【摘要】：本研究依托遼寧省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)“章古臺(tái)高效現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)示范區(qū)”多年農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)定位試驗(yàn)研究基礎(chǔ)，開(kāi)展了仁用杏與花生、谷子、甘薯間作系統(tǒng)的產(chǎn)量、土地生產(chǎn)力、作物響應(yīng)、水分利用效率、水分生產(chǎn)力、水分空間分布、模型構(gòu)建及驗(yàn)證等方面的研究。以期為科爾沁沙地南緣農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)不同間作模式的增產(chǎn)機(jī)理、水資源高效利用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論參考和技術(shù)支撐。得到如下結(jié)論：(1)仁用杏與作物間作能夠提高土地生產(chǎn)力，其中仁用杏與谷子間作土地當(dāng)量比(LER)最大，提高的機(jī)理主要是系統(tǒng)光能利用效率的提高。仁用杏作物間作作物產(chǎn)量與單作差異顯著，間作仁用杏與單作仁用杏產(chǎn)量差異不顯著，說(shuō)明在仁用杏與花生、谷子、甘薯間作中仁用杏是優(yōu)勢(shì)作物，產(chǎn)量并未受到影響，而3種作物是劣勢(shì)作物，間作對(duì)作物產(chǎn)量影響明顯。其中谷子產(chǎn)量減少最少，花生次之，甘薯減產(chǎn)最多，作物產(chǎn)量降低的主要原因是邊行產(chǎn)量受到影響。但3種間作系統(tǒng)卻具有明顯的間作優(yōu)勢(shì)，土地當(dāng)量比均大于1.00，其中仁用杏谷子間作系統(tǒng)土地當(dāng)量比3年間變幅范圍為1.35-1.52，平均值為1.43，在3種間作模式中優(yōu)勢(shì)明顯。通過(guò)對(duì)提高土地生產(chǎn)能力的機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，3種間作系統(tǒng)的光能利用效率比單作提高41.27%～53.39%，說(shuō)明仁用杏與作物間作能夠提高光能利用效率。仁用杏谷子間作系統(tǒng)光能利用效率最大，比仁用杏花生間作、仁用杏甘薯間作提高106.18%、33.94%，由此表明，仁用杏谷子間作系統(tǒng)較高的光能利用效率，為提高谷子產(chǎn)量和土地生產(chǎn)能力奠定了基礎(chǔ)。采用國(guó)際上最通用的干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)方程對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育情況進(jìn)行了模擬，從3種間作系統(tǒng)看，仁用杏谷子間作在4個(gè)參數(shù)(W_(max)、t_m、t_e、C_m)中均表現(xiàn)出了優(yōu)勢(shì)，這也是仁用杏谷子間作表現(xiàn)出較高土地當(dāng)量比的原因之一。仁用杏谷子間作的葉面積指數(shù)、SPAD值均受間作影響較小，也為該系統(tǒng)提高光能利用效率和提高土地當(dāng)量比提供了基礎(chǔ)。(2)仁用杏與作物間作能夠提高水分生產(chǎn)能力，其中仁用杏與谷子的水分當(dāng)量比(WER)最大，提高的主要原因是間作系統(tǒng)仁用杏與作物水分空間分布錯(cuò)位導(dǎo)致水分利用互補(bǔ)性增強(qiáng)。仁用杏作物間作系統(tǒng)的水分當(dāng)量比(LER)顯著提高，3種間作系統(tǒng)水分當(dāng)量比均大于1，仁用杏花生間作、仁用杏谷子間作、仁用杏甘薯間作分別達(dá)到了1.34、1.45和1.32，其中仁用杏谷子間作的水分當(dāng)量比最高，與土地當(dāng)量比表現(xiàn)一致。仁用杏谷子間作的實(shí)際蒸散量最低，為493mm，單作甘薯的實(shí)際蒸散量最高，為528mm，這可能與谷子自身耐旱性強(qiáng)、甘薯自身耗水量較大有關(guān)。利用Surfer軟件對(duì)仁用杏作物生長(zhǎng)關(guān)鍵時(shí)期的土壤含水量空間分布插值分析結(jié)果表明，作物前期水分能夠滿足種子萌發(fā)，，仁用杏與作物間作尚未產(chǎn)生水分競(jìng)爭(zhēng)，間作花生0-20cm土壤含水量較低，可能與花生種子萌發(fā)需要較多含水量有關(guān)；作物生長(zhǎng)發(fā)育旺盛期由于作物葉片封壟，地表蒸發(fā)較小，這個(gè)階段仁用杏與作物間作水分雖然有一定競(jìng)爭(zhēng)，但由于降雨量較大，競(jìng)爭(zhēng)并不明顯；作物生殖生長(zhǎng)時(shí)期由于累積降雨量較少，加上作物這個(gè)階段自身蓄水量較大，導(dǎo)致水分競(jìng)爭(zhēng)明顯。綜上所述，3種間作模式中仁用杏谷子間作和仁用杏花生間作模式的水分互作表現(xiàn)為促進(jìn)，而仁用杏甘薯間作模式的水分互作為競(jìng)爭(zhēng)，且不同模式間促進(jìn)和競(jìng)爭(zhēng)的具體空間位置不同。(3)FST模型能夠很好的模擬農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的光截獲率、蒸騰作用、土壤水分動(dòng)態(tài)變化、水分脅迫系數(shù)等指標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)模型模擬提供了理論參考。基于FST模型模擬的仁用杏與谷子間作光水結(jié)果較好，仁用杏與谷子間作系統(tǒng)的累計(jì)光截獲量顯著高于作物單作和仁用杏單作，這說(shuō)明間作系統(tǒng)在光截獲上表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，而這種優(yōu)勢(shì)也是間作系統(tǒng)較高生產(chǎn)力的一個(gè)主要原因。蒸騰作用隨著作物葉片以及根系的生長(zhǎng)而增加，在作物生長(zhǎng)初期蒸騰作用比較低，隨著葉片及根系的生長(zhǎng)，蒸騰量增加。且作物的蒸騰量與土壤水分有很大的相關(guān)性，在作物生長(zhǎng)初期由于較低的葉面積指數(shù)以及較小的根系，需水量比較小，水分供給充足，作物受到的水分脅迫輕，甚至沒(méi)有受到水分脅迫作用，水分脅迫系數(shù)保持在1左右，實(shí)際蒸騰與潛在蒸騰之間的差距很小。隨著作物的生長(zhǎng)需水量增加，降水不能完全滿足對(duì)水分的需求，土壤水分很快降低，作物根系受到的水分脅迫逐漸加重，吸水速率受到影響，蒸騰也會(huì)降低。在實(shí)際蒸騰量的模擬中，可以明顯看到降雨情況，降水后的作物受到的水分脅迫作用得到很大程度上的緩解，蒸騰量都迅速增加。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S662.2;S344.2

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本文編號(hào)：2434047