高光效栽培模式的理论基础

高光效栽培模式的理论基础

一、耕作

耕作措施包括翻耕、镇压和垄作等，主要是通过改变土壤表面和根分布层的土壤状况使土壤热特性和水文特性发生变化,影响土壤热量和水分交换,从而调节土壤温度和湿度。

（一）翻耕

翻耕使表土疏松，反射率降低，吸收辐射量增加，土壤孔隙度增大，空气含量增多，土壤热容量和导热率趋小，从而使土壤和近地面层空气温度变化剧烈。其对温度的影响，随季节和昼夜的变化而有不同。一般是白天温度高而夜间低,日较差大。白天或温暖季节,热量积集表层，因而翻耕影响的那一层温度相对较高，下层则较低。夜间或寒冷季节，由于翻耕地土壤深层向表层传递的热量相对较少，因而表层温度也较低，而深层则较高。这表明翻耕所引起的效应，在低温时间里是表层降温，深层增温；在高温时间里则是表层增温，深层降温。翻耕影响的土层厚度，常因土壤种类、土壤含水量、翻耕深度和土壤疏松程度等的差别而异。一般是温暖季节的白天增温层厚度比寒冷季节的大，而寒冷季节的夜间降温层厚度比温暖季节的大。

翻耕的湿度效应，在较干旱的情况下，主要是通过切断或减弱土层内的毛管联系，使下层土壤水分向上输送减少，减弱土表蒸发，从而使土表形成干土层，抑制土壤水分消耗，土壤下层湿度相对增大。在湿润状态下，翻耕影响层的土壤湿度比其下层大，透水性和持水能力都强；与未翻耕地相比，在一定的时间内翻耕层的土壤湿度相对较高。

（二）镇压

镇压的小气候效应恰与翻耕相反。它使土壤紧密，土壤容重和毛管持水量增加，土壤的热容量、导热率都随之增大,因而土壤热交换的日总量相对较高,土壤温度变幅减少。这样在低温时期能保温，在高温时期则能降温，并可使土壤表层水分增加，从而有利于作物生长。

（三）垄作

由于垄上土壤疏松，土壤水分不易上升，土壤表层变干，蒸发量减少，热容量减小，辐射增热和冷却都更加剧烈，因而土壤温度的日较差变大。一般在高温时段可起增温作用，在低温时段起降温作用。垄上疏松的土壤表层在降水多的时期对排泄田间径流、降低土壤湿度也有较大作用。土壤表层的土壤湿度虽相对较低，下层却保持了较多的水分，湿度相对较高。垄向、垄高和垄面倾角的温度效应随日照时数、太阳辐射总量以及纬度和季节的不同而有相应的变化。在白天，一般南北垄的温度高于东西垄；南北垄的东侧和西侧温度无甚差别，而东西垄的南侧温度高于北侧。此外，垄作还可改善光照和通风条件。

二、种植方式

种植方式包括种植行向和密度、间作套种等。不同的种植方式主要通过不同的作物

群体结构，改变农田辐射输送和湍流交换，从而产生不同的小气候效应。

（一）行向

作物种植行向不同，植株间的日照时数、状况也有差异。从春分到夏至，日出和日没的太阳方位角，随纬度增高而愈偏北，日照时间愈长，东西行向的日照时数相对多于南北行向；而从秋分到冬至，太阳日出和日没的方位角随纬度增高而愈偏南，日照时间愈短，沿南北行向的日照时数相对多于东西行向。种植行向的热效应，高纬度地区比低纬度地区要显著得多。行向还影响通风条件。为改善株间的农田温、湿度和二氧化碳等的分布，宜使行向与作物生长发育关键时期的盛行风向接近。

（二）密度

种植密度影响辐射平衡、湍流交换和蒸发耗热。随着种植密度的增加，株间辐照度降低，风速减小，二氧化碳供应趋少；温度在白天或暖季随密度增加而降低,在夜间或冷季则升高。密度增加,农田消耗水分就多，土壤水分减少；而株间空气湿度则因农田蒸散增强、湍流交换减弱而增加。同一密度下的株行距变化，也可产生小气候效应。如宽窄行可改善株间透光通风条件，使空气温度提高，空气湿度降低等。

（三）间作套种

间作套种的农田中，不同作物的株高、株型、叶型均不相同，形成高低搭配、疏密相间的群体结构，扩大了光合面积。矮秆作物生长的行间，也就是高秆作物透光的通道，光线可直射到高秆作物的中、下部。矮秆作物的叶面反射，还可增加作物群体中的漫射辐射。太阳斜射时，侧边叶片受光面积大，株行间的漏光和反射光减少,使上、下层受光均匀,减少了上“饱”下“饥”的矛盾。同时，高秆作物对矮秆作物有遮荫作用，使后者受光相对欠缺；但在中午时分光照度过强时，高秆作物的光合作用减弱，矮秆作物却可获得十分有利的光合作用条件。在高纬度地区，套种对于延长作物生长季节，提高光能和耕地利用率更具实际意义。合理的间作套种，能增加边行效应，加强株间的湍流交换，从而改善通风条件，保证二氧化碳的供应。春季麦田套种棉花时，上茬作物（麦株）可为下茬作物（棉苗）挡风防寒。起一定的保护作用。间作套种也会引起农田温度和湿度的改变。当高秆作物对矮秆作物产生显著的遮荫作用时，矮秆作物带、行中的温度偏低而湿度偏高，并会随带、行间距的缩小而加剧。