黃光偉　龔莉莎　陳國棟　樊文霞　田玉剛　張曉燕

摘要本試驗共設(shè)置了棗樹單作（CK）、距離兩側(cè)紅棗0.50m種植苜蓿（A）、距離兩側(cè)紅棗1.00m種植苜蓿（B）、距離兩側(cè)紅棗1.45m種植苜蓿（C）4個處理，研究不同種植模式對間作系統(tǒng)生理生態(tài)效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，在不同種植模式下，間作系統(tǒng)對氣溫有著良好的調(diào)節(jié)作用，其中A模式下苜蓿凈光合速率較高;間作復(fù)合系統(tǒng)對淺層地溫有高溫季節(jié)降溫、低溫季節(jié)增溫的作用，不同時期土壤的物理性質(zhì)（土壤含水量、土壤容重）也發(fā)生相應(yīng)的變化，對降低土壤的無效蒸發(fā)有重要意義;在苜蓿全年生產(chǎn)中，A模式產(chǎn)量最高;在灌溉定額的條件下，A模式下作物的貯水量最高，水分利用率也最高，說明合理的間作距離可以提高作物水分利用率。在不同種植模式中，A模式對生態(tài)系統(tǒng)中光溫的利用相對適宜、土壤容重變化較為平穩(wěn)、水分利用率最高，且產(chǎn)量也達(dá)到最高。綜合衡量間作系統(tǒng)內(nèi)的光、溫、水分等的生理生態(tài)效應(yīng)可以得出，A種植模式為紅棗間作苜蓿的最佳種植模式。

關(guān)鍵詞 間作;苜蓿;棗園小氣候;光合效應(yīng);水分利用率

中圖分類號 S665.1;S541

文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1007-5739（2019）07-0160-04

新疆維吾爾自治區(qū)光熱資源豐富，晝夜溫差大且千旱少雨，享有瓜果之鄉(xiāng)的盛名。自2000年以來，新疆維吾爾自治區(qū)政府大力推進新疆特色林果業(yè)發(fā)展，南疆塔里木盆地已成為新疆重要的林果發(fā)展地區(qū)，紅棗種植面積逐年增加，但低矮幼齡果樹植被覆蓋率低，棗樹行間裸露面積大，導(dǎo)致棗園土壤侵腐、蒸發(fā)、風(fēng)蝕、次生鹽漬化等情況加劇”。果農(nóng)為充分利用果樹行間土地資源提高果園綜合效益，多采取果樹幼苗與其他作物間作、套作的模式四。棗草間作是重要的模式之一，號稱“牧草之王”的紫花苜蓿（Medicago?satiwa）不僅適應(yīng)性強、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)，同時具有改良土壤、防風(fēng)固土、清除田間雜草等特點9，與棗樹間作可保持水土、提高土壤肥力7、優(yōu)化棗園生態(tài)環(huán)境提高棗樹產(chǎn)量和品質(zhì)等8。棗草間作不僅有利于土壤養(yǎng)分的累積與利用，而且可以增加作物的經(jīng)濟產(chǎn)量，對作物生產(chǎn)起到很大的促進作用。

2種生物學(xué)不同的作物種植在一起，必然存在種間的競爭和互補，如何利用不同作物的生態(tài)學(xué)特性搭配間作種植，弱化種間競爭、強化種間互補作用，是構(gòu)建合理間作群體的關(guān)鍵。通過農(nóng)藝措施調(diào)控果草種間關(guān)系的相關(guān)研究未見報道，因而本研究以紅棗、紫花苜蓿構(gòu)成的棗草間作系統(tǒng)為研究對象，通過在棗樹行間設(shè)置不同的間距，研究南疆地區(qū)間作紅棗苜蓿的生理生態(tài)效應(yīng)，旨在為阿拉爾地區(qū)棗草間作技術(shù)科學(xué)、規(guī)范化發(fā)展提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗地概況

本試驗于2016-2017年在新疆阿拉爾市塔里木大學(xué)園藝實驗站（北緯40932'34"、東經(jīng)81°18'07"，海拔1015m）進行，阿拉爾市位于北半球中緯度地帶，屬暖溫帶大陸干旱荒漠氣候區(qū)，降水稀少，空氣中水分含量低，大氣透明度相對較好;光照時間長，年均氣氣溫10.7C，≥10C積溫4113C;無霜期較長，為149～246d;年日照逾2900h，4-10月平均日照長9.5h/d;年降水量50mm左右，是典型的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。試驗地土壤為黏壤土，地形相對平坦，土層深厚10，供試棗園為2012年酸棗直播建園，2014年春嫁接紅棗，棗樹行株距為3.0mx0.5m。

1.2試驗材料

供試苜蓿品種為新疆大葉苜蓿，該品種生育期100～110d，根系較發(fā)達(dá)，分枝可達(dá)120株，莖方形內(nèi)空，葉片較大，花紫色1-12。條播苜蓿播種量為15kg/hm2，行距30cm。

1.3試驗設(shè)計

本研究設(shè)計4個處理，分別為行間距離兩側(cè)紅棗0.5m種植苜蓿（A）、行間距離兩側(cè)紅棗1m種植苜蓿（B）、行間距離兩側(cè)紅棗1.45m種植苜蓿（C）、紅棗單作常規(guī)栽培（CK）（圖1），3次重復(fù)，小區(qū)面積72m2，田間隨機排列，灌溉方式為滴灌，試驗地其他田間管理措施同當(dāng)?shù)貤棃@保持一致，適時進行人工除草。

1.4測定項目及方法

1.4.1棗園小氣候：新梢長至20cm左右時，開始記錄樹冠內(nèi)空氣最高溫度和最低溫度，試驗所分析的溫度數(shù)據(jù)為每10d的平均值.空氣溫度由溫度計測定，按照《農(nóng)田氣象觀測規(guī)范》的規(guī)定進行測定并記錄。

1.4.2間作紅棗苜蓿的光合效應(yīng)。選擇晴朗無云的天氣，采用美國LI一COR公司生產(chǎn)的LI-6400便攜式光合儀在田間活體測定苜蓿葉片的凈光合速率[Pn，umolCO/（m2*.s）]、蒸騰速率[Tr，mmolH20/（m2.s）]、氣孔導(dǎo)度[Gs，molH20/（m2.s）]、胞間CO2濃度（μmol/mol）。測定時期為第3茬苜蓿初花期，此時苜蓿已有少量開花，時間選擇在13：30。測試時選取長勢相近的健康植株上長勢一致、無病斑的葉片，為降低測定誤差，應(yīng)在植物充分見光下測定光合作用。

1.4.3土壤物理性狀。分別在2017年5月15日、6月19日、7月19日、9月23日取土。用直徑4cm的土鉆分別采集棗樹與苜蓿行間0～20、20～40、40～60.60～8080～100cm土層土樣。土壤含水量采用烘干法，測定0～20、20～40.40～60、60～80、80～100cm土層土樣，使用的電子天平型號為LT502E，試驗前先測量各個空鋁盒重（mo），取樣后稱量濕土+鋁盒重（m），先于105C下烘千至恒重，再稱干土+鋁盒重（m2）。

土壤容重采用環(huán)刀法，測定0～20、20～40em土層土樣。測量取回的鮮土+環(huán)刀重，根據(jù)公式計算土壤容重。

土壤溫度采用插人式地溫計定點觀測，測定不同位置5、10、15、20、25cm土層溫度，同時采用地面溫度計測定0cm及最低地溫和最高地溫。每組地溫計均沿著種植方向直線布置，每隔9～10d觀測1次，觀測時間為6：00-24：00，每隔2h觀測1次4。

1.4.4作物耗水特征。計算公式如下：

土壤貯水量W=土壤體積含水量xh;

耗水量ET=P+I+OW;

水分利用效率WUE=Y/ET。

式中，W為土壤貯水量（mm），h為土層厚度（mm），ET為作物生長期間的耗水量（mm），P為降水量（mm）（試驗中2年平均降雨量為64.70mm），I為灌溉量（mm），0W為作物播種前和收獲后的0～40em土壤含水量之差（mm），WUE為作物水分利用效率[kg/（mm.hm2）]，Y為苜蓿產(chǎn)量（kg/hm2）。1.4.5產(chǎn)量測定.在苜蓿種植第4年（2017年）測定棗園間作條件下不同種植模式相對苜蓿的產(chǎn)量。在紫花苜蓿初花期進行刈割，共計3次。每個小區(qū)選取3個有代表性的樣方，樣方面積為1mx1m，2次重復(fù)，留茬高度3cm。每小區(qū)1m2樣本收割后，田間測定鮮草產(chǎn)量，自然風(fēng)干后，測其干草重量。

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel2007和DPS（7.05）統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同種植模式對苜蓿光合速率的影響

光合作用就是植物進行物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的生理基礎(chǔ)，光能利用情況可以反映植株生長狀態(tài)，對產(chǎn)量有很大影響。植物的光合性能可通過凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、胞間CO2濃度等指標(biāo)進行衡量。研究植物光合特性，有利于了解植物對光能的利用效率，闡明植物光合的生態(tài)學(xué)特征。

結(jié)果表明，不同種植模式下苜蓿凈光合速率最大的為A模式，為20.00μmolCO2/（m2.s），與B模式之間存在極顯著差異，與C模式之間不存在極顯著差異，變異系數(shù)達(dá)到了51.65%;不同種植模式下，氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率不存在顯著差異，變異系數(shù)分別為7.47%、4.53%;不同種植模式下，胞間CO2濃度以B模式最大（600.00umo/mol），A模式最低（為553.00pumol/mol），B模式與C模式之間不存在顯著差異、與A模式存在極顯著差異（表1）。

2.2棗草間作系統(tǒng)內(nèi)空氣溫濕度的變化

試驗結(jié)果表明，不同種植模式下棗草間作系統(tǒng)地上80cm處的氣溫日變化均呈“雙峰型"，峰值出現(xiàn)在14：00和18：00左右（圖2）。6：00-14：00，空氣溫度隨著光照強度的增強而增強;14：00-18：00，由于空氣溫度較高，植物蒸騰作用增強，從而引起近地面氣溫^下降;18：00-0：00，光照強度減弱，空氣溫度隨之降低。從整體來看，間作種植模式下空氣溫度變化較CK相對平穩(wěn)，改善了間作系統(tǒng)炎熱季節(jié)的溫度條件，有利于棗樹在盛夏季節(jié)的生長。

2.3棗草間作對農(nóng)田土壤物理性狀的影響

2.3.1不同種植模式下間作系統(tǒng)內(nèi)不同深度土壤含水量變化。不同種植模式下間作系統(tǒng)不同深度土壤含水量變化如圖3所示。不同種植模式下間作系統(tǒng)內(nèi)的土壤含水量差異顯著，總體上表現(xiàn)為B>CK>A>C;且40～60em處含水量較低。隨著紅棗和苜蓿的成熟，對水分的需求量增大，土壤含水量逐漸降低。

2.3.2不同種植模式下間作系統(tǒng)內(nèi)不同深度土層土壤溫度日變化。利用7月18日觀測的間作土壤溫度數(shù)據(jù)繪制了土壤溫度日變化過程（圖4），在0、-5-10-15-20cm具有相同的變化趨勢，并且隨著土層深度的增加;相對于單作系統(tǒng)，間作系統(tǒng)中A、B、C模式下中午高溫時段土壤溫度均明顯降低，溫度變化越緩慢。在不同的種植模式下-5-10、-15-20cm的地溫變化趨勢均為CK>B>A>C.在-10～0cm土層地溫變化過程均呈現(xiàn)先增加一后下降一再增加一再下降的趨勢，在-25-15cm土層地溫變化波動相對不大，由此可看出，-15～0cm土層土壤地溫變化較大，而-25～-15cm土層地溫變化較小。隨著土壤深度增加，變化趨勢逐漸變得平穩(wěn)。2.3.3不同種植模式下間作系統(tǒng)內(nèi)不同土層土壤容重變化。土壤容重的大小可以直接反應(yīng)士壤結(jié)構(gòu)狀況的好壞，若容重越?。ú坏陀?.14g/cm3），則表明土壤越疏松多孔，其結(jié)構(gòu)性越好。結(jié)果如圖5所示，4種不同種植模式在不同時期土壤容重均表現(xiàn)為先下降后，上升的“V”形變化規(guī)律，并且4種不同種植模式均以7月土壤容重值最小;CK種植模式下，0～20em土層土壤容重在7月下降幅度最大，顯著低于其他3個處理，說明單作種植模式下，土壤結(jié)構(gòu)狀況最差，最不利于苜蓿生長。A種植模式下，土壤容重在7月下降幅度最小，而且在整個時期變化較平穩(wěn)，較利于苜蓿生長。

2.4不同種植模式下苜蓿產(chǎn)量與水分利用效率比較

對3茬苜蓿的產(chǎn)量進行方差分析（表2），研究表明，在P<0.05的水平下，不同種植模式苜蓿的產(chǎn)量差異明顯，3茬均表現(xiàn)為A>B>C，總體以第1茬最高、第2茬最低。結(jié)果表明，在這3種種植模式中，A模式的產(chǎn)量最高且較穩(wěn)定。對3茬苜蓿的生長期間總耗水量進行方差分析，隨著種植間距的增加，耗水量先減少后增加;不同種植模式下水分利用效率有明顯差異，第1茬水分利用效率為B>A>C，第2、3茬水分利用效率均為A>B>C，從水分利用效率來看，以A模式最高。

3結(jié)論與討論

3.1不同模式下棗苜間作對空氣溫度的影響

本試驗結(jié)果表明，間作系統(tǒng)對氣溫有著良好的調(diào)節(jié)作用，不僅能預(yù)防初春的驟然降溫對植物的危害，同時還能保持較高的空氣濕度，在千旱年份或空氣比較干燥的月份（6-8月）可降低植物的蒸騰作用，避免高溫對棗樹的灼傷，對棗樹授粉受精非常有利。綜合4種種植模式可以看出，行間距離紅棗0.5m種植草苜蓿的模式下，空氣溫度相對較優(yōu)。光合能力的強弱在一定程度上取決于物種的遺傳特性，但是適宜的外部生態(tài)條件會促使其固有光合潛能的發(fā)揮5。

3.2不同模式下棗苜間作對土壤物理性狀的效應(yīng)分析

本試驗結(jié)果表明，間作復(fù)合系統(tǒng)對淺層地溫有顯著的降低作用，對降低土壤的無效蒸發(fā)呵有重要意義，間作系統(tǒng)對淺層地溫有高溫季節(jié)降溫、低溫季節(jié)增溫作用7。本結(jié)論與王來等8對農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)對近地面微氣候環(huán)境的影響研究結(jié)果相一致。吳發(fā)啟等9也指出，農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)對林內(nèi)溫度和土壤表層溫度有雙重影響，即春季增溫、夏季降溫，與本試驗結(jié)果研究結(jié)果相一致。但是在-25～-20cm處，地溫的波動范圍非常小，可見對-25cm以下耕層的地溫?zé)o較大影響。在對不同土質(zhì)不同土層深度的溫度變化還有待研究。在不同種植模式的農(nóng)林間作系統(tǒng)內(nèi)，不同時期土壤的物理性質(zhì)（土壤含水量、土壤容重）發(fā)生著相應(yīng)的變化，土壤含水量表現(xiàn)為先下降一再上升一再下降的變化規(guī)律，且土壤容重均表現(xiàn)為先下降后上升的“V"形變化規(guī)律。在不同種植模式中，行間距離紅棗0.50m種植苜蓿的模式對生態(tài)系統(tǒng)中的光溫利用相對適宜，土壤容重變化較為平穩(wěn)。

3.3不同模式下棗苜間作對苜蓿產(chǎn)量的效應(yīng)分析

產(chǎn)量是衡量苜蓿生產(chǎn)性能的主要指標(biāo)之一，同時也是衡量苜蓿經(jīng)濟價值的最直接指標(biāo)。棗園間作條件下不同種植模式對苜蓿產(chǎn)量特性的研究可以確定不同種植模式對產(chǎn)量的效應(yīng)，對苜蓿新模式的高產(chǎn)栽培具有十分重要的意義。本試驗結(jié)果顯示，在苜蓿全年生產(chǎn)中行間距離紅棗0.50m種植苜蓿的間作模式產(chǎn)量最高。

3.4對不同模式下棗苜間作對作物需水效應(yīng)分析

在作物生長發(fā)育過程中作物對水的需求量較大，苜蓿是一種耗水性能非常強的作物，需要消耗非常多的土壤水分才可以合成較多的干物質(zhì)叫。通過對不同種植模式水分利用1222的研究表明，灌溉定額條件下，與其他種植模式相比，行間距離紅棗0.50m種植苜蓿模式的貯水量最高，說明對水分利用效率最高，隨著種植間距的增加，水分利用率呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。棗苜間作顯著提高了水分利用率，水分利用率是凈光合速率與蒸騰速率的比值，水分利用率越高，說明植物同化作用下積累物質(zhì)的能力越強。萬素梅等嗎的研究結(jié)果表明，不同品種.不同刈割次數(shù)的苜蓿之間耗水量、水分利用效率之間也有明顯不同。然而如今水資源日益短缺，如何有效提高水資源利用效率成為旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主題，對紅棗苜蓿間作距離與水分脅迫的相關(guān)分析還有待研究。

綜合衡量間作系統(tǒng)內(nèi)的光、溫、水分等的生理生態(tài)效應(yīng)，可以得出行間距離紅棗0.50m種植苜蓿的模式為最佳種植模式。

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