【摘要】：針對渭北黃土區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱、經(jīng)濟落后以及農(nóng)林復合系統(tǒng)持續(xù)性、多樣性、高效性和穩(wěn)定性的特點,以渭北黃土區(qū)具有代表性的核桃、李子與玉米、大豆、綠豆和辣椒復合系統(tǒng)為研究對象,對不同復合模式中林下作物的生理生態(tài)特性、生物學性狀和生產(chǎn)力進行觀測,分析了不同農(nóng)林復合系統(tǒng)對光能分布、農(nóng)作物生長、生產(chǎn)的影響,為合理設計、管理、調(diào)控該地區(qū)果農(nóng)復合模式和進一步探索農(nóng)林復合系統(tǒng)的增產(chǎn)機制提供了理論依據(jù)。本研究取得的主要結(jié)論有: (1)與單作系統(tǒng)相比,整個生長季各復合系統(tǒng)可以降低大氣溫度1.55-2.65℃;減低風速39.2%-53.6%;降低土壤溫度2.02-3.4℃;提高大氣相對濕度3.49-5.13%;減少光合有效輻射10.1-42.8%和降低大氣CO_2濃度16.1-20.32μmol·mol-1。且行株距小的復合模式較行株距大的復合模式的小氣候效應更加明顯。 (2)從距核桃、李子2.5m到1m,各處理光合有效輻射強度和作物光合速率均呈現(xiàn)出逐漸減弱的趨勢,且行株距為3m×3m復合模式的光合有效輻射強度及作物光合速率明顯低于行株距為5m×3m復合模式。隨著遮蔭程度的提高,玉米的葉綠素相對含量逐漸降低,而大豆、綠豆和辣椒的葉綠素相對含量卻逐漸升高。這表明大豆、綠豆和辣椒可通過提高葉綠素含量來增強對遮蔭環(huán)境的適應能力。光合有效輻射強度和大氣CO_2濃度是影響復合系統(tǒng)玉米、大豆、綠豆和辣椒光合速率的主要環(huán)境因子。農(nóng)林復合降低了林下的光合有效輻射強度,但卻使林下作物避免了“午休”現(xiàn)象的出現(xiàn)。這也是農(nóng)林復合系統(tǒng)在光能協(xié)同利用上具有可調(diào)節(jié)性的一個重要方面。整個生育期不同處理各作物的水分利用效率平均值表現(xiàn)為綠豆(6.25 mmolCO_2mol-1H2O ) 大豆( 4.63 mmolCO_2mol-1H2O)玉米(3.87 mmolCO_2mol-1H2O)辣椒(3.48 mmolCO_2mol-1H2O)。與單作相比,不同處理大豆和綠豆的平均水分利用效率均分別提高了78.6%和82.8%。 從單作到距樹行1米,各處理大豆、綠豆和辣椒光系統(tǒng)Ⅱ( PSⅡ)最大光能轉(zhuǎn)換效率( Fv / Fm )、PSⅡ電子傳遞量子效率(ФPSⅡ)以及光化學猝滅系數(shù)( qP)均有不同程度的升高,但它們的非光化學猝滅系數(shù)( qN P)卻逐漸降低。而玉米光系統(tǒng)Ⅱ( PSⅡ)最大光能轉(zhuǎn)換效率( Fv / Fm )的變化趨勢與它們相反。說明隨著遮蔭程度的提高,大豆、綠豆和辣椒光反應中心PSⅡ的光化學效率和潛在活性逐漸上升。隨著距離樹行越來越近、光合有效輻射強度逐漸減弱,大豆、綠豆和辣椒的光補償點和光飽和點逐漸降低,但它們的表觀量子效率卻逐漸升高。而玉米的表觀量子效率變化趨勢與大豆等相反,這說明大豆、綠豆和辣椒能適應弱光環(huán)境,在較低的光照條件下仍然能夠利用弱光,從而保證葉片進行正常的光合作用。 (3)整個生育期各復合系統(tǒng)0-80cm的平均土壤含水量均低于單作。從距核桃、李子2.5m到1m,各處理的土壤含水量逐漸減小。與單作相比,各處理玉米整個生育期平均土壤含水量減小了1.91-11.49%;大豆整個生育期平均土壤含水量減小了0.5-13.24%;綠豆和辣椒整個生育期平均土壤含水量分別減小了0.5-10.17%與0.6-9.68%。且行株距為3m×3m復合模式的平均土壤含水量明顯低于行株距為5m×3m復合模式。但部分復合系統(tǒng)0-20cm的土壤含水量略高于單作,這或許是由于核桃、李子的“提水作用”引起土壤水分再分配的結(jié)果。 (4)不同生育期各復合系統(tǒng)中不同處理四種作物的株高、葉面積、葉面積指數(shù)和葉重均低于單作。且從距核桃、李子2.5m到1m,兩種復合系統(tǒng)各處理不同作物的株高、葉面積、葉面積指數(shù)和葉重均逐漸減小。行株距為3m×3m復合模式的平均株高、葉面積、葉面積指數(shù)和葉重明顯低于行株距為5m×3m復合模式的。與單作相比,各處理玉米成熟期的株高減小了4.8-37.6%,大豆成熟期的株高減小了6.6-47.3%,綠豆和辣椒成熟期的株高分別減小了8.2-47.2%與4.6-31.6%;各處理玉米整個生育期的平均葉面積減小了13.7-56%,大豆整個生育期的平均葉面積減小了15.9-66.6%,綠豆和辣椒整個生育期的平均葉面積分別減小了15.3-63.6%與6.2-32.2%;各處理玉米整個生育期的平均葉面積指數(shù)減小了2.5-35.1%,大豆整個生育期的平均葉面積指數(shù)減小了2-36.3%,綠豆和辣椒整個生育期的平均葉面積指數(shù)分別減小了3.6-47.8%與3.2-40.7%;各處理玉米成熟期的葉重減小了8.4-55.2%,大豆成熟期的葉重減小了23.6-66.1%,綠豆和辣椒成熟期的葉重分別減小了26.1-54.4%與9.1-48.9%。 (5)從距核桃、李子2.5m到1m,兩種復合系統(tǒng)各處理不同作物的生物量及產(chǎn)量逐漸減小。且行株距為3m×3m復合模式的平均生物量和產(chǎn)量明顯低于行株距為5m×3m復合模式。與單作相比,各處理玉米成熟期的生物量減小了22-62.3%,大豆成熟期的生物量減小了1.6-47.2%,綠豆和辣椒成熟期的生物量分別減小了12.6-40.9%與21.2-56.7%;各處理玉米產(chǎn)量減小了24.8-65.3%,大豆產(chǎn)量減小了13.3-50.2%,綠豆和辣椒的產(chǎn)量分別減小了26.3-62.7%與37-67.4%。 相關性分析結(jié)果表明,光能競爭是導致復合系統(tǒng)玉米、大豆、綠豆和辣椒生產(chǎn)力下降的主要原因(P0.05);0-40cm土壤含水量分別與玉米、大豆、綠豆和辣椒的株高、生物量及產(chǎn)量正相關(P0.05)。說明土壤水分含量是影響作物生產(chǎn)力的主要因素之一。 (6)通過對試區(qū)不同農(nóng)林復合模式的研究,從改善生態(tài)環(huán)境、提高土地利用效率以及增加系統(tǒng)經(jīng)濟效益的綜合效應角度看,行株距為5m×3m復合系統(tǒng)中的核桃大豆組合、核桃綠豆組合和李子大豆組合是最適合試區(qū)的3種果農(nóng)復合模式。
【圖文】：

23圖 2-1 實驗區(qū)樣點布設示意圖Fig. 2-1 Sketch of sampling spots in the experimental fields
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：S181

【引證文獻】

相關博士學位論文 前2條

1 云雷;晉西黃土區(qū)果農(nóng)間作系統(tǒng)種間關系研究[D];北京林業(yè)大學;2011年

2 田亞玲;銀杏和茶樹復合經(jīng)營系統(tǒng)生理生態(tài)效應研究[D];南京林業(yè)大學;2012年

相關碩士學位論文 前1條

1 何建平;陜西渭北地區(qū)常見農(nóng)林復合系統(tǒng)中林木養(yǎng)分循環(huán)利用規(guī)律研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2011年

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本文編號：2658603