南疆間作模式下扁桃樹形差異對間作區域光環境及冬小麥相關產量指標的影響

張 雯，謝 輝, 張 平, 楊 磊,徐葉挺,

龔 鵬1, 鐘海霞1，張付春1，盧春生1

(1.新疆農業科學院園藝作物研究所,烏魯木齊　830091;2.新疆農業科學院農產品貯藏加工所,烏魯木齊　830091)

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南疆間作模式下扁桃樹形差異對間作區域光環境及冬小麥相關產量指標的影響

張 雯1，謝 輝1, 張 平2, 楊 磊1,徐葉挺1,

龔 鵬1, 鐘海霞1，張付春1，盧春生1

(1.新疆農業科學院園藝作物研究所,烏魯木齊830091;2.新疆農業科學院農產品貯藏加工所,烏魯木齊830091)

摘要：【目的】南疆地區間作種植模式下，研究成齡扁桃4種不同樹形樹體結構、枝葉分布差異；樹形對間作區光合有效輻射(灌漿期)分布、日變化規律及小麥產量構成指標差異，為南疆扁桃-冬小麥間作模式選擇適宜高光效樹形提供一定的理論依據?！痉椒ā恳?1年生扁桃(晚豐)-冬小麥(新冬20號)間作模式為研究對象，設主干分層形、高干開心形、開心形和小冠半圓形四個樹形結構處理，對其樹冠結構指標、枝條及產量分布范圍進行調查；對間作區域光合有效輻射分布及日變化規律、小麥產量構成指標進行分區測定?！窘Y果】不同樹形處理樹冠體積、枝量、單位體積枝量、不同區域枝條分布比例、單株負載量之間均存在一定差異；樹形對不同間作區域PAR強度和日變化規律存在影響較大，影響程度由高至低依次為開心形、主干分層形、高干開心形和小冠半圓形；樹形對不同間作區域小麥產量構成指標存在較大影響，部分差異達到極顯著水平，不同區域小麥千粒重、單穗粒重與PAR日均值呈極顯著正相關關系。【結論】樹冠對光能的攔截受樹冠體積、枝條量、枝條分布的共同影響，樹冠截光造成的遮陰脅迫是盛果期扁桃-小麥間作系統中小麥籽粒減產的主要原因之一。小冠半圓形和高干開心形樹形間作區光環境優于其它2個樹形處理，對間作小麥產量影響小。

關鍵詞：間作；扁桃；冬小麥；樹形；光環境

0引言

【研究意義】新疆南疆地區即天山以南的區域，主要包括巴音郭楞州、阿克蘇、喀什、克孜勒蘇州、和田等五地州，該區域具有發展特色林果業得天獨厚的地域和環境優勢[1]，截至2012年底南疆環塔里木盆地果樹栽培面積達到100.24×104hm2(1 503.58萬畝)[2]。南疆地區耕地面積150×104hm2(2 205萬畝)，人均耕地僅為1 467.4 m2(2.2畝)，隨著人口數量不斷增加，果樹與糧棉爭地的矛盾日益突出[3]。開展果糧間作種植模式，是保證糧食安全生產，實現果糧雙贏的有效途徑。對于栽植密度和行向都已確定的成齡園而言，冠層結構特征成為影響間作系統內光照分布的主要因素[4-6]。隨著樹齡和樹冠體積不斷增大，果樹樹冠對光照的截留不斷增加。在果糧間作復合系統中，果樹對農作物的遮陰往往是造成農作物減產的主要原因，尤其是小麥灌漿期的弱光脅迫不利于光合產物的合成和分配，對產量和品質造成影響[7]。通過高光效樹形的選擇與構建，在保證果樹優質豐產的基礎上，減輕對間作作物的遮光脅迫，實現果樹和間作物的雙贏。【前人研究進展】農林復合生態系統中，樹體對間作作物的遮蔭程度受樹種、株行距離、林帶走向等因素共同影響，徐呈祥等[8]通過對生長發育重疊期、樹冠結構、枝葉分布特性等方面分析認為棗樹適宜與糧食間作；李連國等[5]研究認為果糧間作系統中株距應大于0.5倍樹高，行距宜大于2倍最長遮蔭范圍；季永華等[9]研究發現林帶脅地范圍存在明顯差異，其中林帶南側最嚴重，東西側次之，北側無明顯的脅地范圍?！颈狙芯壳腥朦c】有關固定栽植模式下，樹體結構、冠層特征對間作系統內光能分布和間作作物生長影響方面的研究較少?！緮M解決的關鍵問題】為新疆南疆地區扁桃-冬小麥間作模式下適宜果樹樹形的選擇提供依據。

1材料與方法

1.1材 料

試驗于2012～2013 年, 在喀什地區莎車縣阿熱勒鄉十四村扁桃豐產示范園內進行。以莎車本地品種晚豐(莎車18號)為材料，供試樹2001年定植，株行距3 m×7 m，南北行向。設置主干分層形、小冠半圓形、高干開心形、開心形四個樹形結構處理，列出具體樹形結構指標。間作冬小麥品種為新冬20號 ，小麥沿樹行(樹行寬度1 m)種植，行距20 cm，播種密度基本苗525×104株/hm2，整個生育期灌水5次。各處理田間管理措施一致。表1

表1不同樹形樹體結構對照
Table 1 The different of crown structure between different tree froms

樹形Treefrom樹高Heightoftree(m)干高Heightoftrunk(m)冠幅Crowndiameter東西East-west(m)南北South-north(m)單株主枝數Numberofmainbranch枝量Numberofshoot(104條/hm2)(10thousand/hm2)主干分層形Trunk-delaminatingshape6.230.826.046.218.4574.85高干開心形Hightrunkopencentershape5.731.584.634.524.4149.25開心形Open-centershape5.980.927.036.015.3214.29小冠半圓形Littlecrown semicircleshape3.50.743.612.677.383.71

1.2方 法

1.2.1果樹枝葉量及產量測定1.2.1.1不同區域枝葉量

6月中旬葉幕完全形成后，各處理選一株標準株，按照冠層厚度將樹冠從下至上劃分成高度相同的10層，每層又按照冠幅由內至外劃分成厚度相同的3個同心圓區域，將樹冠由內至外、由下至上劃分成30個小區。使用50 cm×50 cm×50 cm的立方體框在各小區隨機框取0.25 m3體積，測定此體積內的實際枝葉量，再根據各小區體積推算出每個小區的枝葉量。并對數據分區域進行合并統計(由下至上10層中1～3層為底層、4～6層為中層、7～10層為上層)。

1.2.1.2樹冠總體積計算

根據觀察和測量，將樹冠分為橢圓臺體和橢圓柱體兩部分，按公式①、②計算各部分體積，合并得到樹冠體積。

V橢圓柱體=ABHπ ②

單株負載量及產量測定方法：果實采收前對統計各處理5株供試樹的果實個數，求平均值為處理的單株負載量。

1.2.2間作區域光環境變化測定

間作調查區域平面劃分分區方法：為了方便調查取樣提高實驗精度，對各小區對應間作區域進行區域劃分，樹行東西兩側的間作區域劃分成66個1m×1m的小麥生長調查區，并著重對1～6行與Ⅰ-Ⅵ縱交叉的36個區域進行重點調查。

間作區域PAR日變化規律測定方法：使用美國ONESETHOBO公司生產的U30-NRC小型氣象站中的光合有效輻射監測系統(測量范圍：0～2 500μmol/(m2·s)；光譜范圍：400～700nm；精度：±5%μmol/(m2·s)；分辨率：2.5μmol/(m2·s)對間作區域PAR變化進行測定，11:00～17:00對PAR的日變化情況進行測定，每5min記錄一次。探頭分別安放在1～5行與Ⅰ-Ⅵ縱交叉的20個調查區域的中央，探頭高度與小麥高度一致。圖1

圖1間作區域平面分區示意
Fig. 1IntercroppingAreaPartitionSchemes

1.2.3間作區域小麥產量分區調查

小麥收獲前，各處理對66個調查區域內，使用50cm×50cm正方形框隨即框取0.25m2區域，將其中的小麥麥穗全部收獲，帶回實驗室進行考種，對其千粒重、穗粒數、單穂粒重等產量構成指標進行測定，并對數據分區域進行合并統計。

1.3數據統計

使用Excel2010和SAS數理統計軟件對數據進行處理。

2 結果與分析

2.1不同樹形枝葉及產量分布情況

研究表明，不同樹形枝條總量和分布情況存在較大差異，單株枝條量由高至低分別為主干分層形>開心形>高干開心形>小冠半圓形；由于樹冠體積存在較大差異，單位體積枝量由高到低分別為主干分層形>小冠半圓形>高干開心形>開心形；從枝條分布情況分析，主干分層形超過40%的枝條分布在底層和外圍區域，開心形底層區域枝量更是達到總枝量的52.62%，高干開心形中層和外圍枝條量分別占總枝量的43.85%和53.88%，小冠半圓形枝條縱向主要分布在中、上層，橫向主要分布在外圍和中部，占總枝條量比例接近，分布較均勻。表2

表2不同樹形處理枝條分布情況對照
Table 2The different of crown structure and branch distribution between different tree froms

樹形Treefrom單株枝量Numberofbranches(條)單位體積枝量Unitvolumequantity(條/m3)樹冠內不同區域枝量占總枝量比例Theproportionofthecanopyvolumetototalbranchvolume縱向Lengthways比例(%)Proportion橫向Crosswise比例(%)Proportion枝條類型ThetypeofBranches主干分層形Trunk-delaminatingshape10645.34112.35底層46.52內堂16.29中層39.85中部38.66上層13.63外圍45.05多為中短枝高干開心形Hightrunkopencentershape2763.9743.92底層26.61內堂8.14中層43.85中部39.70上層29.54外圍53.88內堂多長枝,其他部位長短枝分布均勻開心形Open-centershape3968.4138.11底層52.62內堂19.32中層31.16中部36.21上層16.22外圍44.47多為中長枝小冠半圓形Littlecrown semicircleshape1550.09589.50底層15.83內堂18.08中層48.11中部43.17上層36.06外圍38.75短枝和中長枝分布均勻

研究表明，主干分層形、高干開心形、開心形三個處理單株負載量較接近，小冠半圓形單株負載量最低僅為805.2個/株；從果實分布范圍可以看出高干開心形和小冠形分布比較均勻，主干分層形和開心形主要分布在樹冠外圍；小冠形單位體積負載量最高達到46.49個/m3，分別為其它三個樹形的3.01、1.97和3.06倍。表3

表3不同樹形處理產量分布
Table 3The differences of production and distribution between 4 tree froms

樹形Treefrom樹冠體積Canopyvolume(m3)單株負載量(個)Loadofindividualplant(fruit)果實分布范圍Fruitdistributionrange單位體積負載量(個/m3)Unitvolumecapacity(fruit/m3)主干分層形Trunk-delaminatingshape94.751465.2主要分布在樹冠外圍15.46高干開心形Hightrunkopencentershape62.931478.3分布均勻23.49開心形Open-centershape104.131579.6主要分布在樹冠外圍15.17小冠半圓形Littlecrownsemicircleshape17.32805.2分布均勻46.49

圖2不同樹形小麥灌漿期間作區域光合有效輻射日平均分布
Fig. 2The differences of PAR day average value (wheat milk-filling stage) between 4 tree froms

2.2不同樹形對應間作區域光合有效輻射分布情況及日變化趨勢

研究表明，小冠半圓形和高干開心形處理對應間作區PAR日均值分布規律一致，兩個株間區和遠冠區高于兩個株下區域；主干分層形東側冠下區域略高于西側區域和遠冠區，開心形遠冠區和西側冠下株下區略高于其他三個區域。其中小冠半圓形對應5個間作區域光合有效輻射日平均值均較高，兩個冠下株間區和遠冠區PAR日平均值均在1 400 μmol/(m2·s) 之上，東、西側冠下株下區較低分別為575和987 μmol/(m2·s)；高干開心形處理遠冠區和兩個冠下株間區較高日平均值在700 μmol/(m2·s)之上，東、西兩個冠下株下區分別為478.4和591 μmol/(m2·s)；主干分層形對應間作區域光照均較差，除東側區域大于600 μmol/(m2·s)外，其他均低于500 μmol/(m2·s)；開心形對應區域光照強度均較低，5個區域日均值均低于500 μmol/(m2·s)，東側冠下株間區日平均PAR僅為141 μmol/(m2·s)。由以上分析可以看出，樹冠對PAR的截獲不僅受樹冠體積和總枝量的影響，同時也受枝條分布影響，開心形處理單株枝量和單位體積枝量低，由于枝葉分布不均勻主要分布在中下層，因此對間作區域PAR分布存在較大影響，日平均光合有效輻射低于主干分層形處理。心形兩個處理對應5個間作區域均高于其它兩個處理，差異達到了極顯著水平。

四個樹形處理不同間作區域PAR日變化趨勢存在較大差異。其中主干分層形除西側冠下株下區域呈平緩曲線外，其它四個區域均呈單峰曲線；西側冠下株下區11～17時間光合有效輻射強度始終低于400 μmol/(m2·s)；兩個東側區域峰值時光照強度達到1 000 μmol/(m2·s)，持續1～2 h。高干開心形對應5個間作區域均呈單峰曲線；兩個株下區域低于600 μmol/(m2·s)持續時間較長；遠冠區和株間區的光照條件較好，其中遠冠區自13：00至17：00均高于1 000 μmol/(m2·s)。開心形遠冠區域和兩個株下區域呈單峰曲線變化趨勢，而兩個株間區域光合有效輻射強度始終較低，呈平緩曲線變化趨勢；兩個株間區域大部分時間段低于200 μmol/(m2·s)；遠冠區和兩個株下區峰值時超過1 000 μmol/(m2·s)，但持續時間短。小冠形半圓形5個間作區域均呈單峰曲線變化趨勢；遠冠區和兩個株間區光照條件好，13：00至17：00光照強度均高于1 000 μmol/(m2·s)；西側株下區上午光照條件較差，14：00之后迅速上升至1 000 μmol/(m2·s)。東側株下區全天大部分時間維持低于600 μmol/(m2·s)。圖3

圖3 小麥灌漿期間作區域光合有效輻射日變化趨勢
Fig.3 PAR daily variation trend in different intercropping areas (wheat milk fling stage)

2.3不同樹形對應間作區域小麥產量構成指標的影響

研究表明，各樹形不同間作區域小麥產量構成指標之間存在較大差異，千粒重指標分布在27.03～45.68 g，小冠形半圓形遠冠區和兩側近冠區小麥千粒重指標均顯著高于其它三個樹形，差異達到極顯著水平，高干開心形處理對應5個間作區域小麥千粒重指標均顯著高于主干分層形和開心形處理，差異達到極顯著水平；穗粒數指標分布在18.73～28.29粒，最高值為高干開心形西側冠下區域，最低值為主干分層形西側冠下區域，各樹形對應區域內無統一差異規律；單穂粒重指標分布在0.530～1.097 g，其中小冠半圓形和高干開心形兩個處理對應5個間作區域均高于其它兩個處理，差異達到了極顯著水平。表4

2.4灌漿期日平均光合有效輻射與小麥產量構成指標的相關性

研究表明，灌漿期PAR日均值與小麥千粒重、穗粒重指標均存在極顯著正相關關系，相關系數分別為0.931 68和0.726 98；千粒重與穗粒重指標也為極顯著正相關關系，相關系數為0.589 96；穗粒數與灌漿期日平均PAR無顯著的相關關系。表5

表4不同樹形處理對應間作區域小麥產量構成指標
Table 4 The effect of different tree from on components of wheat yield in intercropping areas

樹形Treefrom區域Intercroppingarea千粒重1000grainweight(g/1000粒)穗粒數Grainsperspike(粒/穗)單穗粒重Grainsweightperspike(g/穗)高干開心形Hightrunkopencentershape東側冠下38.21±2.02C22.15±0.57CDE0.846±0.023DEF東側近冠37.94±0.68C21.14±1.03CDE0.802±0.054EF遠冠區37.67±0.67C26.91±2.13AB0.964±0.037BC西側近冠37.48±0.52C22.32±0.47CDE0.799±0.052EF西側冠下38.80±1.44C28.29±0.72A1.097±0.023A主干分層形Trunk-delaminatingshape東側冠下27.03±2.84F22.02±1.39CDE0.598±0.102HI東側近冠28.69±3.18EF21.19±0.95CDE0.609±0.079HI遠冠區28.48±2.74EF21.07±1.35CDE0.581±0.021HI西側近冠27.90±1.50EF20.01±2.64D0.556±0.060I西側冠下27.44±2.06EF18.73±1.43E0.530±0.046I開心形Open-centershape東側冠下29.17±2.20EF23.22±0.04CD0.840±0.050GH東側近冠27.52±2.15EF24.63±2.55BC0.771±0.100GH遠冠區30.38±2.01DE22.78±1.10CD0.855±0.069GH西側近冠32.55±0.48D24.96±0.52ABC0.987±0.008DEF西側冠下32.39±0.46D23.21±1.16CD0.914±0.043FG小冠半圓形Littlecrownsemicircleshape東側冠下39.14±1.66C24.61±3.74BC0.962±0.133BC東側近冠42.35±0.52B21.75±0.39CDE0.921±0.005CD遠冠區45.68±0.34A19.90±0.27DE0.909±0.016CDE西側近冠43.20±0.43AB23.89±0.24BC1.032±0.021AB西側冠下38.57±0.93C22.53±0.84CDE0.870±0.054CDE

注：表中大寫字母表示同列數據存在極顯著差異，P<0.01

Note : Different capital letters in each column stand for significant difference atP<0.05

表5灌漿期日平均光合有效輻射與小麥產量指標相關系數
Table 5 The correlation between wheat yield index and PAR day average value in wheat milk-filling stage

光合有效輻射強度PAR千粒重1000grainweight穗粒重Grainsweightperspike穗粒數Grainsperspike光合有效輻射強度PAR1.0000千粒重1000grainweight0.93168**P<0.000011.0000穗粒重Grainsweightperspike0.72698**P=0.00030.76022**P=0.00011.0000穗粒數Grainsperspike-0.02325P=0.9225-0.06740P=0.77770.58996**P=0.00621.0000

注：**表示達到極顯著相關性水平

Note ：**means achieve extremely significant correlation

3 討 論

3.1樹冠對間作區域光環境的影響

果糧間作復合系統是一個雙層受光系統，到達作物冠層的光經過上層果樹葉幕的攔截、透射及選擇性吸收后發生不可逆轉的消弱[8]，在水肥充足的情況下果樹對農作物的遮陰脅迫往往是造成農作物減產的主要原因[9]。因此合理的光照分布是間作模式下實現果糧雙贏的重要前提之一。研究結果表明，扁桃不同樹形對間作區域PAR分布和日變化規律影響較大，其中小冠半圓形和高干開心形樹形間作區域灌漿期光環境較好，主干分層形和開心形間作區域光環境差。Jackson[10]和 Palmer[11]認為果樹葉幕，對來自不同方向和不同強度的光照的截留能力與果樹栽植密度[12]葉幕厚度和高度有關。研究分析認為在栽植密度相同的情況下，樹冠對光的截獲不僅受樹冠體積、總枝量影響，同時也受枝葉分布情況和枝條類型的影響。在冬季整形修剪管理過程中，通過落頭等措施改善果樹內部光照的同時，還應注意控制枝條的合理分布，增大透光率，保證光照在間作系統內的合理分布。

3.2樹冠遮陰對間作小麥產量的影響

光合產物是小麥產量的根本來源，大量研究表明遮光造成小麥的干物質積累和籽粒產量降低[13]。光照強度與小麥產量和品質形成有顯著的相關性[14]，尤其是小麥灌漿期的弱光脅迫不利于光合產物的合成和分配，對產量和品質造成影響[15,16]。研究結果表明盛果期扁桃-小麥間作模式下，不同間作區域小麥千粒重與灌漿期此區域PAR日平均值存在極顯著正相關性，與前人研究結果相同。表明在該間作系統中，地上部光能競爭是限制小麥產量的主要原因，這與張建雄[17]等對杏麥復合系統、Newman[18]等對泡桐-玉米、泡桐-豆角復合系統的研究結果相一致。果糧間作模式下要保證小麥產量，必須增加樹冠透光率保證間作區域合理的照光時間。穗粒數變化規律復雜，同灌漿期PAR均值呈現負相關，可能主要揚花期受光強或光質改變影響，還有待于進一步研究。

4結 論

盛果期扁桃-小麥間作體系，3 m×7 m種植模式下，扁桃采用小冠半圓形和高干開心形等樹形結構時間作區光環境較優，對間作小麥籽粒產量影響?。徊捎弥鞲煞謱有魏烷_心形等樹形結構時間作區域光環境較差，對間作小麥籽粒產量影響大；樹冠對光能的攔截受樹冠體積、枝條量、枝條分布的共同影響。不同間作區域小麥千粒重、單穂粒重與該區域灌漿期PAR日平均值呈極顯著正相關關系，樹冠截光造成的遮陰脅迫是造成盛果期扁桃-小麥間作系統中小麥籽粒產量降低的主要原因。

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Effect of Tree Form on Intercrop Area Light Environment and Grain Yield Related Indexes of Wheat in Almond -Winter Wheat Intercropping Systems in Southern Xinjiang

ZHANG Wen1, XIE Hui1, ZHANG Ping2, YANG Lei1, XU Ye-ting1, GONG Peng1,ZHONG Hai-xia1, ZHANG Fu-chun1, LU Chun-sheng1

(1.ResearchInstituteofHorticulturalCrops,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China; 2.ResearchInstituteofAgro-productsStorageandProcessing，XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China)

Abstract：【Objective】 This projects aims to study the crown structure，shoots distribution between various tree forms, and the photosynthetically active radiation (PAR) distribution and change regularity and winter wheat grain yield difference in various intercrop area caused by almond tree crown structure in Southern Xinjiang. 【Method】 Use 11a old almond (Wanfeng)- winter wheat(Xindong 20)intercropping system as materials, set 4 treatments as trunk- delaminating shape, high trunk open centre shape, open and little crown semicircle shape. Investigate the tree structure, shoots and almond nuts distribution; determinate the PAR intensity change regularity and wheat grain yield components index in various intercrop area. 【Result】 There were various canopy volumes, quantity of branches, number of branches in unit volume, the proportion of different regional branches distribution and tree lode between tree froms. The daily average value and daily variation trend of PAR in various intercropping areas were largely influenced by tree forms, and the influence degrees from high to low in order were open center shape, trunk- delaminating shape, high trunk open center shape and little crown semicircle shape. There were large differences in wheat indicators of yield components between tree form treatments, some difference reached a significant level. There was significant positive correlation between wheat kilo grain weight and PAR daily average value (grain-filling stage). 【Conclusion】 Light interception of tree crown is influenced by crown volume, number of brunches and brunch distribution. High trunk open centre and little crown shape tree from intercropping area light environment is better than the other two forms. In adult almond-winter wheat intercropping system light competition is one of the main reasons of wheat production reduction.

Key words:intercropping；almond；winter wheat；tree from；light environment

中圖分類號：S662·9;S605·1

文獻標識碼：A

文章編號：1001-4330(2016)03-0411-09

作者簡介:張雯(1984-)，女，陜西人，助理研究員，碩士，研究方向為果樹栽培生理，(E-mail)zwxilin@126.com通訊作者:張平(1964-)，男，重慶人，研究員，博士，研究方向為新疆特色果樹栽培與加工,(E-mail)zhangpingyys@163.com

基金項目:新疆維吾爾自治區自然科學基金“扁桃小麥間作模式中小麥產量對樹冠光截留特性響應模型的構建”(2014211A040)

收稿日期：2015-10-14

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2016.03.004

Fund project:Supported by Natural Science Fund of Xinjiang Uygur Autonomous Region "Response model between wheat yield and tree canopy light interception characteristic construction in almond wheat intercropping system"(2014211A040)