張 雯謝 輝張 平鐘海霞張付春莊紅梅楊 磊徐葉挺龔 鵬盧春生

（1. 新疆農(nóng)業(yè)科學院園藝作物研究所 烏魯木齊 830091； 2. 新疆農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工所 烏魯木齊 830091）

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扁桃||冬小麥間作模式下樹冠結構對間作區(qū)域光環(huán)境的影響*

張 雯1謝 輝1張 平2鐘海霞1張付春1莊紅梅1楊 磊1徐葉挺1龔 鵬1盧春生1

（1. 新疆農(nóng)業(yè)科學院園藝作物研究所 烏魯木齊 830091； 2. 新疆農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工所 烏魯木齊 830091）

摘 要本文研究了作物、果樹間作模式下果樹樹冠結構對間作作物區(qū)域光環(huán)境的影響， 為果糧間作模式下適宜果樹高光效樹形結構的確定提供理論依據(jù)。以南疆地區(qū)扁桃（10 a）||冬小麥間作種植模式為研究對象， 扁桃樹形分為疏散分層形、開心形、高干形、小冠半圓形4個樹形處理， 以非間作的冬小麥大田為對照， 于冬小麥灌漿期對間作區(qū)域不同波段輻射強度、光譜組成和光合有效輻射（PAR）日變化規(guī)律進行分區(qū)測定。結果表明：1）各樹形對應間作區(qū)域光環(huán)境優(yōu)劣程度從高至低依次為小冠半圓形、高干形、開心形、疏散分層形， 幾個樹形處理間作區(qū)域總輻射強度平均值分別為對照的55.63%、46.54%、37.87%和28.76%， 光合有效輻射強度依次為自然光對照的55.84%、44.57%、35.52%和26.40%； 2）與自然光對照相比， 間作區(qū)域各波段光照輻射強度均有不同程度降低， 其中PAR、藍紫光、黃綠光和紅橙光區(qū)域消減幅度高于總輻射平均值， 紫外、近紅外和遠紅外區(qū)域消減幅度低于總輻射平均值。以疏散分層形西側(cè)冠下區(qū)為例， 該區(qū)域總輻射消減為自然光的11.37%，藍紫光、黃綠光、紅橙光和光合有效輻射分別消減至對照的7.98%、8.42%、8.62%和8.30%； 紫外光、近紅外和遠紅外分別消減至對照的12.30%、15.94%和23.00%； 3）光質(zhì)參數(shù)中“紅橙光/遠紅外”比值對樹冠結構特征變化敏感度高， 變異系數(shù)為23.34%， 可作為對間作區(qū)域光環(huán)境評價的主要指標； 4）冠幅、干高、樹高、有無主干等樹冠結構指標對間作區(qū)域特別是東側(cè)區(qū)域的PAR日變化趨勢影響大。綜合以上結果， 南疆扁桃||冬小麥間作模式下， 控冠、提干、落頭等整形修剪措施能夠改善間作區(qū)域的光照條件， 以采用小冠半圓形樹形間作區(qū)域光環(huán)境最優(yōu)。

關鍵詞扁桃||小麥間作 樹冠結構 光譜 光合有效輻射 扁桃樹 冬小麥

南疆地區(qū)光照充足， 晝夜溫差大， 具有發(fā)展特色林果業(yè)得天獨厚的地域和環(huán)境優(yōu)勢［1］， 截至2013年南疆5地州（喀什、和田、克州、阿克蘇、巴州）林果樹栽培面積達到100.2萬hm2（新疆維吾爾自治區(qū)林果辦統(tǒng)計數(shù)據(jù)）。果糧間作復合種植模式是南疆地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要栽植模式之一。2013年南疆小麥（Triticum aestivum）、棉花（Gossypium hirsutum）栽培面積122.2萬hm2， 其中約85萬hm2與果樹間作種植［2］。隨著樹齡和樹冠體積的不斷增大， 樹冠遮蔭造成的弱光脅迫成為造成間作小麥大幅減產(chǎn)的關鍵因素［3-5］， 尤其是小麥灌漿期的弱光脅迫不利于光合產(chǎn)物的合成和分配， 對產(chǎn)量和品質(zhì)造成較大影響［6］。如何通過高光效樹形的選擇與構建， 在保證果樹優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的基礎上， 減輕對間作作物的遮光脅迫， 保證果糧間作模式持續(xù)健康發(fā)展， 是目前南疆地區(qū)生產(chǎn)上急需解決的問題。郭佳歡等［7］、王清濤等［8］采用間作巷道PAR飽和時空窗的研究方法分別對新疆南疆地區(qū)棗樹（Zizyphus jujuba）、杏樹（Armeniaca sp.）||冬小麥間作種植模式進行了研究， 研究結果表明與果樹間作導致冬小麥PAR飽和時空窗損失嚴重， 使小麥光能利用能力不能最終發(fā)揮， 并最終導致小麥減產(chǎn)， 其中6 a生棗樹3 m×4 m株行距條件下， 揚花期最小僅為3.6 h； 7 a生杏樹6 m×7 m株行距條件下，冬小麥灌漿期PAR飽和時空窗最小。田陽等［9］通過晉西黃土地區(qū)4種典型的果農(nóng)間作模式光競爭情況研究結果表明， 間作作物相同的情況下蘋果（Malus pumila）競爭強度大于核桃（Juglans regia）； 關于葉幕層影響透射光質(zhì)的研究表明， 不同波長的輻射透過葉幕時消減速率不同， 植物葉片對紫外輻射與光合有效輻射的吸收率為0.8～0.9， 而對近紅外輻射的吸收率只有0.1左右［10］。自然光經(jīng)過葉片的選擇性吸收后R/FR值發(fā)生顯著變化［11-12］。綜上所述， 果糧間作系統(tǒng)內(nèi)， 間作區(qū)域光環(huán)境與上層樹冠結構截光密切相關， 然而研究主要集中于樹種、行距等因素對總輻射及PAR的影響方面， 關于不同樹形結構對間作區(qū)域光環(huán)境特別是光質(zhì)組成影響的研究報道較少，因此本研究以南疆扁桃（Amygdalus communis）||冬小麥間作種植模式為試材， 研究樹形結構對不同間作區(qū)域光質(zhì)組成改變、光合有效輻射強度的影響， 以期為南疆地區(qū)扁桃||冬小麥間作模式下適宜果樹樹形的選擇提供參考。

1　材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于2014—2015年在新疆喀什地區(qū)莎車縣托吾木斯溏鄉(xiāng)扁桃豐產(chǎn)示范園內(nèi)進行， 供試果樹2005年定植， 株行距6 m×7 m， 南北行向。種植模式為扁桃||冬小麥間作種植， 無復播作物， 小麥沿樹行種植， 間作小麥種植行寬度6 m。扁桃設置疏散分層形、小冠形、高干形、開心形4個樹形處理（具體樹形結構指標見表1）， 每小區(qū)5株， 依行向連續(xù)種植（及其對應樹行東西兩側(cè)0.5～3.5 m范圍內(nèi)小麥間作區(qū)域）， 3次重復， 4個處理共設12個小區(qū)， 單個小區(qū)面積168 m2， 其中， 間作小麥面積144 m2， 具體分布如圖1所示。以鄰近區(qū)域大田種植為對照。其中疏散分層形和小冠形樹形結構處理是通過多年培養(yǎng)獲得， 高干形和開心形均是通過對疏散分層形的改造獲得， 其中對疏散分層形進行提干改造， 逐步將下部主枝鋸除， 通過2～3年改造建成高干形； 對疏散分層形進行落頭改造， 逐步降低主干高度， 形成無主干形， 通過2年改造建成開心形。其他生產(chǎn)管理措施保持一致。

表1　扁桃||小麥間作系統(tǒng)中4種扁桃樹形處理的樹體結構Table 1　Crown structures of 4 treatments of almond tree forms in almond||wheat intercropping system

圖1　扁桃||小麥間作系統(tǒng)和小麥區(qū)域測點布置示意圖Fig. 1　Sketch map of almond-wheat intercropping and measuring points in wheat area

1.2 測定指標及方法

1.2.1 間作區(qū)域光譜指標測定

使用UniSpec-SC單通道便攜式光譜測定儀（最佳感應范圍： 300～1 100 nm； 分辨率： ＜10 nm； 精確度： ＜0.3 nm）對各小區(qū)間作區(qū)域光譜組成進行測定，每個處理共設置54個測點， 具體測點位置的設置與分布見圖1。小麥灌漿期選擇晴朗的天氣， 于當?shù)貢r間（東6區(qū)）9：00—10：00（清晨）、12：00—13：00（正午）和15：00—16：00（下午）3個時間段對進行測定， 以相同時段， 鄰近區(qū)域大田種植測定值為對照（探頭高度與其他測點保持一致）， 探頭高度與間作小麥植株高度保持一致， 連續(xù)測定3 d。

1.2.2 間作區(qū)域光合有效輻射(PAR)日變化規(guī)律測定

小麥灌漿期， 使用美國ONESET HOBO公司生產(chǎn)的U30-NRC小型氣象站中的光合有效輻射監(jiān)測系統(tǒng)（測量范圍： 0～2 500 μmol·m-2·s-1； 光譜范圍：400～700 nm； 精度： ±5%； 分辨率： 2.5 μmol·m-2·s-1）對間作區(qū)域PAR變化進行測定， 選擇晴朗的天氣，自11：00—19：00對PAR的日變化情況進行連續(xù)測定，每10 min記錄一次。每個處理設18個測點， 具體探頭位置的設置與分布見圖1， 探頭高度與小麥高度保持一致， 連續(xù)測定3 d。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對測定數(shù)據(jù)按區(qū)域進行合并統(tǒng)計， 使用Microsoft Excel 2010和SAS數(shù)理統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行處理。

2　結果與分析

2.1 果樹樹形處理對作物間作區(qū)域光質(zhì)分布的影響

由圖2和表2可知， 扁桃||冬小麥間作模式下， 不同扁桃樹形對小麥間作區(qū)域光強和光質(zhì)分布存在明顯影響。從不同間作區(qū)域光譜分布圖可以看出， 與遠冠區(qū)相比近冠區(qū)和冠下區(qū)310～1 130 nm波長的輻射強度均有不同程度的降低， 其中疏散分層形處理降低幅度最大， 小冠半圓形降低幅度最小， 其他兩個樹形居中。疏散分層形樹冠兩側(cè)冠下區(qū)和近冠區(qū)均較低；高干形近冠區(qū)優(yōu)于東側(cè)、西側(cè)兩個冠下區(qū)； 開心形兩側(cè)冠下區(qū)間無較大差異， 而近冠區(qū)較低； 小冠半圓形東側(cè)冠下區(qū)與遠冠區(qū)差異較小， 其他兩個區(qū)域略低。

圖2　不同扁桃樹形處理下扁桃||小麥間作系統(tǒng)中灌漿期小麥區(qū)域的光譜分布特征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　不同扁桃樹形處理下扁桃||小麥間作系統(tǒng)中小麥灌漿期小麥區(qū)域的光質(zhì)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

由表2可以看出， 4個樹形處理間作區(qū)域光照條件存在顯著差異。疏散分層形處理各波段平均輻射強度均極顯著低于小冠半圓形處理； 開心形處理除總輻射外， 各波段平均輻射強度均顯著低于小冠半圓形。除小冠半圓形外， 其他3個處理東西兩側(cè)冠下區(qū)和近冠區(qū)各波段輻射強度均極顯著低于遠冠區(qū)，小冠形處理除總輻射外， 其他各波段西側(cè)冠下區(qū)和近冠區(qū)均顯著低于遠冠區(qū)區(qū)域（部分數(shù)據(jù)未列出）。不同間作區(qū)域各波段光照降低幅度不同， 因此不同波段光照強度占總輻射的比例變化較為復雜， 4個樹形處理冠下區(qū)和近冠域310～400 nm（紫外）、710～760 nm（近紅外）和760～1 130 nm（遠紅外）3個波段光照與遠冠區(qū)相比占總輻射比例提高， 其中遠紅光波段比例變化幅度大， 400～510 nm（藍紫光）、510～610 nm（黃綠光）和610～710nm（紅橙光）3個波段占總輻射比例降低。

2.2 果樹樹形處理對間作區(qū)域310～1 130 nm光質(zhì)消減程度的影響

由表3中可以看出， 與自然光對照相比4個樹形處理間作作物區(qū)域光照強度均發(fā)生不同程度的消減。通過對同一處理相同區(qū)域不同波段光質(zhì)間的比較可以看出， 藍紫光、黃綠光、紅橙光即光合有效輻射降低幅度較總輻射平均值高， 形成輻射快速消減區(qū)域； 紫外光、近紅外和遠紅外等波段光照降低幅度較總輻射平均值低， 形成輻射的惰性消減區(qū)。同一波段光照不同處理的方差分析結果表明， 疏散分層形各波段光質(zhì)占自然光對照比例均極顯著低于小冠半圓形； 開心形顯著低于小冠半圓形。

2.3 果樹樹形處理對間作區(qū)域光質(zhì)參數(shù)的影響

由表4可以看出， 4個樹形處理不同間作作物區(qū)域光質(zhì)參數(shù)間存在一定差異， 部分差異達極顯著水平。 其中紫外/藍紫比值在0.175～0.250的范圍之內(nèi)變動， 變異系數(shù)為17.39%， 且疏散分層形處理與其他3個處理間存在極顯著差異。紅橙/藍紫比值在0.834～0.863的范圍之內(nèi)變動， 變異系數(shù)為2.13%， 疏散分層形處理與其他3個處理間存在極顯著差異。紅橙/遠紅外比值在0.651～1.018的范圍之內(nèi)變動， 浮動范圍較大， 變異系數(shù)為23.34%， 疏散分層形處理與其他3個處理間存在極顯著差異。近紅光/遠紅光比值在1.275～1.683的范圍之內(nèi)變動， 變異系數(shù)為13.70%，方差分析結果與紅橙/遠紅外比值一致。光合有效輻射/總輻射比值在0.574～0.691的范圍之內(nèi)變動， 變異系數(shù)為9.06%。各光質(zhì)參數(shù)中紅橙/遠紅外比值變異系數(shù)最大， 對樹冠冠層特征的反應最敏感。

表3　不同扁桃樹形處理下扁桃||小麥間作系統(tǒng)中小麥區(qū)域灌漿期各波段光質(zhì)占無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　　　　　　　　　　%

表4　不同扁桃樹形處理下扁桃||小麥間作系統(tǒng)中小麥區(qū)域灌漿期光質(zhì)參數(shù)的差異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

2.4 果樹樹形處理對間作區(qū)域光合有效輻射(PAR)日變化規(guī)律的影響

受太陽照射角度與樹冠透光程度的影響， 不同樹形處理的間作作物區(qū)域PAR輻射日變化趨勢存在較大差異（圖3）。其中疏散分層形處理小麥區(qū)域除遠冠區(qū)表現(xiàn)為明顯的單峰曲線外， 其他兩個近冠區(qū)和冠下區(qū)均無明顯峰值， 全日10：00—19：00范圍內(nèi)均處于較低水平（PAR強度＜500 μmol·m-2·s-1）； 高干形處理東側(cè)冠下區(qū)和遠冠區(qū)PAR日變化呈雙峰曲線峰值分別出現(xiàn)在10：00和13：00， 西側(cè)和東側(cè)兩個近冠區(qū)域表現(xiàn)為單峰曲線其中西側(cè)峰值出現(xiàn)在10：00， 東側(cè)峰值出現(xiàn)在13：00， 西側(cè)冠下區(qū)全日均處于較低水平（PAR強度＜400 μmol·m-2·s-1）， 與疏散分層形相比東側(cè)冠下和近冠區(qū)域15：00前光照條件得到改善；開心形處理2個近冠區(qū)域PAR日變化趨勢呈單峰曲線， 其他3個區(qū)域呈雙峰曲線變化趨勢， 但除遠冠區(qū)（峰值出現(xiàn)在16：00）和東側(cè)近冠區(qū)（峰值出現(xiàn)在11：00）峰值較為顯著外， 其他3個區(qū)域峰值較低， 與疏散分層形相比東側(cè)近冠區(qū)域16：00之前光照條件得到改善； 小冠半圓形處理兩個近冠區(qū)為單峰變化趨勢， 其他3個區(qū)域呈雙峰變化趨勢， 與其他3個處理相比峰值較高， 持續(xù)時間也較長， 與疏散分層形相比東側(cè)冠下15：00之前， 東側(cè)近冠17：00之前， 西側(cè)近冠15：00—19：00光照條件得到明顯改善。

圖3　不同扁桃樹形處理下扁桃小麥間作系統(tǒng)中4個扁桃樹形下小麥區(qū)域小麥灌漿期光合有效輻射日變化趨勢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

3　討論

3.1 果樹樹冠對間作作物區(qū)域光照輻射強度的影響

光對作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成至關重要， 它除了作為一種能量物質(zhì)參與光合作用外， 還以觸發(fā)信號的形式影響植物的生長發(fā)育［6］。光線經(jīng)過透射、吸收、反射通過葉幕層， 到達冠層底部后輻射強度發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的降低［11，13-15］。本文研究結果與前人研究相符， 自然光經(jīng)過果樹冠層到達間作物冠層，不同間作作物區(qū)域均發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的消減， 受不同樹形樹冠結構的影響， 間作區(qū)域消減程度存在較大差異， 遠冠區(qū)光照強度高于冠下區(qū)和近冠區(qū)， 在行向、株行距相同的情況下， 小冠形處理間作區(qū)域光照強度高于其他3個樹形， 高干形和開心形次之，疏散分層形最低。各間作區(qū)域總輻射強度為自然光的11.37%～79.97%。

樹冠攔截吸收不僅對光照強度及分布產(chǎn)生影響，同時受葉綠素選擇吸收的影響， 進一步改變了透射光的光質(zhì)組成。姜仲書等［10］對蘋果冠層截光特性的研究發(fā)現(xiàn)， 自然光經(jīng)過果樹葉片的吸收反射到樹冠下層后， 總輻射和各波段的絕對輻射量急劇降低，但各波段下降幅度不同， 其中UV-A、UV-B、可見光、紅外線分別下降48.16%、62.95%、65.06%和14.74%。牛自勉等［16］發(fā)現(xiàn)太陽輻射透過蘋果葉幕在530～560 nm和672～703 nm波長內(nèi)， 形成了輻射快速消減區(qū)， 而在738～746 nm波長之間， 形成了輻射消減的惰性區(qū)。李芳東等［17］發(fā)現(xiàn)， 泡桐（Paulownia sp.）||小麥間作系統(tǒng)中， 受樹冠葉幕形成影響， 間作區(qū)域光譜組成不斷變化， 灌漿期至成熟期光譜組成差異最為顯著。本文研究結果與前人研究相符， 入射光到達間作物冠層后， 400～510 nm（藍紫光）、510～610 nm（黃綠光）和610～710 nm（紅橙光）區(qū)域下降幅度高于相同區(qū)域總輻射平均值， 310～400 nm（紫外）、710～760 nm（近紅外）和760～1 130 nm（遠紅外）波段下降幅度低于總輻射平均值。

大量研究結果表明果糧間作系統(tǒng)中， 間作作物區(qū)域光照的分布受樹種、行向、株行距、樹形結構特征等因素的共同影響。丁松爽等［18］人認為棗樹年生長期與間作作物生育期重疊時間短， 且棗樹枝條稀疏， 透光率較大， 適宜應用于果農(nóng)間作。郭佳歡等［7］、王清濤等［8］、李星等［19］運用間作巷道“飽和時空窗”度量的方法研究間作系統(tǒng)光分布的結果表明，間作作物飽和時空窗的持續(xù)時間受間作樹種和行間距影響， 且作物不同生育期飽和光合有效輻射強度不同， 進一步影響間作巷道飽和時空窗的持續(xù)時間。季永華等［4］通過理論計算對蘇北沿海地區(qū)林網(wǎng)內(nèi)各遮陰帶的日變化和林蔭透光率進行分析， 結果表明北林帶脅地范圍不明顯， 東西林帶居中， 南林帶最嚴重， 南北行向優(yōu)于東西行向。李連國等［20］認為， 間作系統(tǒng)中為避免交互遮陰株距不宜小于1/2株高。張雯等［21］研究認為在樹種、行向等影響因素均已確定的情況下， 對株距和行距進行調(diào)整， 使其達到最佳配置模式， 才能保證間作系統(tǒng)光照的合理分布， 實現(xiàn)較高的經(jīng)濟效益。本文研究結果表明， 在疏散分層形基礎上通過落頭的改形措施構建開心形樹形結構， 改形后樹高、干高、冠幅無較大改變， 但去除主干后枝量下降60.28%， 無效結果區(qū)域由14%變?yōu)?， 間作作物區(qū)域平均總輻射強度可提高32.68%； 疏散分層形經(jīng)過逐步提干改造后， 將干高由0.6 m提高至1.9 m， 枝量降低32.22%、樹冠體積降低26.25%， 間作區(qū)域總輻射強度可提高61.82%；小冠形處理與疏散分層形、開心形和高干形相比樹冠體積則可降低59.40%、66.86%和44.95%， 間作區(qū)域總光合有效輻射分別提高99.30%、50.20%和21.73%。

3.2 果樹樹冠對間作區(qū)域光質(zhì)參數(shù)的影響

光強及光質(zhì)組成作為信號物質(zhì)， 對植物的形態(tài)建成和器官發(fā)育進行調(diào)節(jié)［22-23］， 植物的光形態(tài)建成基本上由吸收R/FR的光敏素［12］和吸收藍光/UV-A的隱花素控制， 因此不同波段光照的組成比例對植物生長發(fā)育具有重要的意義。姜仲書等［10］發(fā)現(xiàn)， 自然光經(jīng)過蘋果葉片的吸收反射到達樹冠下層后， 光譜組成發(fā)生變化， 紅光/遠紅光（R/FR）值顯著降低。有關玉米-大豆套作的研究表明， 與凈作大豆冠層光環(huán)境相比， 低層大豆冠層紅光、藍光、遠紅光及其比例關系改變［13］。本文研究結果表明， 自然光透過上層果樹冠層到達下層間作物冠層后， 不同處理不同間作區(qū)域的光質(zhì)參數(shù)均發(fā)生變化， 部分區(qū)域差異達到極顯著水平， 其中R/FR值相關紅橙/遠紅外、近紅光/遠紅光兩組比值變化幅度較大， 紅橙/遠紅外比值變化范圍最廣， 對果樹冠層結構特征的反應也最敏感， 能夠有效地反映出樹冠遮擋對間作區(qū)域光質(zhì)組成的影響。

3.3 樹冠結構對間作區(qū)域光合有效輻射日變化動態(tài)的影響

光合有效輻射（PAR）是太陽輻射中波長在400～700 nm之間可被植物直接用于光合作用的輻射能量，與作物的生產(chǎn)能力密切相關。果糧間作模式下， 間作區(qū)域PAR日變化動態(tài)受太陽運行軌跡［24］和樹冠遮陰動態(tài)［25］的共同影響。在行間距固定的情況下， 樹冠結構（樹高、冠幅、干高、有無主干、枝葉密度、枝葉分布）進一步影響間作區(qū)域PAR日變化趨勢。本文研究結果表明， 在行距7 m的栽植模式中， 平均冠幅5 m、樹高4.5 m的情況下（小冠半圓形）除西側(cè)冠下區(qū)外其他4個區(qū)域均能保證一定時長的較高的PAR強度； 當冠幅大于7 m、樹高大于6 m的情況下（疏散分層形）兩側(cè)近冠區(qū)和冠下區(qū)PAR強度整日均處于較低水平； 樹高、冠幅不變的情況下， 將干高提高至1.9 m后（高干形）東側(cè)冠下和近冠區(qū)15：00之前PAR強度提高； 進行落頭開心處理后（開心形）東側(cè)近冠區(qū)16：00之前PAR強度提高。

4　結論

果糧間作模式在栽植行向、株行距等因素都已確定的情況下， 果樹樹形對作物間作區(qū)域光照強度、光照持續(xù)時間及光譜組成均有顯著影響。本研究中， 扁桃各樹形處理的西側(cè)冠下區(qū)光照條件最差、遠冠區(qū)光照條件最優(yōu)； 控冠、提干、落頭等整形修剪措施能夠改善作物間作區(qū)域的光照條件， 但措施影響程度和主要作用區(qū)域不同； 各樹形間作區(qū)域小麥灌漿期光照條件由高至低依次為小冠半圓形、高干形、開心形和疏散分層形； 光受上層樹冠攔截吸收到達作物冠層后， 不同波段降低幅度不同，并最終導致光質(zhì)組成比例的變化， 其中紅橙（610～710 nm）/遠紅外（760～1 130 nm）的比值對果樹冠層結構特征的反應最敏感， 可作為評判間作區(qū)域光質(zhì)環(huán)境的指標。

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* 國家自然科學基金地區(qū)基金項目（31560138）、新疆維吾爾自治區(qū)自然科學基金項目（2014211A040）和農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項經(jīng)費項目（201003043）資助

* 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）

Received Oct. 27， 2015； accepted Jan. 26， 2016

中圖分類號:S662.9； S512.1

文獻標識碼:A

文章編號:1671-3990（2016）06-0753-09

DOI:10.13930/j.cnki.cjea.151160

收稿日期：張雯， 研究方向為農(nóng)林復合種植和果園生態(tài)。E-mail： zwxilin@126.com 2015-10-27 接受日期： 2016-01-26

Corresponding author， ZHANG Wen， E-mail： zwxilin@126.com

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）

AbstractIntercropping 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 behinddramatic 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.

KeywordsAlmond/winter wheat intercropping； Tree canopy structure； Spectrum； PAR； Almond tree； Winter wheat