全 文 ：第 11卷 第 1期
2 0 0 3年 1月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1．11 No．1
Jan．， 2003
湖北江汉平原农田生态系统锌素的平衡分析
林 匡飞 徐，J、清 项雅玲 金 霞 邵志慧
(中国科学院水生生物研究所 武汉 430072)(农业部环境质量监督检验测试中心 武汉 430070)
摘 要 湖 北 江 汉平 原 农 田 生 态 系统 麦一稻 、稻一稻 、油 菜一大 豆 、油 菜一花 生、小 麦一芝 麻 、小 麦一棉 花 、青 椒一大 白菜 、萝
一 茄子 等 8种种 植 模 式农 田 Zn素 的循 环研 究表 明 ，土壤 Zn的 输 入途 径 和 输入 量 顺 序 菜 田和 水 田为有 机 肥 > 降 雨
>归还>灌溉>种子(种苗)，旱地为降雨>有机肥>归还 >灌溉>种子(种苗)，输出途径作物收获 占96％～97．6％，
平 均96．7％，农 田 Zn流 失和淋 溶 损 失相对 较 少。 该 区域 菜 田 Zn素 盈余 较 多，稻 田 一盈 一 亏 ，旱 田施 有 机 肥 和施 Zn
肥 处理 Zn有盈 余 ，不 施 Zn肥 和 有机 肥 2种模 式 出现 亏缺 。
关键 词 江 汉平 原 农 田生 态系统 输入 输 出 Zn平 衡
Cycling and balance of zinc in farmlan d ecosystem of the Jiang-Han Plain in Hubei Province．LIN Kuang—Fei，XU Xiao-
Qing(Institute of Hydrobiology，Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430072)，XIANG Ya—Ling，JIN Xia，SHAO Zhi—
Hui(Agro-Environmental Monitoring Center，Minister of Agriculture，Wuhan 430070)，CJEA ，2003，11(1)：85～87
Abstract Two years field experiments with eight cropping systems including wheat—rice，rice—rice，rape—soybean，rape—
peanut，wheat—sesame，wheat—cotton，pepper—cabbage，radish—eggplant were carried out to study zinc cycling and balance of
farmland ecosystem for Jiang-Han Plain in Hubei Province．The results show that the input way and the amount of zinc in
proper order in different type ecosystems are as follows：for vegetable and paddy fields，organic fertilizer>rainfal>natural
return>irrigation>seeds(seedlings)and for upland fields，rainfal>organic fertilizer>natural return> irrigation>seeds
(seedlings)．The main output of zinc is crop harvest，which ranges from 96％ tO 97．6％ with a mean value of 96．7％ ，
while field runoff and soil body leaching are very little．There are more zinc surplus in vegetable and one paddy field because
of more organic fertilizer input，two of four upland field has more zinc surplus because of more organic and zinc fertilizer in—
put together，another paddy and the other uplands are deficient in zinc because of less organic and no zinc fertilizer input．
Key words Jiang—Han Plain，Farmland ecosystem ，Input and output，Zinc balance
微量元素 zn有植物营养和污染双重作用，江汉平原石灰性土壤有效锌含量较低，作物普遍缺 zn，该区农民
常施用 Zn肥。本试验研究 了江汉平原潜江市 8种种植模式 Zn素平衡变化 ，为合理施用 Zn肥提供理论依据 。
l 试验材料与方法
试验在长江中游江汉平原腹地潜江市西郊大桥村和袁桥村进行 ，该区为暖温带季风气候，年均气温
16．1℃，年均降雨量 1192mm，>10℃年积温 5117℃，年无霜期 254．3d，多熟制种植形式多样，复种指数高 ，
农 田土壤为江汉冲积物，系砂壤土和壤土型灰潮土 ，碳酸钙含量较高，普遍呈微碱性，微量元素有效性含量较
低，土壤理化性状见表 1。试验在 2个村 8个试验点进行，设 8种处理分别为 工小麦一稻 、Ⅱ稻一稻 、Ⅲ油菜一大
豆、Ⅳ油菜一花生、V小麦一芝麻、Ⅵ小麦一棉花、Ⅶ青椒一大白菜、Ⅷ萝 卜一茄子 ，施肥与田间管理按当地有代表性
的方式进行。作物按播种和移栽期、收获期分小区(1m×2m)取种子、秧苗、植株样品，并每隔 14d定点定期
收集凋落物。按株穴及样方挖取根茬及根系取其新鲜样品，每种作物按根、茎、叶等以对角线法分别采集 6
个样品并置于烘箱内 105℃杀青 25min，80℃烘干至恒重后测其 Zn含量。在试验 田分别设 2个雨量器(MS一
1型)，每月上 、中、下旬各收集雨水 1次 ；地面径流水每月按上、中、下旬从排水沟中各收集 1次；每田块在土
壤剖面 50cm处设置排水收集器(Lysimeter)逐句收集渗漏水 1次 ，以上水样按等分混合 3次，每月测定 zn
含量。对主要河流及池塘灌溉水 1年测定 4次。对有机肥 、化肥分别取样并测定 Zn含量 ，作物成熟期每 田
块采集 6个土样 ，植物、水样、肥料和土样采用 PE AAnlystl00原子吸收仪测定 zn含量。
* 欧共体科技合作项 目(STD-TS3一CT920065)和联合 国粮农组织(FAO)援华技术合作项 目(TCP／CPR／6611)共同资助
收稿 日期 ：2001—12—26 改回日期 ：2002一O1—10
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86 中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
2 结果与分析
2．1 农 田生态系统中 zn素输入与输出
Zn可通过燃料燃烧进入大气并随降水和尘埃输入土壤，我国南方尘埃等干沉积物较少，大气 中的 Zn素
主要通过降雨进入农 田，江汉平原降水中 zn含量为 8．9～21．2t*g／kg，平均 16．5t*g／kg，该区 1949～1994年
间平均降水量为 1192mm，即年降雨 zn输入量为 197g／hm 。该区主要引用长江汉水作为灌溉水源，灌溉水
样 zn含量为 6．1～14．5ptg／kg，平均 8．0ptg／kg。不同水源 Zn含量差异不大。该区降雨集中在春夏 2季，故
春夏作物灌水较少 ，秋冬季作物灌水较多，工～Ⅷ8种种植方式的灌溉量及 zn素输入量分别为 4180t／hm 、
33．4g／hm ，6000~hm2、48．og／hm2，2200t／hm2、17．6 l1n12，2000t／hm2、16．0g／hm2，1200t／ hm2、9．6g／hm2，
2600t／hm2、20．8g／hm2，2000~hm2、18．og／hn12和 1800t／ hn12、16．2g／hn12。而有机 肥 以人粪 尿 、猪粪 及 草杂 肥 为
主，zn含量差异很大，其中人畜粪便中平均 zn含量为 108．9mg／kg，杂肥中平均 zn含量为 31．1mg／kg。不同有
机肥 施 用 量 和Zn含量 计算 的化肥 与 有 机肥 中Zn输 入量 见 表2。化 肥 中P肥 Zn含量 较 高 ，平 均 值 为
表 2 8种模 式 zn肥 输入 量
Tab．2 Zn input of fertilizer in different treatments
统 中 Zn素淋溶和损失 量
相 对 较 小 ，被 土 壤 吸 附 固
定 ，主要集 中在 0～20cm
耕层 ，且 很 少 向下 迁 移。
按各种作物产量 、秸 秆收
获量和 Zn含量计 算 出各
作物 Zn输出量见表4，其顺
序依 次 为水 稻 >大 白菜 >
油菜 >小麦 >萝 卜>大豆
>棉花 >花生 >茄 子 >芝
麻 >青 椒 ，作 物 输 出 的Zn
58．4mg／kg，其次是复合肥和 K肥 ，平
均值分别为 26．0mg／kg和 26．2mg／kg，
而人工合成的 N肥中 Zn含量较低 ，平
均仅 1．24mg／kg。各种 植 模 式 种 子 种
苗和农作物残留物的 Zn输入量相对较
少 ，为 0．3～l1．9g／hm ，而 落叶及根 茬
等残 留物 的 Zn输 入量 差异较 大，为
5．8～115g／hm ，水 田 中稻 草 归 还 1／3
秸秆 ，Zn归还输入 量相对较 大。
农 田生态系统 Zn素 的输 出。水
田 、旱 地和菜 地 8种种 植模 式 Zn素 的
流 失及 淋 溶 见表 3。 由表 3可知 石 灰
性土 壤 呈 中性 到微 碱 性 ，农 田生态 系
表 3 8种模 式农 田地表径 流 与淋 溶 Zn素 输 出量
Tab．3 Zinc output of runoff and leaching in eight cropping systems
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第 1期 林 匡飞 等 ：湖 北江 汉平 原农 田生 态系 统锌 素 的平 衡分 析 87
很 大 部 分 存 在 于 经 济 产
品中，占作物总输出量的
29．5％ ～ 96．4％ 。
2．2 农田生态系统 zn的
平 衡
由表 5可 知农 田生
态 系统 8种模式 中菜 田 2
种模 式主要施 用 Zn含量
较高的有机肥，大 白菜虽
对 Zn输 出量 较 大 ，仍 有
较大 盈余 ；稻 田 2种模式
中出 现一 盈一 亏 ；旱地 4
种 模 式 中 有 1种 模 式
表 4 11种 作 物收 获 Zn输 出量
Tab．4 Zinc output of eleven plants by harvest
作 物 作物 zn输 经济产品输 b：a／％ 作 物 作物 zn输 经济产品输 b：a／％
Crops 出(a)／g·hm一 出(b)／g·hm一 Crops 出(a)／g·hm 出(b)／g·hm
Output by Output by Output by Output by
crop economic crop economic
production production
水 稻 343 242 70．6 芝 麻 103 41 39．8
小 麦 190 113 59．5 大白菜 223 215 96 4
棉 花 157 69 43．9 萝 h 173 51 29 5
油 菜 216 116 53 7 茄 子 116 45 38．8
花 生 157 80 51．0 青 椒 71 43 60．6
大 豆 158 79 50．0
施用有机肥 ，另 1模式施加 了Zn肥 ，故 Zn基本保持平衡 ，仅有 2种模式施用化肥 ，故 Zn出现亏缺。
表 5 8种模式农田生态系统 Zn素的平衡
Tab．5 Zinc balance of~rmland ecosystem in eight cropping systems
3 小 结与 讨 论
农 田生态系统 zn输入主要途径为有机肥 、降雨、灌溉、种子(秧苗)和残留物，江汉平原 8种种植模式中
zn主要来源是有机肥，菜地施有机肥平均 llt／hm ，基本接近该 区域平均水平，其 zn输入量 占总输入量的
70．9％～79．4％，平均 75．2％。降雨是 zn输入的重要途径，每年 zn输入量 197g／hm ，降雨中 zn素输入量
占总输入量的 16．9％～62．1％，平均 40．7％。不施 zn肥和有机肥的种植模式降雨 zn素输入量 占总输入量
约 62％以上，故粗放经营及集约化经营的农田，降雨是其 zn的主要输入途径。灌溉中 zn输入量 占zn总输
入量的 1．5％～7．5％，平均 4．5％。残留物 中Zn素量占Zn总输入量的0．7％～18．8％，平均 10．3％。种子
和种苗中 Zn输入量很少，zn输入量占总输入量不足 3％。农田中 zn的输出主要是作物收获带走，8种农田
种植模式作物收获 zn输出量占总输出量的 96％～97．6％，平均 96．7％。农 田中 zn流失量 占总输 出量的
1．8％～3．0％，平均 2．6％。淋溶损失 zn输出量 占总输出量的 0．4％～1．1％，平均 0．8％。农 田生态系统
若施用肥料总量 30％～70％的有机肥或增施 0．5～1．Okg／hm 硫酸锌肥 ，土壤 zn基本能保持平衡。
参 考 文 献
1 谢振翅等 ．湖北省土壤中锌 的含量分布与锌肥应用．微量元素研究与应用．武汉 ：湖北科学技术出版社，1986．155～171
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