基于稳定碳同位素技术的华北低丘山区核桃-小麦复合系统种间水分利用研究

农林复合系统的林木和作物会充分利用水肥光热等资源、而在资源亏缺时也可能产生竞争,在华北低丘山区等水资源紧缺地区,种间水分竞争尤为突出。在冬小麦返青期、拔节期、灌浆期和成熟期4个生育期,测算了该地区核桃-小麦间作系统和单作小麦不同组分的稳定碳同位素组成(stablecarbonisotoperatio,δ13c)和核桃树干液流,结合生物量和气象数据资料计算出水分利用效率(wateruseefficiency,wue)和耗水量(wateruse,wu)。结果表明,间作核桃树、间作小麦和单作小麦的wue分别为10.771-21.233、9.946-19.149和9.878-18.431mmolc/molh2o。单作小麦wue在拔节期显著小于间作小麦。间作系统总耗水量为1755.19t/hm2,比单作系统的2538.13t/hm2少30.85%。核桃-小麦间作系统中,核桃耗水量占系统总耗水量的36.34%,在小麦的生长前期所占比例最多、在小麦旺盛生长期所占比重较小,而小麦越往生长后期需水越多。核桃与间作小麦的需水期错开,在时间上避免水分竞争。距离核桃树越近浅层土土壤含水量越高、而深层土越低,表明核桃主要吸收深层水,而间作小麦主要吸收浅层水,从位置上避免水分竞争。单作小麦产量、总生物量和总耗水量分别比核桃间作小麦的高26.79%、27.12%、36.30%(p=0.001、p=0.033、p=0.050)。间作核桃和单作核桃的单株果实产量平均分别为0.88和0.94kg(p=0.829)。然而,核桃-小麦间作系统的产量土地当量比(landequivalentratio,ler)和产值水分利用效率(wueofeconomics,wuee)却分别达到1.67和25.92元·mm-1·hm-2,比单作系统明显提高、水资源获得高效利用,同时具备生产优势和经济优势。