全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 ! 月 第 ! 卷 第 ∀ 期
#∃ %& ∋ ( ∋ )∗+ , & − . ∗ / −00. %∋ 1 ∋#∗. ∗2 3 , − 0 4 5 , ! 6∀ 7 8 ! 一 ! 9
黄淮海平原农林生态系统 & 、0 、: 营养元素循环 ’
—以泡桐一小麦 、 玉米间作系统为例
吴 刚 冯宗炜 王效科 刘国华 冲国科学院生态环境研究中心比京 ;。。<;7
【摘要】 农林生态系统泡桐一小麦 、玉米间作类型 & 、0 、: 营养元素循环研究表明 , 在整个群落中 , 0
发生亏损 , & 和 : 签本平衡 , 在植物组分库和枯落物库中 , & 、0 、: 均发生累积 , 在土坡库中 , & 、0 、 :
均发生亏损5 土壤表层 6; 一∀倪= 7中 & 和 0 的含量是限制农作物生长的主要因子5 ∀; 一 <倪= 土层中
0 的含量是限制泡桐生长的主要因子 5 群落内 & 、0 、: 的吸收系数分别为 ; 5 ; >< 、。5 ;! 、。5 ; 9 ∀ , 利用
系数分别为 ; 5 9 、; 5 ; 、 ; 5 ! ,循环系数分别为 ; 5 ; ! ∀ 、 ; 5 ; 9 、 ; 5 ; ? ·
关键词 氮 磷 钾 循环 农林生态系统
& , 0 ≅ Α Β : 4 ΧΔ ΕΧ ΦΓΑ Η Ι ΓΑ ≅Α ≅Η 4 ϑΚ ϑ4 Χ ΙΛ4 Γ≅ Φ Χ Δϑ ΙΕΙ ΛΧ = ϑ Κ ∃ Μ ≅Α Η Ν Μ 日Ν ≅Γ 0Φ≅Γ Α 8 Ο ΓΛΝ 0ϑ Μ Φϑ 姗勿 讨朋邵Λϑ
一 ΓΑ ΛΧ 4 Χ4ϑ 0琳Β Ο ΠΧ ≅Λ ≅ Α Β = 心ΘΧ ≅Ι ≅Α Χ Ρ ≅ = 0ΦΧ 5 Σ Μ 2 皿Η , /Χ Α Η Τϑ 5 Η ΟΧ Γ , Σ ≅此 刀5 ϑ ΥΧ ≅ Α Β . ΓΜ2 Μ ϑ ΝΜ ≅ 6, Χ Ι Χ ≅ 4 Χ Ν #Χ Α ΛΧ 4 Κϑ 4 ∋ Χ ϑ 一 Χ Α ς Γ4 ϑ Α = Χ Α Λ≅ Φ (Δ ΓΧ Α ΧΧ Ι , − Χ ≅ Β Χ = Γ≅ ( ΓΑ ΓΧ ≅ , ΩΧ Γ扛Α Η ; ; ; < ; 7一
# Ν ΓΑ 5 )5 − 00%5 ∋ Χ ϑ Φ5 , , ! 6∀ 7 8 ! 一 ! 9 5
Ξ ΝΧ Ι ΛΜ ΒΓΧ Ι ΙΝ ϑ Ο ΛΝ ≅ Λ ΓΑ ΛΝΧ Ο Νϑ ΦΧ Χ ϑ = = Μ Α ΓΛΕ , 0 9 Β Χ ΚΓΧ ΓΧ Α Λ , ≅ Α Β & ≅ Α Β : ≅ 4 Χ Π≅ Ι ΓΧ ≅ ΦΦΕ Π≅ Φ≅ ΑΔ Χ Β 5
& , 0 ≅ Α Β : ≅ 4 Χ ≅ ΧΧ Μ = Μ Φ≅ ΛΧΒ ΓΑ 0Φ≅ Α Λ ΛΓΙ Ι Μ Χ Ι ≅ Α Β ΦΓΛΛΧ 4 Ι , Π Μ Λ Β ΧΨ ΦΧ ΛΧ Β ΓΑ Ιϑ ΓΦ5 & ≅ Α Β 0 Δ ϑ Α Λ ΧΑ ΛΙ ΓΑ ΙΜ 4 Ζ
Κ≅ ΔΧ 9 ; 6ϑ 一∀ ;Δ = 7 ≅ 4Χ ΛΝΧ = ≅ ΓΑ Κ≅ Χ Λϑ 4 Ι ≅ ΚΚΧΔ ΛΓΑ Η Χ 4ϑ Ψ Η 4ϑ ΟΛ Ν , ≅ Α Β 0 Δϑ Α ΛΧ Α Λ ΓΑ ∀ ; 一 <浇= ; ; [ Φ≅”4
ΓΑ ΛΝ Χ = ≅ ∴ϑ 4 ϑ Α Χ ≅ ΚΚΧ Χ ΛΓΑ Η 0 ≅ Μ ΦΧ , Γ≅ Χ ΦΧ Α卯 Λ≅ Η 4 ϑ Ο Λ Ν 5 Ξ ΝΧ ≅ ΠΙ ϑ 4 Ψ ΛΓϑ Α Χ ϑ Χ ΚΚΓΧ ΓΧΑ ΛΙ ϑ Κ & , 0 ≅ Α Β : ΓΑΛΝ Χ Χϑ = = Μ Α ΓΛΓΧ Ι ≅ 4 Χ 4 Χ ΙΨ Χ ΧΛ ΓςΧ ΦΕ ; 5 ; > < , ; 5 ; ! ≅Α Β ; 5 ; 9 ∀ , ΛΝ Χ Γ4 Μ ΛΓΦΓΘ≅ ΛΓϑ Α Χ ϑ Χ ΚΓ Χ ΓΧ Α ΛΙ ≅ 4 Χ 4 Χ ΙΨ Χ ΧΛ Γς Χ Ζ
ΦΕ ; 5 9 , ; 5 ; ≅ Α Β ; 5 ! , ≅ Α Β ΛΝ Χ Γ4 4 Χ Χ ΕΧΦΓΑ Η Χ ϑ Χ ΚΚΓΧ ΓΧ Α ΛΙ ≅ 4 Χ 4 Χ ΙΨ Χ Χ ΛΓς Χ ΦΕ ; 5 ; ! ∀ , ; 5 ; 9 ≅ Α Β ; 5 ; ? ·
: Χ Ε Οϑ 4Β Ι & ΓΛ4 ϑ Η Χ Α , 0Ν ϑ Ι Ψ Νϑ 4Μ Ι , 0ϑ Λ ≅ Ι ΙΓΜ = , , ΧΧ ΕΔ ΦΓΑ Η , − Η 4 ϑ Κϑ 4 Χ Ι Λ4 Γ≅ Φ ΧΔϑ Ι”ΛΧ = 5
引 言
向农林业系统投入 & 、0 、 : 的目的是提高
其生产力 , 获得较多优质农林产品和较大经济
效益 5 只有了解系统中 & 、0 、: 的循环过程 , 准
确制定它们的输入 、输出 、累积和亏损量 , 才能
合理地确定施肥量 , 科学地把握收获量 5 为此 ,
我们在借鉴天然森林生态系统营养元素循环研
究 ]Ι 一川 的基 础 上 , 研 究 农 林 业 系 统 泡 桐
6尸≅Μ Φϑ Ο Α Γ≅ Χ Φϑ Α Η≅ Λ≅ 7 一 小 麦 6 Ξ 月才ΓΔ “=
Ι≅ ΛΓς Μ = 7 、玉米 6ΤΧ ≅ = ≅ ΕΙ 7群落类型 & 、0 、: 的
循环 , 为持续稳定地提高群落的生物生产力和
经济生产力提供科学依据 5
· 中国科学院封丘农业生态实验站基金资助项目 5
本文在修改过程中曾得 到周新华副研究员的帮助 , 北京
林业大学魏 刚老师参加样 品分析工作 , 河南农业大学杨修
先生提供部分资料 , 在此一并致谢 5
本文于 ∀ 年 ! 月 > 日收到 , ? 月 9 日改回 5
∀ 研究地区与方法
∀ 5 试验地概况
该试验地位于河南省封丘县中国科学院封丘农业
生态实验站万亩试验田内 ,该区为暖温带季风气候 , 年
均气温 ! 5 ! ℃ , 年均降雨量 ?>< 5 Ι= = , 7 ϑ℃年积温
9∀ >∀ 5 <℃ , 7 ; ℃年积温 ! ? ∀ 5 ? ℃ , 土壤为二合土 , 土
层深厚 5 林木为泡桐 , 农作物为小麦6夏作物 7和玉米
6秋作物7 5 试验地的测树学特征见表 .
么 ∀ 研究方法
∀ 5 ∀ 5 泡桐现存 Λ 的测定 选某一林带进行每木调
查 , 根据胸径划分径级 , 在林带外相同立地条件的地段
上 , 于 < 年 ; 月按每径级各选两株标准木 , 伐倒后
采用 “分层切割法”测定地上枝、干 、叶的鲜重 ], !) ,采用
全挖法将地下根系全部取出 , 去掉泥土后称其鲜重 5 同
时采集地上和地下各部位样品各 %Υ Η , 带 回室内在
; 9℃烘箱内烘至恒重 , 测得干重 5 再按相对生长法计
算其现存生物量ΛΙ∴ 5 所得各部位生物童与脚径的回归
方程如下 8
! ∀ 应 用 生 态 学 报 ! 卷
树干 Σ, ⊥ ; 5 ; 1 ∀ · “, ; 5 ,
树枝 Σ5 ⊥ ; 5 ; > ∀ ! >1 二 。川 。,
树叶 讯⊥ ; 5 ; 9 9 9 9刀 , 二 8 5 8 ,
4二 ; 5 ∀
4 ⊥ ; 5 4 ⊥ ; 5 ? <
树根 Σ4 ⊥ ; 5 ; ? < ? 91 ∀ ·川 , , , 4 二 ; 5 < ∀
Σ 为生物Λ 6Υ Η · 株一 ’7 , 1 为脚径6Δ = 7 5
在距林带 Ι 、 9 、 ; 、 9 、Τϑ = 处 ,分别设里 Φ= _ Φ=
农 Γ 试脸地的侧树学特征
Ξ5 Π 5 % #巨断一Β ΧΒ 成%。 吐 Β 5 Β 4ϑ 砚Λ 4Ε Κ伙 Λ 5 ,
龄Β名75ΗΧ48Ε[林人Λ6林带号& ∗ 5 ϑΚ
株 距
众Ι Λ≅ Α Χ Χ ϑ ΚΠΧ Λ, Χ Χ Α Λ4Χ Χ 56= 7
行 距
压 5 Λ ≅ Α Χ Χ ϑ Κ
4ϑ , , 0≅ Δ , Α Η6= 7
林分密度6株 · Ν ≅ 一 , 7
ΙΛ ≅ Α ΒΒ Χ Α Ι ΓΛΕ
60Φ≅ Α Λ 一 Ν ≅一 7
平均树高− ς Χ 4 ≅ Η Χ
ΝΧ Γ‘Ν Λ
6= 7
平均曲径
− ςΧ 4 ≅ ΗΧΧ玩5 Λ 一ΒΓ≅= Χ Λ Χ 4
6Δ 4 Α 7
枝下高∃ Χ ΓΗ Ν Λ
ΠΧ Φϑ , ,
Π4 ≅ Α ΧΝ
6= 7
冠 幅
# 3ϑ , , Α
Λ Ι Α Η Χ
∀ 5 ; ∀ 5 < ; ? _ 9
∀ 5 < ∀ 5 ! ? _ 9
?∴乙自卜甘七 口!∀甘八“亡#∃‘口∀!#%%
的样方 & 个 ,采用收割法实测其现存生物∋ (
& ( & ( & 年生产∋ 的测定 在 ∃ ) ∗ ) 年生长季初的 + 月下
旬和生长季末的 ∃# 月上旬分别测标准木的脚径 , 根据
其各部位的生物∋ 与胸径的回归方程估算生长季初和
生长季末泡桐的生物量 , 然后用生长季末的生物∋ 减
去生长季初的生物∋ 得泡桐的年生产∋ (
农作物的年生产∋ 即为其年现存∋ (
& ( & ( + 枯落物的测定 在试验地内 , 机械设里 ,株间 +
个 、带间 − 个 ,分别距林带 # ( + 、 ∃ ( & 、& 、 % 、 ∃ # 、 ∃ . 、 /01 各
2 个 3 ∃# 个 21 4 21 的凋落物收集框 , 逐月收集一次 ,
测得干重 ,推算单位面积内地上部枯落物干重 5’6 ( 按林
木的株间和带间机械设兰 ∃# 个 。( 71 4 0 ( /1 样方 ,分
布同地上部分 3 , 挖至 ∗#8 1 深 ,将枯根挑出 , 测得干重 ,
推算单位面积内地下部枯根重 (
& ( &( % 降雨 、穿透降雨及茎流的测定 在纯农作物区
域随机设里 & 个 9: 一 ∃ 型雨量器 ,其高度高于农作
物 3 , 每次降雨后测降雨∋ ( 在树冠郁闭处和两树冠重
登处分别各设里 & 个9 : 一 ∃ 型雨∋ 器 , 每次降雨后测
树冠穿透降雨∋ (
& ( & ( . 渗透水和土壤容重的测定 分别在 + 个土壤剖
面 ,树下 、树木与农作物空间重盈处 、农作物区域处 3 ,
深度为 ∗吸1 处 , 设里排水收集器 , 测定渗透水 ( 在各土
坡剖面按 。一 & # 、 & # 一 % # 、 % # 一 ; # 和 ; # 一 ∗#8 1 采集土
壤样品 ,并讨定土壤容重 (
& ( &( ‘ < 、 = 、> 的分析方法 用半徽 ∋ 凯氏法分析
< 田 , 用紫外分光比色法分析 =∋ 幻 , 用原子吸收分光光
度计测定法分析 > 52? (
+ 结果与分析
+ ( ∃ 植物组分库中 < 、= 、> 的分析
植物组分是系统内营养元素的主要贮存
库 , 了解其组分 内营养元素的贮存量及在各部
位的分布对研究群落内营养元素的循环有重要
的意义 ( 经测定得出植物各部位 < 、= 、> 的含
量见表 &(
衰 & 位 ( 各部位 < 、= 、> 的含∋
介≅ ( / Α0 吐 Β ∀ ∋7 0Χ < , = ( Δ 盆 ∃ ( Ε ( Δ 0 Φ 7 训山 0 Χ Γ 2( ∋: , 1 Η · Η 一 ’3
泡 桐 =Ι Φ 2ϑ 山 以。考二 Ι ∋Ι 小麦Κ ΛΒΙ ∋Μ 玉米9ΙΝ ΟΒ元 家Π2 Β 1 Β ∀ ∋ 二 , 鲜 叶 枯 叶 ( , ‘ 。 , ,Θ Ρ Φ ∀ Σ Τ ΡΙ ∀ Β 卜
# ( − % ∗ % ( ;− )
肠 Β Δ2ΒΙ Ε Β7 Υ 0 ∋ :∋ Β 1 ς Β Ι ΕΒ 7 Υ 0 ∋ : Β Β Δ 7
− ( ∗ # . + 。 % ∃ %
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# ( ) ∗ ∃ & ( ) + & % ( ∗ ∗ % + ( # ; ; ; ( % & ∗
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∃& ( ) & .
∃∗ 。 % +∗
∃; ( ∃ ))
% ( ∃ % .
+ ( − % +
; 。 ∃) ∗
+ 。 & + %
+ ( ∃ ( ∃ 群落现存生物量及其 < 、= 、> 的累积与
分布 < 在植物组分中库存量最大 , 约为 = 的
% ( & 倍 、> 的 ∃( + 倍 ,表 + 3 , 这是 由植物的生理
特性决定的 ,但可以说明系统中植物组分对 <
的需求量较大( 然而 , 通过土壤分析可知该区土
壤中 < 的含量很低 ,平均 # ( . ;拜Η · Η 一 , 3 ,属贫
疮等级 ,故该系统土壤中 < 的含量是制约植物
组分生产力高低的主要因子 (
+ ( ∃ ( & 群落中 < 、= 、 > 的年吸收量及其分布
植物组分某元素的年吸收量为年存留量与年归
∀ 期 吴 刚等 8黄淮海平原农林生态系统 & 、0 、 : 营养元素循环 !
农 桩物组分曹养总Λ 及 & 、0 、: 在植物各那位的库存Λ
Ξ5 Π · − Δ #+ 5 Μ Φ一Λ正ϑ Α ϑΛ 5 ΦΦ Α Μ ΛΒ ΧΑ Λ Χ ΦΧ 5⋯ Β & , 0 一ΜΒ : 三Α 种山 ∗Κ 川5 肠
苏吓 占 Ο 6Υ Η ·Ν≅ 一 7
(而Α Β ΓΑ Η Π Γϑ = ≅ Ι Ι 6⎯ 7
α α& 6Υ Η 5 卜≅ 一 7
6纬 7
0 6Υ Η ·Ν≅ 一 7
6⎯ 7
: 6Υ Η 一Ν ≅ 一 7
6⎯ 7
泡 桐 农作物 6小交和玉米 7
Ψ ≅ 以”” Γ≅ ‘玩 Η≅ Λ≅ Δ4 叩6Ο ΝΧ ≅Λ ≅ ΑΒ = ≅Γ “7 总 计
干 枝 叶 根 合 计 茎 叶 根 籽 实 合 计 Ξ ϑΛ ≅ΦΞ 4Μ Α Υ Ω4 ≅ Α ΧΝ .Χ≅ ς ϑ , ϑ Λ Ξ ϑ Λ≅ Φ (Λ Χ = . Χ ≅ , 。 , ϑ Λ ΙΧ 记一 Ξ ϑ Λ≅ Φ
∀ ! 5 ∀ 9 9 5 ; ? 5 9 5 > > ∀ 5 > < 石? 5 ? ? ; ! > 5 ∀ ! > 5 ; < 9 5 ? ∀ > ? ∀ 5 ! ! < 9 5
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,二幼Ω#%六吕!Ξ合,Ψ∃污2心‘几?! (⋯?吸亡口飞几月了 曰?咬&)Ζ).%#.“−(∃+(∃ς−+(介?丹‘吐‘#七叼 ,几%)一, ( ?Ψ[/(⋯Υ!自乙#(∃‘∃#‘,二
还量之和 ,年归还量在后面枯落物库中分析 3 (
经分析可知 , 植物组分 < 、= 、> 的年吸收
量分别为 & ∗ ; ( − & % 、 ; % ( − # + 、 & & + ( + + − Σ Η · ΛΙ 一 ’ ,
其中 , 泡桐组分中 < 、 = 、 > 分别占 & ( ∗‘、 . ( % 、
& ( ) Ζ , 农作物组分中 < 、 = 、 > 分别占 ) − ( ∃ % 、
) % ( ; 、 ) − ( ∃纬 ,表 % 3 (
农 % 植物组分曹养总∋ 及 < 、= 、> 在植物各部位的吸收∋
介≅ ( % Ψ脚 ( Σ( ( 0Φ ∀ ∋ 叮 Ι22 ∀ Φ ∋Δ Β ∀∋ Β 2Β 1 ( ∋: 。叼 < , = 二Δ > Ν( Γ 一Ρ∋ 7 0Ρ 川( 妞
项 目∴ ∋ Β 1 总 计Θ ∋ Ι 2一一一一Θ Ρ Φ ∀ Σ; % % 。 − Τ Ρ Ι ∀ Β Λ. ; # ( ) ςΒ Ι Ε朋+ ; % ( & Υ 0 0 ∋+ − − ( )∃ 。 &∗∃ 。 &∗# 。 %.∃ 。 +.& ( # )&。 % +∃。 # ) Θ 0 ∋Ι 2∃ )% − 。 − :∋ Β 1∃ ( ) #& ( ; &# ( ) ∃# ( . +# ( ∗ &∃ ( ; %# ( − + ∗+ ; ; ( ;&∗ 。 + #%# 。 + ∗∃% 。 # ∗− 。 . )∃ ∃。 − +∗ . 。 # ∃+ ∗ 。 # ; ς Β 7 Ε Β 7;# % − ( ∃& # 。 % ;+ − ( + &∃ + 。 # +) 。 & .∃% 。 & )& −。 夕 & . 。 ) & Υ 0 0 ∋ :Β ΒΔ ( Θ 0 ∋ Ι2& +% − ( ∃ ∃# ∗ . ∃ ( ; & − ;∃ & ( % & ). ; # ( ∃− ( ) % + ; ( − ∃ ) + ( % ∃ ∃# # ( #∃ ; ( ∃ . ∃ ∗% ( ; ; &− ∗ ( . ∃ & ∗; ( − &. ( ; + ; % ( % # ) − ( ∃ % ∃# # ( #& ( ∃ % % & ( & + ; ∃ ( & & ;% ( − ∃+ ( + # ; . ( & ∗ ) % ( ; # ∃# # ( #&‘( % ; % − ( % ) & ∃‘( ∗ ; & & + ( + .∃ ∃ ( ∗ . & ∃ ( & − ) − ( ∃ # ∃ # # ( # !,且(≅0必##∀口哎,一石连!?性月, !(⋯‘七∀0内乙口Ψ匕曰门 ,‘舀6月‘+#,2夕Ψ ∀‘[甘几6?∴#丹Ψ Χ(⋯∃二吮?,∃(几均‘∀Ψ[ 曰Ξ了( (‘?,吕叹工%∃(上曰口乙;丹](⋯∀‘∀#曾养吸收总 ∋ ,Σ Η (Λ Ι摊 3⊥ ∀ ∀ Φ Ι 2 Φ Γ∋ Ι Σ Β , Ζ 3< , Σ Η ( Λ Ι一 3, Ζ 3= , Σ Η ·ΛΙ砚 3, Ζ 3> , , Σ‘ ·Λ Ι一 3,肠3+ ( & 枯落物营养元素的分析枯落物是研究营养元素生物循环的重要环
节 , 是植物组分中营养元素归还土壤的主要途
径 ( 在该生态系统中 , 枯落物主要包括泡桐的枯
枝落叶、枯根 、农作物非利用部分等 (
+ ( & ( ∃ 营养元素在枯落物库中的累积量 由
分析可得 , 枯落物库中 < 、 = 、 > 的积累量分别
为 ∃ . ( . ∗ ; 、 + ( & ; . 、 ∃ ; ( ∃# # Σ Η · ΛΙ 一 ’ , 其中 , 泡桐
的枯落 物 的 < 、 = 、 > 分别 占 + . ( ) 、 % % ( − 、
∃ % ( # Ζ , 农作物枯落物 < 、 = 、 > 分别占 ;% ( ∃ 、
. . ( + 、 ∗ ; ( # Ζ ,表 . 3 (
+ ( & ( & 营养元素 < 、= 、> 的年归还量 经分析 ,
系统营养元素 < 、= 、> 的年归还量分别为 ∃& (
# ;& 、 & ( % ; 、 ∃# ( + ∗Σ Η ( Λ Ι 一 ‘,表 ; 3 ( 其中泡桐年
归还 < 、= 、> 分别为 % ( ; 、 ∃ ( # . 、 ∃ ( 70 Σ Η · Λ Ι 一 ’ ,
农作物分别为 . ( ; & & 、 & ( + ; & 和 ∃ ∃ ( − . .Σ Η ·
ΛΙ 一 ∃ (
+ ( + 土壤库中营养元素的分析
+ ( + ( ∃ 土壤库中 < 、= 、> 的贮存童 土壤库是
系统营养元素的主要贮存库 ,也是植物组分正
衰 : 枯落物库中 < 、= 、> 的积 ( ∋
Θ Ι ≅ ( . ⊥ 8 Φ ( Φ 2一∋2加 0 Χ < , = 一加 > ∴ ∀ 2Ν∋ ( Ρ ,勺 ( 加一 万3
林 木,枯枝落叶 3Κ 0 Δ
=2Ι ∀ ∋
农作物 ΑΡ 0= :
茎和叶: ∋Β 1 Ι ∀ Δ 多计Θ ∋吕2
. ( . ) #
2。 % . ∗
&。 & . )
∴Β Ι Ε ,
+ 。 % ∃ .
。 & + &
− 。 # .
根 其它 合计Υ 0 ∋ 0 ∋ Λ Β Ρ Θ 0 ∋Ι 2
% ( − % ∃ ∃ ( ∗ % ) ( ) ) ; ∃ . ( . ∗;
# ( − −. #( ∗ # ∃ ( ∗ # − + ( & ;.
; ( & ∃ ∃ # . ∗ ∃+ ( ∗ % ∃ ∃ ; ( ∃# #
><=
衰 ‘ < 、= 、> 的年归还 ,Θ ∴, ‘ ⊥ϑ (∴ 代∋Φ 1 ( 咖 Φ ∀∋ 0Ρ < , = ( 时 > , ΣΗ ( 加一 ’ ·_Ρ 一 23
年归还 ∋ ( ⊥ ∀ ∀ Φ Ι2 ΡΒ ∋Φ Ρ∀ Ι 1 0 Φ ∀ ∋
泡 桐
尸口公刚 月
农作物、, 。 ( , 目 ( 8 Ρ 0 Γ 7 , 7 ∋ Β 1 ,
二纂黑 “ ’·Ι∋ 全∀ Δ
其它,草本3 合
一年归还率 ’⊥ ∀ ∀ Φ Ι 2
计 Ρ Β ∋Φ Ρ∀ ∋ 卜Β Ρ Θ 0 ∋Ι 2, Λ Β Ρ ≅ 3 能
,目#吸Ψ⋯%亡?(#% 。 ;∃ ( # .∃。 ∗ # .
( ; & &
∃。 + ; &
∃ ∃ , − . .
∃ ( ∗ % ∃ & 。 # ;&
# ( ∗ # + 。 & ∃ &
# ( . ∗ ∃ %。 ∃ + .
=<>
·年归还率一 某元家年归还 ∋ Μ该元素年吸收∋ 4 ∃ # Ζ (
应 用 生 态 学 报 ! 卷
常生长所需营养元素的主要来源 5 利用公式 8养
分贮存量 β 土壤容重 Ρ 土体积 Ρ 养分含量来计
算土坡库中 & 、0 、: 的含量 , 结果见表 >5
农 , 土镶库中 & 、0 、: 的贮存Λ
Ξ ≅Π 5 > − ΧΔΜ 5 Μ Φ5 Β ϑΑ ϑ4 Α Μ ΛΒ ΧΑ Λ Χ ΦΧ二“ 5 9; 6ΥΗ 5 七≅ 一 卫7
垂直分布规律可知 , & 、0 的含量在土层 !;Δ =
处为最高 , : 在土层 ? ;Δ = 深处为最高 6图 ∀7 5
元素含 Λ ∋一Χ二 Χ Α Λ 。ϑ Α Λ Χ Α 一 6义 ;ς Η 5 ‘ , 、
6三,7￡牙吸Ζϑ的侧姚璐刊土层深度
& 0 :
全Λ 速效Λ 全Λ 速效Λ 全Λ 速效Λ
Ξ ϑ Λ ≅ Φ − ς ≅ ΓΦ≅ΠΦΧ Ξ ϑΛ ≅ Φ − ς ≅ΓΦ≅ ΠΦΧ Ξ ϑ Λ≅ Φ − ς ≅ ΓΦ≅ΠΦΧ
扭= ∗ + Α Λ 扭= ; + Α Λ 压= ∗ + Α Λ 已4口∗ + Α Λ Ι = ∗ + Α Λ 扭= ; + Α Λ
∀ ! ‘ “ < ;
]5Ν、5声∗1且Α附9Χ#,5Β目了吸
; 一 ∀ ;
∀ ;一 < ;
; 一 < ;
; <;
∀ 9 < 。
? ? 。
! > < 5 9 > ! 5 ?; ! 5 ! ? ! 5 <
∀ ∀ 5 ? 9 5 ! ∀ 9 >? 9 5 > ! > 5
! ! > 5 ∀> 5 > ! < ; > 5 ?; 5
几‘月了∗)月七Π弓‘幼+七口
5 表中数字为 9 个土集剖面6距林带 ; 5 9 、 5 ∀ 、 9 、 ; 、∀ ;= 7的平均值 5
5 5 ∀ 土壤库中 & 、0 、: 的分布规律
经分析可得 , ϑ 一 ∀;Δ = 土壤表层中 & 、0 、:
的含量在泡桐林木附近均有明显的增加 χ ∀; 一
< ;Δ = 土层中泡桐林木附近元素 0 的含量大大
降低 6图 7 , 这说明泡桐根系吸收的元素 0 较
夕∀蛋。 : 6 Ρ ; 7
: 6 丫 ; 7
、一 一一 β β 一 一 一 β 二 δ β β
卜 6 Ρ ; 7
叫6 Ρ ; 、
图 ∀ 营养元素在土壤剖面上的分布
/ΓΗ 5 ∀ ε Χ 4Λ ΓΧ ≅ Φ Β ΓΙ Λ 4 ΓΠΜ Λ Γϑ Α ϑ Κ Α Μ Λ ? Χ Α Λ Χ ΦΧ = Χ Α ΛΙ ΓΑ 9 ; Ψ 4ϑ Ζ
ΚΓΦΧ Ι 5
5 ! 系统内各组分库间营养元素流动的分析
在系统营养元素的循环过程中 , 可以从元
素的吸收量 、现存量 、归还量及土壤库中营养元
素的含量之间的相互关系中求出该生态系统的
吸收系数 、利用系数和循环系数川 ,从而了解该
系统营养元素的流动状况 6表 <7 5
衰 < 系统内营养元素的吸收系傲 、利用系教和循环系橄
介Π 5 ( −七日ϑ 4 Ψ ΛΓ ϑΑ , Μ ΛΓΦΓΤ≅ ΛΓϑΑ ≅Α Β 4 Χ ΔΕΔΦΓΑΗ Δ ϑΧ Κ ΓΒ ΧΑ Λ( ϑ Κ Α Μ Ζ
Λ4 ΓΧΑ Λ Χ ΦΧ= Χ Α ΛΩ ΓΑ ≅Η4 ϑ Κϑ 4 ΧΙΛ 4 Γ≅ Φ Χ Χ此ΕΙ ΛΧ= 6 < 7
元素 吸收系数 利用系数 循环系数
∋ ΦΧ = Χ Α Λ − # + # ##
& ; 5 ;> < ; 5 9 ; 5 ; ! ∀
0 ; 5 ; ! ; 5 ; ; 5 ;9
: ; 5 ; ;9 ∀ ; 5 ! ; 5 ?
一 β 一一 廿
9
!月目匕6,民乙盛日(己。砂口#(仙(Φ日‘工阁喇辉柏嗽
距林带距离
∃
Ν 7 ∋ Ι ∀ 亡Β Χ Ρ 0 1
巧 & #
Ρ0 Ρ Β 7 ∋ ≅ Β 盆∋ , 1 3
图 ∃ 土坡中营养元素的水平分布规律
,实线为 一 &#Α 1 土层中元素分布 , 虚线为 &# 一 ∗# 8 1 土层中
元素分布 3 (
⎯2 Η ( ∃ α 0 Ρ ΝΟ0 ∀ ∋ Ι 2 Δ Ν7 ∋Ρ Ν≅ Φ ∋ Ν0 ∀ Γ Ι ∋ ∋Β Ρ ∀ 0 Χ ∀ Φ ∋ ΡΝ Β ∀ ∋ Β 2Β 1 Β ∀ ∋ 7 Ν∀
. # ∃∃(
多 ( 故土层 &# 一 ∗ #8 1 中元素 = 的含量是限制
泡桐生长的重要因素 ( 经分析土壤库中< 、= 、>
+ ( . 间作系统营养元素 < 、= 、> 的收支状况
泡桐一小麦 、玉米间作系统不同于 自然的森
林生态系统 ,其每年都会以农作物收获的形式
带出大量的养分 ( 为确定合理的施肥指标 , 达到
稳定持续地提高系统生产力的 目的 , 必须了解
系统营养元素的收支状况 ( 分析结果见表 ) (
衰 , 间作系统营养元素 < 、= 、> 的收支状况 , Σ Η · Λ Ι 一 ’ · _ Ρ 一 ’3
ΘΙ ≅ ( ) ∴∀ Γ Φ ∋ Ι ∀ Δ 0 Φ ∋Γ Φ ∋ 0Χ ∀ Φ ∋ Ρ ΝΒ ∀ ∋ Β 2Β ( Β ∀ 肠 Ν ∀ 6∀∋ Β Ρ Β , Γ Γ Ν∀ Η 7 _7∋ Β 1
翰 人 ∴ ∀ Γ Φ ∋ 翰 出 0 Φ ∋ Γ Φ ∋元 素
Π 2Β 1 Β ∀ ∋ =ΡΒ Β ΝΓ Ν · : Β Β Δ 7 ∴Ρ Ρ ΝΗ Ι ∋ Ν0 ∀ Θ 0 ∋ Ι2
& ; ( ;
+ ( ; &
& ∃ ( # ∃
. ∃ ( & +
Α Ρ0 =
& ; )
ς Β Ι Β Λ Ν∀ 怪 Θ 0 ∋ Ι 2
系统损失∋
ς 0 7 7 0 Χ
7 _ 7 ∋ Β 1
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∀ 期 吴 刚等 8黄淮海平原农林生态系统 & 、0 、 : 营养元素循环 ! 9
从表 可见该系统 < 年 & 、0 、: 的损失
量 5 为了保证土壤肥力的稳定性及持续地提高
系统的生产力 , 可根据 & 、0 、: 的年损失量来
确定系统的年施肥量 5
5 ‘ 农林生态系统 & 、0 、: 的循环
营养元素 & 、0 、: 循环流程如图 所示 5
从中可见 , 农林生态系统 & 、: 的输入输出基本
平衡 , 0 发生亏损 χ 在植物组分库和枯落物库
中 , & 、0 、: 均发生累积 χ土壤库中 & 、0 、: 均发
生亏损 5
Ζ讼交索植物地上娜分」‘ 口撇钾认= χ治如惑呱 β法蠢叠瘾翻Φ 相钧幼 卜摇用姆贮存∀5 李5 958戈蕊粼土缤库幻亡以一 , ” , !汹 5 ! , φ7气γ速琳Λ 9∀ , ∀< ,朗
制农作物生长的主要因子 5 ∀; 一 <;Δ = 土层中 0
的含量是限制泡桐生长的主要因子 5
9 5 ∀ 生态系统营养元素 & 、 0 、: 的流动系数 8
吸收系数分别为 ; 5 ; > < 、 ; 5 ; ∀ ! 和 ; 5 ; 9∀ χ利用
系数分别为 ; 5 9 、 。5 ; 和 。5 ! χ循环系数分别
为 ; 5 ; ! ∀ 、 ; 5 ; 9 和 ; 5 ; ? 5
9 5 该生态系统年施肥量的基准是 & ∀ !∀ 5 <
Υ Η · Ν ≅ 一 Φ , 0 9 9 5 ΥΗ · Ν ≅ 一 , : < ∀ 5 ! Υ Η ·
Ν ≅ 一 5
9 5 ! 生态系统 & 、 : 的输入输出基本平衡 , 0
发生亏损 χ植物组分库和枯落物库中 , & 、 0 、:
均发生累积 χ土壤库中 & 、0 、: 均发生亏损 5
今考文献
中国科学院南京土壤研究所 5 > < 5 土城理化分析 5 上海
科学技术出版社 , 上海 , ∀ 一 Α ϑ5
∀ 叶 佰等 5 ? 5 土坡理化分析方法 5 科学出版社 , 北京 ,
图 农林生态系统营养元素 & 、 0 、: 的循环流程图 6Υ Η ·
卜≅ 一 ’7 6图中数字分别为 & 、0 、: Λ 7
Α Η 5 , ΧΔ ΕΧ ΦΓΑ Η ϑΚ & , 0 ≅ Α Β : ΓΑ ≅‘4ϑ Κϑ 4Χ Ι Λ4Γ ≅Φ Χ Χ“Ε Ι Λ Χ =
6弃 < 7·
, 0 4ΧΔ ΓΨ ΓΛ ≅ ΛΓϑ Α , ∀ 5 − 4Λ ΓΚΓ ΧΓ≅ Φ ΓΑ Ψ Μ Λ , 5 − 4 ΛΓΚΓΧΓ≅ Φ ϑ Μ Λ ΨΜ Λ , ! 5 + Ψ Ζ
Λ盗Χ , 9 5 . ΓΛ ΛΧ 4 Κ≅ ΦΦ, ? 5 1Χ Χ ϑ = Ψ ϑ Ι ΓΛΓϑ Α , > 5 , ϑΛ ΦΓΛ ΛΧ 4 , < 5 + Α Β Χ 4 ΖΗ 4ϑ Μ Α Β Ψ Φ≅ Α Λ 5 , 5 − Δ Μ = Μ Φ≅ Λ Γϑ Α , 5 ; 5 − Α Α Μ ≅Φ Μ Ψ Λ ≅Υ Χ , 5 9; ,
∀ 5 Ξ ϑΛ ≅Φ , 5 − ς ≅ΓΦ≅ ΠΦΧ ≅ = ϑ Μ Α Λ , ! · − Πϑ ς Χ Η 4 ϑ Μ Α Β Ψ Φ≅ Α Λ Ι , 9 ·
. ΓΛ Λ Χ 4 , Γ? 5 .Χ≅ ΧΝΓΑ Η ; 9旦,
9 结 论 χ ∀
9 5 ; 一 ∀ ;Δ = 土壤表层中 & 和 0 的含量是限
一 ∀ ? Ζ
冯宗炜等 5 , < 5 杉木幼林群落生物Λ 的研究 5 生态学报 ,
6∀ 7 8 一 ∀ 5
冯宗炜等 5 < ; 5 衫木人工林生物产Λ 的研究 5 桃像综合
考察报告集 5 湖南科学技术出版社 , 长沙 , ∀ 一 5
冯宗炜等 5 < ∀ 5 湖南会同县两个森林群落的生物生产
力 5 植物生态学与地植物学丛刊 , ‘6∀7 8 ∀ 9> 一 ∀ ??5
冯宗炜等 5 < 9 5 亚热带杉木纯林生态系统中营养元素的
东积分配和循 环的研究5 植物生态学与地植物学丛刊 , ,
6! 7 8 ∀ ! 9一 ∀ 9 9 5
陈灵 芝 5 < 5 英国 ∃ ≅ = Ψ ΙΚ ΧΦ Φ的联菜草地生态系统的营
养元素循环 5 植物学报 , ∀ 9 6 78 ?> 一 >! 5
张福珠等 5 5 怀柔 山地油松林氮 、碑、硫生物地球化学
循环的研究 5 环境科学学报 , 6∀ 7 8 一 ! 5
∃呻ϑ 4Β , − 5 9 5 ≅ Α Β & ≅Γ4 , 0 5 : 5 , 5 < > 5 − Η 4 ϑ Κϑ 4Χ Ι Λ叮 8
− 1Χ Χ ≅ Β Χ ϑΚ 1Χ 移 Φϑ Ψ= Χ Α Λ %# , −/ 5 & ≅ Γ邓Π Γ·
& ≅ Γ4 , 0 5 : 5 , 5 < 5 − Η 4 ϑ Κϑ 4 Χ Ι Λ斗 ΙΕ Ι ΛΧ = Ι ΓΑ Λ4ϑ Ψ ΓΔΙ ,
: ΦΜ Ο Χ 4 5 − Χ ≅ Β Χ= ΓΧ 0Μ ΠΦΓΙ Ν Χ4Ι , & Χ ΛΝ亡4 Φ≅ Α Β Ι 5
ϑ Β Μ = , ∃ 5 Ξ 5 < 9 5 (Ε Ι Λ Χ = Ι ∋Δ ϑ Φ呀Ε 5 )ϑ Ν Α Σ ΓΦΧΕ ≅ Α Β
( ϑ Α Ι , & Χ Ο 3 ϑ 4 Υ 5
ε ≅ΦΦΧ Α Λ了Α Χ , Ξ 5 , 5 ? ; 5 2 Χ ϑΔ Ν Χ = ΓΙ Λ4 Ε ϑ Κ ΛΝ Χ ΩΓ璐Ψ ΝΧ 4Χ
%Α 8 η Χ2 4≅= 一 ∃ ΓΦΦ# Ε ΧΦϑ ΨΧΒ Γ≅ ϑΚ (Δ ΓΧ Α Χ Χ ≅ Α Β Ξ Χ Χ Ν Α ϑ Φϑ Η Ε ,
∀ 8 ∀ 一 ∀ ! 9 5
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