前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的生態變化對棉花產量的作用，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
0引言 環塔里木盆地氣候干燥、風沙危害嚴重，單作農田中常出現干熱風和強對流等災害性天氣，而防止其對農作物造成危害的一項重要措施就是進行農林間作．紅棗作為特色林果業發展的重點對象，棗農間作已成為當地農林間作的最佳模式之一［1－3］．棉花是新疆最主要的經濟作物之一，棉花產業已成為新疆農業產業化經濟發展的“龍頭”［4］．因此，棗棉間作是目前環塔里木盆地重要的農林間作模式．前人對棗棉間作系統做了大量研究，主要集中于棗樹生物學和生理學、間作系統模式、種間關系、小氣候、生態和經濟效益等方面［3，5－11］，對于新疆特有的棗棉間作系統的生態效應的研究未見報道．本文研究通過測定環塔里木盆地干旱區棗棉間作系統中光照、空氣溫濕度、風速等生態因子的變化情況，分析各生態因子的水平分布特征，探討間作對棉花產量的影響，并估算棗棉間作系統的經濟收益，從生態角度探討棗棉間作系統的優化模式與管理配置技術體系，為充分利用阿克蘇地區的自然資源優勢發展棗農間作模式提供理論依據． 1試驗 1．1試驗地概況 試驗地位于環塔里木盆地干旱區中心地帶的阿克蘇市，地處北緯40°56′，東經80°06′．地形北高南低，平均海拔1103．8m．屬暖溫帶干旱氣候區，降雨量稀少，蒸發量大，氣候干燥．年平均氣溫10℃，1月份平均氣溫－8℃，7月平均氣溫25℃．年平均降水量100mm左右．年平均太陽總輻射量130～141Ka／cm2，年日照2855～2967h，無霜期長達205～219d；風沙浮塵天氣較多，主要集中在春季和夏季．春季升溫快而不穩，秋季降溫快． 1．2材料與方法 （1）材料試驗地點位于依干其鄉農田林網內，棗樹品種以灰棗為主，株行距3×4m，南北走向栽植．樹齡8年，平均樹高2．30m，枝下高52．46cm，地徑4．44cm，冠幅1．6×1．7m，理論畝株數55株，間作棉花品種為中棉43號，兩幅寬膜種植，每膜4行，行間距30cm，膜間距40cm． （2）方法2010年，選擇依干其鄉8大隊2小隊的棗棉間作地作為試驗地．在棗棉共生期間，采取固定觀測和同步移動觀測相結合測量田間微氣候變化． 測點確定：間作田中溫度、濕度、風速、風向測點設置在整塊條田的中央，即條田中線位置上．光照強度的測點設在垂直于棗樹行的棉花種植行上，分別記為E－95cm、E－115cm、E－155cm、E－175cm、W－165cm、W－145cm、W－105cm、W－85cm．光合輻射測點位于垂直于棗樹行的距棗樹東側105cm，165cm和西側95cm，155cm處，分別記為E－105cm、E－165cm、W－95cm和W－155cm．土壤含水量土樣采集點同光照強度測點． 生態因子觀測：使用VantagePro2（美國戴維斯公司生產）自動氣象站和KS4000手持氣象站觀測光照強度、空氣溫濕度、風速和風向等氣象因子，按照《農田氣象觀測規范》［12］的規定測定并記錄：選擇一定的天氣條件（晴天、陰天）連續觀測3d，每天在8∶00～20∶00進行，每隔1h測定1次，觀測高度為1．5m和棉花冠層．利用LAI2000冠層分析儀觀測光合輻射，連續觀測2～3d，每天在8：00～20：00進行，每隔2h測定1次，觀測高度為棉花冠層表面．設對照棉田（CK），間作地與對照地土壤特性、水肥管理方法及所種棉花品種均一致，在地塊中央設置一個具有代表性的位置作為測點． 地溫采用河北衡水生產的WQG－15地面溫度計進行測量，方法和觀測時間與觀測氣象指標相同．土壤含水量的測定采用烘干稱重法，每關鍵物候期測定1次，土樣分0～20cm和20～40cm兩個層次分別采集，且設置3次重復． 產量測算：棉花測產在棉花采收前（9月5日左右）進行，垂直于棗樹行沿觀測點方向（由行西向行東）逐行測算棉花株數、每株結鈴數，測量長度3m，重復3次，然后每行采樣30個棉鈴，稱重，求算距棗樹行不同距離的棉花單鈴重、單株產量和單位面積產量，并計算增（減）產量和增（減）產率． 2結果與分析 2．1棗棉間作對棉花光照的影響 （1）光照強度的時空分布在棗棉間作系統中，位于上層的棗樹對位于下層的棉花形成遮擋陽光作用，改變了棉花的光照情況，使棉田中的光強減弱，光照時間縮短，對棉花生長有一定的影響．根據從棉花出苗到吐絮期對間作系統的光照強度的動態觀測，將所有的觀測結果求平均（見圖1）得知，由于上層棗樹的遮蔭作用，使得間作系統不同高度的平均光照強度均明顯低于對照棉田．從時間上看，一天之中，棗棉間作系統不同時間的光照強度變化大體呈拋物線形狀，最小值出現在8∶00和20∶00，最高值出現在中午14∶00．間作系統150cm和棉花冠層的日平均光照分別為71．78％和69．9％．從空間上看（見表1并結合圖2），受太陽方位角的影響，棗棉間作系統內（南北走向），自東向西各測點棉花冠層的光照強度明顯低于對照棉田，光照分布基本呈拋物線形狀，即兩邊低中間高，最高點為E－175cm測點．測定結果顯示，行東與行西平均光照強度大體相當． （2）棉花冠層光合有效輻射的日變化棉花的光飽和點為1400～1500μmol•m2／s［4］．將測得的數據平均，得到各測點棉花冠層光合有效輻射的日變化，呈現出早晚較低中午較高的趨勢．中午14∶00～16∶00各測點棉花冠層的光合有效輻射基本達1500～2000μmol•m2／s，超過其光飽和點，能夠滿足棉花進行光合作用的需要．距離棗樹越遠的棉花光合有效輻射越高，反之則越低，其大小關系為W－165cm＞E－155cm＞W－105cm＞E－95cm．#p#分頁標題#e# 2．2棗棉間作對系統空氣溫濕度的影響 太陽輻射是地球表面熱量的主要源泉，溫度變化與光照狀況有著緊密聯系．樹木展葉后，由于樹冠的遮蔭和枝葉的蒸騰作用，使林帶兩側農田內光照、土溫、氣溫都降低．又由于林帶的防風效應，削弱了氣流平移速度，使樹木和作物蒸騰的水蒸氣較長時間的停留在農田上空，從而增加了空氣的濕度［11，13－14］． （1）空氣溫濕度的日變化通過自動氣象站和手持氣象站8∶00～20∶00觀測的結果數據（將所有數據平均）如圖4所示，間作系統的氣溫均隨著太陽升高，光照強度的增強而增強，與光照強度表現出相同的規律．間作系統中氣溫日變化規律與對照田也基本一致．即最高氣溫出現在午后16∶00左右，最低氣溫出現在接近日出時，均比對照低，尤其是上午（8∶00～10∶00）差異顯著．而間作系統內的空氣相對濕度隨時間變化呈現出從高到低再到高的現象；一天之中，早上氣溫較低，光照較弱，相對濕度較大；而相對濕度最小值則出現在14∶00時左右，當時氣溫最高，光照也最強．間作系統在白天各個時刻的空氣相對濕度比對照棉田都要高，平均高出3．3％． （2）空氣溫濕度的物候期變化如表2所示，隨著季節物候期的變化，間作系統內氣溫逐漸升高，但是和對照棉田相比，還是相對低一些．在棉花出苗至吐絮期，間作系統的日平均氣溫分別降低了1．8℃、5．0℃、2．1℃和2．0℃．而間作系統內的空氣相對濕度明顯高于對照棉田，平均比對照棉田高1．7％～4．4％．以上數據說明，間作系統對氣溫有著良好的調節作用，同時能保持較高的空氣濕度，在干旱年份或空氣比較干燥的月份，對棉花的生長發育非常有利． 2．3棗棉間作對土壤溫濕度的影響 （1）棗棉間作對地表溫度和不同深度土層溫度的影響 與表2的觀測日期和時間相同，分析從地表至地下20cm不同深度土層的溫度日變化，所有觀測數據的平均值如圖5所示，在一天之中，間作系統與單作系統有基本相同的變化趨勢，地表、地面以下5cm，10cm，15cm和20cm溫度，白天的最高值分別出現在14∶00，16∶00，18∶00和20∶00左右．由此可以推測，土層越深溫度達到最高值的時間就越晚；地表和地面下5cm的溫度的變化趨勢明顯大于其他深度，這可能是由于地表溫度和土壤表層溫度受太陽輻射和地面輻射影響較大的緣故．從表3可以看出，間作系統的地表溫度和不同深度土層溫度均明顯低于對照棉田．地表溫度與氣溫成正比例關系，與對照棉田相比，夏季地溫最高，間作系統對地溫的降低效應也最大．這說明適當的遮蔭可以降低地表溫度，對棉花的生長起到有利的作用．間作系統在棉花關鍵物候期地表溫度平均比對照棉田降低2．2℃，9．8℃，1．6℃和3．7℃，地下5cm降低了4．3℃，5．1℃，0．6℃，4．2℃，地下10cm降低了3．7℃，5．5℃，1．4℃，4．3℃，地下15cm降低了1．6℃，2．7℃，1．4℃，2．1℃，地下20cm降低了4．3℃、3．0℃、2．3℃、3．6℃．這種降溫效應對于降低農田的水分消耗，減少高溫對棉花的灼傷及光合能力的下降，具有重要的意義． （2）棗棉間作對不同深度土壤含水量的影響 土壤含水量的高低主要受降水量大小和土壤類型的影響．將棗樹花期前后定期測量不同位點的地下0～40cm土壤含水量的平均值如圖6所示．從圖6可以看出，間作系統內地下0～20cm和20～40cm的土壤含水量均大于對照棉田，且在棉花整個生長期內，平均比對照棉田高出3．13％和3．62％．分析其原因，可能是由于間作系統光照強度僅為對照棉田的71．78％，空氣濕度平均比對照棉田高2．97％，使得地表水分蒸發較少，土壤含水量較高．另外，還對距棗樹不同距離各點的土壤含水量進行了測定（圖7），其結果表明間作系統0～20cm，20～40cm的土壤含水量基本呈現中間較高、兩邊較低的趨勢，最高點分別出現在W－165cm、W－145cm點，說明距棗樹較近區域，存在棉花與棗樹的水分競爭，使得距棗樹越近，土壤含水量越低．同樣，間作系統在0～20cm，20～40cm的土壤含水量均比對照棉田高，平均比對照棉田高2．14％，1．46％． 2．4棗棉間作的防風效應 與單作農田相比，降低風速是農林間作最明顯的效應［15］．隨著風力的減弱，湍流交換的改變，熱量和水分也發生了相應的變化，林帶可使風速降低而起到調節溫度，提高濕度，減少蒸發，防御自然災害的作用．棗棉間作系統的林木密度比農田林網大得多，降低風速的作用更為明顯，但系統內風速變化受林分密度、樹種、樹冠大小及自然風向等多種因素影響．對于3×4m株行距的棗棉間作系統風速日變化測得數據分析表明：風穿過棗樹后消耗了氣流的動能而使風力減弱如見圖8所示．系統的防風效能（％）＝（對照田風速－間作田風速）×100／對照田風速［3］．由此推算出3×4m棗棉間作系統的防風效能的平均值為38．6％． 2．5棗棉間作對棉花產量的影響 棉花的單位面積產量是由單鈴重、平均單株鈴數、單位面積株數決定的．在3×4m株行距的棗棉間作地中，從距離棗樹不同測點棉花的測定結果分析看出：不同測點的單鈴重、單株鈴數有明顯的差異．間作系統內棉花的平均單鈴質量比對照棉田小0．3g，平均單株鈴數少0．3個，顯然間做系統的棉花是減產的，單株平均減產4．1g．另外，行東產量較行西高，單株平均高出5．9g．這可能是由于間作系統內光照強度行東略高于行西的緣故．當然，可能與水分、養分的競爭有關． 2．6棗棉間作系統經濟效益的估算 棗糧（棉）間作，通過對農作物的施肥、灌水、中耕除草，棗樹也相應地得到撫育，使棗樹能得到較高的產量．由于棗樹對糧食作物生長因子的改善，使農作物也得以豐收，可以充分利用地下空間，實現立體生產［3］．棗棉間作地的產值由棉花收益和棗果收益構成，即試驗地的產值＝棉花產值＋棗果產值．試驗研究顯示，在間作地中棉花面積占55％左右，剩下的為紅棗面積，那么一公頃地的總產值若以當年的價格估算，可達到25747元，而對照棉地則只有棉花單一產值，僅為22485．5元．不難看出，單位面積棗棉間作地的總產值比對照棉田提高25％以上．#p#分頁標題#e# 3結論與討論 （1）一天之中，棗棉間作系統不同時間的光照強度變化大體呈拋物線形狀，最小值出現在8∶00和20∶00，最高值出現在中午14∶00．間作系統中距棗樹150cm和棉花冠層的日平均光照分別為71．78％和69．9％．光合有效輻射方面表現為距離棗樹越遠的棉花光合有效輻射越高，反之則越低，表現為：W－165cm＞E－155cm＞W－105cm＞E－95cm． （2）間作系統有著明顯的降溫和增濕作用．在棉花出苗至吐絮期，間作系統的日平均氣溫降低2．7℃．而間作系統內的空氣相對濕度明顯高于對照棉田，平均比對照棉田高3．0％． （3）間作系統在棉花關鍵物候期地表溫度平均比對照棉田降低4．3℃，地下5cm降低了3．5℃，地下10cm降低了3．7℃，地下15cm降低了1．9℃，地下20cm降低了3．3℃．間作系統不同深度的土壤含水量均大于對照棉田，且在棉花整個生長期內，平均比對照棉田高出3．13％和3．62％．且距棗樹越近，土壤含水量越低，這是棗樹與棉花的水平競爭而致．研究發現，0～20cm和20～40cm的土壤含水量最高點分別出現在遠離棗樹的W－165cm、W－145cm點．這可能與棗樹與棉花的水分競爭有關． （4）間作系統有一定的防風效應．研究結果顯示，棗棉間作系統的防風效能達到38．6％．（5）棗棉間作雖然在一定程度上降低了棉花的產量，但間作后單位面積的總產值達到25747元，比對照棉田高14．5％，在一定程度上提高了農民收入．
