晋西黄土区苹果花生间作系统水分竞争关系研究

发布时间：2020-08-01 22:35

【摘要】：黄土高原自然环境恶劣,是我国典型的生态脆弱区。而果农间作系统作为生态农业的主要内容之一,可提高当地土地利用效率,减少水土流失,增加经济收入,被当地农民广泛应用。果农间作系统中果树和农作物共享资源,必然会引起竞争,随着间作年限的增加,果树和农作物之间对水、肥、光等的竞争也会日益突出。为了协调果树和农作物之间的种间竞争关系,本文以晋西黄土区不同间作年限(3年、5年和7年)的苹果花生间作系统为研究对象,采用烘干称重法对苹果树行(行距为5m)距苹果树不同距离处0-1OOcm 土层的土壤水分含量进行监测,解析间作系统土壤水分空间分布特征、土壤水分效应、土壤水分的主要竞争区域以及对果树和花生生长特征、生物量、产量的影响,旨在提高该地区果农间作系统降水生产力、土壤水分利用效率,为果农间作系统高效可持续经营提供理论支撑。研究结果表明:(1)与花生单作系统和苹果单作系统相比,3种间作年限的苹果花生间作系统土壤水分皆显示为负效应。在其他条件一定的条件下,随着间作年限的增加,苹果花生间作系统土壤含水量逐渐降低,且差异显著(P0.05)。当间作年限为3时,在花生的苗期、开花期、结荚期和成熟期,土壤平均含水量分别是19.54%、16.09%、13.57%和14.27%。与花生单作系统相比,间作系统土壤平均含水量分别降低了 18.36%、15.86%、19.92%和18.51%;与苹果单作系统相比,间作系统土壤平均含水量降低了8.62%、5.97%、12.87%和10.14%。间作年限为5时,在花生的4个典型物候期,苹果花生间作系统土壤平均含水量比花生单作系统分别降低了 41.97%、42.42%、49.25%和42.72%,比苹果单作系统降低了 23.43%、31.76%、36.52%和29.04%。间作年限为7时,与对应的单作系统相比土壤含水量都有一定程度的降低。不同间作年限的间作系统各物候期土壤水分具有相似的分布规律,在垂直方向上,随着土层深度的增加土壤水分逐渐增加。在水平方向上,以树行中间即距树2.5m处为分界线,随着距树距离越远,土壤含水量先降低后升高,呈开口向上的抛物线状。(2)间作年限为3时,无法定量判定苹果花生间作系统土壤水分的主要竞争区域和竞争宽度。当间作年限为5年和7年时,可以有效地判定苹果花生间作系统土壤水分的主要竞争区域和竞争宽度。综合考虑花生的4个物候期,间作年限为5时,苹果花生间作系统的主要竞争区域是距行树南侧0.7m-1.9m和距树行北侧0.5m-1.7m,竞争宽度均为1.2m。间作年限为7时,主要竞争区域为距树行南侧0.5m-1.9m和距树行北侧0.7m-1.9m,竞争宽度分别为1.4m和1.2m。(3)当间作年限为3、5、7时,苹果花生间作系统果树的树高分别是2.14m、2.67m和3.04m,比单作系统的降低了 4.04%、4.30%和4.10%。在花生的4个物候期,花生的平均株高表现为花生单作系统(20.62cm)间作年限为3(19.09cm)间作年限为5(12.55cm)间作年限为7(9.43cm)。不同间作年限,果树叶片叶绿素相对含量没有显著差异。随着苹果花生间作系统间作年限的增长,花生叶片叶绿素的相对含量的平均值逐渐降低,最低值出现在花生苗期,为17.92mg·m2。随着间作年限的增加,苹果花生间作系统单株花生的根干质量、茎干质量、叶干质量和总生物量有一定程度的降低,间作年限越大降低程度越明显。随着间作年限的增长,苹果花生间作系统花生的产量有一定程度的降低。(4)建议随着苹果花生间作系统果树间作年限的增长,在不影响果树生长发育的条件下对果树采取修枝、拉枝等相应措施,或者适当增大间作距离甚至停止间作。在花生的苗期和开花期,对间作系统中土壤水分的主要竞争区域进行薄膜覆盖或者植物秸秆覆盖,减少土壤水分蒸发;同时根据地势建设雨水集蓄工程,对降雨进行富集,引导雨水到土壤水分的主要竞争区域,从而提高降雨生产力,增大苹果花生间作系统经济效益。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S661.1;S565.2
【图文】：

月降雨量,取土,花生

逦０逡逑ｄ苹果树、花生？邋取样点逡逑图３－１：试验区土壤水分取样布设图逡逑Ｆｉｇ．３－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｆｏｒ邋ｓｏｉｌ邋ｍｏｉｓｔｕｒｅ邋ｓａｍｐｌｉｎｇ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｏｂｓｅｒｖｅｄ邋ｓｉｔｅ逡逑３．３．２邋土壤水分测定方法逡逑２０１５、２０１６年在花生的苗期、开花期、结荚期和成熟期，选择典型天气，在苹果逡逑花生间作系统和对应单作系统各监测点懫用土钻法取土，ｌ0ｃｍ为一层，取土深度０－逡逑１００ｃｍ

示意图,移动窗口,原理,示意图

３．４．２移动窗口法逡逑本文采用移动窗口法（ＬｕｄｗｉｇＪＡ，１９８７）判定苹果花生间作系统的主要竞争区逡逑域和竞争宽度，判定原理如图３－２所示：将一个窗口平均分割成两个半窗口，利用欧逡逑氏距离的平方计算比较两个半窗口的相异性，按顺序将窗口向右侧移动一个取样点，逡逑再计算两个半窗口的相异性，直到最后一个样点。土壤水分相异性的计算公式如下：逡逑５￡Ｚ）ｂ邋＝邋Ｘ（Ｘ，ｍｗ－Ｘ，ｎｗ）逦（３－２）逡逑ｉ邋＝邋ｌ逡逑式中：ＳＥＤ是欧氏距离的平方；ｂ是两个半窗口的中点；ｋ是样点的变量数；Ｘ逡逑是一个半窗口的均值；ｍ和ｎ分别为两个半窗口；邋ｗ是窗口的宽度。逡逑ｏｉｏｌｏＴｏ＾ｏｌ0邋0邋0逡逑ｍ邋ｎ逦＾逡逑＾邋0邋取样点ｓａｍｐｌｅ逡逑图３－２移动窗口法原理示意图逡逑Ｆｉｇ．３－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍｏｖｉｎｇ邋ｓｐｌｉｔ邋ｗｉｎｄｏｗ邋ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ逡逑以样点位置为横坐标，欧氏距离的平方为纵坐标作图。当曲线变化趋于稳定，有逡逑两个明显的波峰，通过半波峰法根据峰值所在的位置和峰宽可以有效地判定苹果花生逡逑间作系统土壤水分的影响域和影响宽度。影响域范围内表示距离中心林带不同距离处逡逑土壤水分含量差异较大，果树与农作物之间的竞争比较激烈，为果农间作系统土壤水逡逑分的主要竞争区域，由此判定果农间作系统中土壤水分的主要竞争区域和竞争宽度。逡逑本研宄中

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