晋西黄土区果农间作系统中果树遮阴范围的时空分布特征

发布时间：2020-09-02 08:27

　　基于光环境的果农间作系统种间关系研究工作相对缺乏,特别是果农间作系统林下太阳辐射作为间作物光合作用的能量来源,直接影响着间作物的生态过程和生产力水平,而研究果农间作系统中果树的遮阴范围和遮阴强度对果农间作系统配置及间作距离的确定具有重要的意义。现有对树冠遮阴范围的研究仅限于运用经验公式进行推导,对于其实测验证的非常少。为此,本研究遵循平行光线下的相似性原理,将果树按其树体缩小50倍,根据实测苹果树体形状制作不同龄级的苹果树3D模型,利用树体模型在山西吉县进行了单株果树、不同配置的果树群体遮阴范围实测实验分析。通过对晋西黄土区果农间作系统不同树龄(4,5,6,7年生)苹果树冠遮阴范围的测定时空分布特征的分析,旨在研究不同树龄果树的遮阴范围、重叠遮阴范围、遮阴时间,为果农间作系统间作物合理种植间距的确定,以及提高土地利用率提供理论支撑。研究成果主要体现在以下几方面:(1)树冠遮阴模型修正。将实测得到的树冠遮阴范围与依据太阳高度角和太阳方位角推算出的单株苹果树冠遮阴范围进行对比分析,对树冠遮阴范围表达式各参数进行优化。经优化后的修正方位角和修正高度角推算得出的修正树冠遮阴范围,与实测遮阴范围的重合率均达到94%。因此,改进后的树冠遮光数学模型能够准确模拟实际树冠的遮阴范围。(2)单株果树遮阴时空分布特征。研究结果表明:1)对于研究区单株苹果树遮阴范围而言,在一天中,4-7年生单株苹果树遮阴范围随着时间的推移呈现规律性变化;2)就单株苹果树树冠重复遮阴边界而言,苹果树北侧遮阴范围始终大于南侧遮阴范围。因此,研究区传统的果农间作在苹果树南北两侧采用等间距间作作物种植不尽合理。应考虑果树南北向的遮阴范围和遮阴边界的差异。3)果树树冠的遮阴时长从树干到周边区域逐渐变短。4)随果树树龄的增长,果树的遮阴范围和遮阴时长增加,;持续遮阴4-5小时的果树遮阴面积随树龄增加而均匀增加。持续遮阴6-7小时的果树遮阴面积随树龄的增加先缓慢增加,然后快速增加。(3)多株果树配置条件下遮阴范围时空分布特征。1)当地传统地苹果树配置模式下,行间基本无果树间的相互遮阴,而行内株间相互遮阴区域的遮阴时长可达3-8小时之间,且越靠近果树中心位置,相互遮阴区域遮阴时长越久。通过明确相互遮阴区域的遮阴时间和遮阴时长,为果农复合系统中间作作物的种植区域的明确提供理论依据。2)随着果树树龄的不断增长,强遮阴区域增加,而无遮阴区和弱遮阴区域减小;在相同遮阴区间下,随着果树树龄的不断增长,相互遮阴区域增加。在果树树龄超过7年后,由于果树行间的无遮阴区域小,果树出现小部分行间叠加。因此,果树树龄超过7年后,间作作物的种植应停止。3)对于研究区苹果树群体株行距4m×5m、5m×5m的配置模式而言。依据遮光时长,4-6年生苹果树群体被分为三个区域(弱遮阴区、中等遮荫区、强遮阴区域),7年生苹果树群体被分为两个区域(中等遮荫区、强遮阴区域),间作作物的种植区应选择在弱遮阴区和中等遮阴区。
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S344.2;S661.1
【部分图文】：

模型图,苹果树,模型,树体

逦研究内容与方法逦逡逑３．３试验方法逡逑３．３．１苹果树遮光模型改进研究方法逡逑（１）苹果树遮光范围实测逡逑为测定树体模型的遮阴范围，将４，５，６，７年生果树树体模型分别插放在厚度为逡逑３ｍｍ的Ａ３硬纸板，硬纸板上固定有网格纸（树体模型枝下高己加高３ｍｍ）。树体模型逡逑选择插放在网格纸的中心位置，且以地理北为Ｙ轴的正半轴，地理东为Ｘ轴正半轴。逡逑实验在晴天８：００—１７：００进行，从８：００开始每隔一个小时用铅笔在固定的网格纸描绘逡逑出树体模型遮阴区域。实验选择晴天进行，并做３次重复，每次实验相同树龄树体模逡逑型三次重复。逡逑

设计图,设计图,群体,苹果树

ＣＡＤ坐标点进行连接得出理论遮阴图。通过Ｄｉｆｆｌｍｇ软件与导入电脑中被扩大５０倍的逡逑测遮阴图拟合，最终对实测遮阴范围与理论遮阴范围进行的对比分析，并优化理论逡逑阴范围表达式参数。逡逑．３．２不同树龄单株苹果树遮光范围研究逡逑为测定苹果树体模型的遮阴范围、重复遮阴区域、遮阴时长，将树体模型插放在逡逑度为３ｍｍ的Ａ３硬纸板，硬纸板上固定有网格纸（树体模型枝下高己加高３ｍｍ）。逡逑体模型选择插放在网格纸的中心位置，且以地理北为Ｙ轴的正半轴，地理东为Ｘ逡逑正半轴。一天内８：００－１７：００是太阳辐射的重要时段，因此，实验在晴天８：００邋—１７：００逡逑隔一小时进行标定一次，在固定的网格纸上，使用铅笔（铅笔与地面垂直）描绘出逡逑体模型在此时间的遮阴边界。实验选择晴天进行，实验进行３次重复。逡逑．３．３常规株行距配置下苹果树遮阴范围研究逡逑依据３．３．２不同树龄单株苹果树遮光范围测定方法，将苹果树体模型依据图３－２逡逑置插放（株行距４ｍＸ５ｍ、５ｍＸ５ｍ缩小５０倍后的配置方式），进行常规株行距配逡逑下苹果树遮阴范围的测定。逡逑逦卞——￣￣￣＾逦？逦逡逑

设计图,技术路线,苹果树,株行距

树体模型在此时间的遮阴边界。实验选择晴天进行，实验进行３次重复。逡逑３．３．３常规株行距配置下苹果树遮阴范围研究逡逑依据３．３．２不同树龄单株苹果树遮光范围测定方法，将苹果树体模型依据图３－２逡逑位置插放（株行距４ｍＸ５ｍ、５ｍＸ５ｍ缩小５０倍后的配置方式），进行常规株行距配逡逑置下苹果树遮阴范围的测定。逡逑逦卞——二￣￣￣＾逦？逦逡逑ｌＯｃｍ逡逑—逦逦逦逦Ｂ逦逦逦逡逑ｒ￣ｉ网格}中心位？处逡逑株行距５ｍ邋Ｘ邋５ｍ逦？逡逑ｔ邋＾逦￣＊逡逑８ｃｍ逡逑ｌＯｃｍ逡逑逦＾逦逦逦０逦逦逦逡逑［□网格纸中心位ａ处逡逑株行距４ｍ邋Ｘ邋５ｍ逦＠树体楔型逡逑图３－２不同配置果树群体果树模型点位设计图逡逑Ｆｉｇ．３－２邋ｐｏｉｎｔ邋ｄｅｓｉｇｎ邋ｏｆ邋ａｐｐｌｅ－ｔｒｅｅｓ邋ｍｏｄｅｌ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ逡逑１０逡逑

【参考文献】