不同生草间作处理对柑橘园温度及产量的影响

吴红敏，杨清培，曾 娇，熊忠华，刘 勇，肖金香*

(1．江西农业大学 林学院，江西 南昌 330045;2．江西农业大学 农学院，江西 南昌 330045)

温度是柑橘(Citrus reticulata Banco)生长的重要环境因子之一，它直接影响柑橘的生长发育。柑橘是热带、亚热带常绿果树，性喜温暖湿润气候。大多数柑橘品种生长的最低温度为12．5℃，最适温度变化在24．0～28．0℃，最高为39．0℃左右。柑橘的春芽萌发一般需要日均温在10℃以上，夏梢抽发的适宜温度为23．0℃，秋梢抽发的适宜温度为27．0℃，柑橘花期需要日均温在17．0℃以上［1］果园生草栽培是保证果树生产可持续发展的有效途径［2］。果园生草栽培可以调节果园温湿度，改善果园小气候，提高土壤有机质及保水蓄水能力，提升果实品质与产量从而形成平衡的果园生态系统［3-5］。目前关于生草栽培对梨园［6-8］、桃园［9］、猕猴桃园［10］、苹果园［11-13］微域环境已有较多报道，但少有不同生草栽培模式下对柑橘园气温，土温变化，及变化对柑橘产量的影响研究。本研究设立不同生草措施的柑橘园试验，研究不同生草模式下柑橘园的热效应，以期为柑橘园土壤管理技术提供科学依据。

1 材料与方法

1．1 试验地概况

试验地点为江西省新干县宏冠绿色农庄有限公司有机柑橘园。地理位置位于115°15′～115°44′E，27°30′～27°58′N，属典型亚热带季风气候，年平均气温 17．5 ℃，年均降水量1 604．5 mm，试验地土壤为红壤土。

1．2 试验材料

试验材料为栽培品种“宫川”早熟温州蜜柑(Citrus reticulata)，树龄6年，平均树高1．8 m，平均冠幅1．5 m×1．5 m，栽植密度为 4．5 m×2 m，覆盖度约为 60%。植草种类为黑麦草(Lolium perenne)、藿香蓟(Ageratum conyzoides)、香矢车菊(Centaurtea cyanns)、柠檬罗勒(Ocimum americannm)和菊苣(Cichorium intybus)。

1．3 试验设计

试验采用随机区组设计，间作区分别是:菊苣区、黑麦草区、柠檬罗勒区、藿香蓟区、香矢车菊区、裸地区(对照)，每个处理区面积为333．5 m2，3次重复。在柑橘树行间间作的草带距树基1 m，每侧保留1 m清耕保护带，清耕区与其它小区间隔9 m(两个柑橘树间距)。在间作植物生长期进行中耕除草，保持间作区无其它杂草，其它橘园管理条件均一致。

1．4 观测方法及样品采集

观测方法:观测时间选择在2013年4月、7月、11月和2014年2月(代表春、夏、秋、冬)进行柑橘园生草间作气象要素观测。观测项目为气温和土温，观测高度设置4层:离地20，50，100，150 cm;观测土壤深度设置5层:0，5，10，15，20 cm。每天06:00—18:00每隔2 h分别对各个间作区组的气温，土温进行同步测定，观测数据为3次重复，取均值分析。观测仪器为Kestrel 4000手持气象站温湿自计仪和W．E．T土壤3 参数仪。

果实样品采集:于10月上中旬果实完熟期在每个处理区内随机选择5株树，在每株树的东、西、南、北4个方向各采集2个果实，每个处理共采集40个果实，每个处理3次重复，使用电子天平称量果实单果重，每个处理小区果实人工全采摘，以实际称量结果计算产量。

2 结果与分析

2．1 不同生草间作处理对柑橘园气温的影响

2．1．1 气温季节变化特征 表1是6种间作处理的气温测定结果，反映出不同生草间作处理不同季节日均气温、最大值和最小值及标准差的变化情况。夏季气温最高，秋季高于春季，冬季最低。由表1可知，5种生草间作处理在夏季和秋季气温低于裸地对照，具有降低温度的效应;春季和冬季气温高于裸地对照，具有升温的效应。可见不同的生草间作处理对于气温有一定的调节作用。

2．1．2 气温日变化特征 图1反映出不同季节各生草间作处理气温日变化规律，各生草间作处理在不同季节的气温日变化规律具有单峰变化特点，均呈现出先升高后降低的趋势，最高气温出现在14:00左右。

春季(图1a)黑麦草、香矢车菊和对照气温日变化均呈抛物线形状，2种生草间作处理的温度大于对照，其中黑麦草＞香矢车菊＞裸地对照。一天中气温差异最大时间在12:00—14:00，上午次之，下午最小。各时段的平均气温黑麦草比裸地高0．9～3．6℃，日平均气温差为2．03℃;香矢车菊比裸地高0．2～2．2℃，日平均温差为1．1℃。从06:00生草处理升温的效果逐渐增强，在14:00左右最明显，16:00之后逐渐减弱。

表1 不同生草间作处理气温季节变化特征值Tab．1 The different grass intercropping treatment characteristics of seasonal air temperature value ℃

图1 不同间作处理四季气温日变化Fig．1 The daily changes in different treatments of air temperature within the four seasons

夏季是作物生长的旺盛时期，夏季(图1b)各间作处理日平均气温随时间的变化趋势为菊苣＜柠檬罗勒＜香矢车菊＜藿香蓟＜黑麦草＜CK，以对照的日均温最大，不同的生草间作处理对应的降温效果也不同。各时段的平均气温黑麦草比裸地低0．2～1．1℃，日平均温差为0．53℃;藿香蓟比裸地低0．1～2．3℃，日平均温差为1．2℃;香矢车菊比裸地低0．4～2．3℃，日平均温差为1．2℃;柠檬罗勒比裸地低0．2～3．2℃，日平均温差为1．2℃;菊苣比裸地低0．3～3℃，日平均温差为1．2℃。生草间作处理在夏季对柑橘园气温均有一定的调节作用，在一定范围内能降低大气温度。

秋季(图1c)各生草间作处理日变化规律一致，气温变化曲线较缓和。总体上看，裸地较其他生草处理气温略高。不同生草处理气温随时间变化趋势由小到大的顺序为香矢车菊＜黑麦草＜柠檬罗勒＜菊苣＜藿香蓟＜裸地对照。各时段的平均温度比藿香蓟裸地低0．7～1．3℃，日平均温差为0．51℃;菊苣比裸地低0～2．0℃，日平均温差为0．64℃;柠檬罗勒比裸地低0．8～2．4℃，日平均温差为 1．13℃;黑麦草比裸地低 0．5～1．3 ℃，日平均温差为 1．2 ℃;香矢车菊比裸地低 1．4～2．6 ℃，日平均温差为 1．44 ℃。秋季各生草间作处理能够降低柑橘园内的气温。

冬季由于其他草种枯死，仅存黑麦草和菊苣2种草。冬季气温较低，但从(图1d)中看出两种生草间作处理日平均温度明显高于对照，其中黑麦草各时段的平均温度比裸地高0．7～3．1℃，日平均温差1．94℃;菊苣比裸地高0．7～3．4℃，日平均温差为1．83℃。在冬季各生草间作处理在低温条件下能够升高柑橘园内的气温，具有增温效应。

2．2 不同生草间作处理对柑橘园土温的影响

2．2．1 土温季节变化特征 土温能够影响柑橘根系生长。表2为不同生草间作处理不同季节土温的相关特征值。各间作处理土温均表现为夏季＞秋季＞春季＞冬季，这与气温相一致。春夏秋3个季节各生草间作处理相对于裸地有不同程度的降温效应，冬季生草间作处理较裸地有增温效应。

表2 不同生草间作处理土温季节变化特征值Tab．2 The different grass intercropping treatment characteristics of seasonal soil temperature value ℃

2．2．2 土温日变化特征 春季土温变化与气温变化趋势基本一致，裸地土温高于黑麦草和香矢车菊间作区。06:00 3种处理土温较接近，随着时间的推移，对照较其他两种间作处理升温较快，在14:00左右达到日最高值，随后3种处理土温下降，傍晚土温再次接近。间作处理日平均土温随时间的变化趋势为黑麦草＜香矢车菊＜裸地对照，其中香矢车菊各时段的平均温度较裸地低0．3～3．8℃，日平均温差为1．25℃;黑麦草较裸地低0～2．5℃，日平均温差为1．5℃(图2a)。

图2 不同间作处理四季土温日变化Fig．2 The daily changes in different treatments of soil temperature within the four seasons

夏季，同一时段各生草间作处理土温低于裸地对照。不同生草处理对土壤温度降低比例大小依次为黑麦草＞藿香蓟＞香矢车菊＞菊苣＞柠檬罗勒，黑麦草各时段的平均温度较裸地低1．2～4．7℃，日平均温差为 2．98 ℃;藿香蓟较裸地低 0．7～3．1 ℃，日平均温差为 2．12 ℃;菊苣较裸地低 0．4～2．7 ℃，日平均温差为 1．81 ℃;香矢车菊较裸地低 0．4～4．1 ℃，日平均温差为 1．79 ℃，柠檬罗勒较裸地低 0．5～3．3 ℃，日平均温差为1．34℃。夏季土温高，生草间作处理可以降低柑橘园土温(图2b)。

秋季裸地土温大体高于其他生草间作处理。土温变化曲线较夏季更为缓和，不同生草处理对土壤温度降低比例大小依次为藿香蓟＜黑麦草＜香矢车菊＜菊苣＜柠檬罗勒。藿香蓟各时段的平均温度较裸地低0～2．1℃，日平均温差为0．09℃;黑麦草各时段的平均温度较裸地低0～1．8℃，日平均温差为0．18;香矢车菊各时段的平均温度较裸地低0．3～3．1℃，日平均温差为0．63℃;菊苣各时段的平均温度较裸地低1～3．7℃，日平均温差为1．14℃;柠檬罗勒各时段的平均温度较裸地低0．4～4．2℃，日平均温差为1．17℃。秋季和夏季柑橘园生草间作处理均能降低土温，但秋季降温幅度不及夏季明显(图2c)。

冬季土温较低，裸地土温明显低于生草间作处理，柑橘园冬季植草具有升高土温的效应，3种处理土温随时间变化趋势依次为裸地对照＜菊苣＜黑麦草。黑麦草各时段的平均温度比裸地高1～2．2℃，日平均温差为1．26℃;菊苣各比裸地高0．8～1．1℃，日平均温差为0．88℃(图2d)。

2．2．3 土温垂直变化特征 图3a为春季3种处理0～20 cm土壤温度垂直变化分布图，其中黑麦草土温最低，香矢车菊次之，裸地最高。从图中可以看出，3种间作处理土温从表层到深层呈增-减-缓的趋势。0～5 cm土层，土温逐渐升高，5 cm处土温最高，随着土层深度的增加，土温逐渐降低。黑麦草和香矢车菊土温显著低于裸地对照(P＜0．05)，而黑麦草与香矢车菊之间无显著差异(P＞0．05)。

夏季土温垂直变化特征如图3b。地表处由于各草的形态特征及蒸腾作用不同导致土温的差异，随着土层深度的增加，各草的根系分布不同，土壤剖面上温度也不尽相同。土温变幅最大的为黑麦草处理区，各间作处理土温显著低于裸地(P＜0．05)。其中黑麦草与香矢车菊，柠檬罗勒，菊苣差异极显著(P＜0．01)，与藿香蓟差异显著(P＜0．05)。藿香蓟与柠檬罗勒差异极显著(P＜0．01)，与香矢车菊，菊苣无显著差异;香矢车菊与柠檬罗勒，菊苣无显著差异(P＜0．05)，柠檬罗勒与菊苣之间也无显著差异。

秋季裸地土温随深度的增加呈先减小后增加趋势，其余各生草处理呈先增加后减少趋势。土温随深度变化变幅较大的为香矢车菊区，裸地与黑麦草差异显著(P＜0．05)，与香矢车菊、柠檬罗勒、菊苣差异极显著(P＜0．01)，与藿香蓟无显著差异。黑麦草与香矢车菊、柠檬罗勒，菊苣差异极显著(P＜0．01)，与藿香蓟无显著差异。藿香蓟与香矢车菊、柠檬罗勒、菊苣差异极显著(P＜0．01);香矢车菊与柠檬罗勒、菊苣差异极显著(P＜0．01);而柠檬罗勒与菊苣之间无显著性差异(P＞0．05)。

冬季裸地土温随土壤深度的增加而增加，黑麦草呈先增加后减少趋势，而菊苣的变化不大。3种处理差异极显著(P＜0．01)。

图3 不同生草处理不同季节平均土温垂直变化特征Fig．3 The vertical distribution features of the average soil temperature by different grass intercropping treatmentwithin the four seasons

2．3 生草间作处理温度和产量的相关性分析

柑橘产量是多种性状协同作用的结果，分析生草间作对柑橘产量的影响，对于柑橘高产栽培具有重要意义。不同生草间作处理对果实产量的影响见表3，6种间作处理下，单株果数、单株产量及和总产量表现为:柠檬罗勒＞菊苣＞藿香蓟＞黑麦草＞香矢车菊＞裸地对照比较各处理的单株果数，裸地与香矢车菊差异显著，与其他4种生草处理差异极显著;柠檬罗勒与菊苣之间未达显著水平，而与其他3种处理达到了极显著水平;菊苣与黑麦草差异不显著，与藿香蓟、香矢车菊、裸地差异极显著;藿香蓟与香矢车菊之间无显著差异，与黑麦草显著差异，与裸地之间差异极显著;黑麦草与香矢车菊差异显著。

表3 不同生草间作处理对果实产量的影响Tab．3 Effect of different grass intercropping treatments on the fruit yield

分析各处理单株产量，柠檬罗勒与香矢车菊、裸地之间差异极显著，与其他差异不显著;菊苣与藿香蓟、黑麦草差异不显著，与香矢车菊差异显著，与裸地差异极显著;藿香蓟与黑麦草、香矢车菊差异不显著，与裸地差异显著;黑麦草、香矢车菊和裸地间差异未达到显著水平。

对于各处理区柑橘产量分析，柠檬罗勒、菊苣、藿香蓟、黑麦草4个处理区之间无显著差异，与香矢车菊、裸地差异极显著，同时香矢车菊间作处理区与裸地之间差异达到了极显著水平。

表4反映了柠檬罗勒间作处理区的柑橘产量与该区夏季，秋季气温、土温相关性分析，结果表明:柠檬罗勒夏季、秋季的土温、气温之间有着极显著的正相关，与柑橘产量(Y)有着显著正相关。

表4 柠檬罗勒间作处理下柑橘园气温、土温的及产量相关关系Tab．4 Correlations between air temperature、soil tem perature and yield under Ocimum americannm intercropping citrus groves

菊苣间作处理区的柑橘产量与该区夏、秋、冬3个季节的气温、土温相关性分析如表5，从表5中可以得出，菊苣处理区内的气温、土温之间存在着极显著的正相关，夏季气温(X1)、土温(X4)和秋季气温(X2)、土温(X5)与柑橘产量(Y)有显著的正相关。

表5 菊苣间作处理下柑橘园气温、土温的及产量相关关系Tab．5 Correlations between air tem perature、soil tem perature and yield under Cichorium intybus intercropping citrus groves

由表6可知，藿香蓟间作处理区的柑橘产量与该区夏季，秋季气温、土温相关性分析的结果表明:藿香蓟夏季、秋季的土温、气温之间有着极显著的正相关，与柑橘产量(Y)有着显著正相关。

表7为黑麦草间作处理区的柑橘产量与黑麦草四个季节气温、土温相关性分析的结果，结果表明，各季节气温、土温之间的达到了极显著的正相关，春季气温(X1)，夏季气温(X2)，秋季气温(X3)、春季土温(X5)、夏季土温(X6)与柑橘产量(Y)之间显著正相关。

表6 藿香蓟间作处理下柑橘园气温、土温的及产量相关关系Tab．6 Correlations between air temperature、soil temperature and yield under Ageratum conyzoides intercropping citrus groves

表7 黑麦草间作处理下柑橘园气温、土温的及产量相关关系Tab．7 Correlations between air temperature、soil temperature and yield under Lolium perenne intercropping citrus groves

表8 香矢车菊间作处理下柑橘园气温、土温的及产量相关关系Tab．8 Correlations between air temperature、soil temperature and yield under Centaurtea cyanns intercropping citrus groves

表8为香矢车菊间作处理区的柑橘产量与处理区内春、夏、秋3个季节气温、土温相关性分析的结果，结果表明，春、夏、秋3个季节的气温、土温之间有着极显著的相关性，并且春季气温(X1)、夏季气温(X2)、春季土温(X4)、夏季土温(X5)与柑橘产量(Y)之间有着显著的正相关。

由表9分析结果可知，对照区内气温土温之间也存在着极显著的相关性，其中春季气温(X1)，春季土温(X5)与柑橘产量(Y)之间有着显著的正相关。

表9 裸地处理下柑橘园气温、土温的及产量相关关系Tab．9 Correlations between air temperature、soil temperature and yield under nudation intercropping citrus groves

3 结论与讨论

3．1 结 论

(1)各处理气温表现为夏季气温最高，秋季高于春季，冬季最低。5种生草间作处理在夏季和秋季气温低于裸地对照，具有降低温度的效应;在春季和冬季气温高于裸地对照，具有升温的效应。可见不同的生草间作处理对于气温都有一定的调节作用。

(2)各处理各个季节的气温日变化曲线相似，呈不对称单峰曲线。春季黑麦草降温效果最好(0．9～3．6℃);夏季节菊苣降温效果最好(0．3～3℃);秋季香矢车菊降温最好(1．4～2．6℃)，冬季黑麦草升温效果最佳(0．7～3．1 ℃)。

(3)各间作处理土温均表现为夏季＞秋季＞春季＞冬季。春、夏、秋3个季节各生草间作处理相对于裸地对照有不同程度的降温效应，冬季生草间作处理较裸地有增温效应。

(4)各处理各个季节土温日变化曲线相似呈倒U型。其中春季以香矢车菊降温最大(0．3～3．8 ℃)，夏季为黑麦草(1．2～4．7 ℃)最大，秋季为柠檬罗勒(0．4～4．2 ℃)最大，冬季黑麦草增温最佳(1～2．2 ℃)。

(5)各间作处理各季节平均土温垂直变化特呈增-减-缓的趋势。各个季节的不同生草处理下的土温与裸地对照有显著性差异(除秋季藿香蓟处理区土温无显著性差异)。

(6)6种间作处理下，单株果数、单株产量及和总产量表现为:柠檬罗勒＞菊苣＞藿香蓟＞黑麦草＞香矢车菊＞裸地对照。处理各季节气温土温呈极显著相关，大多数生草处理区气温土温与产量呈正相关。综合所有间作处理对气温、土温对柑橘园的调节以及对产量的影响，柠檬罗勒生草处理区不仅能够改善柑橘园温度效应，还能提高柑橘产量，是一种可以在当地大面积推广的间作模式。

3．2 讨 论

果园小气候是基于果园植物的生物学特征，群体结构、土壤物理性质及农业技术措施多方因素共同影响而形成的与大气候有一定差异的气候区。果园生草栽培可以影响果园的植被生产力，生物多样性，气象生态因子等。故研究果园生草栽培模式下对微域环境的影响具有特殊的意义。

柑橘园间作草种，由于草种的高度，面积草冠结构、栽培密度等影响，导致了垂直分布层上辐射能和热量的差异化，从而形成了不同间作处理模式下的光、温、水、气、风等的小气候要素的变化。本研究表明生草间作处理使柑橘园温度因子发生了较明显的变化，不同的间作处理对热效应均有一定的影响，可以看出生草栽培能改善柑橘园小气候，为柑橘提供有利的生境条件。这与大部分不同生草间作处理果园小气候效应的研究结果相一致［14-16］。

果园生草后树体健壮平衡，有机质含量高，提高果品的含糖量，可溶性固形物增加6．8%～18．8%，单果质量提高2．8%～5．4%，而且与清耕地块比较，在着色、硬度等方面均有改善，同时落果不易受损伤，提高果品商品价值［17］。生草栽培均不同程度提高柑桔果实可溶性固形物和Vc含量，并降低果实可滴定酸含量生草栽培均不同程度提高柑桔果实可溶性固形物和Vc含量，并降低果实可滴定酸含量［18］。与清耕对照相比，种植草种后柑橘坐果率由 1．58%提高到 1．81%，果实产量由 19．8 t/hm2提高到22．4 t/hm2，增产 13．1%;果实可溶性固形物含量由 101．1 g/kg 提高到 108．7 g/kg，果实柠檬酸含量则由11．4 g/kg降至 10．5 g/kg［19］。

虽然生草间作处理对柑橘园小气候和产量有一定的影响，但这种影响的形成机制是个复杂的科学问题，本研究有一定的局限性，有待进行长期系统研究。柑橘园不同生草间作的土壤水分将另文报道。

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