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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 23 期摇 摇 2011 年 12 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
不同海拔高度高寒草甸光能利用效率的遥感模拟 付摇 刚,周宇庭,沈振西,等 (6989)…………………………
天山雪岭云杉大气花粉含量对气温变化的响应 潘燕芳,阎摇 顺,穆桂金,等 (6999)……………………………
春季季风转换期间孟加拉湾的初级生产力 刘华雪,柯志新,宋星宇,等 (7007)…………………………………
降水量对川西北高寒草甸牦牛粪分解速率的影响 吴新卫,李国勇,孙书存 (7013)……………………………
基于 SOFM网络对黄土高原森林生态系统的养分循环分类研究 陈摇 凯,刘增文,李摇 俊,等 (7022)…………
不同油松种源光合和荧光参数对水分胁迫的响应特征 王摇 琰,陈建文,狄晓艳 (7031)………………………
盐生境下硅对坪用高羊茅生物学特性的影响 刘慧霞,郭兴华,郭正刚 (7039)…………………………………
高温胁迫对不同种源希蒙得木叶片生理特性的影响 黄溦溦,张念念,胡庭兴,等 (7047)………………………
黄土高原水土保持林对土壤水分的影响 张建军,李慧敏,徐佳佳 (7056)………………………………………
青杨雌雄群体沿海拔梯度的分布特征 王志峰,胥摇 晓,李霄峰,等 (7067)………………………………………
大亚湾西北部春季大型底栖动物群落特征 杜飞雁,林摇 钦,贾晓平,等 (7075)…………………………………
湛江港湾浮游桡足类群落结构的季节变化和影响因素 张才学,龚玉艳,王学锋,等 (7086)……………………
台湾海峡鲐鱼种群遗传结构 张丽艳,苏永全,王航俊,等 (7097)…………………………………………………
洱海入湖河流弥苴河下游氮磷季节性变化特征及主要影响因素 于摇 超,储金宇,白晓华,等 (7104)…………
转基因鱼试验湖泊铜锈环棱螺种群动态及次级生产力 熊摇 晶,谢志才,蒋小明,等 (7112)……………………
河口湿地植物活体鄄枯落物鄄土壤的碳氮磷生态化学计量特征 王维奇,徐玲琳,曾从盛,等 (7119)……………
EDTA对铅锌尾矿改良土壤上玉米生长及铅锌累积特征的影响 王红新,胡摇 锋,许信旺,等 (7125)…………
不同包膜控释尿素对农田土壤氨挥发的影响 卢艳艳,宋付朋 (7133)……………………………………………
垄作栽培对高产田夏玉米光合特性及产量的影响 马摇 丽,李潮海,付摇 景,等 (7141)…………………………
DCD不同施用时间对小麦生长期 N2O排放的影响 纪摇 洋,余摇 佳,马摇 静,等 (7151)………………………
氮肥、钙肥和盐处理在冬小麦融冻胁迫适应中的生理调控作用 刘建芳,周瑞莲,赵摇 梅,等 (7161)…………
东北有机及常规大豆对环境影响的生命周期评价 罗摇 燕,乔玉辉,吴文良 (7170)……………………………
土壤施硒对烤烟生理指标的影响 许自成,邵惠芳,孙曙光,等 (7179)……………………………………………
不同种植方式对花生田间小气候效应和产量的影响 宋摇 伟,赵长星,王月福,等 (7188)………………………
西花蓟马的快速冷驯化及其生态学代价 李鸿波,史摇 亮,王建军,等 (7196)……………………………………
温度对麦长管蚜体色变化的影响 邓明明,高欢欢,李摇 丹,等 (7203)……………………………………………
不同番茄材料对 B型烟粉虱个体发育和繁殖能力的影响 高建昌,郭广君,国艳梅,等 (7211)………………
基于生态系统受扰动程度评价的白洋淀生态需水研究 陈摇 贺,杨摇 盈,于世伟,等 (7218)……………………
两种典型养鸡模式的能值分析 胡秋红,张力小,王长波 (7227)…………………………………………………
四种十八碳脂肪酸抑藻时鄄效关系分析的数学模型设计 何宗祥,张庭廷 (7235)………………………………
流沙湾海草床重金属富集特征 许战州,朱艾嘉,蔡伟叙,等 (7244)………………………………………………
基于 QuickBird的城市建筑景观格局梯度分析 张培峰,胡远满,熊在平,等 (7251)……………………………
景观空间异质性及城市化关联———以江苏省沿江地区为例 车前进,曹有挥,于摇 露,等 (7261)………………
基于 CVM的太湖湿地生态功能恢复居民支付能力与支付意愿相关研究 于文金,谢摇 剑,邹欣庆 (7271)……
专论与综述
北冰洋海域微食物环研究进展 何剑锋,崔世开,张摇 芳,等 (7279)………………………………………………
城市绿地的生态环境效应研究进展 苏泳娴,黄光庆,陈修治,等 (7287)…………………………………………
城市地表灰尘中重金属的来源、暴露特征及其环境效应 方凤满,林跃胜,王海东,等 (7301)…………………
研究简报
三峡库区杉木马尾松混交林土壤 C、N空间特征 林英华,汪来发,田晓堃,等 (7311)…………………………
广州小斑螟发生与环境因子的关系 刘文爱,范航清 (7320)………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*336*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*39*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄12
封面图说: 黄河的宁夏段属于中国的半荒漠地区,这里气候干燥、降水极少(250mm以下)、植被缺乏、物理风化强烈、风力作用
强劲、其蒸发量超过降水量数十倍。 人们从黄河中提水引水灌溉土地,就近形成了荒漠中的绿洲。 有水就有生命,
有水就有绿色。 这种独特的条件形成了人与沙较量的生态关系———不是人逼沙退就是沙逼人退。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 23 期
2011 年 12 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 23
Dec. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金项目((40971154,40921061));中国科学院知识创新方向项目群资助项目(KZCX2鄄YW鄄Q1鄄07)
收稿日期:2010鄄10鄄22; 摇 摇 修订日期:2010鄄12鄄14
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: hxu@ issas. ac. cn
纪洋,余佳,马静,李小平,徐华, 蔡祖聪. DCD不同施用时间对小麦生长期N2O排放的影响.生态学报,2011,31(23):7151鄄7160.
Ji Y,Yu J,Ma J,Li X P,Xu H,Cai Z C. Effect of timing of DCD application on nitrous oxide emission during wheat growing period. Acta Ecologica Sinica,
2011,31(23):7151鄄7160.
DCD不同施用时间对小麦生长期 N2O排放的影响
纪摇 洋1,2,余摇 佳1,2,马摇 静1,李小平1,徐摇 华1,*, 蔡祖聪1
(1. 土壤与农业可持续发展国家重点实验室摇 中国科学院南京土壤研究所,南京摇 210008; 2. 中国科学院研究生院,北京摇 100049)
摘要:通过田间试验,采用静态箱法研究相同施肥条件下,DCD不同施用时间(基肥配施,追肥配施,基追肥按比例配施)对麦季
N2O排放的影响。 结果表明,小麦生长期施肥配施 DCD减少麦季N2O排放。 从小麦整个生长季来看,与尿素处理相比,基肥配
施减少N2O排放 21% ,追肥配施减少N2O排放 26% ,基追肥按比例配施减少N2O排放 35% ,方差分析均达显著水平(P<0郾 05),
其中基肥配施主要减少小麦播种鄄返青期N2O排放,追肥配施主要减少小麦返青鄄成熟期N2O排放,而基追肥按比例配施 DCD 减
少整个小麦生长季N2O排放。 在小麦的整个生长阶段,施加 DCD处理的土壤 NH+4 鄄N 浓度和表观硝化率均高于未施加 DCD 的
处理,且土壤 NH+4 鄄N浓度随时间的延长而降低。 在小麦播种鄄返青期,基肥配施处理和基追肥按比例配施处理土壤 NH+4 鄄N浓度
和表观硝化率高于追肥配施处理和对照处理;在小麦的返青鄄成熟期,追肥配施处理和基追肥按比例配施处理土壤 NH+4 鄄N浓度
和表观硝化率高于基肥配施处理和对照处理。 从小麦产量来看,与尿素处理相比,基肥配施和基追肥按比例配施显著增加小麦
产量,而追肥配施处理小麦产量无显著性差异。 基追肥按比例配施 DCD 在提高小麦产量的同时显著减少N2O排放,具有大田
推广的现实意义;基肥与追肥配施 DCD对N2O减排效果除了与施用时间有关外,还应将降雨或灌溉量的年际变化考虑在内。
关键词:DCD;施用时间;N2O排放;麦季
Effect of timing of DCD application on nitrous oxide emission during wheat
growing period
JI Yang1,2,YU Jia1,2,MA Jing1,LI Xiaoping1,XU Hua1,*,CAI Zucong1
1 Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture,Nanjing 210008,China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China
Abstract: A field experiment was conducted to study effect of timing of application of dicyandiamide ( DCD) on N2O
emission from the wheat cropping system. Four treatments, including CK ( the control with urea alone ), DCD鄄B
(application of DCD together with basal fertilizer), DCD鄄T (application of DCD with the top dressing fertilizer) and DCD鄄
BT (application of DCD with basal fertilizer and the top dressing, respectively), were designed and implemented separately
during the wheat growing period. Results indicate that compared with CK, application of DCD inhibited N2O emission,
which was reduced by 21% 、26% and 35% , respectively, from Treatments DCD鄄B、DCD鄄T and DCD鄄BT (P<0郾 05). It
was observed mainly during the sowing鄄greening stage in Treatment DCD鄄B, during the greening鄄maturing stage in
Treatment DCD鄄T, and during the whole wheat鄄growing stage in Treatment DCD鄄BT. From seasonal variation of N2O flux
during the wheat鄄growing period, compared with CK, the first max鄄fluxes N2O emission ( 16d after applying basal
fertilizers) were significantly decreased from Treatments DCD鄄B and DCD鄄BT; the second was significantly reduce from
Treatments DCD鄄T (P < 0. 05). Soil NH+4 鄄N contents and apparent nitrification rate of NH
+
4 鄄N in soil were higher in
treatments treated with DCD than in the treatment without DCD. Moreover, the soil NH+4 鄄N contents decreased with the time
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elapsing. During the sowing鄄greening stage, soil NH+4 鄄N contents and apparent nitrification rate of NH
+
4 鄄N in soil were
higher in Treatments DCD鄄B and DCD鄄BT than in Treatments DCD鄄T and CK; and during the greening鄄maturing stage, in
Treatments DCD鄄T and DCD鄄BT than in Treatments DCD鄄B and CK. Compared with CK, Treatments DCD鄄B and DCD鄄BT
increased significantly in grain yield (P<0. 05), while Treatment DCD鄄T did not differ much (P>0. 05). Based on these
findings, the application of DCD with basal fertilizer and the top dressing respectively (Treatment DCD鄄BT) has the highest
N2O emission inhibiting efficiency and is the best management practice for DCD application for mitigating greenhouse gas
emission from the wheat system, as the method reduces N2O emission from the wheat system while increasing wheat yield;
the effect of Treatment DCD鄄B or Treatment DCD鄄T on N2O emission in the wheat system is influenced not only by timing of
DCD application, but also by interannual variation of precipitation and irrigation. The results suggest that in the cropping
systems with irrigation, the best application method of DCD is the application of DCD with basal fertilizer and the top
dressing respectively (Treatment DCD鄄BT); in the cropping systems with no irrigation, if there is no condition to apply
DCD with basal fertilizer and the top dressing respectively, application of DCD with basal fertilizer should be adopted in the
area where the precipitation is heavier in winter than in spring, while application of DCD with the topdressing fertilizer
should be adopted in the area where the precipitation is heavier in spring than in winter. Accroding to interannual variation
of precipitation and irrigation, different timing of DCD application has the highest inhibiting efficiency of inhibitors on N2O
emission during the wheat growing system.
Key Words: dicyandiamide; timing of application; N2O emission; wheat system
N2O是《京都议定书》中规定需要减少排放的 6 种温室效应气体之一[1],其浓度的增加不仅加剧了全球温
室效应,而且导致臭氧层的破坏与地面紫外线辐射增强。 根据 IPCC 第 4 次评估报告,2005 年大气中 N2O浓
度值已由工业革命前的约 270滋L / L增至 319滋L / L[2]。 土壤是大气中N2O排放最大的源,几乎占其总排放量的
65% [3鄄4], 其中农业土壤是最主要的来源[5鄄6]。 氮肥的大量施用是大气中N2O排放量增加的最主要原因[7鄄9],
在全球范围内,估计农业土壤因施用化学氮肥而直接导致的 N2O排放量达 36% [10],对文献报道的田间实际
测定数据进行统计分析表明,绝大部分农田N2O鄄N排放系数变化于 0. 1%—2. 0%之间[11]。 而硝化抑制剂与
氮肥配合施用,通过抑制硝化细菌的活性,使施入土壤的氮源能够较长时间以 NH+4 鄄N 形态存在,供作物吸收
利用。 这不仅提高肥效,而且减少 NO-2 鄄N、NO-3 鄄N 淋溶和反硝化造成的氮肥损失,降低环境污染以及减少硝
酸盐在植物体内的累积[12鄄14]。
与其他硝化抑制剂相比,双氢胺 DCD具有较好的硝化抑制作用,并具有水可溶性、弱挥发性、降解完全性
和在土壤中低于施氮量 10%剂量时无毒性残留等优点,尤其是其经济高效性,使其具有大田推广的现实意
义[12]。 国外大量研究[15鄄17]表明旱地施用 DCD 可减少N2O排放量,DCD 的施用方法均是与肥料物理混合施
用,而国内关于 DCD对旱地N2O排放影响的研究较少主要侧重于室内培养试验,鲜见大田试验报道。 李香兰
等[18]研究了 DCD不同施用时间对到稻田N2O的影响,研究结果表明,与基肥施入 DCD处理相比,推迟硝化抑
制剂(DCD)施入时间至硝化作用强烈的烤田期之前,即与分蘖肥混施,不但有效降低水稻生长期N2O排放,而
且显著提高水稻产量。 同水稻生长期类似,在冬小麦生长期,氮肥常分次施用:基肥、返青肥,且N2O的排放高
峰期主要集中在氮肥施用后的较短时间内(1—2 周) [19]。 Ghosh 等[20]指出,施用 DCD 对于减少稻田生态系
统小麦生长季的N2O排放作用大于水稻生长季。 那么根据小麦生长期,不同时间施入 DCD 能否提高 DCD 对
麦季N2O的减排量呢? 本文通过田间原位试验观测硝化抑制剂 DCD不同时间施用下麦季N2O排放通量,以进
一步研究 DCD施用对麦田N2O排放的减排效果,为合理施用农田氮肥、提高氮肥利用率及降低环境污染等方
面提供科学依据。
2517 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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1摇 材料与方法
1. 1摇 试验设计和水肥管理
摇 摇 大田试验于 2009 年在江苏省句容市行香镇(31毅58忆N, 119毅18忆E)进行。 试验土壤为发育于下蜀黄土的
爽水性水稻土,土壤有机碳含量为 17. 4 g / kg,全 N含量为 1. 1 g / kg。
小麦品种为扬麦 16 号,试验按当地农业管理方式进行。 小麦于 2009 年 11 月 26 日播种,2010 年 6 月 18
日收割,整个生长期为 206 d。 肥料的施用方式为:尿素施用量按当地常规施用量 270 kg N / hm2,分两次施用,
60%作为基肥,40%作为追肥;所有处理磷钾肥分别为 450 kg / hm2的过磷酸钙和 225 kg / hm2的氯化钾,作为基
肥一次性施入。 基肥、返青肥分别于 2009 年 11 月 26 日、2010 年 3 月 10 日施用。
试验共设 4 个处理:淤 对照处理(CK),不施 DCD,尿素施用量为 270 kg N / hm2; 于 基肥配施处理(DCD鄄
基),小麦播种前 DCD与基肥混施,DCD施入量为尿素总施用量的 3% ,尿素施用量为 270 kg N / hm2;盂 基追
肥按比例配施处理(DCD鄄全),DCD分别与基肥追肥混施,DCD施入量为尿素总施用量的 3% ,尿素施用量为
270 kg N / hm2;榆追肥配施处理(DCD鄄追),DCD与追肥混施,DCD施入量为尿素总施用量的 3% ,尿素施用量
为 270 kg N / hm2。 小区面积为 12cm2(3 m 伊 4 m),每个处理 3 次重复,随机区组设计。
1. 2摇 采样与测定
采用静态箱法测定稻田N2O 排放。 将静态密闭箱(50 cm 伊 50 cm 伊 100 cm)放置在小麦播种前埋设在试
验小区土壤中的塑料底座(50 cm 伊 50 cm 伊 15 cm)上,底座地上部分有 4 cm宽、5 cm深的水槽以便于密闭箱
的放置和密封,底座埋入地下部分 15 cm左右以防止试验小区内、底座外的水稻根系进入采样箱;采样时,密
闭箱密封后,通过插进密封采样垫的双通针将箱内气体导入 18 mL预先抽真空的玻璃瓶中,每 15 min 采样 1
次,共采 4 次, 采样时间为 8:00—12:00。 小麦生长季一般每周采样 1 次,施肥、降雨期间约 2—3 d 采 1 次,
1—2 月低温期 10 d采 1 次样。
采样的同时,用数字温度计(Model 2455, Yokogawa, Japan)记录箱温及土温;采集 0—15 cm 的表层土,
于 105益下烘干至恒重,测定土壤水分。 降雨期,取表层 0—15 cm 的土样,用 2 mol / L KCl 提取新鲜土样的
NO-3 鄄N和 NH+4 鄄N,土水比 1 颐5,然后用 Skalar 流动分析仪测定。 小麦收获时,按试验小区分别收割、脱粒、晾
晒、适当筛除秕粒后称重,计算小麦产量。
样品N2O浓度用岛津气相色谱(Shimadzu GC鄄12A, Kyoto, Japan)测定,检测器为63Ni 电子捕获(ECD)检
测器。 色谱柱为 80 / 100 目 PorapakQ填充柱,柱温 65益,检测器温度为 300益。 以 95%氩气+5%甲烷作为载
气,流速 40 mL / min。 N2O标准气体均由日本国立农业环境技术研究所提供。
1. 3摇 数据分析
N2O排放通量计算 F=r伊V / A伊dc / dt*273 / (273+T)
式中,F为 N2O排放通量(滋g N·m-2·h-1);r为标准状态下N2O密度(1. 25 kg / m3);V为采气箱内有效空间
体积(m3);A为采气箱覆盖的土壤面积(m2);dc 为气体浓度差(滋L / L);dt 为时间间隔(h); T 为采样时箱
温(益)。
N2O排放通量用每次观测 3 个重复的平均值及标准偏差表示。 N2O季节平均排放量是将 3 个重复的每次
观测值按时间间隔加权平均后再平均。
N2O季节排放总量计算 T=移 [(F i+1+F i) / 2]伊(Di+1-Di)伊24 / 1000
式中,T为N2O季节排放总量(mg N / m2); F i和 F i+1为分别第 i和 i+1 次采样时N2O平均排放通量(滋g N·
m-2·h-1);Di和 Di+1分别为第 i和 i+1 次采样时间(d)。
1. 4摇 数据处理与分析
处理间比较以 3 个重复的平均值进行方差分析及多重比较。 相关性分析用全部观测值进行线性回归相
关分析。 数据处理与分析均采用 Microsoft Excel 2003 software for windows 和 SPSS10. 0 software for windows
(SPSS Inc. , Chicago)完成。
3517摇 23 期 摇 摇 摇 纪洋摇 等:DCD不同施用时间对小麦生长期N2O排放的影响 摇
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2摇 结果与分析
2. 1摇 麦季N2O排放通量的季节变化
图 1摇 小麦生长期降雨分布和N2O排放通量的季节变化
摇 Fig. 1 摇 Seasonal variation of N2O flux and precipitation during
the wheat鄄growing period
各处理N2O排放均存在明显的季节变化,并呈现出
相同的季节变化模式。 由图 1 可见,各处理N2O排放峰
主要出现在 2 次施肥后不久的降雨过后。 由于施肥降
水,土壤中具有丰富的氮源和适宜的水分含量,利于土
壤的硝化和反硝化作用的同时进行。 基追肥的施入并
没有导致N2O排放的迅速增加,而是在随后的降雨过后
2—3 d才出现N2O的排放峰,这与以往研究结果[21鄄24]一
致。 由于尿素快速水解为铵态氮并发生硝化作用以及
降水带来的适宜的水分条件,基肥施用后 16 d 各处理
出现第 1 个N2O排放高峰(第 13 天有降雨),CK、DCD鄄
基、DCD鄄全和 DCD鄄追处理N2O排放峰值分别为 186、
131、142 和 196 滋g N·m-2·h-1。 与 CK 处理相比,DCD鄄
基处理N2O排放峰值减少 30% ,DCD鄄全处理N2O排放峰
值减少 24% ;DCD鄄基处理与 DCD鄄全处理相比,N2O排
放量减少 8% 。 各处理第 2 个N2O排放高峰出现在追肥
施用后 20 d (第 18 天有雨雪),CK、DCD鄄基、DCD鄄全和
DCD鄄追处理 N2O排放峰值分别为 238、 259、 211 和
133滋g N·m-2·h-1。 与 CK处理相比,DCD鄄追处理N2O排
放峰值减少 44% , DCD鄄全处理N2O排放峰值减少 11% ;DCD鄄追处理与 DCD鄄全处理相比,N2O排放量减少
37% 。 以上试验结果表明,由于 DCD可抑制土壤铵态氮向硝态氮转化即硝化作用,减少土壤硝态氮累积,尿
素配施 DCD可以有效抑制施肥后出现的N2O排放高峰,DCD 施用量越多,对排放高峰抑制效果越明显。
DCD鄄基处理第 2 个N2O排放峰值略高于 CK处理,原因可能是除了它的硝化抑制特性外,DCD 本身可以作为
一种缓慢释放的肥料(含 66. 7%N) [12,25],在小麦的分蘖拔节期,大部分施入的 DCD 已被分解,并迅速发生硝
化作用而产生少量的N2O排放,这与以往研究结果一致[26鄄27]。
2. 2摇 DCD不同施用时间对麦季N2O排放总量的影响
从整个小麦生长季来看,各处理N2O排放总量从大到小依次为 CK、DCD鄄基、DCD鄄追和 DCD鄄全(图 2),各
处理N2O直接排放系数分别为 0. 8% 、0. 6% 、0. 5%和 0. 4% 。 与 CK处理相比,DCD鄄基处理N2O总排放量减少
21% ,DCD鄄追处理N2O总排放量减少 26% ,DCD鄄全处理N2O总排放量减少 35% ,方差分析均达显著性差异
(P<0. 05)。 由此可见尿素配施 DCD可以有效抑制小麦生长季N2O排放,其中基追肥按比例配施对N2O减排
效果最佳,其次是追肥配施和基肥配施。
为进一步定量比较不同处理之间N2O的排放差异,阐明 DCD不同施用时间对小麦不同生长阶段N2O排放
的影响,将小麦生长季节分为播种鄄返青期和返青鄄收获期两个阶段。 本试验中,小麦返青鄄收获期N2O排放高
于播种鄄返青期,因此追肥配施处理对N2O减排效果优于基肥配施处理,但也有研究结果表明,小麦播种鄄返青
期N2O排放高于返青鄄收获期[28鄄29],因此基肥与追肥配施 DCD对N2O减排效果不可一概而论。 如图 2 所示,小
麦播种鄄返青期,DCD鄄基处理N2O排放值占全生长期N2O排放总值的比例最小,其次是 DCD鄄全处理,而 DCD鄄追
处理比例最高;与 CK处理相比,DCD鄄基处理N2O排放量减少 36% , DCD鄄全处理N2O排放量减少 44% ,方差分
析均达显著性差异(P<0. 05);DCD鄄追处理N2O排放量与 CK处理方差分析无显著性差异(P>0郾 05)。 小麦返
青鄄收获期,DCD鄄追处理N2O排放值占全生长期N2O排放总值的比例最小,其次是 DCD鄄全处理,而 DCD鄄基处理
比例最大;与 CK处理相比,DCD鄄追处理N2O排放量减少 45% , DCD鄄全处理N2O排放量减少 33% ,方差分析均
4517 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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摇 图 2摇 小麦生长期N2O季节排放总量及不同生长阶段N2O排放量
Fig. 2摇 Total N2O emissions during the wheat-growing period
and different growing periods
达显著性差异(P<0. 05);DCD鄄基处理N2O排放值与 CK
处理无显著性差异(P>0. 05)。 以上试验结果表明基肥
配施 DCD 主要减少小麦播种鄄返青期N2O排放,追肥配
施 DCD 主要减少小麦返青鄄收获期N2O排放,而基追肥
按比例配施 DCD 减少整个小麦生长季生长期N2O
排放。
2. 3摇 DCD不同施用时间对麦季土壤无机氮的影响
图 3 表示各处理小麦生长期土壤 NH+4 鄄N、NO-3 鄄N浓
度和 NH+4 鄄N 表观硝化率的季节变化。 由图 3 可知,各
处理土壤 NH+4 鄄N 变化趋势一致,在 2 次施肥后出现土
壤 NH+4 鄄N浓度峰值,随着施肥时间的延长,土壤 NH+4 鄄N
浓度逐渐降低。 小麦播种鄄返青期, DCD鄄基处理和
DCD鄄全处理土壤中 NH+4 鄄N 浓度高于 CK 处理和 DCD鄄
追处理,且前两个处理土壤 NH+4 鄄N浓度随小麦生育期的延长而下降,表明 DCD抑制土壤 NH+4 鄄N的硝化反应,
且抑制效果随时间逐渐降低,后 2 个处理土壤中 NH+4 鄄N 浓度相差无几;小麦返青鄄成熟期,DCD鄄全处理和
DCD鄄追处理土壤中 NH+4 鄄N浓度高于 CK处理和 DCD鄄基处理,且前 2 个处理土壤 NH+4 鄄N浓度也随小麦生育期
的延长而下降,而后 2 个处理土壤中 NH+4 鄄N 浓度相差无几,表明基肥所施 DCD 在小麦生长后期大部分已降
解。 Weiske[30]等研究指出,整个冬小麦生长季,DCD 在土壤中的分解速率很快,4 个月几乎分解完全。
Hauser[31]和 Schwarzer[32]等研究也表明,在小麦的分蘖拔节期,即施肥后的 49 d,土壤中施入的 DCD 已大量
矿化。
图 3摇 小麦生长期土壤 NH+4 鄄N和 NO-3 鄄N浓度及 NH+4 鄄N表观硝化率的季节变化
Fig. 3摇 Soil NH+4 鄄N and NO-3 鄄N concentrations and apparent nitrification rate of NH+4 鄄N during the wheat鄄growing season
硝化率(% )= [NO-3 鄄N / (NH+4 鄄N+NO-3 鄄N)]伊100
整个小麦生长季,尿素处理土壤 NO-3 鄄N含量变化不太明显,施用 DCD 的 3 个处理能使土壤 NO-3 鄄N 含量
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在较长时间内维持在一个较低水平。 小麦播种鄄返青期,CK处理和 DCD鄄追处理土壤中 NO-3 鄄N浓度高于 DCD鄄
基处理和 DCD鄄全处理;小麦返青鄄收获期,各处理土壤中 NO-3 鄄N浓度为 DCD鄄基>CK>DCD鄄全>DCD鄄追。 各处
理土壤 NO-3 鄄N含量变化表明,施肥配施 DCD可以有效抑制 NO-3 鄄N的形成,但随着时间的延长,DCD抑制硝化
作用减弱。
从各处理土壤 NH+4 鄄N的表观硝化率季节变化中也可以得到相同的结论。 小麦播种鄄返青期,未施加 DCD
的 2 个处理鄄CK处理和 DCD鄄追处理鄄土壤 NH+4 鄄N的表观硝化率高于施加 DCD的 2 个处理;小麦返青鄄收获期,
未施加 DCD的 2 个处理鄄CK 处理和 DCD鄄基处理鄄土壤 NH+4 鄄N 的表观硝化率高于施加 DCD 的 2 个处理。 尿
素施入土壤后,在土壤脲脢作用下,土壤尿素快速水解,释放出来的铵态氮将进行硝化作用。 在小麦的整个生
育期内,尿素处理土壤中铵态氮的硝化作用始终保持在较高水平,而施加 DCD处理显著抑制了土壤铵态氮的
硝化,因此 DCD能够降低土壤中由铵的硝化作用而导致的 N素损失[33]。
2. 4摇 DCD不同施用时间对小麦产量的影响
目前关于 DCD对作物产量影响报道不一:可提高作物产量和对作物产量没有影响[12]。 施用 DCD 使土
壤保持较高的铵态氮含量,一般有益于作物幼苗期的生长,增加作物对 N 素肥料的吸收利用[34鄄35],而作物对
土壤铵态氮的吸收会伴随有大量氢离子的释放,导致作物根际周围变酸,从而影响土壤微生物的活动以及增
加钾离子、钙离子和镁离子的淋溶危险,这样反过来影响作物的生长[36],另外作物对硝酸根和铵态氮吸收利
用的不同将影响其对其他离子的吸收[37]。 许多试验均支持这样的观点:凡是容易发生 N 肥淋溶损失和硝化
反硝化损失的地方,施用硝化抑制剂后作物产量均得到提高[38]。
图 4摇 小麦产量变化
Fig. 4摇 Change in wheat grain yield
本试验中,与 CK 处理相比,DCD鄄基处理小麦产量
增加 8% ,DCD鄄全处理小麦产量增加 7% ,方差分析均
达显著性水平(P<0. 05),而 DCD鄄追处理小麦产量与
CK处理无显著性差异(P>0. 05)(图 4)。
2. 5摇 影响麦季N2O排放的因素
小麦拔节鄄成熟期土壤充水孔隙度在 45%—75%间
变动,降水使土壤水分含量增加(图 5)。 相关分析表
明,麦季N2O排放通量与土壤水分存在显著正相关
(0郾 82土壤N2O产生和排放的重要因素,适宜土壤含水量范围
内,N2O排放随土壤含水量增加而增加[39鄄41]。
图 5摇 小麦生长期土壤水分和土壤温度的季节变化
Fig. 5摇 Seasonal variations of soil water content and soil temperature during the wheat \growing season
6517 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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土壤 5cm处温度季节变化趋势基本相同(图 5)。 小麦全生育期内,土温在 0—30益范围内变动,季节平
均温度为 10益。 相关分析表明,N2O排放通量与土温不存在明显线性相关关系(P>0. 05)。 郑循华等[42]研究
发现,当土壤湿度适宜时,旱地N2O排放对表层土温的依赖可以用指数函数来描述。 邹建文等[43]研究结果表
明,土温和N2O排放通量的关系可以用一个多项式方程来拟合。 谢军飞和李玉娥[44]研究结果表明,土温对
N2O排放通量的作用关系是一种复杂的多项式关系。 土温是影响麦田N2O排放的因素之一,但与N2O排放通
量不呈明显线性关系。
3摇 结论与讨论
3. 1摇 结论
本试验研究结果表明,小麦生长期施肥配施 DCD减少麦季N2O排放。 从麦季N2O排放通量的季节变化来
看,与 CK处理相比,DCD鄄基和 DCD鄄全显著降低N2O第 1 个排放峰值(基肥施用后 16 d),DCD鄄追显著降低
N2O第 2 个排放峰值(追肥施用后 20 d)。 从小麦整个生长季来看,与 CK 处理相比,DCD鄄基处理N2O排放量
减少 21% ,DCD鄄追处理N2O排放量 26% ,DCD鄄全处理N2O排放量 35% ,方差分析均达显著水平(P<0. 05),其
中 DCD鄄基处理主要减少小麦播种-返青期N2O排放,DCD鄄追处理主要减少小麦返青鄄成熟期N2O排放,而
DCD鄄全处理减少整个小麦生长季生长期N2O排放。 从土壤无机氮浓度和 NH+4 鄄N 表观硝化率的季节变化来
看,与对照处理相比,施用 DCD后各处理土壤硝化作用均受到抑制,且随着时间的延长,DCD抑制效果减弱。
从小麦产量来看,与 CK处理相比,DCD鄄基处理和 DCD鄄全处理小麦产量显著增加(P<0. 05),而 DCD鄄追处理
小麦产量无显著性差异(P>0. 05)。 土壤水分是影响小麦生长期N2O排放的主要因素之一,N2O排放通量与土
壤水分含量呈显著正相关(P<0. 05)。 土温与N2O排放通量不呈明显线性关系。
3. 2摇 讨论
施肥土壤的各形态氮素含量变化一方面与氮素本身的循环过程有关,更重要的是受肥料氮素释放的影
响[45]。 本试验中,与对照处理相比,各处理施用 DCD后硝化作用受到抑制,土壤 NH+4 鄄N浓度增加,土壤 NO-3 鄄
N浓度减少,对应的各生长期N2O排放减少,这与以往研究结果一致[36],其中基追肥按比例配施 DCD 效果最
佳,基肥配施 DCD减排量略低于追肥配施 DCD。 氮肥的施用为N2O产生排放提供了可能,但这种可能能否成
为现实很大程度上取决于土壤水分状况和水分变化频率[41]。 本试验中,在无人工灌溉的情况下,基肥施用量
多于追肥施用量,但返青鄄成熟期的降雨量大于播种鄄返青期,在施肥与降水的综合作用下,本试验N2O排放量
返青鄄成熟期大于播种鄄返青期,这与黄耀等[23]研究结果一致,因此,与基肥配施 DCD处理相比,追肥配施 DCD
对N2O的减排效果更佳。 而麦季N2O排放峰的出现取决于氮肥和水分的综合作用,因此基肥与追肥尿素配施
DCD对N2O减排效果除了与施用时间有关外,还应将降雨或灌溉量的年际变化考虑在内。 统计已有关于
DCD对旱作农田生态系统N2O排放影响的文献(表 1),可以得出,在人工灌溉情况下, N2O排放峰值均出现在
施肥后(与人工灌溉同时进行)的 2—5 d,最大峰值出现时间有基肥后也有追肥后;无人工灌溉情况下,N2O排
放峰值均出现在施肥之后降雨后的 2—5 d,最大峰值出现时间则要随基追肥后降雨量的不同而不同。 因此,
本文建议,在人工灌溉情况下,麦季 DCD 最佳施用方法应同国外研究报道一致,采用基追肥后按比例配施
DCD;在无人工灌溉情况下,若没有条件采用按比例配施 DCD,在冬季降水量大于春季的地方采用基肥配施
DCD,在春季降水量大于冬季的地方采用追肥配施 DCD。 依据当地的灌溉或降雨量,不同时间施入 DCD才能
发挥 DCD对麦季N2O排放的最佳减排效果。
硝化抑制剂 DCD在抑制硝化作用、减少N2O排放的同时,还能降低硝酸盐的淋溶损失[47]、促进土壤微生
物对肥料 N的固持[35]、提高作物吸 N量[35],但施用量过多将对作物产生毒害作用,例如施用 DCD 后土壤铵
态氮浓度较高,作物对土壤铵态氮的吸收会伴随有大量氢离子的释放,导致作物根际周围变酸,从而影响土壤
微生物的活动以及增加钾离子,钙离子和镁离子的淋溶危险[38],另外不同作物对硝化抑制剂的敏感程度不
同。 本试验 DCD施用量为氮肥施用总量的 3% ,N2O平均减排量为 27% ,而以往研究中 DCD施用量差别较大
(表 1),其中最大施用量为氮肥施用总量的 15% ,而N2O减排量仅为 24% [17]。 Verma 等[48]室内培养实验表
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明,当 DCD施入量在尿素施入量的 6%—14%之间时,其对砂壤土N2O的减排效果随着 DCD施入量的增加不
断增强,当 DCD施入量为 14%时,其对N2O无减排效果。 因此根据作物需肥特性,不同时间施入 DCD在抑制
N2O排放的同时,减少 DCD施入量,提高了经济效益。 硝化抑制剂的抑制效率高低、有效期长短及施用效果
除取决于该抑制剂本身的性质和生物活性外,还受土壤类型、有机质含量、温度、水分、土壤管理措施等诸多因
素的显著影响,因此如何更合理、更科学的施用硝化抑制剂要根据气候土壤等条件,因地制宜,不可一概而论。
表 1摇 DCD对旱地生态系统 N2O排放的影响
Table 1摇 Effect of DCD on nitrous oxide emission in the upland ecosystem
试验地点
Experimental
site
种植作物
Plant
氮肥施用方式
Application of
nitrogen
fertilizers
灌溉情况
Irrigation
N2O最大峰
值时间
N2O max鄄
flux time
DCD施用
比例 / %
DCDproportion
DCD施用
方式
Application of
DCD
N2O减排
比例 / %
N2O
reduction
增产比例 / %
Yieldsincrease
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与肥料
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与肥料
物理混施 22 [27]
大田试验
新德里 冬小麦 分 3 次施用 5 次灌溉 基肥后 3d 10
与肥料
物理混施 10 8 [34]
大田试验
科罗拉多 大麦 1 次施用 5 次灌溉 基肥后 5d 10
与肥料
物理混施 37 8 [46]
与基肥混施 21 8
大田试验
句容 冬小麦 分两次施用 追肥后 20d 3 与追肥混施 26 本试验
按比例与基
追肥混施 35 7
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[43] 摇 邹建文, 黄耀, 宗良纲, 郑循华, 王跃思. 稻田 CO2、CH4和N2O排放及其影响因素. 环境科学学报, 2003, 23(6): 758鄄764.
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0617 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 23 December,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Satellite鄄based modelling light use efficiency of alpine meadow along an altitudinal gradient
FU Gang, ZHOU Yuting, SHEN Zhenxi, et al (6989)
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Changes in the concentrations of airborne Picea schrenkiana pollen in response to temperature changes in the Tianshan Mountain
area PAN Yanfang, YAN Shun, MU Guijin, et al (6999)…………………………………………………………………………
Primary production in the Bay of Bengal during spring intermonsoon period
LIU Huaxue, KE Zhixin, SONG Xingyu, et al (7007)
……………………………………………………………
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Effect of rainfall regimes on the decomposition rate of yak dung in an alpine meadow of northwest Sichuan Province, China
WU Xinwei, LI Guoyong, SUN Shucun (7013)
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SOFM鄄based nutrient cycling classification of forest ecosystems in the Loess Plateau
CHEN Kai,LIU Zengwen,LI Jun, et al (7022)
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Characterization of the responses of photosynthetic and chlorophyll fluorescence parameters to water stress in seedlings of six
provenances of Chinese Pine (Pinus tabulaeformis Carr. ) WANG Yan, CHEN Jianwen, et al (7031)…………………………
Effect of silicon supply on Tall Fescue (Festuca arundinacea) growth under the salinization conditions
LIU Huixia, GUO Xinghua, GUO Zhenggang (7039)
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………………………………………………………………………………
Effects of high鄄temperature stress on physiological characteristics of leaves of Simmondsia Chinensis seedlings from different
provenances HUANG Weiwei, ZHANG Niannian, HU Tingxing, et al (7047)……………………………………………………
Soil moisture dynamics of water and soil conservation forest on the Loess Plateau ZHANG Jianjun,LI Huimin,XU Jiajia (7056)……
The distribution of male and female Populus cathayana populations along an altitudinal gradient
WANG Zhifeng, XU Xiao, LI Xiaofeng, et al (7067)
………………………………………
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Analysis on the characteristics of macrobenthis community in the North鄄west Daya Bay of South China Bay in spring
DU Feiyan, LIN Qin, JIA Xiaoping, et al (7075)
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The effects of season and environmental factors on community structure of planktonic copepods in Zhanjiang Bay, China
ZHANG Caixue, GONG Yuyan, WANG Xuefeng, et al (7086)
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Population genetic structure of Pneumatophorus japonicus in the Taiwan Strait
ZHANG Liyan, SU Yongquan, WANG Hangjun, et al (7097)
…………………………………………………………
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Seasonal variation of nitrogen and phosphorus in Miju River and Lake Erhai and influencing factors
YU Chao, CHU Jinyu, BAI Xiaohua, et al (7104)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
Population dynamics and production of Bellamya aeruginosa (Reeve) (Mollusca: Viviparidae) in artificial lake for transgenic fish,
Wuhan XIONG Jing, XIE Zhicai, JIANG Xiaoming, et al (7112)………………………………………………………………
Carbon, nitrogen and phosphorus ecological stoichiometric ratios among live plant鄄litter鄄soil systems in estuarine wetland
WANG Weiqi, XU Linglin, ZENG Congsheng, et al (7119)
……………
………………………………………………………………………
Effects of EDTA on growth and lead鄄zinc accumulation in maize seedlings grown in amendment substrates containing lead鄄zinc
tailings and soil WANG Hongxin,HU Feng,XU Xinwang, et al (7125)…………………………………………………………
Effects of different coated controlled鄄release urea on soil ammonia volatilization in farmland LU Yanyan,SONG Fupeng (7133)………
Effects of ridge planting on the photosynthetic characteristics and yield of summer maize in high鄄yield field
MA Li, LI Chaohai, FU Jing, et al (7141)
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Effect of timing of DCD application on nitrous oxide emission during wheat growing period
JI Yang,YU Jia,MA Jing, et al (7151)
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The role of the fertilizing with nitrogen, calcium and sodium chloride in winter wheat leaves adaptation to freezing鄄thaw stress
LIU Jianfang, ZHOU Ruilian, ZHAO Mei, et al (7161)
………
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Environment impact assessment of organic and conventional soybean production with LCA method in China Northeast Plain
LUO Yan, QIAO Yuhui, WU Wenliang (7170)
…………
……………………………………………………………………………………
Effects of selenium added to soil on physiological indexes in flue鄄cured tobacco
XU Zicheng, SHAO Huifang, SUN Shuguang, et al (7179)
………………………………………………………
………………………………………………………………………
Influence of different planting patterns on field microclimate effect and yield of peanut (Arachis hypogea L. )
SONG Wei, ZHAO Changxing,WANG Yuefu, et al (7188)
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Rapid cold hardening of Western flower thrips, Frankliniella occidentalis, and its ecological cost
LI Hongbo, SHI Liang, WANG Jianjun, et al (7196)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of temperature on body color in Sitobion avenae (F. ) DENG Mingming, GAO Huanhuan, LI Dan, et al (7203)……………
Development and reproduction of Bemisia tabaci biotype B on wild and cultivated tomato accessions
GAO Jianchang, GUO Guangjun, GUO Yanmei, et al (7211)
…………………………………
……………………………………………………………………
Study on ecological water demand based on assessment of ecosystem disturbance degree in the Baiyangdian Wetland
CHEN He, YANG Ying, YU Shiwei, et al (7218)
…………………
…………………………………………………………………………………
Emergy鄄based analysis of two chicken farming systems: a perspective of organic production model in China
HU Qiuhong, ZHANG Lixiao, WANG Changbo (7227)
…………………………
……………………………………………………………………………
Mathematical model design of time鄄effect relationship analysis about the inhibition of four eighteen鄄cabon fatty acids on toxic
Microcystis aeruginosa HE Zongxiang, ZHANG Tingting (7235)……………………………………………………………………
Enrichment of heavy metals in the seagrass bed of Liusha Bay XU Zhanzhou, ZHU Aijia,CAI Weixu, et al (7244)…………………
A gradient analysis of urban architecture landscape pattern based on QuickBird imagery
ZHANG Peifeng, HU Yuanman, XIONG Zaiping, et al (7251)
………………………………………………
……………………………………………………………………
Landscape spatial heterogeneity is associated with urbanization: an example from Yangtze River in Jiangsu Province
CHE Qianjin,CAO Youhui,YU Lu, et al (7261)
…………………
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CVM for Taihu Lake based on ecological functions of wetlands restoration, and ability to pay and willingness to pay studies
YU Wenjin, XIE Jian, ZOU Xinqing (7271)
…………
………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
Progress in research on the marine microbial loop in the Arctic Ocean HE Jianfeng, CUI Shikai, ZHANG Fang, et al (7279)………
Research progress in the eco鄄environmental effects of urban green spaces
SU Yongxian, HUANG Guangqing, CHEN Xiuzhi, et al (7287)
………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Source, exposure characteristics and its environmental effect of heavy metals in urban surface dust
FANG Fengman, LIN Yuesheng, WANG Haidong, et al (7301)
……………………………………
…………………………………………………………………
Scientific Note
Spatial structures of soilcarbon and nitrogen of China fir and Masson pine mixed forest in the Three Gorger Reservoir Areas
LIN Yinghua, WANG Laifa, TIAN Xiaokun, et al (7311)
…………
…………………………………………………………………………
The relationship between Oligochroa cantonella Caradja and environmental factors LIU Wenai,FAN Hangqing (7320)………………
4237 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 23 期摇 (2011 年 12 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 23摇 2011
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