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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 16 期摇 摇 2011 年 8 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
人工和天然湿地芦苇根际土壤细菌群落结构多样性的比较 汪仲琼,王为东,祝贵兵,等 (4489)………………
不同土壤水分下山杏光合作用光响应过程及其模拟 郎摇 莹,张光灿,张征坤,等 (4499)………………………
不同颜色遮阳网遮光对丘陵茶园夏秋茶和春茶产量及主要生化成分的影响
秦志敏,付晓青,肖润林,等 (4509)
……………………………………
……………………………………………………………………………
镉胁迫对烟草叶激素水平、光合特性、荧光特性的影响 吴摇 坤,吴中红,邰付菊,等 (4517)……………………
条浒苔和缘管浒苔对镉胁迫的生理响应比较 蒋和平,郑青松,朱摇 明,等 (4525)………………………………
盐胁迫对拟南芥和盐芥莲座叶芥子油苷含量的影响 庞秋颖,陈思学,于摇 涛,等 (4534)………………………
长期双季稻绿肥轮作对水稻产量及稻田土壤有机质的影响 高菊生,曹卫东,李冬初,等 (4542)………………
基于水量平衡下灌区农田系统中氮素迁移及平衡的分析 杜摇 军,杨培岭,李云开,等 (4549)…………………
苏北海滨湿地互花米草种子特征及实生苗生长 徐伟伟,王国祥,刘金娥,等 (4560)……………………………
基于 AnnAGNPS模型的三峡库区秭归县非点源污染输出评价 田耀武,黄志霖,肖文发 (4568)………………
镉污染对不同生境拟水狼蛛氧化酶和金属硫蛋白应激的影响 张征田,庞振凌,夏摇 敏,等 (4579)……………
印度洋南赤道流区水体叶绿素 a的分布及粒级结构 周亚东,王春生,王小谷,等 (4586)………………………
长江口滩涂围垦后水鸟群落结构的变化———以南汇东滩为例 张摇 斌,袁摇 晓,裴恩乐,等 (4599)……………
应用鱼类完整性指数(FAII)评价长江口沿岸碎波带健康状况 毛成责,钟俊生,蒋日进,等 (4609)…………
基于渔业调查的南极半岛北部水域南极磷虾种群年龄结构分析 朱国平,吴摇 强,冯春雷,等 (4620)…………
水稻模型 ORYZA2000 在湖南双季稻区的验证与适应性评价 莫志鸿,冯利平,邹海平,等 (4628)……………
旱地农田不同耕作系统的能量 /碳平衡 王小彬,王摇 燕,代摇 快,等 (4638)……………………………………
宁夏黄灌区稻田冬春休闲期硝态氮淋失量 王永生,杨世琦 (4653)………………………………………………
太湖沉积物有机碳与氮的来源 倪兆奎,李跃进,王圣瑞,等 (4661)………………………………………………
日偏食对乌鲁木齐空气可培养细菌群落的影响 马摇 晶,孙摇 建,张摇 涛,等 (4671)……………………………
灰飞虱与褐飞虱种内和种间密度效应比较 吕摇 进,曹婷婷,王丽萍,等 (4680)…………………………………
圈养马来熊行为节律和时间分配的季节变化 兰存子,刘振生,王爱善,等 (4689)………………………………
塔里木荒漠河岸林干扰状况与林隙特征 韩摇 路,王海珍,陈加利,等 (4699)……………………………………
珍稀植物伯乐树一年生更新幼苗的死亡原因和保育策略 乔摇 琦,秦新生,邢福武,等 (4709)…………………
垃圾堆肥复合菌剂对干旱胁迫下草坪植物生理生态特性的影响 多立安,王晶晶,赵树兰 (4717)……………
CLM3. 0鄄DGVM中植物叶面积指数与气候因子的时空关系 邵摇 璞,曾晓东 (4725)……………………………
基于生态效率的辽宁省循环经济分析 韩瑞玲,佟连军,宋亚楠 (4732)…………………………………………
专论与综述
土壤食物网中的真菌∕细菌比率及测定方法 曹志平,李德鹏,韩雪梅 (4741)…………………………………
生态社区评价指标体系研究进展 周传斌,戴摇 欣,王如松,等 (4749)……………………………………………
问题讨论
不同胁迫条件下化感与非化感水稻 PAL多基因家族的差异表达 方长旬,王清水,余摇 彦,等 (4760)………
研究简报
钦州湾大型底栖动物生态学研究 王摇 迪,陈丕茂,马摇 媛 (4768)………………………………………………
人工恢复黄河三角洲湿地土壤碳氮含量变化特征 董凯凯,王摇 惠,杨丽原,等 (4778)………………………
基于地统计学丰林自然保护区森林生物量估测及空间格局分析 刘晓梅,布仁仓,邓华卫,等 (4783)…………
晋西黄土区辽东栎、山杨树干液流比较研究 隋旭红,张建军,文万荣 (4791)……………………………………
小兴安岭典型苔草和灌木沼泽 N2O排放及影响因子 石兰英,牟长城,田新民,等 (4799)……………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*316*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄08
封面图说: 在长白山麓低海拔地区的晚秋季节,成片的白桦林用无数根白色的树干、树枝烘托着林冠上跳动的金黄色叶片,共
生的柞木树冠用更浓重的颜色显示了它的存在,整个山梁层林尽染,秋意浓浓。
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 16 期
2011 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 16
Aug. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家水体污染与治理科技重大专项(2008ZX07212鄄004鄄01);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金
收稿日期:2010鄄08鄄12; 摇 摇 修订日期:2011鄄01鄄18
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: shiqiyang@ 126. com
王永生, 杨世琦.宁夏黄灌区稻田冬春休闲期硝态氮淋失量.生态学报,2011,31(16):4653鄄4660.
Wang Y S, Yang S Q. The nitrate鄄nitrogen leachingamount in paddy winter鄄spring fallow period. Acta Ecologica Sinica,2011,31(16):4653鄄4660.
宁夏黄灌区稻田冬春休闲期硝态氮淋失量
王永生, 杨世琦*
(中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,农业部农业环境与气候变化重点开放实验室,北京摇 100081)
摘要:对宁夏黄灌区稻田设置不同有机肥处理:常规施肥(CK);常规施肥条件下分别施用 4500 kg / hm2(T1)与 9000 kg / hm2猪粪
(T2),采用树脂芯法测定了稻田冬春休闲期 30 cm、60 cm、90 cm处的硝态氮流失量。 结果表明,常规施肥条件下,90 cm处硝态
氮淋失量最大,分别为 T1、T2的 1. 10 与 1. 13 倍;在常规施肥基础上增施猪粪,硝态氮最大淋失量出现在 60 cm土层,T1、T2的流
失量分别为 4. 47 kg / hm2与 4. 21 kg / hm2,分别为该层 CK淋失量的 1. 50 与 1. 42 倍。 灌区稻田常规施肥基础上增施有机肥,能
够减少硝态氮向深层淋失;但 60 cm土层处硝态氮淋失量增加,为硝态氮的深层淋失提供了基础,但在灌区水旱轮作模式下,夏
季旱作灌水量明显减少,加之作物吸收,硝态氮淋失也将明显降低。
关键词:硝态氮;淋失量;树脂芯;有机肥
The nitrate鄄nitrogen leachingamount in paddy winter鄄spring fallow period
WANG Yongsheng, YANG Shiqi*
(Key Laboratory of Agro鄄Environment and Climate Change,Ministry of Agricultural, Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture,
Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)
Abstract: Fertilizer nitrogen mainly remains in the form of nitrate nitrogen. If not taken up by crops, it will be leached
downward to subsoil by rainfall and irrigation water, negatively impacting soil and water system. Ningxia Irrigation District
is the representative irrigation farming region in the upper stream area of the Yellow River. The paddy鄄upland rotation is
still the typical agricultural model in this irrigation district. the crude farming methods are used in the paddy planting, such
as uncontrolled irrigation and excessive fertilization, therefore there is a high accumulation of the residual nitrate nitrogen in
soil after the harvest. During the long fallow period in the irrigation district; the residual nitrate nitrogen tends toward
leaching due to freeze鄄thaw and wind erosion under the condition of winter irrigation in order to keep the soil moistures. The
resin core technique has been applied to study the nitrogen mineralization in recent years. This method can absorb the
leaching nitrate nitrogen directly and do not need to estimate the leakage; moreover causes slight disturbance to the soil,
and therefore has been considered as an ideal method to study the nitrate nitrogen leaching losses in field. A filed
experiment was conducted in paddy of Ningxia Yellow River irrigation district with three treatments including normal
fertilization (CK), 4500kg / hm2 ( T1 ) and 9000 kg / hm
2 ( T2 ) pig manure, respectively, on the basis of the normal
fertilization. The undisturbed soil columns were obtained by driving the different length stainless steel tube into the soil
vertically after the harvest. The stainless steel tubes are 42, 52, 102 centimeter long and the length of the wedge surface is
10 centimeter. The three different length stainless steel tubes are one unit; three units were set up for each experimental
plot. The cut鄄and鄄dried aluminum plastic plate, resin bag, aluminum plastic plate, antiskid axis were sequentially enclosed
in after removing the 2 centimeter soil at the bottom. The stainless steel tubes were cultivated on the original place. The soil
samples, collected around the stainless steel tubes, were classified into 3 groups according to depth (0 30, 30 60 and
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60 90 cm). The soil nitrate鄄nitrogen, ammonium nitrogen, organic matter and active organic matter content were
measured at the start and end of the assay. The nitrate nitrogen leaching losses of soil at the depth of 30, 60, 90 cm were
measured by the method of resin core in the fallow period. For the normal fertilization, the largest nitrate nitrogen leaching
loss was found at the depth of 90 centimeter, which is 1. 10 and 1. 13 fold higher than T1 and T2, respectively. However,
the largest nitrate鄄nitrogen leaching losses in T1 and T2 appeared at the depth of 60 centimeter, which are 4. 47kg / hm
2 and
4. 21kg / hm2 respectively, and 1. 50 and 1. 42 fold increases compared to CK, respectively. Application of organic manure
can reduce the nitrate nitrogen to leach downward to subsoil on the basis of the normal fertilization. The increase nitrate
nitrogen leaching losses at the depth of 60cm seems to facilitate the further leaching, however, in the mode of the paddy鄄
upland rotation, because the irrigation amount is normally reduced during the upland period and also the nitrate nitrogen is
absorbed by crops, the leaching losses will thus be significantly decreased.
Key Words: nitrate鄄 nitrogen; leaching amount; resin鄄core; organic fertilizer
目前农田土壤硝酸盐的淋失被认为是造成地下水硝酸盐污染的主要原因。 国内外对农田土壤 N 素移动
的研究,田间自然条件下主要采用:1)深层取样法;2)暗管排水法[1];3)真空抽取法[2];4)渗漏计法[3];5)小
型侧坑[4]。 室内主要通过装填土柱,应用基础数据构建相应模型,对农田 N素淋失进行模拟。 田间方法虽然
可以得到土壤溶液中各种 N素的浓度,但不能够准确得到渗漏量数据,对于准确评价 N素渗漏损失具有一定
的局限性;室内研究设定条件难以模拟自 7 然状态下土壤实际情况,模型的适用范围具有很大的局限性,难以
真实反应农田 N素的淋失情况。
离子吸附树脂法在土壤 N素上的研究日渐增多,应用较多的是树脂袋、树脂芯以及树脂膜法[5鄄9]。 树脂
袋与树脂芯方法主要应用于森林和草原 N素的净矿化速率、N 素有效性研究,而且研究深度也仅限于 0—20
cm土层;树脂膜法虽然在土壤硝态氮的吸附上有所应用,但由于其交换量小,埋置时间短暂,研究也多集中在
实验室内盆栽与模拟。 树脂法测定硝态氮的水平与直接采集土壤或测定土壤渗漏水的结果基本一致[10鄄12]。
目前这些研究大多集中于作物生长期间 N素淋失方面,对农田休闲期 N 素的移动流失关注不足。 一些
相关研究[13]也发现,作物收获后滞留在田间的硝态氮,在整个冬季经微生物分解的大约为 73 kg / hm2,次年春
季全部流失出根际。 宁夏灌区稻田 9 月底收获基本结束,10 月底到 11 月初开始冬灌,11 月上旬封冻,来年 3
月初种植春小麦,或者 4 月底开始泡田,种植水稻。 稻麦轮作休闲期在 150 d 左右,特殊年份稻稻模式,休闲
期达到 210 d左右,休闲期时间长,加之为保墒而进行冬灌,经过冻融风蚀,N素得到释放,所以此段时期也是
硝态氮淋失可忽略的阶段期。 针对以上问题,本研究将树脂芯法加以改进,并将此方法引入农田土壤尺度,测
量深度也增加到 90 cm土层,对稻田冬春休闲期不同土壤层次淋失的硝态氮进行直接吸附,避免了因估算渗
漏量而带来的误差。
1摇 研究方法
1. 1摇 研究地概况
黄河上游宁夏灌区是我国灌溉农业的精华区,但当前生产者仍然采用“大引大排冶和过量施肥等粗放的
农作方式,造成的面源污染对黄河水质构成了极大威胁。 2007 年黄河宁夏段水质为芋—郁级,其中造成超标
的污染物主要为 N[14]。 试验小区位于宁夏灵武农场,土壤类型为灌淤土。 年均气温 8. 9 益,无霜期 152 d,年
蒸发量 1762. 9 mm,多年平均降雨量 192. 9 mm。 年内水量分配不均,春季占 18. 2% ,夏季占 58% ,秋季占
21% ,冬季仅占 2. 1% 。 种植方式以水稻鄄小麦轮作为主,农田退水主要以明排、侧渗为主,退水直接进入西大
沟,汇入黄河。
1. 2摇 试验方法
改进的树脂芯法采用 76 mm(直径)伊0. 82 mm(管壁厚度)的不锈钢管(高度可以根据测定层次设定);方
便将管子打入地下的钢盖以及用于提取的把手;利用 60 目尼龙网制作的 8 cm伊8 cm 树脂袋(内装有 15 g 氯
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钢盖
不锈钢桶
中孔
铝塑板
把手
树脂袋
防滑轴
图 1摇 改进的树脂芯装置图
Fig. 1摇 The improved device figure of the resin鄄core
型,强碱性阴离子树脂);两片直径为 74 mm 的铝塑板
(铝塑板上打有 13 个直径为 3 mm 的小孔),装置见图
1。 管子下部的楔面,方便将管子打入土体,钢盖可以保
证管子在打入土壤过程中不被冲力打卷,树脂袋上下的
两片铝塑板可以防止上下层土壤对树脂袋的污染,同时
铝塑板上的小孔可以保证土壤溶液的通过;管子中间打
孔,方便管子两侧土壤溶液进入管内,尽量减少管内外
差异;底部防滑轴,可以防止管子提取过程中树脂袋脱
落到土体内。
1. 3摇 实验方案及样品采集
田间小区面积为 200 m2,CK 为宁夏灌区常规施
肥,T1、T2分别为在稻田春季翻耕平整前,增施 4500、
9000 kg / hm2猪粪,设 3 个重复。 猪粪的养分含量为有
机质 25. 17% ,全氮为 0. 29% ,硝态氮含量为 8. 88 mg / kg,铵态氮含量为 732. 13 mg / kg。 每个小区四周开沟,
压 120 cm塑料膜,土壤回填并用水泥起田埂,水泥埂高田面 40 cm。 水稻收获后 3 个处理的土壤基本理化性
质见表 1。
表 1摇 供试土壤基本理化性状
Table 1摇 Physical and chemical properties of experimental soil
处理
Treatments
土层 / cm
Soil layer
容重 / (g / cm3)
Bulk density
有机质 / (g / kg)
Organic matter
全氮 / (g / kg)
Total N
速效氮 / (mg / kg)
Available N
CK 0—30 1. 57 14. 47 0. 87 96. 33
T1 0—30 1. 53 15. 25 0. 89 101. 28
T2 0—30 1. 51 15. 67 0. 92 106. 37
吸附实验自 2009 年 10 月 16 日开始,在小区内垂直打入长度为 42、52、102 cm(楔面长 10 cm)的不锈钢
管,管子上部与地面齐平,3 个管子为一排,相互间隔 2 m,每小区沿对角线设置 3 个重复。 利用把手将不锈钢
管从地下提出,用螺丝刀剔除管子底部 2 cm(楔面以上)厚的土壤后,依次放入事先准备好的铝塑板鄄树脂袋鄄
铝塑板-防滑轴,然后回填楔面土壤,小心地将不锈钢管插入原处进行培养。 在树脂管周围 1 m内选取 3 点打
取 0—30,30—60,60—90 cm土壤分层混匀后,装入自封袋。 实验于 2010 年 4 月 14 日结束,取回上一次树脂
管中放置的树脂袋,取回的树脂袋与土样保存在-4 益冰箱中。
1. 4摇 样品分析与计算方法
土壤水分用烘干法测定;树脂吸附硝态氮与土壤硝态氮、铵态氮用 1 mol / L KCL溶液浸提,浸提液用流动
分析仪测定。 不同土壤层次硝态氮淋失量利用下面公式计算:
硝态氮淋失量(kg / hm2)= 树脂吸附硝态氮含量(kg) /树脂管面积(m2)伊10000(m2)
实验前对树脂吸附硝态氮的能力与吸附量分别进行了测定,经测定树脂对硝态氮的吸附能力为 93% ,吸
附量为每克干树脂吸附 0. 8 mg硝态氮。 采用 Microsoft Excel 2003 进行数据处理,采用 SAS(8. 0)进行方差分
析和相关性分析。
2摇 结果与分析
2. 1摇 稻田冬春休闲期硝态氮淋失量
在宁夏黄灌区稻田冬前浅耕灌水,因融冻交替,能使土块松散,同时可以稳定地温,利于保温保墒。 为了
蓄足底墒,在封冻与停水前灌水,灌水量约为 2500—3000 m3 / hm2。
由图 2 可以看出,秋季作物收获后,冬前大水漫灌,各处理硝态氮流失量差异显著。 CK 的最大淋失量在
5564摇 16 期 摇 摇 摇 王永生摇 等:宁夏黄灌区稻田冬春休闲期硝态氮淋失量 摇
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图 2摇 冬春休闲期硝态氮淋失量
Fig. 2摇 The nitrate鄄nitrogen leaching in winter鄄spring fallow period
90 cm土层处,与 30 cm、60 cm处淋失量差异明显;而增
施有机肥的处理 T1、T2,最大淋失量在 60 cm处,分别为
4. 47 kg / hm2与 4. 21 kg / hm2,显著高于 30 cm 与 90 cm
处的淋失量。 3 个处理的最小淋失量都集中于表层(30
cm),其中 CK在 30 cm和 60 cm的淋失量差异不明显。
T2除在 30 cm处的淋失量稍大于 T1外,其余各层均略小
于 T1。
每个处理的各层淋失量占本年度施肥总量的百分
比见表 2。 由表 2 可以看出,经过一季作物的生长,在
灌区稻田冬季休闲期灌水保墒,各处理 90 cm土层的硝
态氮淋失不严重, 3 个处理的流失比例分别为
0郾 3281% 、0. 2982%与 0. 2912% 。 在宁夏灌区特殊的稻旱轮作体系下,夏季旱作,由于灌水量的减少,冬春休
闲期淋失的硝态氮下移缓慢,加上作物根系的吸收,对地下水质的威胁较小。 通过方差分析(表 3),在 P<
0郾 01 极显著水平下,进行多重比较发现 CK与 T1、T2存在极显著性差异,而增施有机肥的 T1、T2之间没有显著
性差异。
表 2摇 各层淋失量占年度施肥总量的百分比
Table 2摇 The percentage which the leaching amount account for the annual for the total fertilizing amount
处理
Treatment
30cm比例 / %
The leaching rate of 30cm
60cm比例 / %
The leaching rate of 60cm
90cm比例 / %
The leaching rate of 90cm
CK 0. 2211 0. 2237 0. 3281
T1 0. 2432 0. 3361 0. 2982
T2 0. 2627 0. 3172 0. 2912
表 3摇 90cm土层处硝态氮淋失量显著性分析
Table 3摇 Significance analysis of the nitrate鄄nitrogen leaching amount at the depths of 90cm
处理
Treatment
均值
Average
与 T2比较
Contrast with T2
与 T1比较
Contrast with T1
F Pr>F
CK 4. 36 0. 3978** 0. 4909** 42. 29 0. 0003
T1 3. 96 0. 0931
T2 3. 87
摇 摇 **:P<0. 01
2. 2摇 淋失量与土壤有机质含量关系
土壤活性有机质(Active Soil Organic Matter,ASOM),是土壤有机质的活性部分,是指土壤中有效性较高、
易被土壤微生物分解矿化、对植物养分供应有最直接作用的那部分有机质[15]。 它是在科学家设想能否将有
机质如 N、P、K等养分区分为速效、缓效和全量的过程中被提出的。 以下 3 种方法获得的有机质都可以代表
ASOM:1)利用氯仿熏蒸所得的能被微生物分解利用的生物量有机质;2)利用物理方法所得到的轻组有机质;
3)利用氧化剂对土壤氧化所得的易氧化有机质[16]。 目前,最常采用的测试方法为,用 0. 333 mol / L KMnO4溶
液氧化土壤,并在常温下振荡 1 h[17],文中即用此法。 ASOM 的研究为土壤有机质的研究带来了新的视角,
ASOM在指示土壤质量与土壤肥力变化时,更加灵敏,与土壤中 N的关系密切,能够更准确的反映各种有机物
的矿化速率[16]。
水稻收获后土壤有机质、活性有机质含量与稻田冬季硝态氮淋失量的关系如图 3 所示。 总体来说,各处
理间,有机质含量和活性有机质含量差异显著,30 cm土层硝态氮淋失量与有机质、活性有机质含量呈显著正
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有机
质 O
M co
ntent
/(g/k
g)
活性
有机
质
ASO
M cg
/tent(
g/kg)
淋失
量 L
osses
/(kg/
hm2 )543210
15.8
15.415.0
14.614.2 CK T1 T2
处理 Treaments
有机质含量
硝态氮流失量
活性有机质含量
图 3摇 硝态氮淋失量与土壤有机质和活性有机质含量的关系
摇 Fig. 3摇 The relation between the nitrate鄄nitrogen leaching and soil
organic matter and active organic matter
相关,相关系数为 0. 8623 与 0. 8469。 由此可以看出,
在表层土壤中,随着土壤有机质与活性有机质含量的增
加,硝态氮的淋失量呈增加趋势。 这说明,增施有机肥
的处理,在收获后 30 cm土层中氮素含量高于 CK,在稻
田后期烤田以及收获后的裸露期,土壤中原本被固持的
N素转化为硝态氮,在冬灌的作用下,随水向下层淋失。
2. 3摇 淋失量与土壤硝态氮含量关系
在初次放置树脂管的同时,取周围相应层次土壤,
对其硝态氮含量进行测定。 CK在 90 cm处的硝态氮含
量较大,呈现上低下高趋势;而增施有机肥的两个处理,
1098765
淋失量 Leaching losses/(kg/hm2)
含量
Con
tent/(
mg/k
g)
2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6
y = 2.4259x - 1.8368R2 = 0.9023
图 4摇 硝态氮淋失量与硝态氮含量的关系
摇 Fig. 4摇 The relation between the nitrate鄄nitrogen leaching and soil
nitrate鄄nitrogen content
60 cm处硝态氮含量最大,呈现中间高、两头低的现象。
不同层次硝态氮的淋失量都是随着各土层中硝态氮含
量的增加而增大(图 4),R2达到了 0. 9023,具有密切的
相关关系,这也表明硝态氮的淋失量受土层中硝态氮含
量的影响。
试验中增施的有机肥,对处理中土壤全 N 的贡献
率分别为 3. 73 kg / hm2与 7. 46 kg / hm2,其中硝态氮与铵
态氮的分别为 0. 31%与 25. 25% ,无机氮的贡献率较
小,但由于有机肥 C / N(50. 3)较大,土壤一些暂时盈余
的无机 N被固定,在作物生长需要时,通过矿化作用而
释放,从而延缓了盈余 N素的淋洗,大多被淋洗至 60 cm土层,而常规施肥条件下,硝态氮则被淋洗到更深的
层次。
4
3
2
1
0铵
态氮
NH 4
+ -N/(
mg/k
g)
CK T1 T2
处理 Treatments
10月16日 4月14日
图 5摇 30cm土壤铵态氮含量的变化
摇 Fig. 5 摇 The variation of the ammonium nitrogen content in the
depth of 30cm soil
从图 5 中也可以看出,30 cm 土壤处铵态氮含量都
发生了降低,但降低程度不一。 对照处理降低程度较
大,而增施有机肥的处理变化较小。 这也说明有机肥固
持的一些多余的 N 素,经过冬春季的冻融,得到了释
放,补充了土壤中矿化的铵态氮,同时土壤中释放的铵
态氮也不断矿化为硝态氮,增加了土壤中硝态氮的
浓度。
Hansen 等[18]也得出同样的结果。 黄沈发等[19]发
现施用有机肥的示范田在 50 cm 处的流失负荷为
24郾 93kg / hm2,为不用有机肥处理的 65. 88% 。 王立河
等[20]等发现增施有机肥的土壤,在种植黄瓜的末期,
20—60 cm土层中硝态氮含量降低,而 0—20 cm中含量
继续上升。 王艳萍等[21]研究发现,在同样的有机肥用量下,分两年均匀施用时,硝态氮淋失到桃园根系范围
之外的量较少,在一个生长期内大量使用有机肥,会造成硝态氮浓度峰的向下推移,淋失风险增大。 Maeda
等[22]也发现,在施用有机肥的前 4a,土壤渗滤液中的硝态氮浓度低于同养分水平下的化学肥料处理,在第 7
年时,与施用化学肥料的处理相当。 郭颖等[23]也发现,在施用 168 kg / hm2纯氮的情况下,增施有机肥低于 20
t / hm2,土壤未出现硝态氮显著积累现象。
3摇 讨论
水稻收获后裸露期,冬季封冻前灌水保墒,一部分被氧化的硝态氮随水下移,经过冻融交替,土壤中硝态
7564摇 16 期 摇 摇 摇 王永生摇 等:宁夏黄灌区稻田冬春休闲期硝态氮淋失量 摇
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氮含量增加,为硝态氮的深层淋失提供了基础,因此,冬春休闲期硝态氮的淋失应当引起重视。 在宁夏常规施
肥条件下,稻田冬季休闲期灌水保墒,在 30、60、90 cm 土层处的淋失比例分别为 0. 2211% 、0. 2237% 、
0郾 3281% ,增施猪粪的 T1、T2,硝态氮向下层移动缓慢,淋失主要集中在 60 cm 处,淋失比例分别为 0. 3361%
与 0. 3172% 。 在灌区特有的稻旱轮作条件下,不但灌水量有明显减少,而且夏茬作物(小麦或者春玉米)在 90
cm处的根系带对硝态氮可以有一个吸收再利用的过程,因此,就整个轮作过程来看,冬春休闲时期的硝态氮
淋失不会对地下水质造成威胁。 但在特殊的年份,由于春季温度较低,加上降雪等恶劣天气,春麦或者玉米地
播种受到影响,也会出现稻稻的种植模式(如 2010 年),在此种植模式下,硝态氮存在继续淋失的可能,需要
试验进一步论证。
施用有机肥能提升土壤有机质水平,增加土壤粘粒及团聚体的含量,提高阳离子的代换量,增加对硝态氮
的固持作用,进而阻碍了硝态氮向下部的移动[24鄄25]。 另外,施用未腐熟的有机物料会显著增大土壤的反硝化
作用[26],施用 C / N较大的有机肥会引起微生物大量活动,导致大量矿质态氮被固持。 在本研究中,施用有机
肥的处理硝态氮集中于 60 cm土层,而 CK处理中,硝态氮则移动到 90 cm甚至更深层次,所以在宁夏灌区常
规施肥的条件下,增施猪粪可以有效减缓稻田硝态氮淋失的速度,本实验施用的有机肥 C / N(50. 3)较大,土
壤微生物更多的利用无机氮,使开始施入的大量无机氮避免被淋洗。 但施用有机肥后,在生长季节多余的 N
素会向土壤深层淋失,而且在秋冬作物收获后,由于微生物的不断分解作用,土壤中可溶性 N 素仍维持在一
定水平,造成了 N素在作物非生长季节淋失的可能性[27]。 虽然有机质在一定程度上能固持土壤中暂时盈余
的 N素,在作物需要的时候通过矿化作用进行释放,起到一个 N素缓存库的作用,能减缓 N 素因快速矿化而
随水淋失,但有机质不能从根本上解决 N素流失的问题。 室内培养实验[28]研究发现,土壤硝态氮供出量与土
壤有机质表现出很好的相关性,无机氮供出量的峰值出现时间随有机质含量的增加而提前。 在培养的前 20 d
里,土壤有机质含量的增加延缓了施入土壤的化肥氮素向有机态的转化。 有机农业的土壤有机质含量明显高
于集约化土壤,有较好的保肥性,可有效的减少 N素淋失,但仍存在淋失的可能性[29]。
利用改进的树脂芯法直接吸附得到农田不同土层的硝态氮淋失量,省去了修渗漏池等估算渗漏量的工
作,是一种简单而准确的方法。 利用该法测定了宁夏黄灌区稻田生育季内的硝态氮淋失量(换算为纯 N),90
cm处为 17. 65 kg / hm2左右,张学军等[30]研究发现,宁夏灌区稻田氮的淋失负荷为 15. 20 kg / hm2,结果基本一
致,而张爱平[31]研究发现,在宁夏常规灌溉和施肥条件下,农田垂直退水中硝态氮的淋失量为 61. 80 kg / hm2,
而且淋失以硝态氮为主。 由于树脂管两侧开孔数目有限,阻碍了土壤间的乱流作用,所得硝态氮淋失量不包
括土壤侧渗的影响,其他方法的测量结果多为估算,误差较大。 所以,本方法可以用来直接测定大田硝态氮的
实际淋失量。 但该方法也存在一些不足之处:1)由于树脂管材料的局限性,加之实验处于探索阶段,不同层
次原状土壤的打取,存在一定的困难,测定层次也局限于 1 m左右;2)由于树脂管强度的限制,管子两侧开孔
数目有限,阻碍了土壤间的乱流作用,难以估测土壤侧渗对硝态氮损失的影响;3)树脂管内外土壤水分与温
度是否具有较小的差异,需要验证。 在今后的研究中应在树脂管材料以及方法的适用性方面进一步开展
工作。
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0664 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 16 August,2011(Semimonthly)
CONTENTS
A comparative study on the diversity of rhizospheric bacteria community structure in constructed wetland and natural wetland
with reed domination WANG Zhongqiong, WANG Weidong, ZHU Guibing, et al (4489)………………………………………
Light response of photosynthesisand its simulation in leaves of Prunus sibirica L. under different soil water conditions
LANG Ying, ZHANG Guangcan,ZHANG Zhengkun,et al (4499)
………………
…………………………………………………………………
Effects of colour shading on the yield and main biochemical components of summer鄄autumn tea and spring tea in a hilly tea field
QIN Zhimin, FU Xiaoqing, XIAO Runlin, et al (4509)
……
……………………………………………………………………………
Effects of cadmium on the contents of phytohormones, photosynthetic performance and fluorescent characteristics in tobacco leaves
WU Kun, WU Zhonghong, TAI Fuju, et al (4517)
…
…………………………………………………………………………………
Comparative physiological responses of cadmium stress on Enteromorpha clathrata and Enteromorpha linza
JIANG Heping, ZHENG Qingsong, ZHU Ming, et al (4525)
……………………………
………………………………………………………………………
Effects of salt stress onglucosinolate contents in Arabidopsis thaliana and Thellungiella halophila rosette leaves
PANG Qiuying, CHEN Sixue, YU Tao, et al (4534)
………………………
………………………………………………………………………………
Effects of long鄄term double鄄rice and green manure rotation on rice yield and soil organic matter in paddy field
GAO Jusheng, CAO Weidong, LI Dongchu, et al (4542)
………………………
…………………………………………………………………………
Nitrogen balance in the farmland system based on water balance in Hetao irrigation district,Inner Mongolia
DU Jun,YANG Peiling,LI Yunkai,et al (4549)
…………………………
……………………………………………………………………………………
Seed characteristics and seedling growth of Spartina alterniflora on coastal wetland of North Jiangsu
XU Weiwei,WANG Guoxiang,LIU Jin忆e,et al (4560)
…………………………………
………………………………………………………………………………
Assessment of non鄄point source pollution export from Zigui county in the Three Gorges Reservoir area using the AnnAGNPS model
TIAN Yaowu, HUANG Zhilin, XIAO Wenfa (4568)
……
………………………………………………………………………………
Effects of Cadmium pollution on oxidative stress and metallothionein content in Pirata subpiraticus (Araneae: Lycosidae) in
different habitats ZHANG Zhengtian,PANG Zhenling,XIA Min,et al (4579)……………………………………………………
The distribution of size鄄fractionated chlorophyll a in the Indian Ocean South Equatorial Current
ZHOU Yadong, WANG Chunsheng, WANG Xiaogu, et al (4586)
………………………………………
…………………………………………………………………
Change of waterbird community structure after the intertidal mudflat reclamation in theYangtze River Mouth: a case study of
NanHui Dongtan area ZHANG Bin, YUAN Xiao, PEI Enle, et al (4599)………………………………………………………
Application of fish assemblage integrity index(FAII)in the environment quality assessment of surf zone of Yangtze River estuary
MAO Chengze, ZHONG Junsheng, JIANG Rijin, et al (4609)
……
……………………………………………………………………
Population age structure of Antarctic krill Euphausia superba off the northern Antarctic Peninsula based on fishery survey
ZHU Guoping, WU Qiang, FENG Chunlei, et al (4620)
……………
…………………………………………………………………………
Validation and adaptability evaluation of rice growth model ORYZA2000 in double cropping rice area of Hunan Province
MO Zhihong, FENG Liping, ZOU Haiping, et al (4628)
……………
…………………………………………………………………………
Coupled energy and carbon balance analysis under dryland tillage systems
WANG Xiaobin, WANG Yan, DAI Kuai, et al (4638)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
The nitrate鄄nitrogen leachingamount in paddy winter鄄spring fallow period WANG Yongsheng, YANG Shiqi (4653)…………………
The sources of organic carbon and nitrogen in sediment of Taihu Lake NI Zhaokui, LI Yuejin, WANG Shengrui, et al (4661)……
Effect of partial solar eclipse on airborneculturable bacterial community in Urumqi
MA Jing, SUN Jian, ZHANG Tao, et al (4671)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Comparative study on density related intra鄄 and inter鄄specific effects in Laodelphax striatellus (Fallen) and Nilaparvata lugens
(St覽l) L譈 Jin, CAO Tingting, WANG Liping, et al (4680)………………………………………………………………………
Behavior rhythm and seasonal variation of time budget of sun bear (Helarctos malayanus) in captivity
LAN Cunzi, LIU Zhensheng, WANG Aishan, et al (4689)
………………………………
…………………………………………………………………………
Disturbance regimes and gaps characteristics of the desert riparian forest at the middle reaches of Tarim River
HAN Lu, WANG Haizhen, CHEN Jiali, et al (4699)
………………………
………………………………………………………………………………
Death causes and conservation strategies of the annual regenerated seedlings of rare plant, Bretschneidera sinensis
QIAO Qi, QIN Xinsheng, XING Fuwu, et al (4709)
……………………
………………………………………………………………………………
Effects of municipal compost extracted complex microbial communities on physio鄄ecological characteristics of turfgrass under
drought stress DUO Lian,WANG Jingjing, ZHAO Shulan (4717)…………………………………………………………………
Spatiotemporal relationship of leaf area index simulated by CLM3. 0鄄DGVM and climatic factors
SHAO Pu, ZENG Xiaodong (4725)
………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Analysis of circular economy of Liaoning Province based on eco鄄efficiency HAN Ruiling, TONG Lianjun, SONG Yanan (4732)……
Review and Monograph
The fungal to bacterial ratio in soil food webs, and its measurement CAO Zhiping, LI Depeng, HAN Xuemei (4741)………………
Indicators for evaluating sustainable communities: a review ZHOU Chuanbin, DAI Xin, WANG Rusong, et al (4749)………………
Discussion
Differential expression of PAL multigene family in allelopathic rice and its counterpart exposed to stressful conditions
FANG Changxun, WANG Qingshui, YU Yan, et al (4760)
………………
………………………………………………………………………
Scientific Note
Ecology study on the benthic animals of QinZhou Bay WANG Di,CHEN Pimao,MA Yuan (4768)……………………………………
Change characteristics of soil carbon and nitrogen contents in the Yellow River Delta soil after artificial restoration
DONG Kaikai, WANG Hui,YANG Liyuan, et al (4778)
…………………
…………………………………………………………………………
Estimation and spatial pattern analysis of forest biomass in Fenglin Nature Reserve based on Geostatistics
LIU Xiaomei, BU Rencang,DENG Huawei,et al (4783)
……………………………
……………………………………………………………………………
Study on sap flow in forest of Quercus liaotungensis and Populus davidiana by using the TDP method
SUI Xuhong,ZHANG Jianjun,WEN Wanrong (4791)
…………………………………
………………………………………………………………………………
N2O Emission and its driving factors from typical marsh and shrub swamp in Xiaoxing忆an Mountains, Northeast China
SHI Lanying, MU Changcheng, TIAN Xinmin, et al (4799)
………………
………………………………………………………………………
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 16 期摇 (2011 年 8 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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Vol郾 31摇 No郾 16摇 2011
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