本文是一篇农业论文，本研究主要针对南疆幼龄枣园中，间作种植棉花对复合系统内群体光合特性和产量的影响，以探讨随着红枣树龄的增长，间作作物何时能达到最大经济效益。
第1章绪论
1.1研究背景与意义
新疆位于我国西北部，环境气候恶劣，但拥有丰富的光、热资源，是我国棉花与林果业核心种植区域[1]。林果业的种植发展充分对新疆的自然地理条件和气候条件得到充分的利用，尤其是南疆以塔里木盆地、吐哈盆地、伊犁河谷、天山北坡为世界六大落叶果树最佳适生主产区之一[2]。随着各级政府的大力推广，特色林果业已成为新疆的优势产业和支柱产业，同时棉花是新疆地区最具优势的经济作物之一，而南疆地区种植的棉花总面积和产量均占全疆的60%以上，植棉的经济效益基本为农民收入的主要来源。但随着林果产业的不断发展，占面积逐渐增间，造成一部分粮棉耕地减少，对粮食和棉花的安全和经济效益带来一定的不利影响。为提高土地资源的利用率及农民的经济收入，进而通过果粮间作、果棉间作等模式提高农林复合系统种植模式，实现对单一种植模式的转变，充分发挥南疆绿洲的丰富光热资源和粮、棉果等优质农产品区域优势。
植物的物质积累很大程度来源于叶片的作用，叶片通过对CO2和水分的转化与利用，然后释放出氧气，形成的有机物等是植物产量形成的一个重要环节[3]。植物的光合作用是将光能转变为稳定的化学能达到物种的生产[4]，因此光合作用的产物在植物的物质累积和分配调节机制中具有关键作用[5,6]。复合系统中不同物种间的竞争机制对空间进行互补利用，提高空间上的资源利用，并改善农田小气候，极大避免大量胁迫对农田系统引起的迫害，具有良好的生态优势[7]。
作物光能利用的强弱和差异不仅仅受外界各种环境因素及作物自身因素的影响，同时不同的种植方式或遮荫程度也会对其造成影响[8]。不同田间配置下提高作物的光合能力强弱对特定时间内物质的积累具有重要的影响，而农果间作复合系统是促进作物高产量、高效益、可操作性强的配置模式之一。在一定范围内，随着间作作物种植方式的不同，合理田间结构配置可改善作物叶片光资源利用效率、增加光合物质累积量，进而充分利用土地资源，实现间作作物高产效应[9]。
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1.2国内外研究现状
1.2.1农林复合系统发展概述
上世纪70年代人们对农林复合系统提出了一个系统的概念，其在中国的历史长河中已有两千多年[11]。农林复合系统的重要特性就是生态物种的多样性，复合系统内物种的多样性，形成复杂、多样、多层次的复合结构，使土地利用最大化，对农业经济效益的发展起到了举足轻重的作用[12]。我国传统农林复合系统中主要以间套作为主，是增加农田生物多样性及效益多样化与整体化的重要措施[13]，可以改善田间生态小气候[14,15]，提高作物对养分、光热等资源的截获[16]，提高农田的水分利用效率[17]，充分合理利用农林复合系统的结构配置。农林复合系统是利用作物生态位的时空差异特征，在一定时间范围内，形成了一种结构相对复杂、环境差异较高、层次不同、空间上立体布局的复合种植方式，从而充分发挥种间的互补优势并实现多重效益[18]。
农林复合系统是通过时空布局安排，使其复合系统形成在生态上和经济上整体性、多样性、系统性、稳定性、集约型、高效性和复合型[19]。农林复合系统其主要研究内容包括对不同配置条件下土地资源、光热资源的利用率、物种多样性特征，种间耗水特性机制的竞争关系，区域性物种的高效配置与优化，农林复合模式的生态效应和环境效应，其结构调控及可持管理模式，生物技术的应用，对土壤养分循环利用的试验等等[20]。
林-农复合型、林-牧（渔）复合型、林-农-牧（渔）复合型及特种农-林复合型4种复合模式是我国主要的立体复合种植模式。复合种植如果-粮[21]、枣-棉[22]、果-药[23]等农业生态系统，林木、果树对粮食作物对资源利用及产量的影响已有大量的研究[24-26]。而果农间作复合系统则其中的一种，随着农业大力发展新时代，果农间作在农林复合系统中得到了广泛的应用。新疆是我国特色林果业产区，其地理位置、气候类型独特，对林果业的发展具有巨大发展趋势。近年来，新疆得益于国家的大力支持及优惠政策，不断的推动特色林果发展，使得南疆以塔里木盆地、吐哈盆地、伊犁河谷及天山北坡等地成为高效林果主产区。而林果业的发展物种多样性、生态环境、经济发展增收做出贡献，逐渐成为农业体系的支柱。
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第2章材料与方法
2.1试验方案
2.1.1试验地
试验于2020年和2021年在新疆拉尔市塔里木大学园艺试验站（N40°32′34″，E81°18′07″，海拔1 015 m)进行，研究区位于塔里木河上游、塔克玛干沙漠的西北边缘，属暖温带大陆干旱荒漠气候，光热资源丰富，年均太阳辐射为559.4-612.1 KJ·cm-²，日照时数约为2 996 h，日照率66%，≥10℃的积温在4000℃以上，无霜期180～224天，年均气温10.8℃。降雨稀少，年均降水量40.1-82.5mm，年均蒸发量1 976.6-2 558.9 mm，地下水埋深在3 m以下。地表蒸发强烈，空气十分干燥，主风向为东北风，是典型的灌溉农区。土壤类型为沙壤土，土壤pH 7.90、有机质11.2 g·kg-1、全氮1.51 g·kg-1、速效磷58.7 mg·kg-1、速效钾107.34mg·kg-1。
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供试枣园于2012年酸枣直播建园，2014年嫁接灰枣，2019年进行枣园平茬，枣树株行距配置为3 m×1 m，南北行向，枣园树冠直径为0.7~0.9 m；棉花品种为新陆中82号。
2.1.2试验设计
试验设3种不同间作复合模式（图2-1），分别在距离枣树两边1.4 m处种植2行棉花（M1），行距为20 cm；距离枣树两边1.0 m处种植4行棉花（M2），行距配置为（20+60+20 cm）；距离枣树两边0.5 m处种植6行棉花（M3），行距配置为（20+70+20+70+20 cm），棉花株距为11.5 cm，人工点播，并设置单作棉花（CK）和单作枣树（Sole J）为对照，单作棉花采用行距为（66+10 cm）的一模六行传统机采棉种植模式，单作枣树采用的行距为3.0 m，试验共组成5个处理，每个处理设3次重复，共计15个小区，小区面积为120 m²，随机区组排列。越冬前进行灌溉，各小区灌水量、施肥量保持一致，试验地其它田间管理措施保持一致，适时进行人工除草。
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2.2测试项目及方法
2.2.1 叶面积指数、光合有效辐射的测定
首先，对间作和单作系统内叶面积指数（LAI）使用LAI 2200C植物冠层分析仪进行测定；其次，采用LI-191SA（美国LI-COR 250A）线性光量子传感器测定各试验小区不同冠层内的群体光光合有效辐射分布，测定结果为感应面积（1m×12.7 mm）内的群体光合有效辐射的平均值。在棉花主要生育期，选择晴朗无风天气，于早晨8:00至晚上20:00每隔4小时对小区内长势均匀的区域进行测定，测定位置如图2-2所示。
2.2.2 SPAD值的测定
于棉花主要生育时期，在各小区中选取长势优良的3株棉花，利用Spad-502叶绿素仪测定棉花上层（7台果枝以上）功能叶的SPAD值，每张叶片测定3次取平均值；枣树主要物候期，在各小区中选取长势良好的3株枣树，利用Spad-502叶绿素仪测定枣树叶片（随机）的SPAD值，每张叶片测定3次取平均值。
2.2.3光合特性的测定
2年试验均于棉花主要生育时期（苗期、蕾期、花铃期、盛铃期、吐絮期），选定晴朗的天气，使用Li-6400 XT便携式光合仪（美国）于早晨8:00至晚上20:00每隔两小时进行一次测定，且各处理选取5株有代表性植株，选择棉花功能叶测定其光合指标，其包括净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr），每张叶片测定三次计算其平均值。
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第3章枣棉间作模式中群体光合有效辐射的动态变化....................15
3.1枣棉间作不同种植模式群体冠层LAI的动态变化..................................15
3.2枣棉间作不同种植模式群体冠层PARi的动态变化................................15
第4章不同田间配置对枣棉间作群体光合特性的影响....................40
4.1不同田间配置对枣棉间作群体SPAD的影响............................40
4.2不同田间配置对枣棉间作群体光合特性的影响.....................................41
第5章不同田间配置对枣棉间作群体叶绿素荧光特性的影响.......71
5.1不同田间配置对枣棉间作群体叶绿素荧光诱导动力曲线的影响..........71
5.2枣棉间作复合系统对群体叶绿素荧光诱导动力学参数的影响..............75
第6章不同田间配置对间作群体生物学性状及产量品质的影响
6.1不同田间配置对枣棉间作群体生物学性状的影响
6.1.1枣棉间作复合系统内棉花株高、茎粗的变化
棉花株高是评价棉花生长情况的重要指标，通过试验结果可知，在枣棉间作系统中不同棉花种植密度对棉花株高有显著影响（图6-1），棉花株高在生育期内均呈先增长后趋于平缓。
2020年棉花生育初期，单作CK显著高于M1、M3处理，株高变化表现为CK>M3>M2>M1；棉花生长发育46 d后，M2、M3处理与单作CK无显著向差异，M1处理较M2、M3和CK处理分别低16.9%、17.6%、25.2%；棉花进入蕾期后，单作CK和M3处理间无显著差异，但较M1和M2处理高20.4%和9.0%；盛蕾期M1处理较M2、M3和单作CK分别低11.7%、24.4%、26.0%；花铃期各间作处理均无显著差异，单作CK较M1、M2处理分别高6.0%和5.6%；盛铃期单作CK和M3处理显著高于M1和M2处理；生育后期，各间作处理均无显著差异，M1、M2处理较单作CK分别低4.0%和4.5%。总体而言，2020年棉花单作CK的株高和间作M3处理无显著差异，但基本高于M1处理。
农业论文参考
2021年不同种植模式各生育期的棉花株高差异显著，棉花生育初期，M3处理的株高显著高于M1、M2处理和单作CK；蕾期单作CK与MI、M2处理无显著差异，M3处理较M1、M2和单作CK明显高14.8%、7.3%、10.1%；盛蕾期单作CK与M1、M2处理无显著差异，间作M3处理较M1处理高6.0%；花铃期、盛铃期及生长发育后期单作CK和M3处理无显著差异，花铃期单作CK较M1、M2处理分别高5.0%和3.0%，盛铃期单作CK较M1、M2处理高5.0%和4.0%，生育后期单作CK较M1、M2处理分别高5.3%和2.6%。综上所述，不同种植模式对棉花株高在生育前期到蕾期M3处理的株高最高，在盛蕾期至棉花生育后期单作CK的株高与M3处理无显著差异，但高于M1和M2处理，说明间作模式在一定程度会影响棉花的生长发育。
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第7章讨论与结论
7.1讨论
7.1.1枣棉间作模式群体叶面积指数变化和光合有效辐射的研究
研究结果，作物的叶面积指数会随着生育时期的变化呈先升后降的变化趋势，并随作物种植密度的变化而变化[75,76]，这与本研究的结果保持一致。太阳辐射是作物光合作用及产量形成的能量来源，在农果间作复合系统中不合理的光资源分布会影响间作作物有机质的积累，也是影响棉花产量的重要环境因子[77,78]。农果间作复合系统内群体群体作物不同的冠层结构和田间配置模式，使群体内光分布产生差异，从而影响叶片光能利用率[79]。合理的田间配置模式可以有效的调节间作复合系统内群体作物不同层次的光分布。陈元凯[80]对玉米套作大豆的种植模式研究结果表明，与单作大豆相比，玉米套作大豆系统内的光环境呈“V”字型的分布结构，间作条件下玉米对大豆遮荫，使单作模式内大豆冠层的透光率显著高于间作大豆。郭佳欢等[81]对枣树间作冬小麦冠层光分布的研究结果表明，作物群体冠层的PAR表现为枣树中间处向两侧依次递减的空间分布规律，时间上的变化规律为“中午高，早晚低”。刘帅等[82]对不同密度与播期互作下棉花冠层PAR研究表明，棉花生育初期冠层的PARI差异较小，随着棉花的生育进程推进，棉花不同部位冠层PARI差异逐渐增大，后随棉花叶片的脱落，各处理间的冠层PARI逐渐降低。Zhang等[83]对幼枣间作棉花研究表明，优化作物的种植密度可提高棉花的光照和产量，棉花的种植密度会改变间作系统内冠层的光分布，进而影响光照的截获和利用效率，而棉花植株密度对枣树的生长、光能利用率没有显著影响。农林复合系统中，高位作物的冠层会对低位作物冠层的光分布产生一定的遮光作用，使低位作物的生长发育受到很大的限制[84]。
参考文献（略）