在间作系统中，较高的作物会阻挡直接辐射，从而不可避免地对较低的作物造成遮蔽。累积遮阳能力（CSC）是指在一个生长时期，被较高作物遮挡的直接辐射量，影响了作物的光截留和辐射利用效率。以往的研究对间作的光截留和分配进行了研究，然而，如何直接量化CSC及其行间异质性尚不清楚。

2023年11月，Plant Phenomics 在线发表了中国农业大学等单位题为Quantification of the cumulative shading capacity in a maize-soybean intercropping system using unmanned aerial vehicle 的研究论文。

该研究直接定量分析了玉米-大豆间作系统（图1）中大豆CSC及其行间异质性，并探讨了CSC与大豆冠层高度的定量关系。该研究建立了考虑冠层结构（即相邻玉米和大豆冠层之间冠层高度差异）与太阳位置几何关系的定量遮阳能力模型（SCM）：首先根据大豆带与相邻玉米带冠层高度差和太阳光线的几何关系估算遮阳距离，然后估算大豆冠层上的每日累积遮阳时间，最后测定遮阳比例和遮阳能能力，具体流程如图2所示。同时，量化了CSC的行间异质性以及CSC与冠层高度增量之间的定量关系，可以描述为对数函数（y = 3.61×10-2×ln(x)+6.80×10-1, 如图3所示）。并评估模型输入参数对遮阳能力的影响，结果表明：在其他因素不变的情况下，高纬度地区的遮阳效果好，种植方向为90~120°时遮阳效果最差。

图1（a) 玉米-大豆间作系统田间试验布局;（b）条带的种植配置；（c) 从一行到相邻的南边玉米带的距离。

图2 开发的遮阳能力模型示意图。（a) 计算某一时刻遮阳距离的；（b) 根据遮阳距离的动态曲线计算日累计遮阳时间；（c) 根据太阳强度随遮阳时间的关系模拟遮阳比例和遮阳能力。

图3 大豆第41天和第64天的遮阳累积能力与冠层高度增量的关系。注释（P,RSE,AIC)作为衡量定量关系性能的指标。误差棒表示三次重复的标准差。虚线表示单粒大豆在营养生长阶段的株高增量。

本研究主要价值是，开发了一种遮阳能力模型，可以定量估计间作系统的累积遮阳能力及其行间异质性。该模型可以通过调整种植配置、种植方向和品种选择来优化间作种植模式。遮阳能力模型只需要测量输入参数（即冠层高度差），利用低成本无人机系统可以有效获取。遮阳能力模型与作物模型或遥感数据相结合，可在未来更大的空间尺度上探讨遮阳对间作作物生长、光竞争和小气候的影响。

论文链接：

‍https://doi.org/10.34133/plantphenomics.0095

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