基于光环境的果农间作系统种间关系研究工作相对缺乏,特别是果农间作系统林下太阳辐射作为间作物光合作用的能量来源,直接影响着间作物的生态过程和生产力水平,而研究果农间作系统中果树的遮阴范围和遮阴强度对果农间作系统配置及间作距离的确定具有重要的意义。现有对树冠遮阴范围的研究仅限于运用经验公式进行推导,对于其实测验证的非常少。为此,本研究遵循平行光线下的相似性原理,将果树按其树体缩小50倍,根据实测苹果树体形状制作不同龄级的苹果树3D模型,利用树体模型在山西吉县进行了单株果树、不同配置的果树群体遮阴范围实测实验分析。通过对晋西黄土区果农间作系统不同树龄(4,5,6,7年生)苹果树冠遮阴范围的测定时空分布特征的分析,旨在研究不同树龄果树的遮阴范围、重叠遮阴范围、遮阴时间,为果农间作系统间作物合理种植间距的确定,以及提高土地利用率提供理论支撑。研究成果主要体现在以下几方面:(1)树冠遮阴模型修正。将实测得到的树冠遮阴范围与依据太阳高度角和太阳方位角推算出的单株苹果树冠遮阴范围进行对比分析,对树冠遮阴范围表达式各参数进行优化。经优化后的修正方位角和修正高度角推算得出的修正树冠遮阴范围,与实测遮阴范围的重合率均达到94%。因此,改进后的树冠遮光数学模型能够准确模拟实际树冠的遮阴范围。(2)单株果树遮阴时空分布特征。研究结果表明:1)对于研究区单株苹果树遮阴范围而言,在一天中,4-7年生单株苹果树遮阴范围随着时间的推移呈现规律性变化;2)就单株苹果树树冠重复遮阴边界而言,苹果树北侧遮阴范围始终大于南侧遮阴范围。因此,研究区传统的果农间作在苹果树南北两侧采用等间距间作作物种植不尽合理。应考虑果树南北向的遮阴范围和遮阴边界的差异。3)果树树冠的遮阴时长从树干到周边区域逐渐变短。4)随果树树龄的增长,果树的遮阴范围和遮阴时长增加,;持续遮阴4-5小时的果树遮阴面积随树龄增加而均匀增加。持续遮阴6-7小时的果树遮阴面积随树龄的增加先缓慢增加,然后快速增加。(3)多株果树配置条件下遮阴范围时空分布特征。1)当地传统地苹果树配置模式下,行间基本无果树间的相互遮阴,而行内株间相互遮阴区域的遮阴时长可达3-8小时之间,且越靠近果树中心位置,相互遮阴区域遮阴时长越久。通过明确相互遮阴区域的遮阴时间和遮阴时长,为果农复合系统中间作作物的种植区域的明确提供理论依据。2)随着果树树龄的不断增长,强遮阴区域增加,而无遮阴区和弱遮阴区域减小;在相同遮阴区间下,随着果树树龄的不断增长,相互遮阴区域增加。在果树树龄超过7年后,由于果树行间的无遮阴区域小,果树出现小部分行间叠加。因此,果树树龄超过7年后,间作作物的种植应停止。3)对于研究区苹果树群体株行距4m×5m、5m×5m的配置模式而言。依据遮光时长,4-6年生苹果树群体被分为三个区域(弱遮阴区、中等遮荫区、强遮阴区域),7年生苹果树群体被分为两个区域(中等遮荫区、强遮阴区域),间作作物的种植区应选择在弱遮阴区和中等遮阴区。