open-center shape, high-stem shape and semicircle small-canopy shape) on radiation intensity of
various wavebands, spectral composition and diurnal variations of photosynthetically active radiation (PAR) during wheat
filling stage, with monoculture winter wheat as the control. The results showed that: 1) In terms of quality of light condition in
intercropping systems, the order from high to low was semicircle small-canopy shape, high-stem shape, open-center shape and
delayed open-central shape. The averages of radiation intensity under the 4 canopy shapes were respectively 55.63%, 46.54%,
37.87% and 28.76% of the control. Correspondingly, PAR intensities were 55.84%, 44.57%, 35.52% and 26.40% of the control.
2) Compared with the control, radiation intensity of each waveband decreased at various degrees. Reductions in PAR,
blue-violet, yellow-green and red-orange light radiations were larger than average reduction in total radiation. However,
reductions in ultraviolet, near infrared and far infrared light radiation were smaller than average reduction in total radiation.
For example, in the eastern region under delayed open-central shape canopy, total radiation decreased to 11.37% of the control.
Then blue-violet light, yellow-green light, red-orange light and PAR decreased respectively to 7.98%, 8.42%, 8.62% and
8.30% while ultraviolet light, near infrared light, far infrared light decreased to 12.30%, 15.94% and 23.00% of the control. 3)
For all the light quality parameters, the ratio of red-orange light to far infrared light was most sensitive to canopy structure
(CV = 23.34%). It can be used as a major indicator for light conditions in intercropping systems. 4) Canopy structure
characteristics (e.g., canopy width, stem height, tree height and whether center stem) existed or had little effect on diurnal
variation in PAR in intercropping systems, especially for regions east of the tree. Based on the above analysis, light conditions
in intercropping systems can be improved by tree pruning such as canopy limitation, trunk height increase and head cut.
Among the four canopy structures, semicircle small-canopy shape produced the best light conditions.
Keywords Almond/winter wheat intercropping; Tree canopy structure; Spectrum; PAR; Almond tree; Winter wheat
南疆地区光照充足, 昼夜温差大, 具有发展特
色林果业得天独厚的地域和环境优势[1], 截至 2013
年南疆 5 地州(喀什、和田、克州、阿克苏、巴州)
林果树栽培面积达到 100.2 万 hm2(新疆维吾尔自治
区林果办统计数据)。果粮间作复合种植模式是南疆
地区农业生产的主要栽植模式之一。2013年南疆小
麦(Triticum aestivum)、棉花(Gossypium hirsutum)栽
培面积 122.2 万 hm2, 其中约 85 万 hm2与果树间作
种植[2]。随着树龄和树冠体积的不断增大, 树冠遮荫
造成的弱光胁迫成为造成间作小麦大幅减产的关键
因素[35], 尤其是小麦灌浆期的弱光胁迫不利于光合
产物的合成和分配, 对产量和品质造成较大影响[6]。
如何通过高光效树形的选择与构建, 在保证果树优
质丰产的基础上, 减轻对间作作物的遮光胁迫, 保
证果粮间作模式持续健康发展, 是目前南疆地区生
产上急需解决的问题。郭佳欢等[7]、王清涛等[8]采用
间作巷道 PAR饱和时空窗的研究方法分别对新疆南
疆地区枣树(Zizyphus jujuba)、杏树(Armeniaca sp.)||
冬小麦间作种植模式进行了研究, 研究结果表明与
果树间作导致冬小麦 PAR 饱和时空窗损失严重, 使
小麦光能利用能力不能最终发挥, 并最终导致小麦
减产, 其中 6 a生枣树 3 m4 m株行距条件下, 扬花
期最小仅为 3.6 h; 7 a生杏树 6 m7 m株行距条件下,
冬小麦灌浆期 PAR 饱和时空窗最小。田阳等[9]通过
晋西黄土地区 4 种典型的果农间作模式光竞争情况
研究结果表明, 间作作物相同的情况下苹果(Malus
pumila)竞争强度大于核桃(Juglans regia); 关于叶幕
层影响透射光质的研究表明, 不同波长的辐射透过
叶幕时消减速率不同, 植物叶片对紫外辐射与光合
有效辐射的吸收率为 0.8~0.9, 而对近红外辐射的吸
收率只有 0.1 左右[10]。自然光经过叶片的选择性吸
收后 R/FR值发生显著变化[1112]。综上所述, 果粮间
作系统内, 间作区域光环境与上层树冠结构截光密
切相关, 然而研究主要集中于树种、行距等因素对
总辐射及 PAR 的影响方面, 关于不同树形结构对间
作区域光环境特别是光质组成影响的研究报道较少,
因此本研究以南疆扁桃(Amygdalus communis)||冬小
麦间作种植模式为试材, 研究树形结构对不同间作
区域光质组成改变、光合有效辐射强度的影响, 以
期为南疆地区扁桃 ||冬小麦间作模式下适宜果树树
形的选择提供参考。
1 材料和方法
1.1 试验材料
试验于 2014—2015 年在新疆喀什地区莎车县
托吾木斯溏乡扁桃丰产示范园内进行 , 供试果树
第 6期 张 雯等: 扁桃||冬小麦间作模式下树冠结构对间作区域光环境的影响 755


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2005年定植, 株行距 6 m7 m, 南北行向。种植模式
为扁桃||冬小麦间作种植, 无复播作物, 小麦沿树行
种植, 间作小麦种植行宽度 6 m。扁桃设置疏散分层
形、小冠形、高干形、开心形 4个树形处理(具体树
形结构指标见表 1), 每小区 5 株, 依行向连续种植
(及其对应树行东西两侧 0.5~3.5 m 范围内小麦间作
区域), 3次重复, 4个处理共设 12个小区, 单个小区
面积 168 m2, 其中, 间作小麦面积 144 m2, 具体分
布如图 1 所示。以邻近区域大田种植为对照。其中
疏散分层形和小冠形树形结构处理是通过多年培养
获得, 高干形和开心形均是通过对疏散分层形的改
造获得, 其中对疏散分层形进行提干改造, 逐步将
下部主枝锯除, 通过 2~3 年改造建成高干形; 对疏
散分层形进行落头改造, 逐步降低主干高度, 形成
无主干形, 通过 2 年改造建成开心形。其他生产管
理措施保持一致。
表 1 扁桃||小麦间作系统中 4种扁桃树形处理的树体结构
Table 1 Crown structures of 4 treatments of almond tree forms in almond||wheat intercropping system
冠幅
Crown breadth (m)
无效结果区域
Non-fruit area 处理
Treatment
树形
Tree form
树高
Tree
height
(m)
干高
Trunk
height
(m)
东西
E-W
南北
S-N
主枝数
Branch
number
枝量
Shoot
number
树冠体积
Crown
volume
(m3)
体积
Volume
(m3)
占总体积比
Non-fruit/whole
(%)
负载量
Fruit
load
DC 疏散分层形
Delayed open-
central shape
6.12 0.61 6.34 8.12 6.8 5 854.93 222.67 31.40 14.10 1 150
HS 高干形
High-stem shape
6.09 1.98 7.03 7.24 3.6 3 968.41 164.21 3.53 2.15 1 120
OC 开心形
Open-center shape
6.52 0.63 8.06 7.32 3.2 2 325.14 272.79 0 0 1 720
CS 小冠半圆形
Semicircle
small-canopy shape
4.56 0.43 5.51 5.06 5.4 3 593.16 90.39 1.18 1.30 1 200

图 1 扁桃||小麦间作系统和小麦区域测点布置示意图
Fig. 1 Sketch map of almond-wheat intercropping and measuring points in wheat area
1.2 测定指标及方法
1.2.1 间作区域光谱指标测定
使用 UniSpec-SC 单通道便携式光谱测定仪(最
佳感应范围: 300~1 100 nm; 分辨率: <10 nm; 精确
度: <0.3 nm)对各小区间作区域光谱组成进行测定,
每个处理共设置 54个测点, 具体测点位置的设置与
分布见图 1。小麦灌浆期选择晴朗的天气, 于当地时
间(东 6 区)9:00—10:00(清晨)、12:00—13:00(正午)
和 15:00—16:00(下午)3 个时间段对进行测定, 以相
同时段, 邻近区域大田种植测定值为对照(探头高度
与其他测点保持一致), 探头高度与间作小麦植株高
度保持一致, 连续测定 3 d。
1.2.2 间作区域光合有效辐射(PAR)日变化规律测定
小麦灌浆期, 使用美国 ONESET HOBO公司生
产的 U30-NRC 小型气象站中的光合有效辐射监测
系统(测量范围 : 0~2 500 μmolm2s1; 光谱范围 :
400~700 nm; 精度: ±5%; 分辨率: 2.5 μmolm2s1)
对间作区域 PAR 变化进行测定, 选择晴朗的天气,
自 11:00—19:00对 PAR的日变化情况进行连续测定,
每 10 min记录一次。每个处理设 18个测点, 具体探
头位置的设置与分布见图 1, 探头高度与小麦高度
保持一致, 连续测定 3 d。
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1.3 数据处理
对测定数据按区域进行合并统计, 使用 Microsoft
Excel 2010和 SAS数理统计软件对数据进行处理。
2 结果与分析
2.1 果树树形处理对作物间作区域光质分布的影响
由图 2和表 2可知, 扁桃||冬小麦间作模式下, 不
同扁桃树形对小麦间作区域光强和光质分布存在明
显影响。从不同间作区域光谱分布图可以看出, 与远
冠区相比近冠区和冠下区 310~1 130 nm波长的辐射
强度均有不同程度的降低, 其中疏散分层形处理降
低幅度最大, 小冠半圆形降低幅度最小, 其他两个树
形居中。疏散分层形树冠两侧冠下区和近冠区均较低;
高干形近冠区优于东侧、西侧两个冠下区; 开心形两
侧冠下区间无较大差异, 而近冠区较低; 小冠半圆形
东侧冠下区与远冠区差异较小, 其他两个区域略低。

图 2 不同扁桃树形处理下扁桃||小麦间作系统中灌浆期小麦区域的光谱分布特征
Fig. 2 Spectrum distribution characteristics in wheat area at filling stage of wheat in almond-wheat intercropping system with
different almond tree forms treatments
表 2 不同扁桃树形处理下扁桃||小麦间作系统中小麦灌浆期小麦区域的光质分布特征
Table 2 Spectrogram distribution characteristics in wheat areas at wheat filling stage in almond-wheat intercropping system with
different almond tree forms treatments 10 000 Bit
处理
Treatment
总辐射
Total radiation
(310~1 130 nm)
紫外光
UV
(310~400 nm)
蓝紫光
Blue-violet light
(400~510 nm)
黄绿光
Yellow and green light
(510~610 nm)
红橙光
Red and orange light
(610~710 nm)
近红外
Near infrared ray
(710~760 nm)
远红外
Far infrared ray
(760~1 130 nm)
DC 105.39±20.24Bc 4.29±0.49Bc (4.07%)
23.92±3.33Bc
(22.70%)
27.45±3.83Bc
(26.04%)
19.67±2.68Cc
(18.67%)
9.23±1.09Bc
(8.76%)
21.90±2.11Bc
(20.78%)
HS 172.55±30.25ABbc 6.84±2.44ABab (3.97%)
40.65±15.99ABab
(23.56%)
46.56±17.96Abab
(26.98%)
33.46±12.95ABab
(19.39%)
14.27±4.48ABab
(8.27%)
31.39±8.28Abab
(18.19%)
OC 139.84±47.42ABab 5.58±1.89ABbc (3.99%)
32.24±12.02ABbc
(23.06%)
36.91±13.64ABbc
(26.39%)
26.44±9.81Bbc
(18.90%)
11.86±3.55ABbc
(8.48%)
27.16±6.61ABbc
(19.42%)
CS 210.58±91.97Aa 8.25±3.65Aa (3.92%)
50.82±24.96Aa
(24.13%)
56.89±26.07Aa
(27.02%)
42.12±20.23Aa
(20.00%)
16.69 ±6.52Aa
(7.92%)
36.31±12.82Aa
(17.24%)
同列数据后不同大写字母表示 0.01水平差异显著, 不同小写字母表示 0.05水平差异显著。下同。括号内数字为相应波段辐射占总辐射百
分率。Different capital and small letters in the same column mean significant difference among treatments at P < 0.01 and P < 0.05, respectively. The
same below. The number in parentheses is the ratio the corresponding waveband in the total radiation.

由表 2可以看出, 4个树形处理间作区域光照条
件存在显著差异。疏散分层形处理各波段平均辐射
强度均极显著低于小冠半圆形处理; 开心形处理除
总辐射外, 各波段平均辐射强度均显著低于小冠半
圆形。除小冠半圆形外, 其他 3 个处理东西两侧冠
下区和近冠区各波段辐射强度均极显著低于远冠区,
第 6期 张 雯等: 扁桃||冬小麦间作模式下树冠结构对间作区域光环境的影响 757


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小冠形处理除总辐射外, 其他各波段西侧冠下区和
近冠区均显著低于远冠区区域(部分数据未列出)。不
同间作区域各波段光照降低幅度不同, 因此不同波
段光照强度占总辐射的比例变化较为复杂, 4个树形
处理冠下区和近冠域 310~400 nm(紫外)、710~760 nm
(近红外)和 760~1 130 nm(远红外)3个波段光照与远
冠区相比占总辐射比例提高 , 其中远红光波段比
例变化幅度大 , 400~510 nm(蓝紫光)、510~610 nm
(黄绿光)和 610~710nm(红橙光)3个波段占总辐射比
例降低。
2.2 果树树形处理对间作区域 310~1 130 nm光质
消减程度的影响
由表 3 中可以看出, 与自然光对照相比 4 个树
形处理间作作物区域光照强度均发生不同程度的消
减。通过对同一处理相同区域不同波段光质间的比
较可以看出, 蓝紫光、黄绿光、红橙光即光合有效
辐射降低幅度较总辐射平均值高, 形成辐射快速消
减区域; 紫外光、近红外和远红外等波段光照降低
幅度较总辐射平均值低, 形成辐射的惰性消减区。
同一波段光照不同处理的方差分析结果表明, 疏散
分层形各波段光质占自然光对照比例均极显著低于
小冠半圆形; 开心形显著低于小冠半圆形。
2.3 果树树形处理对间作区域光质参数的影响
由表 4 可以看出, 4 个树形处理不同间作作物区
域光质参数间存在一定差异, 部分差异达极显著水
平。 其中紫外/蓝紫比值在 0.175~0.250 的范围之内
变动, 变异系数为 17.39%, 且疏散分层形处理与其
他 3 个处理间存在极显著差异。红橙/蓝紫比值在
0.834~0.863的范围之内变动, 变异系数为 2.13%, 疏
散分层形处理与其他 3个处理间存在极显著差异。红
橙/远红外比值在 0.651~1.018的范围之内变动, 浮动
范围较大, 变异系数为 23.34%, 疏散分层形处理与
其他 3 个处理间存在极显著差异。近红光/远红光比
值在1.275~1.683的范围之内变动, 变异系数为13.70%,
方差分析结果与红橙/远红外比值一致。光合有效辐
射/总辐射比值在 0.574~0.691 的范围之内变动, 变异
系数为 9.06%。各光质参数中红橙/远红外比值变异系
数最大, 对树冠冠层特征的反应最敏感。
表 3 不同扁桃树形处理下扁桃||小麦间作系统中小麦区域灌浆期各波段光质占无遮蔽自然光的百分率
Table 3 Percentages of various bands spectrum to the natural radiation at wheat filling stage of wheat areas in almond-wheat
intercropping system with different almond tree forms treatments %
处理
Treatment
总辐射
Total radiation
(310~1 130 nm)
紫外光
UV
(310~400 nm)
蓝紫光
Blue-violet light
(400~510 nm)
黄绿光
Yellow and
green light
(510~610 nm)
红橙光
Red and orange
light
(610~710 nm)
近红外
Near infrared ray
(710~760 nm)
远红外
Far infrared ray
(760~1 130 nm)
光合有效辐射
PAR
(380~710 nm)
DC 28.76±3.41Bc 29.98±3.17Bc 26.10±3.39Bc 26.43±3.45Bc 26.76±3.41Bc 32.15±3.57Bc 37.66±3.40Bc 26.40±3.41Bc
HS 46.54±15.92ABab 48.08±16.98ABab 44.09±16.58ABab 44.58±16.41ABab 45.23±16.66ABab 49.51±14.79ABab 53.75±13.41ABab 44.57±16.53ABab
OC 37.87±12.08ABbc 39.00±12.45ABbc 35.18±12.34ABbc 35.55±12.36ABbc 35.96±12.57ABbc 41.32±11.64ABbc 46.70±10.70ABbc 35.52±12.40ABbc
CS 55.63±25.76Aa 55.71±25.17Aa 53.79±26.57Aa 54.32±26.57Aa 55.48±26.94Aa 57.67±24.03Aa 60.95±21.60Aa 55.84±26.56Aa
表 4 不同扁桃树形处理下扁桃||小麦间作系统中小麦区域灌浆期光质参数的差异
Table 4 Ratio between different bands spectrum of wheat areas at wheat filling stage in almond-wheat intercropping system with
different almond tree forms treatments
处理
Treatment
紫外/蓝紫
UV/Blue-violet light
红橙/蓝紫
Red and orange
light/blue-violet light
红橙/远红外
Red and orange light/far
infrared ray
近红光/远红光
Near infrared ray/ far
infrared ray
光合有效辐射/总辐射
PAR/Total radiation
DC 0.250±0.034Aa 0.863±0.019Aa 0.651±0.083Bc 1.275±0.111Bc 0.574±0.041Bc
HS 0.185±0.015Bbc 0.834±0.013Bb 0.938±0.192Aab 1.606±0.190Aab 0.673±0.045Aab
OC 0.200±0.021Bbc 0.835±0.011Bb 0.817±0.161ABb 1.494±0.161Ab 0.640±0.045Ab
CS 0.175±0.012Bc 0.838±0.010Bb 1.018±0.169Aa 1.683±0.135Aa 0.691±0.033Aa
变异系数 CV (%) 17.39 2.13 23.34 13.70 9.06

2.4 果树树形处理对间作区域光合有效辐射(PAR)
日变化规律的影响
受太阳照射角度与树冠透光程度的影响, 不同
树形处理的间作作物区域 PAR辐射日变化趋势存在
较大差异(图 3)。其中疏散分层形处理小麦区域除远
冠区表现为明显的单峰曲线外, 其他两个近冠区和
冠下区均无明显峰值, 全日 10:00—19:00 范围内均
处于较低水平(PAR强度500 mol·m2·s1); 高干形
处理东侧冠下区和远冠区 PAR日变化呈双峰曲线峰
值分别出现在 10:00 和 13:00, 西侧和东侧两个近冠
区域表现为单峰曲线其中西侧峰值出现在 10:00, 东
侧峰值出现在 13:00, 西侧冠下区全日均处于较低水
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图 3 不同扁桃树形处理下扁桃小麦间作系统中 4个扁桃树形下小麦区域小麦灌浆期光合有效辐射日变化趋势
Fig. 3 PAR daily variation trend at wheat milk filling stage of intercropping areas under 4 almond tree from treatments in
almond/wheat intercropping system variation trend in different intercropping areas
平(PAR 强度400mol·m2·s1), 与疏散分层形相比
东侧冠下和近冠区域 15:00 前光照条件得到改善;
开心形处理 2个近冠区域 PAR日变化趋势呈单峰曲
线, 其他 3 个区域呈双峰曲线变化趋势, 但除远冠
区 (峰值出现在 16:00)和东侧近冠区 (峰值出现在
11:00)峰值较为显著外, 其他 3 个区域峰值较低, 与
疏散分层形相比东侧近冠区域 16:00 之前光照条件
得到改善; 小冠半圆形处理两个近冠区为单峰变化
趋势, 其他 3个区域呈双峰变化趋势, 与其他 3个处
理相比峰值较高, 持续时间也较长, 与疏散分层形
相比东侧冠下 15:00 之前, 东侧近冠 17:00 之前, 西
侧近冠 15:00—19:00光照条件得到明显改善。
3 讨论
3.1 果树树冠对间作作物区域光照辐射强度的影响
光对作物生长发育和产量形成至关重要, 它除
了作为一种能量物质参与光合作用外, 还以触发信
号的形式影响植物的生长发育[6]。光线经过透射、
吸收、反射通过叶幕层, 到达冠层底部后辐射强度
发生不可逆转的降低[11,1315]。本文研究结果与前人
研究相符 , 自然光经过果树冠层到达间作物冠层 ,
不同间作作物区域均发生不可逆转的消减, 受不同
树形树冠结构的影响, 间作区域消减程度存在较大
差异, 远冠区光照强度高于冠下区和近冠区, 在行
向、株行距相同的情况下, 小冠形处理间作区域光
照强度高于其他 3 个树形, 高干形和开心形次之,
疏散分层形最低。各间作区域总辐射强度为自然光
的 11.37%~79.97%。
树冠拦截吸收不仅对光照强度及分布产生影响,
同时受叶绿素选择吸收的影响, 进一步改变了透射
光的光质组成。姜仲书等[10]对苹果冠层截光特性的
研究发现, 自然光经过果树叶片的吸收反射到树冠
下层后 , 总辐射和各波段的绝对辐射量急剧降低 ,
但各波段下降幅度不同, 其中 UV-A、UV-B、可见
光、红外线分别下降 48.16%、62.95%、65.06%和
14.74%。牛自勉等[16]发现太阳辐射透过苹果叶幕在
530~560 nm 和 672~703 nm 波长内, 形成了辐射快
速消减区, 而在 738~746 nm波长之间, 形成了辐射
消减的惰性区。李芳东等 [17]发现 , 泡桐(Paulownia
sp.)||小麦间作系统中 , 受树冠叶幕形成影响 , 间作
区域光谱组成不断变化, 灌浆期至成熟期光谱组成
差异最为显著。本文研究结果与前人研究相符, 入
射光到达间作物冠层后 , 400~510 nm(蓝紫光 )、
510~610 nm(黄绿光)和 610~710 nm(红橙光)区域下
降幅度高于相同区域总辐射平均值, 310~400 nm(紫
第 6期 张 雯等: 扁桃||冬小麦间作模式下树冠结构对间作区域光环境的影响 759


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外)、710~760 nm(近红外)和 760~1 130 nm(远红外)
波段下降幅度低于总辐射平均值。
大量研究结果表明果粮间作系统中, 间作作物
区域光照的分布受树种、行向、株行距、树形结构
特征等因素的共同影响。丁松爽等[18]人认为枣树年
生长期与间作作物生育期重叠时间短, 且枣树枝条
稀疏, 透光率较大, 适宜应用于果农间作。郭佳欢
等[7]、王清涛等[8]、李星等[19]运用间作巷道“饱和时
空窗”度量的方法研究间作系统光分布的结果表明,
间作作物饱和时空窗的持续时间受间作树种和行间
距影响, 且作物不同生育期饱和光合有效辐射强度
不同 , 进一步影响间作巷道饱和时空窗的持续时
间。季永华等[4]通过理论计算对苏北沿海地区林网
内各遮阴带的日变化和林荫透光率进行分析, 结果
表明北林带胁地范围不明显, 东西林带居中, 南林
带最严重, 南北行向优于东西行向。李连国等[20]认
为, 间作系统中为避免交互遮阴株距不宜小于 1/2
株高。张雯等[21]研究认为在树种、行向等影响因素
均已确定的情况下, 对株距和行距进行调整, 使其
达到最佳配置模式, 才能保证间作系统光照的合理
分布, 实现较高的经济效益。本文研究结果表明, 在
疏散分层形基础上通过落头的改形措施构建开心形
树形结构, 改形后树高、干高、冠幅无较大改变, 但
去除主干后枝量下降 60.28%, 无效结果区域由 14%
变为 0, 间作作物区域平均总辐射强度可提高
32.68%; 疏散分层形经过逐步提干改造后, 将干高
由 0.6 m提高至 1.9 m, 枝量降低 32.22%、树冠体积
降低 26.25%, 间作区域总辐射强度可提高 61.82%;
小冠形处理与疏散分层形、开心形和高干形相比树
冠体积则可降低 59.40%、66.86%和 44.95%, 间作区
域总光合有效辐射分别提高 99.30%、50.20%和
21.73%。
3.2 果树树冠对间作区域光质参数的影响
光强及光质组成作为信号物质, 对植物的形态
建成和器官发育进行调节[2223], 植物的光形态建成
基本上由吸收 R/FR 的光敏素[12]和吸收蓝光/UV-A
的隐花素控制, 因此不同波段光照的组成比例对植
物生长发育具有重要的意义。姜仲书等[10]发现, 自
然光经过苹果叶片的吸收反射到达树冠下层后, 光
谱组成发生变化, 红光/远红光(R/FR)值显著降低。
有关玉米大豆套作的研究表明 , 与净作大豆冠层
光环境相比, 低层大豆冠层红光、蓝光、远红光及
其比例关系改变[13]。本文研究结果表明, 自然光透
过上层果树冠层到达下层间作物冠层后, 不同处理
不同间作区域的光质参数均发生变化, 部分区域差
异达到极显著水平, 其中 R/FR值相关红橙/远红外、
近红光 /远红光两组比值变化幅度较大 , 红橙 /远红
外比值变化范围最广, 对果树冠层结构特征的反应
也最敏感, 能够有效地反映出树冠遮挡对间作区域
光质组成的影响。
3.3 树冠结构对间作区域光合有效辐射日变化动
态的影响
光合有效辐射(PAR)是太阳辐射中波长在 400~
700 nm之间可被植物直接用于光合作用的辐射能量,
与作物的生产能力密切相关。果粮间作模式下, 间
作区域 PAR日变化动态受太阳运行轨迹[24]和树冠遮
阴动态[25]的共同影响。在行间距固定的情况下, 树
冠结构(树高、冠幅、干高、有无主干、枝叶密度、
枝叶分布)进一步影响间作区域 PAR日变化趋势。本
文研究结果表明, 在行距 7 m 的栽植模式中, 平均
冠幅 5 m、树高 4.5 m的情况下(小冠半圆形)除西侧
冠下区外其他 4 个区域均能保证一定时长的较高的
PAR强度; 当冠幅大于 7 m、树高大于 6 m的情况下
(疏散分层形)两侧近冠区和冠下区 PAR 强度整日均
处于较低水平; 树高、冠幅不变的情况下, 将干高提
高至 1.9 m后(高干形)东侧冠下和近冠区 15:00之前
PAR 强度提高; 进行落头开心处理后(开心形)东侧
近冠区 16:00之前 PAR强度提高。
4 结论
果粮间作模式在栽植行向、株行距等因素都已
确定的情况下 , 果树树形对作物间作区域光照强
度、光照持续时间及光谱组成均有显著影响。本研
究中 , 扁桃各树形处理的西侧冠下区光照条件最
差、远冠区光照条件最优; 控冠、提干、落头等整
形修剪措施能够改善作物间作区域的光照条件, 但
措施影响程度和主要作用区域不同; 各树形间作区
域小麦灌浆期光照条件由高至低依次为小冠半圆
形、高干形、开心形和疏散分层形; 光受上层树冠
拦截吸收到达作物冠层后, 不同波段降低幅度不同,
并最终导致光质组成比例的变化 , 其中红橙(610~
710 nm)/远红外(760~1 130 nm)的比值对果树冠层结
构特征的反应最敏感, 可作为评判间作区域光质环
境的指标。
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