新疆林果麦间作原理与技术

艾买尔江·吾斯曼+王冀川+阿依谢姆古丽·玉苏普

摘要：林（果）麦间作是目前新疆维吾尔自治区大力发展的一种兼顾经济效益和粮食安全的种植模式，这种模式具有生态、经济和生产效益的互补优势，能充分利用光、热、水、土、养分等资源，获得较高的综合效益。针对新疆特定的区域气候条件，分析林（果）麦间作系统的生态因子特征，阐明林（果）麦间作模式的优势表现，提出适于新疆生产的以果为主、以粮为辅，以粮为主、以果为辅及果粮并重型间作模式及种植配置，为新疆发展林（果）粮间作提供依据。总结了果粮间作小麦栽培技术，供生产中参考。

关键词：林（果）麦间作系统；生态因子特征；间作模式；原理；优势互补

中图分类号： S344.2；S512.104 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）11-0072-05

新疆维吾尔自治区（简称新疆）是我国最大的林果种植区，面积达106.7万hm2。自20世纪90年代后期，新疆林果业迎来了大发展时期，粮食产业受到前所未有的影响，面积和总产量不断下降，2007年一度降至63.4万hm2，不及1980年的46.9%，鉴于新疆（尤其是南疆）粮食产业面临的严峻形势，新疆于2008年提出“增粮、减棉、忧果、强畜”的农业结构调整方针，大力发展粮食产业。由于林果和棉花产业强大的经济优势，发展粮食产业只能采取“林粮间作”的模式，2014年新疆林粮间作面积达73.5万hm2，占全国林粮间作面积的17%，主要采用“果‖小麦”“果‖（小麦/玉米）”或“果‖（小麦—玉米）”等果粮间作模式。南疆林果面积达到78.4萬hm2，果树与小麦间作面积占小麦总播种面积的86.8%，形成了以间作小麦为主的农林复合系统的南疆特色种植模式[1]。生产中由于对林（果）麦间作系统的基本原理缺乏认识，人们在安排作物布局和采用技术措施上往往依靠经验，随意性强，造成间作效益不高，影响种植业结构调整的实施。本研究在分析新疆林（果）麦间作系统原理和优势的基础上，提出新疆果粮间作模式类型和果粮间作小麦栽培技术，为实际生产提供参考。

1 林（果）粮间作系统的综合优势

与单纯的粮、林业相比，林（果）粮间作复合系统具有以下综合优势。

1.1 生态互补优势

在林粮间作系统中，各种作物处于复合群体中适宜的生态位，其中粮食作物相对较矮，生长期较短，根层分布较浅，可充分利用近地空间和表层土壤环境；林木树冠高大，生长期较长，根系粗壮深扎，可充分利用上层空间和深层土壤环境，从而提高系统内光、温、气、水、养及土地等资源利用率；如南疆枣麦间作系统的产量和地上部生物量土地当量比（1.383和1.322）均大于1[2]，农林复合系统的生物量是单纯农田对照系统的4.24倍，年净固定能量是单作系统的1.56倍，光能利用率、生产力、劳动力产值可提高12.29%、9.7%、26.08%，光能利用率、辅助能利用率、能量综合效益分别提高9.8%～14.1%、17.6%～21.5%、6.4%～15.3%[3]。果粮间作中果树根系分布在土壤40～150 cm中，而小麦根系分布在0～40 cm 土层中，这有利于土壤水分、养分的综合利用，大大提高肥水利用率。据测算，果粮间作系统的肥水利用率比单作作物提高30%～50%，肥水效率高1～2倍[4]。另外，间作系统内的小气候环境发生了显著的变化，体现在系统内相对湿度增加、温度降低，风速下降，表土墒度和温度增加，这有利于间作的粮食作物生长，增强干热风及冻害的抵御能力。

1.2 种植结构的经济互补优势

从产业结构角度上看，林果种植初期，苗木生长慢、效益低（甚至没有效益），发展间种粮食，可提高效益；林木结果以后，效益增加，逐步作为农民经济的重要来源，发展间作粮食，既能保障粮食安全，又能解决畜牧业饲草料的问题，且畜牧业的发展又为林果业和粮食生产提供了肥力支持，形成了农林牧良性循环发展的格局，促进农业社会可持续发展。

1.3 生产效益的互补优势

林（果）粮间作能显著提高农作物抵御旱、涝、风、雹等自然灾害的能力，且林（果）粮优势互补、互惠互利，具有双向的增产与保产作用。就农作物方面，林果给农作物创造了良好的生长环境，保证农作物能获得较高产量；就林果方面，农作物的肥水管理及耕作使林果生长兼受其益，对林果能够起到以耕代抚的作用。所以，生长条件优于平作林地或果园，从而使林木生长快、成材早，果树增产幅度大。

2 林（果）麦间作的生态因子特征

2.1 间作系统中的光照特征

光能是果粮间作系统中对作物影响最大的因素，株距越小、树龄越大，对间作小麦的遮阴作用越显著，反则影响越小。林下小麦冠层光照度受影响程度表现为拔节期<孕穗期<开花期<灌浆期，即小麦拔节前，果树尚处于休眠至萌芽期，对小麦基本不造成遮阴影响；拔节到抽穗，是果实叶幕迅速形成期，遮阴影响逐渐加重；扬花至成熟，果树叶幕最浓厚，也是遮阴危害最重的时期，全期弱影响阶段（光照度>1/2空地光照度）50 d左右，强影响阶段（光照度≤1/2空地光照度）45 d左右。不同树种及不同时期对小麦遮阴影响不同，在核（桃）麦间作系统中，拔节至成熟期间，8年树龄的5 m×6 m、6 m×8 m类型中光照度仅为小麦单作的67.7%、78.0%，其平均遮阴度分别为32.3%、22.0%[5]；10年树龄的9 m×3 m、6 m×4 m类型中光照度仅为小麦单作的65.6%、61.5%，其平均遮阴度分别为34.4%、38.5%[拔节到抽穗的遮阴率为 52.22%～60.32%，重度遮阴率（光照度≤1/2空地光照度）为29.77%～34.09%，至扬花期的遮阴率达 52.21%～71.51%，重度遮阴率达37.15%～38.39%，并一直持续到小麦成熟]；10年树龄的3.5 m×7 m杏麦间作系统中杏树冠下区的光照度是小麦单作田的43.45%，近冠区为69.88%，远冠区为84.92%，但在冠下区内的光照度仍在小麦光补偿点以上[6]。枣麦间作系统的平均光照仅降低了8%[7]；另外，枣麦、杏麦、核麦间作田中小麦冠层顶部入射的光合有效辐射量分别为单作系统的76.9%、44.2%、20.8%，散射辐射量分别为单作系统的82.4%、68.6%、36.3%。可见，各果麦间作系统对小麦冠层光能截获的影响为核麦间作系统>杏麦间作系统>枣麦间作系统[8]。

由于果树的种类、种植配置、行向、树龄、修剪方式等不同，间作区域内的光能投入量也有所不同，对作物生长的影响就不同。在实际生产中，注意选择合适的果树种植配置和科学的粮食作物种植方法，提高整体光截获率，达到光能利用效率的最大化，是果粮系统种植的关键。

2.2 间作系统中温度和湿度的变化

温度是农林生态系统中影响植株生长发育的主要小气候因子之一，也是影响作物发育和产量形成的重要因素。一般来讲，与单作相比，果粮间作降低了系统内冠层的空气温度，提高了空气相对湿度，且随着间作密度的增加其效应更加明显。如在株行距3 m×9 m的核（桃）麦间作、2.5 m×6 m的桃麦间作、3 m×12 m的梨麦间作、4 m×10 m的苹果麦间作、4 m×25 m的桐粮间作、3 m×20 m的杨树粮食作物间套系统中，小麦乳熟期间日均气温降低了0.80、0.33、0.51、0.56、0.46、0.39 ℃，小麦群体内相对湿度分别提高15.3%、3%、9.5%、13.1%、10.1%、8.8%[9]，这对小麦籽粒灌浆极为有利，有效减轻了干热风对小麦的危害。

另外，林粮间作系统（林木覆盖率18.5%）可使系统内土壤湿度比无林网农田对照高 1.8%～10.1%，降低尘埃 20%～60%[10]。

2.3 农林间作系统中风速特征

中国西北地区干旱多风，地表覆盖少，风蚀作用极为显著，林带可以降低风速并起到调节温度、减少地面蒸發、防御自然灾害的作用。因此，农林间作生态系统另一显著的优点就是可以降低系统内的风速，减少风蚀作用。以林（果）粮兼收的最佳模式分析，确定主要间作树种的株行距，一般枣树为3 m×15 m；核桃为4 m×25 m；杨树为3 m×20 m。在植物生长期间的效果目标值如下：枣粮间作，大风穿过第2行枣树时风速降低51%，穿过第8行枣树时风速降低55%，穿过第16行枣树时风速降低74%，平均降低64%。核桃与粮食间作地东西行向的可降低风速54%，南北行向的可降低风速48%[11]。杨树与粮食间作平均降低风速58%。在南疆的核（桃）农间作系统中，农田的小气候因子发生了比较明显的变化，平均风速比单作降低了28.1%～35.6%[12]。小麦与桃树、梨树、苹果树间作系统中的群体风速也较单作麦田平均降低了 53.54%、12.60%、41.14%，这种效应对减轻小麦干热风的危害具有一定的防范作用。但间作系统在一定程度上降低了小麦冠层内的通风性能，影响气体交换，如核（桃）麦间作系统在灌浆期群体内CO2浓度较单作降低25.33～28.73 μmol/mol，对小麦光合作用不利[13]。

3 林（果）麦间作的资源利用特征

林（果）粮间作打破了传统种植制度对自然资源的利用规律，采用立体种植形式，充分利用光、热、水等自然资源，为林果及农作物创造了一个良好的生长环境，从而达到林茂粮丰。

3.1 光照利用

植物的光合作用是将光能转化为化学能的能量转化过程，林粮间作由于实行立体种植，林木与作物错季生长，其对光能的利用率优于其他各种种植形式。将枣粮间作与其他种植形式的光能利用比较可知，小麦与夏玉米在同一块地上，上下茬产量之和为1 000 kg，全生育期的光能利用率为 1.7%；而在同一块地上生长的小麦、夏玉米、枣树的产量各500 kg，光能利用率为2.1%[14]。可见，枣粮间作的全生育期光能利用率高于其他种植形式。

在林网式杨农复合系统、杨梨农复合系统中，间作小麦光能利用率较单作小麦分别提高13.0%、7.5%，经加权平均计算后，二者系统总体光能利用率比单作小麦系统分别高 18.9%、31.1%[15]，可见复合系统内层次越多，结构越复杂，则总光能利用率越高，多层次立体复合系统可有利于充分利用光能资源。

3.2 积温利用

积温是重要的气候资源，是作物生长发育必不可少的条件。合理的种植制度能够充分利用积温，减少热量资源的浪费，林粮间作是能够较多利用积温的种植结构，以南疆枣‖（小麦—玉米）间作形式为例，小麦全生育期225 d，需要积温2 050 ℃；夏玉米全生育期90 d，需要积温2 175 ℃，枣树年生长期180 d，需要积温3 875 ℃，枣、小麦、玉米重复利用积温 8 100 ℃，热量重复利用率166.7%，明显高于其他各种种植制度。若农田单纯种植小麦、玉米，则减少枣树3 875 ℃有效积温的利用，造成资源浪费。林粮间作积温利用率高，还在于其对热量资源的错季利用。从枣树、核桃、梨树3个树种与小麦的间作形式来看，小麦于10月上旬播种，11月下旬地上部分停止生长，次年3月上旬开始返青，6月上旬成熟；而3种树木多以小麦播种前后落叶，次年4月上旬杨树长叶，4月中下旬核桃、枣树开始长叶，可见小麦可以有3个月的时间与林木错季利用热量资源。

3.3 水资源利用

林（果）粮间作虽然有相互争水的一面，但树木对农作物也有保水的作用，主要是树木可以滞留雨水、增加空气湿度、减少土壤水分蒸发，雨季树木可以滞留雨水，蓄积水源，特别是在大雨的情况下，可以减少地表径流，避免水资源的浪费。林粮间作地内由于林带具有致冷作用，使小麦的叶温降低，减少叶片的蒸腾，这些均能提高系统中的水分利用效率，一般比单作高18%～99%[16]。如在泡桐树和冬小麦间作系统中，间作冬小麦水分利用率较对照高15.2%[17]；梨麦间作系统与单作麦地相比，小麦的日蒸腾耗水降低21.6%，并使0～200 cm土壤含水量增加11.81%[18]；在小麦的拔节—腊熟期的各生育时段内，杏麦间作系统与单作麦地相比，小麦的日蒸腾平均耗水量降低了18.4%，可显著降低小麦蒸腾速率，并使0～100 cm土壤含水量增加6.84%[19]。多数研究认为，不同模式的农林间作可不同程度地提高水分利用率。另外，树木能够吸收土壤深层的水分，通过枝叶蒸腾散发出来。因此，间作地内相对湿度比平作地提高4%～10%。在发生涝灾的情况下，树木通过强大的生物排水功能，减轻农作物的受灾程度。

3.4 土壤养分特征利用

农林间作复合生态系统养分的利用情况主要是指林木与作物之间的竞争与互利，当根系利用相同地域的有限资源时就会发生竞争。但农林间作能改善土壤养分状况，在0～10 cm 土层中土壤全磷含量提高16%，速效氮含量提高 33.3%，有机质含量提高21.05%；从10～30 cm土层的变化来看，土壤全磷、全氮含量略低于林沟内土壤，而有机质、速效氮、速效磷含量则高于林沟内土壤，分别提高7.37%、54.17%、22%。在同等施氮水平下，施肥后間作系统的土壤氨挥发速率一般小于单作土壤氨挥发速率[20]。据李连国等研究，连续3年以上的果麦间作系统中土壤有机质、碱解氮、速效钾含量分别比清耕果园提高0.14%、6.62 mg/kg、8.2 mg/kg，比单作麦田提高0.12%、6.88～18.1 mg/kg、9.0～13.6 mg/kg[4]。另外，果树的大量落花、落叶以及间作物的秸秆还田，明显改善了土壤理化性质，提高了土壤有机质含量，改良土壤内环境，从而有利于土壤的可持续利用。

在间作系统中，由于林果和农作物的根系分布层次及所吸收的营养物质不尽相同，因此可以全面、充分地利用土壤养分。经观测，一般农作物的吸收根系多集中于土壤表层0～40 cm土层中，以5～30 cm最多。枣树的根系约有30%～50%分布在40 cm以下的土层和距成年树主干3 m以外的远冠区。核桃树为深根性树种，稠密的吸收根系集中在30～120 cm深的土层中，且侧根斜下生长。梨树也属深根性树种，吸收根系80%～90%密集于40 cm以下的非耕作层中[21]。所以，林粮间互相争夺养分的矛盾较小，树木和农作物可以吸收土壤中不同层次、不同部位、不同类别的养分。树木行间耕作层的养分，主要被农作物吸收利用，深层和渗漏到耕作层以下的养分被树木所吸收利用，并能将随水分下渗可能流失的养分吸收利用，尤其是树木能够吸收利用土壤中农作物难以利用的许多难溶性的矿物质元素。

4 果麦间作模式

4.1 以果为主、以粮为辅的间作模式

这种模式适用于地多人少的地区采用，对间作粮食要求不高。果树行距为树高的0.8～1.1倍，株距为树高的0.5～0.8倍（树冠幅的0.8～1.1倍），间作小麦10～28行，面积占40%～70%。要求间作对果树影响较小，以果树产量和收益为主，随树龄增加，间作面积逐年减少，盛果期少间作或不间作，以保证果树产量（表1）。

4.2 以粮为主、以果为辅的间作模式

这种模式适用于地少人多的地区采用，要求单位土地面积上的收益较高，加大果树行距，增加小麦种植行数。果树行距为树高的1.6倍以上，株距为树高的0.8倍以上，间作小麦30～70行，面积占80%以上，永久性间作。此种模式要求适度减少果树种植面积的密度，保证一定的粮食种植面积，以小麦产量和收益为主（表2）。

4.3 果粮并重型间作模式

果树株行距为4～9 m（为株高的0.8～1.6倍），行距为树高的0.8倍左右，间作小麦20～50行，占地面积在盛果期应保证60%～80%。永久性间作，作物、果树均比单作时有所减产，但系统内总产量最高，总效益最高（表3）。

5 果粮间作小麦栽培技术

5.1 间作类型

根据人口、耕地情况及种植习惯等确定果粮间作模式。对于人多地少区域应采用“以粮为主、以果为辅”的间作类型，扩大果树行间距，增加粮食面积，以保证粮食生产。一般要求盛果期果园间作小麦的遮阴率小于30%，粮食净面积（不包括树行面积）产量减产率小于15%。这种类型高大树形果树（核桃、梨树、杏树等）间距一般为8～12 m，小麦种植50～70行；矮生树形（枣树等）间距为5～6 m，间种小麦30～40行，保证间作小麦产量在4 500 kg/hm2以上。对于地多人少的区域可采取“以果为主、以粮为辅”的间作类型，在幼树期，间种小麦，保证果树有收益之前，有一定的经济效益，并能培肥地力，养护土壤。一般高大果树的行间距为3～6 m，间种小麦15～20行，矮生果树行间距2 m左右，间种小麦6～8行。南疆少数民族人口密集，水土资源缺乏，经济较落后，提倡采用“果粮并重”的间作类型，高大树种行间距在5～9 m之间，间种小麦30～50行，盛果期果园间作小麦的遮阴率35%～55%，小麦产量3 300～4 200 kg/hm2。

5.2 栽培品种

间作小麦减产的主要原因是果树的遮阴影响，因此应选择耐阴、矮杆抗倒伏、高产、抗病的早熟品种，如新冬18号、新冬20号、新冬25号、新冬22号、邯郸5316、济麦22、山农22等。

5.3 耕地施肥

小麦是深根作物，根系发达，在一定范围内随着耕层的加深，伸展范围扩大，增强吸肥能力，尤其是更新定植的果园和刚改接后的果园，由于多年来地块得不到深耕，土壤板结，通过深耕可改善土壤结构，增强蓄水和保肥能力。一般在前茬作物收获后，先施腐熟农家肥22.5～30 t/hm2、尿素150～225 kg/hm2、磷铵225～300 kg/hm2、硫酸钾45～75 kg/hm2。深耕25 cm左右，剔除田间杂草残体，拣出田间杂草宿根，耙耱合墒，使土壤上虚下实，无坷垃，播前平整疏松，以利出苗。在和田地区，由于土质沙性则采用旋耕。

5.4 种子处理

用40%拌种双可湿性粉剂按种子量的0.2%进行拌种，或用种子质量的0.2%～0.3%的50%多菌灵可湿性粉剂拌种，防治根腐病、虫害、黑穗病，促进小麦健壮生长。最好根据地区病虫害发生情况，选用专用种衣剂包衣。

5.5 适期播种

距离树行60～75 cm播种小麦。播期应根据各地区的气温、土壤、品种等差异而定，为了培育壮苗，利于早春尽早返青和促进早熟（可以减小果树遮阴危害时间），提倡适期播种（播期稍早于单作麦田），避免晚播现象。南疆间作小麦适宜播期在9月15日至10月1日。以播期调播量，早播低播量，晚播高播量；高肥力低播量，低肥力高播量，总体原则是播量略高于单作麦田。9月20日前后播种的小麦，小麦净面积播量270～330 kg/hm2；9月30日后播种的小麦播量不低于 345 kg/hm2，实际播量按照间作小麦面积比例换算。严禁撒播，墒情适宜的情况下，施肥、播种、镇压环环相扣，播量要匀，深度一致，深度3～5 cm，行距12.5～15 cm。播种越晚，行距应越窄。

5.6 田间管理

5.6.1 苗期管理 冬前管理，小麦播种后30～50 d浇封冻水。灌冬水前，距树80～100 cm处打堤埂防治果树冬季冻害。结合灌水，追施氮肥75～150 kg/hm2。保证小麦地越冬前土壤相对持水量不小于85%。浇水后在天气回暖时，及时搂麦松土，防冻保墒。

春季管理，小麦返青期，及时搂麦松土保墒，促早发培壮苗。松土保墒能有效提高水分利用率，缓解旱情。

5.6.2 中后期管理 （1）肥水管理。結合拔节水（二水），追拖硫酸钾45～75 kg/hm2、尿素75～180 kg/hm2。一般一类苗追施尿素75 kg/hm2，二类苗、三类苗追施尿素150～180 kg/hm2。5月中上旬，在小麦开花后10～15 d，灌浆高峰出现之前浇灌浆水，提高粒质量。有条件的增浇麦黄水。在小麦起身、孕穗、灌浆期，叶面喷施磷酸二氢钾、抗旱型喷施宝，以提高籽粒饱满度和品质。

（2）化控。拔节前后，1 hm2用2.25 kg矮壮素，兑水 375～450 kg 喷雾，控制小麦基部节间生长过长，防治倒伏。

（3）化学除草。4月中旬小麦拔节前后，1 hm2用二甲四氯 3 kg，兑水375～450 kg，在无风天气喷雾防除杂草。用手压喷雾器，喷头要带防风罩。禁止使用2.4-D丁酯。

（4）病害防治。锈病和白粉病1 hm2用15%三唑酮可湿性粉剂2.25 kg，兑水450～600 kg喷雾防治。

5.7 适时收获

冬小麦适时收获期是蜡熟末期，此时穗和穗下节间呈金黄色，其下一节间呈微绿色，籽粒全部转黄。群众有“八成熟，十成收；十成熟，两成丢”的说法，及时收获预防人为减产。

5.8 注意事项

5.8.1 选择适宜的栽植行向 据调查，南北行向栽植果树，冠下受光时间较均匀，日采光量也大于东西行向的日采光量。因此，一般以南北行向栽植果树间作小麦，果、麦产量较高，同时也要因地制宜，灵活掌握。

5.8.2 适当控制果树高度 树体高度与接受直射光量有一定关系。为了提高光能利用率和经济效益，间作区树体高度应控制在6 m以下，所以树干高度应在1～1.5 m为宜。

5.8.3 合理修剪，控制树形 据考察，树冠形状对果树和间作物的生长及产量有不同程度的影响。树冠郁闭，枝条拥挤，通风透光不良，结果部位外移，坐果率下降，并且加重了对间作物的影响。因此，树冠形状以疏散开心形为宜。

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