间种作物对油茶幼林秋季小气候的影响

左继林 周文才 孙 颖 黄建建

(江西省林业科学院，江西 南昌 330013)

间作是现代林下经济发展的重要模式[1]。合理的林农间作模式，可避免因林地空闲期过长而浪费的土地资源，可调节林地的小气候，改善土壤环境，优化林地的空间结构[2]。理论与实践表明，油茶在其幼林期，通过种类配置、栽培季节、方法、密度与抚育管理等技术措施间种经济作物，不仅可以充分利用光能，而且通过分布在土壤不同深浅的根系，能吸收土壤不同深度的养分，达到充分利用林地而获得多种收益的目的[3]。

目前，开展油茶 (Camelliaoleifera) 林间种的研究作物主要有花生 (Arachishypogaea)、大豆 (Glycinemax)、绿豆 (Phaseolusradiatus)、白灰毛豆 (Tephrosiacandida)、紫薯 (Solanumtuberdsm)、鱼腥草 (Houttuyniacordata)、草珊瑚 (Sarcandraglabra)、平卧菊三七 (Gynuraprocumbens)、油桐 (Aleuritesfordii) 等，且研究方向多集中于对油茶生长、土壤养分及短期经济效益等的研究[4-12]，而对油茶林间种后小气候影响的研究相对较少[13-16]。本研究监测了油茶幼林间种紫薯、荞头 (AlliumChinese) 后林地秋季小气候因子的变化，分析间作作物对林地气象生态环境的调节效应，为了解和改善油茶幼林小气候环境，对充分利用间作条件形成的小气候资源，克服不利的纯林生境影响具有重要的实践意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于江西省信丰县嘉定镇龙舌村 (115°2′20″ E， 25°21′7″ N)，为江西省林业科学院赣无系列油茶良种示范林基地，地势较平缓，海拔179～196 m，坡度15°～20°，土壤为第四纪网纹层母质发育的酸性红壤，土层厚度100 cm以上，pH值5.4，平均有机质含量3.17%，总氮0.59%、速效氮46.83 ppm、全钾1.16%、速效钾107.55 ppm，全磷0.09%、速效磷83.33 ppm。气候属中亚热带季风潮湿天气，四季变化分明，春秋短夏冬长。夏季高温干旱，年平均日照1 697.4 h，年均气温19.2 ℃；年降水量1 500～1 600 mm，无霜期280 d。2015年春季用赣无系列油茶良种2年生裸根苗造林，株行距2 m × 3 m，常规抚育管理。

1.2 试验设计

2016年8月上旬在试验地进行间作试验，在油茶行间种植紫薯、荞头2种作物，间种的株行距均为0.15 m × 0.2 m，同时设置清耕 (对照) 区，小区随机排列，3次重复，共9个小区，试验小区面积约333.4 m2，各小区间隔10 m，间种植物覆盖率为70%以上。间作物带距油茶树蔸60 cm以上，间作前对林地进行清理与施基肥。

1.3 观测方法

观测时间为2016年10月6—31日，进行油茶林地间作气象要素观测的具体时段为凌晨 (0:00—6:00)、上午 (6:00—11:00)、中午 (11:00—13:00)、下午 (13:00—16:00)、傍晚 (16:00—18:00)、晚上 (18:00—24:00)。观测项目为林地空气温度、空气相对湿度、光照强度与露点，观测高度为离地20 cm以内。对各个间作区组的观测项目进行同步测定，观测数据抽取10月上、中、下旬各旬1日晴好天气分析。观测仪器为美国HOBO U12温度/湿度/光照/外部数据记录仪。

1.4 分析方法

数据处理和作图采用Microsoft Excel 2007进行，相关统计分析采用DPS 7.55等进行。

2 结果与分析

2.1 不同间作作物下油茶林地空气温度变化

气温是随太阳辐射的变化而变化的，但不同间作植物对太阳辐射有不同的影响，间作物可以影响林地不同季节的局域生长环境。10月份林地温度能影响幼林油茶秋梢的生长，普通油茶10月份盛花期的平均气温也要求在14～20 ℃[15]。林地空气温度的变动是由于太阳辐射强度随时间而渐变，但不同的间作物对油茶林的太阳辐射吸收与利用情况不同，不同间作作物下油茶林地空气温度变化结果见图1。

从全日各时段分析，10月上旬 (图1a) 间种荞头与紫薯的气温均在中午较对照降低气温幅度最大，分别比对照低7.624%与10.345%，与对照相比差异显著 (P< 0.05)；在凌晨与晚上时段降温效果最差。中旬 (图1b) 与下旬 (图1c) 间种荞头与紫薯的气温，在中午和下午时段较对照增加幅度最大，其中中旬的中午增加程度比下旬下午更大，分别比对照提高45.42%与49.15%，其最大差值达9.75 ℃。

从全月各旬分析 (图1d)，与对照相比间作荞头与紫薯的林分10月上旬的日平均气温均比对照低，荞头与紫薯日均气温分别比对照降低2.41%与5.66%。中旬与下旬2间种作物的林地日平均气温及日变化幅度均比对照高，中旬增加的程度比下旬更大，中、下旬荞头林地较对照分别升高1.74 ℃与1.65 ℃，而紫薯林地分别升高了1.94 ℃与1.06 ℃。

综上所述，10月调节林间空气温度能力大小的作物排序为：荞头 > 紫薯 > 清耕 (对照)，这表明秋季间作的作物在一定范围内能调节林间全日某时段内的空气温度，有利于油茶幼林秋梢的生长。

2.2 不同间作作物下油茶林分空气相对湿度变化

空气相对湿度直接影响到植物的生长发育与病害的发生，林地湿度过大易引发林木病害的发生。油茶生长的最适空气相对湿度一般在80%～90%[16]，油茶林分地被物的种类可影响林间的空气相对湿度。通常凌晨的大气相对湿度高，上午开始相对湿度降低，到下午或傍晚后逐渐升高，主要是太阳辐射能量的多少所致，辐射增强则湿度减小。不同间作作物下油茶林分空气相对湿度变化结果见图2。

图1不同间作作物下油茶林地空气温度变化
Fig.1 Changes of air temperature in different intercropping inC.oleiferaplantation

图2不同间作下空气相对湿度变化
Fig.2 Changes of relative humidity in different intercropping

从全日各时段分析，10月上旬 (图2a) 油茶林间种紫薯与荞头各时段均可增加空气相对湿度，其中中午和下午时段增湿幅度最大，中午紫薯与荞头比对照分别提高39.82%与41.91%，下午紫薯与荞头比对照分别提高33.05%与35.72%，且各时段空气湿度变化较对照稳定，紫薯、荞头和对照的变异系数分别为8.57%、9.72%与18.0%。而在中旬 (图2b)、下旬 (图2c) 2种间种整体均表现为降低日均空气湿度，且下旬降幅大于中旬。下旬的荞头在凌晨、下午时段比对照分别降低41.88%、21.86%，均差异显著 (P< 0.05)，而紫薯在下午与傍晚比对照各降低20.22%、18.75%，且均与对照差异显著 (P< 0.05)。

从全月各旬分析 (图2d)，上旬油茶林间种作物林间日均空气湿度增加，紫薯与荞头的分别比对照增加19.79%、21.31%，且增湿效应与对照相比差异显著 (P< 0.05)。中旬到下旬，油茶林间间种紫薯与荞头的相对湿度不断降低，下旬降低幅度更大，下旬紫薯与荞头处理下的日平均空气相对湿度各比对照的降低14.35%、19.07%，且下旬两作物林间相对湿度均与对照的差异显著 (P< 0.05)。

综上所述，调节林间空气湿度能力大小的作物排序为：荞头 > 紫薯 > 清耕 (对照)，表明间作在一定程度上能调节秋季油茶幼林的空气相对湿度，在中旬与下旬期间避免空气湿度过大而诱发林间病菌 (软腐病、炭疽病、根腐病)，有利油茶幼林期的生长。

2.3 不同间作作物下油茶林光照强度变化

在植物进行生产的基本能源和生长过程中，光照强度是影响植物光合作用的重要因素，它不但影响着植物的生长发育，也关系到其产量的高低以及品质的好坏[17]。在实际生产中，间种作物种类与栽植密度是影响光照强度分配的决定因素。间作的作物栽植密度越大，则光照强度越小，透光率越少；反之，栽植密度越稀，光照强度和透光率越高。不同间作作物下油茶林光照强度变化结果见图3。

图3不同间作下光照强度变化
Fig.3 Changes of illumination intensity in different intercropping

从全日各时段分析，10月上旬 (图3a) 油茶林分间种荞头与紫薯的空气日平均光照强度均低于对照，其中中午与下午时段降低效应最大，中午时段间种荞头与紫薯比对照分别降低了50.31%与74.21%，下午时段分别降低了63.91%与78.32%，与对照差异显著 (P< 0.05)。在中旬 (图3b)，间种作物的林地光照强度在上午与中午时段增强，与对照相比差异显著 (P< 0.05)；而在下旬 (图3c)，中午与下午时段间物种作物的林地光照强度表现为显著增强。

从全月各旬分析 (图3d)，10月上、中、下旬对照油茶林日平均光照强度明显减弱，而间种作物的光照强度逐渐增强，上旬间种荞头与紫薯的光照强度分比对照降低了57.62%与75.04%，与对照差异显著 (P< 0.05)。中旬荞头与紫薯的光照强度分是对照的1.15倍、0.93倍，下旬3种处理差异不显著。

综上所述，调节林间光照强度能力大小的作物排序为：紫薯 > 荞头 > 清耕 (对照)，表明间作在一定程度上能调节秋季油茶幼林的光照强度，促进油茶的生长。

2.4 不同间作作物下油茶林露点变化

露点温度是林地环境中非常重要的气象要素之一，是预报霜冻发生的重要参考指标[18]；露点与林地空气湿度有密切关系，露点高低反映了当时大气中的水汽含量状况，水汽含量越高其露点温度越高。不同间作作物下油茶林露点变化结果见图4。

图4不同间作下露点变化
Fig.4 Changes of dew point in different intercropping

从全日各时段分析，10月上旬 (图4a) 油茶林间种紫薯与荞头各时段均可提高露点，两者均表现为中午、下午时段增幅最大，中午紫薯与荞头比对照分别提高19.08%与13.57%，下午荞头与紫薯比对照分别提高18.81%与12.94%，各时段的荞头、紫薯与对照均差异显著 (P< 0.05)。在中旬 (图4b) 间种2种作物后油茶幼林露点与对照相比均表现为凌晨与晚上显著降低，上午、中午、下午时段露点显著提高，其中中午时段露点增加程度最大，荞头比对照提高19.332%，紫薯的提高19.785%，均与对照差异显著 (P< 0.05)。下旬 (图4c) 间种2种作物后露点凌晨、上午及晚上比对照降低，间种荞头的凌晨比对照降低29.92%，间种紫薯的上午比对照降低16.99%；增幅最大的为下午，荞头、紫薯比对照分别提高8.08%与8.46%。从全月各旬分析 (图4d)，上旬间作处理提高了林内日平均露点，紫薯、荞头的林地空气日平均露点分别比对照高15.08%与9.52%，与对照差异显著 (P< 0.05)。中旬各处理的露点差异不显著，下旬间作处理的露点降低，间种荞头与紫薯林地露点分别比对照降低7.26%与5.38%，与对照差异显著 (P< 0.05)。

综上所述，调节林间露点能力大小的作物排序为：荞头 > 紫薯 > 清耕 (对照)，因此间作能调节秋季油茶幼林的林地露点，有利于油茶的生长。

3 结论与讨论

间作作物能不同程度的调控与改善油茶林秋季的空气温度、相对湿度、光照强度与露点气象因子，为幼林的生长提供良好的生长环境。农林间作系统能降低油茶林内近地层温度、增加林内空气湿度、减小日较差，可以有效缓解不良气候条件对植物生长发育造成的影响[19-20]。秋季温度是油茶生长的重要环境因子之一，它直接影响幼林油茶秋梢的生长发育。本研究中间作处理对油茶林间气温具有一定的调节作用，这与前人在油茶及果树上的相关研究结果一致[16,21]，2种间作作物可调节10月林间日平均气温0.65～1.34 ℃，明显低于夏季间作调节油茶林间的日均空气温度 (3～20 ℃)[22]，其原因可能是秋季气温较夏季低，林间气温变幅也不如夏季明显。

大气湿度与作物生长量有着极显著的正相关关系[23]。间种作物处理空气相对湿度的日变化，在趋势上与气温变化相反，日间形成低谷，与吴红敏[24]研究发现柑橘 (Citrusreticulata) 园套种生草的秋季林间空气湿度现象一致。间作紫薯与荞头能提高上旬林间的日平均空气相对湿度，而中旬、下旬又能降低油茶林间的过高相对湿度，可能是由于油茶间作环境中，间作作物初始密度大，总蒸散量大，而间作区内湍流交换较弱，作物蒸腾出的水汽和地面蒸汽不容易逸散。因此，上旬间作条件下的空气相对湿度显著大于对照[24]；中旬与下旬，间作物间由于竞争死亡而密度降低，地面覆盖稀疏，间作区内湍流增强，间作植物蒸腾与地面水汽较易扩散，空气相对湿度降低。

光照资源影响植物正常的生长发育，是植物进行生产的基本能源和生长过程中必不可少的因子[25]。本试验表明油茶幼林2种间作作物都能不同程度降低林间日平均光照强度，间作能改善林内光照强度，有利油茶幼林期的秋梢生长，这与腾维超等[2]、高伟[17]研究油茶 + 农作物间作模式时得出的结论类似。

露点是空气中水蒸汽变为露珠时的温度，林地空气水汽压强越大，空气含湿量越高，露点温度越高[18,26]；因此，间作作物也能调节秋季油茶幼林林地相对湿度与露点。本研究中10月上旬至下旬，昼夜温差增大，林地湿度逐渐增加，露点提高，但通过间种荞头与紫薯油茶林地中旬开始露点降低，下旬的露点比对照分别降低7.26%、5.38%。

本试验中油茶2种间作作物对林地小气象因子影响各不相同，这是由于不同间作作物具有各自生长特性，植株的高度、叶面积、形态结构及栽培密度等均可导致近地面空间的垂直分布层上辐射能和热量的差异，从而形成了不同间作措施下的光、温、水、气、风等小气候要素的变化，从而影响微域气候，形成特有的小气候特征。试验中作物对林间空气温度、空气相对湿度及露点的调节能力均表现为荞头 > 紫薯，而对光照强度的调节则为紫薯 > 荞头；原因可能在于荞头种植密度大，生长茂盛，丛生叶且株高高于紫薯，林地空间形成空隙小的原因，因而在调控空气温度、空气相对湿度与露点方面优于紫薯；紫薯由于匍匐茎性能，叶片能快速覆盖地表，并且随着生长，叶片增加或枯亡而在地面形成不同覆盖层，因而相比荞头更能有效地调节间作区域的光照强度。由于本试验仅对2种作物及1个月份的林分日变化定位监测，存在着不足与局限性，可靠的规律性研究结果还有待验证。

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