新疆农林复合系统种间相互作用研究

Agroforestry system is a kind of traditional pattern of land use and received increasing interest because they offer potential advantages for resource utilization, higher economic returns to farmers and increased sustainability in crop production. This research take jujube tree/cotton system and walnut tree/cotton system as objects to study root interspecific interactions underground and photosynthetic characteristic aboveground of systems in two long term experimental stations, i.e., Mosuowan experimental area in north Xinjiang province and Hetian experimental area in south Xinjiang province, respectively. The field and laboratory test were used to measure the dynamic change of root, the structures of the roots and the competitive and compensation for lighting in the intercropping systems. The specific crops include 5, 7, 9-year-old jujube tree, 3, 5, 7-year-old walnut tree, cotton and wheat. The ultimate goal of the study is to clarify the root interspecific interactions of the tree/crop mixtures and the mechanism for the relationship. The research results will provide theoretical basis and meaningful instructions for making optimum technology of root adjustment and optimizing planting patterns for Xinjiang agroforestry system.

农林复合系统是一种传统的土地利用模式，因其对环境资源的充分利用、较高的经济收益和稳产，已经越来越为人们所关注。本课题以典型的果棉间作多熟立体种植模式（枣树/棉花、核桃树/棉花）为研究对象，分别依托新疆石河子市莫索湾垦区（北疆）、和田地区农科所（南疆）果棉间作长期定位试验站，研究间作系统内的种间地下部根系相互作用和地上部光合特性。具体研究五、七、九年生枣树/棉花、三、五、七年生核桃树/棉花间作系统内的根系分布动态变化、根型构造和地上部对光照的竞争和补偿效应（大田），阐明果棉间作种间根系动态分布、种间根系互作之间的关系以及地上部种间光合特性，为制定合理的根系调控技术、优化新疆农林复合系统种植模式提供理论依据和生产实践指导。

果棉间作是新疆常见的立体种植模式。以特色林果业为基础的农林复合系统能够显著提高单位面积的产出，但果树与棉花间作种植，存在地下部种间根系竞争、地上部叶片遮光的矛盾。业内对果棉间作地下部根系生长、分布和种间根系的相互作用、地上部种间光合特点等动态过程缺乏定量认识，影响着果棉间作的进一步健康发展。因此，开展果棉间作种间相互作用的研究对该产业的健康发展具有至关重要的意义。本项目以枣树/棉花、核桃/棉花两个间作系统为研究对象，研究了间作系统在田间条件下的根系相互作用与根系分布，探讨了间作系统的光合作用特点，分析了间作系统的种间生产力优势。取得的重要结果有：..（1）明确了两种果棉间作系统种间根系相互作用特点与根系空间分布特征。分析结果表明，间作果树和间作棉花的根长密度都受到地下根系竞争的影响而降低，果树树龄越大，其降低相应间作棉花根长密度的能力越强。相对于各自单作体，间作果树与棉花的根长密度均呈现一定程度的降低。（2）探明了两种果棉间作体系种间光合利用特点。间作果树对间作棉花形成了遮荫条件，改变了间作棉花的光合特性，降低了叶片的叶绿素含量及净光合速率等光合参数。距离果树越远，间作棉花的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均有一定程度增加。（3）阐明了两种果棉间作体系对间作棉花产量构成因素的影响。单、间作棉花收获株数和总成铃数较大的差异，是造成间作棉花产量下降的直接原因。（4）证实了果棉间作体系具有种间生产力优势，间作土地当量比（LER）、产量及地上部生物量的优势表明间作系统能够更加充分利用土壤中的有限资源，对资源的利用具有补偿效应，使土地利用效率得到提高。研究结果丰富了农林复合系统科学理论，并为果棉间作模式的制定提供依据和支撑。项目共发表文章8篇，其中SCI刊物5篇。