全 文 ：
　 　 　 　 　 生 态 学 报
　 　 　 　 　 　 　 (SHENGTAI XUEBAO)
　 　 第 31 卷 第 6 期　 　 2011 年 3 月　 (半月刊)
目　 　 次
臭氧胁迫对水稻生长以及 C、N、S元素分配的影响 郑飞翔,王效科,侯培强,等 (1479)………………………
高含氮稻田深层土壤的氨氧化古菌和厌氧氨氧化菌共存及对氮循环的影响
王　 雨,祝贵兵,王朝旭,等 (1487)
……………………………………
……………………………………………………………………………
气候年际变率对全球植被平均分布的影响 邵　 璞,曾晓东 (1494)………………………………………………
模拟升温和放牧对高寒草甸土壤有机碳氮组分和微生物生物量的影响
王　 蓓,孙　 庚,罗　 鹏,等 (1506)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
广州城区生态安全岛典型植物群落结构及物种多样性 莫　 丹,管东生,黄康有,等 (1515)……………………
中亚热带湿地松人工林生长过程 马泽清,刘琪璟,王辉民,等 (1525)……………………………………………
潜流人工湿地中植物对氮磷净化的影响 刘树元,阎百兴,王莉霞 (1538)………………………………………
模拟氮沉降对两种竹林不同凋落物组分分解过程养分释放的影响 涂利华,胡庭兴,张　 健,等 (1547)………
苔藓植物对贵州丹寨汞矿区汞污染的生态监测 刘荣相,王智慧,张朝晖 (1558)………………………………
三峡库区泥、沙沉降对低位狗牙根种群的影响 李　 强,丁武泉,朱启红,等 (1567)……………………………
上海崇明东滩互花米草种子产量及其萌发对温度的响应 祝振昌,张利权,肖德荣 (1574)……………………
栲-木荷林凋落叶混合分解对土壤有机碳的影响 张晓鹏,潘开文,王进闯,等 (1582)…………………………
荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及生态系统碳固持的影响 丁金枝,来利明,赵学春,等 (1594)…………………
黄土丘陵沟壑区小流域土壤有机碳空间分布及其影响因素 孙文义,郭胜利 (1604)……………………………
种间互作和施氮对蚕豆 /玉米间作生态系统地上部和地下部生长的影响
李玉英,胡汉升,程　 序,等 (1617)
………………………………………
……………………………………………………………………………
测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响 韩占江,于振文,王　 东,等 (1631)……………………
植被生化组分光谱模型抗土壤背景的能力 孙　 林,程丽娟 (1641)………………………………………………
北方两省农牧交错带沙棘根围 AM真菌与球囊霉素空间分布 贺学礼,陈　 程,何　 博 (1653)………………
基于水源涵养的流域适宜森林覆盖率研究———以平通河流域(平武段)为例
朱志芳,龚固堂,陈俊华,等 (1662)
…………………………………
……………………………………………………………………………
黑龙江大兴安岭呼中林区火烧点格局分析及影响因素 刘志华,杨　 健,贺红士,等 (1669)……………………
大兴安岭小尺度草甸火燃烧效率 王明玉,舒立福,宋光辉,等 (1678)……………………………………………
长江口中华鲟自然保护区底层鱼类的群落结构特征 张　 涛,庄　 平,章龙珍,等 (1687)………………………
骨顶鸡等游禽对不同人为干扰的行为响应 张微微,马建章,李金波 (1695)……………………………………
光周期对白头鹎体重、器官重量和能量代谢的影响 倪小英,林　 琳,周菲菲,等 (1703)………………………
应用稳定同位素技术分析华北部分地区第三代棉铃虫虫源性质 叶乐夫,付　 雪,谢宝瑜,等 (1714)…………
西花蓟马对蔬菜寄主的选择性 袁成明,郅军锐,曹　 宇,等 (1720)………………………………………………
基于 Cyt b基因序列分析的松毛虫种群遗传结构研究 高宝嘉,张学卫,周国娜,等 (1727)……………………
沼液的定价方法及其应用效果 张昌爱,刘　 英,曹　 曼,等 (1735)………………………………………………
垃圾堆肥基质对不同草坪植物生态及质量特征的影响 赵树兰,廉　 菲,多立安 (1742)………………………
五氯酚在稻田中的降解动态及生物有效性 王诗生,李德鹏 (1749)………………………………………………
专论与综述
景观遗传学:概念与方法 薛亚东,李　 丽,吴巩胜,等 (1756)……………………………………………………
期刊基本参数:CN 11-2031 / Q*1981*m*16*284*zh*P* ￥ 70． 00*1510*31*
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2011-03
封面图说: 美丽优雅的新疆夏尔西里森林草地原始景观。 夏尔西里国家级自然保护区建立在新疆博乐北部山区无人干扰的中
哈边境上,图中雪地云杉为当地的优势树种。
彩图提供: 国家林业局陈建伟教授　 E-mail: cites. chenjw@ 163. com
生 态 学 报 2011,31(6):1631—1640
Acta Ecologica Sinica
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金(30871478);农业部现代小麦产业技术体系项目(nycytx鄄03)
收稿日期:2010鄄04鄄27; 摇 摇 修订日期:2011鄄01鄄16
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: yuzw@ sdau. edu. cn
测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响
韩占江1,2,于振文1,*,王摇 东1,张永丽1,许振柱3
(1. 山东农业大学农业部作物生理生态与栽培重点开放实验室,山东泰安摇 271018;2. 河南科技学院,河南新乡摇 453003;
3. 中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室,北京摇 100093)
摘要:2007 2009 年,在田间条件下,以冬小麦品种济麦 22 为材料,以 0 140 cm土层平均土壤相对含水量为指标设计 4 个测
墒补灌试验处理:W0(土壤相对含水量为播种期 80% +拔节期 65% +开花期 65% )、W1(土壤相对含水量为播种期 80% +拔节期
70% +开花期 70% )、W2(土壤相对含水量为播种期 80% +拔节期 80% +开花期 80% )和W3(土壤相对含水量为播种期 90% +拔
节期 80% +开花期 80% ),研究不同水分处理对冬小麦氮素积累与转运、籽粒产量、水分利用效率及土壤硝态氮含量的影响。 结
果表明:(1)成熟期小麦植株氮素积累量为 W1 处理最高,W3 处理次之,W0 和 W2 处理最低,W0 和 W2 处理间无显著差异;氮
素向籽粒的分配比例为 W2 处理显著低于W1 处理,W0、W1、W3 处理间无显著差异。 开花期和成熟期营养器官氮素积累量、营
养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为 W1>W3>W2>W0,各处理间差异显著。 (2)随着小麦生育进程的
推进,0 200 cm土层土壤硝态氮含量先降低后回升再降低,在拔节期最低。 成熟期 W0 和 W1 处理 0 200 cm土层土壤硝态
氮含量较低,W2 和 W3 处理 120 200 cm土层土壤硝态氮含量较高。 (3)W0 处理小麦氮素吸收效率、利用效率和氮肥偏生产
力最低;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升高后降低趋势;W1 处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高,氮肥偏生产力
最高。 W0 处理水分利用效率较高,但籽粒产量最低;灌水处理籽粒产量、灌溉水利用效率和灌溉效益两年度均随测墒补灌量
的增加而显著降低。 在本试验条件下,综合氮素利用、籽粒产量、灌溉水利用效率及土壤中硝态氮的淋溶,W1 是高产节水的最
佳灌溉处理,在 2007 2008 年和 2008 2009 年度补灌量分别为 43. 83 mm和 13. 77 mm。
关键词:冬小麦;测墒补灌;氮素积累与转运;籽粒产量;水分利用效率
Effects of supplemental irrigation based on measured soil moisture on nitrogen
accumulation, distribution and grain yield in winter wheat
HAN Zhanjiang1,2, YU Zhenwen1,*, WANG Dong1, ZHANG Yongli1, XU Zhenzhu3
1 Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Cultivation, Ministry of Agriculture, Shandong Agricultural University, Tai忆an 271018, China
2 Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, China
3 State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China
Abstract: Water shortage is a serious problem threatening sustainable agricultural development in the North China Plain,
where winter wheat ( Triticum aestivum L. ) is the largest water鄄consuming crop. Water鄄saving technique is one of the most
important components in maintaining wheat cultivation system with sustainable production in this area. The objective of this
study was to optimize irrigation schedule in order to obtain high yield and water use efficiency in wheat. Field experiments
were conducted with the cultivar of Jimai 22 under high鄄fertilizer soil conditions during 2007 2009 years. The irrigation
treatments were designed four supplemental irrigations based on average relative soil moisture contents at 0 140 cm layers,
at sowing, jointing, and anthesis stages(80% , 65% , and 65% for treatment W0; 80% , 70% , and 70% for treatment
W1; 80% , 80% , and 80% for treatment W2; 90% , 80% , and 80% for treatment W3, respectively), to examine effects
of different irrigation treatments on nitrogen accumulation and translocation, grain yield, water use efficiency, and soil
nitrate nitrogen leaching in winter wheat. The results showed that: (1) Plant nitrogen accumulation of wheat at maturity for
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treatment W1 was the highest, following by W3, W0, and W2 ( P <0. 05). The rate of nitrogen distribution to grain for
treatment W2 was significantly lower than W1, and the differences among treatment W0, W1, and W3 were no significant.
Nitrogen accumulation amount in vegetative organs at anthesis and maturity, nitrogen translocation of vegetative organs to
grain, and grain nitrogen accumulation amount at maturity all showed the order of W1>W3>W2>W0 ( P <0. 05). (2)
Nitrate nitrogen content in 0 200 cm layers decreased first, increased then, and decreased again with wheat growth
process progress, reaching its lowest content at jointing stage. At maturity stage, soil nitrate nitrogen content in 0 200 cm
soil layers of treatments W0 and W1 were significantly lower, while those in 120 200 cm soil layers of treatments W2 and
W3 were higher. (3)Nitrogen uptake, use efficiency, and partial productivity of treatment W0 were the lowest. Nitrogen
use efficiency increased first, decreased then with irrigation amount increasing. Nitrogen uptake and use efficiency of
treatment W1 was higher while its nitrogen partial productivity was the highest. Water use efficiency of treatment W0 was
higher than those of other treatments. However, grain yield was the lowest for treatment W0. In two years, grain yield,
irrigation water use efficiency, and irrigation benefit for the three irrigation treatments decreased significantly when more
water was supplied. Under the present experimental condition, the W1 regime was considered optimal irrigation treatment,
which 43. 83 and 13. 77 mm of water were supplied during 2007 2008 and 2008 2009 years, respectively.
Key Words: winter wheat; supplemental irrigation based on measured soil moisture; nitrogen accumulation and
distribution; grain yield; water use efficiency
我国是世界上 13 个严重缺水的国家之一,农业用水在水资源利用中比例最大,占总用水量的 70. 4% [1]。
华北平原是我国缺水的地区之一,水资源短缺且分配不均是制约农业生产可持续发展的主要限制因子,该区
大部分地区冬小麦生长期间降水量少,不能满足生长发育需求。 如何合理利用有限的水资源,减少灌溉用水,
提高水分利用效率,是冬小麦生产迫切需要解决的问题[2]。 小麦产量和品质与氮素代谢有密切关系,灌溉是
影响小麦氮素吸收、积累及转运的重要因素[3鄄6]。 在水分逆境下,小麦开花前贮存在叶片、茎秆和叶鞘、颖壳
等营养器官中氮素的再转运量和再转运率以及开花前贮存氮素的总转运量和总转运率降低,从而减少了籽粒
氮素积累量和籽粒产量[7],改善土壤水分状况可促进氮素自营养器官向籽粒的转移,增加总氮素产量和生物
产量[4,8]。 有研究表明,分蘖期补充灌水显著降低冬小麦的氮素吸收,增加矿质态氮的土壤残留量;冬前、拔
节、灌浆期补充灌水显著提高冬小麦对土壤氮素的吸收能力,降低氮素残留量[9];随着灌水量增加,氮的转运
量、转化效率下降[4,10]。 前人研究多是以小麦需水量为依据采用定量灌溉的方法,本文综合考虑小麦需水规
律和土壤水分状况,设计小麦主要生育时期 0—140 cm土层土壤平均相对含水量为目标含水量,在各生育时
期测定土壤墒情,计算需补充的灌水量,进行测墒补灌,研究其对冬小麦氮素吸收、积累与转运及籽粒产量的
影响,为制定冬小麦高产节水栽培技术提供理论依据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 试验材料
供试材料为高产中筋冬小麦品种济麦 22。
1. 2摇 试验地概况
试验于 2007—2008 年和 2008—2009 年度在山东省兖州市小孟镇史王村大田(35. 41毅N,116. 41毅E)进
行,播种前试验地 0—20 cm 土层土壤养分状况、0—140 cm 土层土壤水分状况及小麦生育期降水量见表
1—3。
1. 3摇 试验设计
两年度试验处理一致,灌水组合均为底墒水+拔节水+开花水,底墒水设置 2 个水平,拔节水 3 个水平,开
花水 3 个水平,分别以 W0、W1、W2 和 W3 表示(表 4)。
灌水量(mm)由公式 m =10 籽bH (茁i-茁 j)计算得出[11]。 式中, H 为该时段土壤计划湿润层的深度(cm),
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本试验计划湿润深度为 140 cm; 籽b 为计划湿润层内土壤容重(g / cm3),茁i为设计含水量(田间持水量乘以设
计相对含水量),茁 j为自然含水量,即灌溉前土壤含水量。 灌水量用水表计量。
表 1摇 试验地土壤养分状况(0—20 cm)
Table 1摇 Soil nutrient condition of experimental field (0—20 cm)
年度
Year
有机质
Organic matter / %
全氮
Total nitrogen / %
碱解氮
Available nitrogen
/ (mg / kg)
速效磷
Available phosphorus
/ (mg / kg)
速效钾
Available potassium
/ (mg / kg)
2007—2008 1. 50 0. 10 62. 6 25. 0 139. 8
2008—2009 1. 42 0. 11 62. 9 28. 6 136. 1
表 2摇 试验地土壤水分状况
Table 2摇 Soil moisture condition of experimental field
土壤水分指标
Soil moisture index
年度
Year
土层深度 Soil layer / cm
0—20 20—40 40—60 60—80 80—100 100—120 120—140
田间持水量 2007—2008 24. 70 25. 27 24. 73 25. 01 24. 63 23. 51 23. 18
Field capacity / % 2008—2009 24. 53 24. 49 23. 38 24. 94 25. 52 24. 03 22. 03
土壤容重 2007—2008 1. 55 1. 50 1. 51 1. 52 1. 53 1. 58 1. 56
Soil bulk density / (g / cm3) 2008—2009 1. 56 1. 53 1. 58 1. 59 1. 57 1. 59 1. 64
相对含水量 2007—2008 62. 42 54. 60 75. 44 89. 36 77. 49 77. 00 82. 73
Relative moisture content / % 2008—2009 74. 32 71. 17 75. 98 87. 48 83. 46 85. 94 91. 84
表 3摇 试验地降水状况
Table 3摇 Precipitation during the experiment / mm
年度
Year
播种鄄拔节
Sowing to jointing
拔节鄄开花
Jointing to anthesis
开花鄄成熟
Anthesis to maturity
2007—2008 51. 4 88. 4 88. 2
2008—2009 59. 4 54. 9 26. 3
表 4摇 各水分处理方案的土壤相对含水量
Table 4摇 Relative soil moisture contents in various treatments of water supply / %
处理 Treatment
设计相对含水量 Relative soil moisture content designed
播种期 Sowing 拔节期 Jointing 开花期 Anthesis
W0 80 65 65
W1 80 70 70
W2 80 80 80
W3 90 80 80
摇 摇 数据为 0—140 cm土层的平均值。
小区面积 4 m伊4 m=16 m2,小区间设置 1. 0 m隔离区,随机区组排列,3 次重复。 小麦播种前,前茬玉米
的秸秆全部粉碎翻压还田。 2007—2008 年度基肥为每公顷施 N 105 kg、P2O5 112. 5 kg、K2O 112. 5 kg,拔节期
每公顷追施 N 135 kg。 2008—2009 年度基肥为每公顷施 N 105 kg、P2O5 150 kg、K2O 150 kg,拔节期每公顷追
施 N 135 kg。 所施肥料为尿素(含 N 46. 4% )、磷酸二铵(含 P2O5 46% ,N 18% )、硫酸钾(含 K2O 52% )。 分别
于 2007 年 10 月 8 日播种,2008 年 6 月 11 日收获;2008 年 10 月 10 日播种,2009 年 6 月 4 日收获。 4 叶期定
苗,基本苗为 180 株 / m2,其他管理措施同丰产田。
1. 4摇 测定项目与方法
1. 4. 1摇 植株全氮含量测定
于冬前、返青、拔节、开花和成熟期进行群体动态调查和取样,其中冬前、返青、拔节期留取整株样品。 开
花期植株样品分为旗叶、其他叶片、茎秆+叶鞘、穗 4 部分;成熟期分为籽粒、旗叶、其他叶片、茎秆+叶鞘、颖壳
3361摇 6 期 摇 摇 摇 韩占江摇 等:测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响 摇
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+穗轴 5 部分。 样品于 80益烘至恒重,测定干物质重;成熟后实收,晾晒至籽粒含水率为 12. 5%时计产。 采用
国标 GB2905—1982(半微量凯氏定氮法)方法测定植株各器官的含氮量。
1. 4. 2摇 土壤硝态氮含量测定
用土钻取 0—200 cm土层土样,分层取土,20 cm为一层,分成两份,一份置于铝盒中,采用烘干法测定土
壤含水量;另一份置于-20益冰冻保存。 土壤样品解冻后,称取 5 g土壤样品,加入 25 mL 0. 01 mol / L的 CaCl2
溶液,振荡 30 min后过滤,吸取待测液 5 mL,加 0. 2 mL 1颐9 H2SO4溶液酸化,摇匀,用紫外分光光度法分别在
210 nm和 275 nm处比色,测定浸提液中硝态氮含量[12]。
1. 4. 3摇 植株氮素积累与转运及氮素利用效率的计算
计算公式[13鄄15]如下:
主要生育时期各器官氮素累积量=氮素含量伊干物质质量
各器官的氮素分配比例 / % =各器官的氮素积累量 /单茎氮素积累量伊100
营养器官氮素转移量=开花期营养器官氮素积累量-成熟期营养器官氮素积累量
营养器官氮素转移率 / % =营养器官氮素转移量 /开花期营养器官氮素积累量伊100
营养器官氮素贡献率 / % =营养器官氮素转移量 /成熟期籽粒氮素积累量伊100
氮素吸收效率=植株氮素积累量 /施氮量
氮素收获指数=籽粒氮素积累量 /植株氮素积累量
氮素利用效率=籽粒产量 /植株氮素积累量
氮肥偏生产力=施氮区产量 /施氮量
1. 4. 4摇 水分利用效率和灌溉效益的计算
水分利用效率=籽粒产量 /生育期耗水量[16]
灌溉水利用效率=籽粒产量 /灌水量[16]
灌溉效益=(灌溉处理产量-空白处理产量) /灌水量[17]
单位均为 kg·hm-2·mm-1。
作物耗水量用农田水分平衡法[18]计算,水分平衡方程式为:
ET = 吟S + I + P + K
式中, P 为降雨量(mm); I 为灌溉量(mm),由水表测定; 吟S 为土壤贮水变化量(mm),用水层厚度 驻h
表示:
驻h =10移(驻兹i 伊 Zi), i (1, m)
式中, 驻兹i 为土壤某一层次在给定时段内体积含水量变化, Zi 为土壤层次厚度(cm), i 、 m 是从土壤第 i
层到第 m 层; K 为地下水向上补给量(mm),当地下水埋深大于 2. 5 m 时, K 值可以忽略不计,本试验中,地
下水埋深在 5 m以下,故地下水补给量可视为 0。
1. 5摇 数据分析
两年度试验结果趋势一致,本文主要以 2007—2008 年度的结果进行分析。 采用 Microsoft Excel 2003 软
件进行数据计算和绘图,用 SPSS 11. 5 统计分析软件进行显著性检验( LSD 法)。
2摇 结果与分析
2. 1摇 测墒补灌对小麦植株氮素积累、分配和转运的影响
2. 1. 1摇 不同生育时期植株氮素积累量
由图 1 可以看出,植株氮素的积累量随生育进程推进逐渐增加。 冬前期和返青期不同处理间植株氮素积
累量无显著差异,播种期土壤相对含水量为 90%的W3 处理的拔节期植株氮素积累量显著高于相对含水量为
80%的 W0、W1 和 W2 处理,表明 W3 处理有利于返青至拔节阶段植株氮素的积累。 开花期和成熟期植株氮
素积累量均为 W1>W3>W0、W2,W1 处理显著高于其他处理,W3 处理次之,W0 和 W2 处理最低,W0 和 W2
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摇 图 1摇 不同处理对小麦各生育时期氮素积累量的影响(2007—
2008 年)
Fig. 1摇 Effects of different treatments on nitrogen accumulation
amount in wheat at different growth stages (2007—2008)
处理间无显著差异,表明 W0 处理不利于植株氮素积
累,W1 处理有利于开花至成熟阶段植株氮素的积累。
2. 1. 2摇 成熟期氮素在不同器官中的分配
由表 5 可以看出,成熟期小麦各器官氮素积累量和
分配比例均为籽粒>茎鞘>穗轴+颖壳>其他叶>旗叶,表
明开花后籽粒是氮素积累的中心。 籽粒氮素积累量为
W1>W2、W3>W0,W2 和 W3 处理间无显著差异,但与
W1 和 W0 处理差异显著;单茎氮素积累量为 W1、W2>
W3>W0,W1 和 W2 处理间无显著差异,但与其他处理
差异显著,表明 W0 处理不利于植株积累较多的氮素,
亦影响籽粒中氮素的积累,灌水有利于提高植株氮素积
累量及其向籽粒中的分配量,二者均以 W1 处理为最
高。 氮素向籽粒的分配比例为 W2 处理显著低于 W1
处理,W0、W1、W3 处理间无显著差异;氮素向营养器官
分配比例与之相反。 以上结果表明,W1 处理有利于提
高植株氮素积累量及其向籽粒的分配比例,籽粒氮素积累量最高。
表 5摇 不同处理对成熟期氮素在不同器官中的分配的影响(2007—2008 年)
Table 5摇 Effects of different treatments on nitrogen distribution in different organs at maturity (2007—2008)
处理
Treatment
氮素积累量 Nitrogen accumulation amount / (mg /茎)
籽粒
Grain
旗叶
Flag leaf
其他叶
Other
leaves
茎鞘
Stem +
sheath
穗轴+
颖壳
Spike axis
+glumes
总和
Total
分配比例 Distribution proportion / %
籽粒
Grain
旗叶
Flag leaf
其他叶
Other
leaves
茎鞘
Stem+
sheath
穗轴+
颖壳
Spike axis
+glumes
营养器
官总和
Total of
vegetative
organs
W0 36. 01c 0. 33bc 1. 44c 4. 14c 1. 88b 43. 80c 82. 21ab 0. 75b 3. 28c 9. 46b 4. 30a 17. 79b
W1 39. 53a 0. 31c 1. 43c 4. 46b 2. 05a 47. 78a 82. 75a 0. 64c 2. 98d 9. 34b 4. 29a 17. 25b
W2 38. 63b 0. 36b 1. 97b 4. 74a 1. 74c 47. 43a 81. 44b 0. 75b 4. 15b 10. 00a 3. 67b 18. 56 a
W3 38. 01b 0. 40a 2. 12a 3. 44d 2. 03a 46. 00b 82. 63ab 0. 87a 4. 60a 7. 48c 4. 41a 17. 37b
摇 摇 同列中不同字母表示差异达 5%显著水平
2. 1. 3摇 开花后营养器官中的氮素向籽粒中的转运
籽粒中的氮素来源于两部分,一部分为开花前吸收并贮存在营养器官中于开花后转移到籽粒中的氮素,
另一部分为开花后植株吸收同化的氮素。 由表 6 可以看出,不灌水的 W0 处理开花期和成熟期营养器官氮素
表 6摇 不同处理对开花后营养器官中氮素向籽粒中转运的影响(2007—2008 年)
Table 6摇 Effects of different treatments on nitrogen translocation from vegetative organ to grain after anthesis (2007—2008)
处理
Treatment
营养器官氮素积累量
Nitrogen accumulation amount
of vegetative organs / (kg / hm2)
开花期 Anthesis 成熟期 Maturity
成熟期籽粒
氮素积累量
Nitrogen accumulation
amount of grain
at maturity
/ (kg / hm2)
转移量
Nitrogen accumulation
amount
/ (kg / hm2)
转移率
Translocation
efficiency
/ %
贡献率
Contribution
proportion
/ %
W0 208. 41bc 44. 81c 207. 05cd 163. 60bc 78. 50a 79. 02a
W1 240. 55a 53. 74a 257. 76a 186. 81a 77. 66a 72. 47b
W2 203. 93c 45. 88c 201. 25d 158. 06c 77. 50ab 78. 54a
W3 212. 26b 50. 49b 240. 25b 161. 77bc 76. 21b 67. 33c
摇 摇 同列中不同字母表示差异达 5%显著水平
5361摇 6 期 摇 摇 摇 韩占江摇 等:测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响 摇
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积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为最低。 灌水处理之间比较,开花期和成
熟期营养器官氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为 W1>W3>W2,各处
理间差异显著,表明 W1 处理有利于提高开花期和成熟期营养器官氮素积累量及其向籽粒中的转移量,提高
成熟期籽粒氮素积累量。 各处理间营养器官氮素转移率和贡献率均以 W0 处理最高,W3 处理最低。 表明
W0 处理营养器官氮素向籽粒转移率最高,但由于植株总氮素积累量较少,籽粒氮素积累量并未提高;土壤相
对含水量较高的处理不利于氮素向籽粒转移。
2. 2摇 测墒补灌对 0—200 cm土层土壤硝态氮含量的影响
由图 2 可以看出,冬前期土壤硝态氮含量,0—100 cm土层为W3 处理高于W0、W1 和W2 处理;100—180
cm土层为 W0、W1、W2 和 W3 处理无显著差异。 说明播种至冬前期,灌底墒水的 W3 处理小麦对 0—100 cm
土层的土壤硝态氮的利用较少。
返青期,W0、W1 和 W2 处理 0—40 cm土层、W3 处理 0—100 cm 土层的土壤硝态氮含量与冬前期相比显
著降低,说明冬前至返青期,W0、W1 和 W2 处理小麦主要利用了 0—40 cm土层的土壤硝态氮,而 W3 处理小
麦主要利用了 0—100 cm土层的土壤硝态氮。
拔节期,W0、W1 和 W2 处理 0—80 cm土层、W3 处理 0—200 cm土层的土壤硝态氮含量与返青期相比显
著降低,说明返青至拔节期W0、W1 和W2 处理小麦主要利用 0—80 cm土层的土壤硝态氮,W3 处理小麦利用
了 0—200 cm土层的土壤硝态氮。
开花期,0—40 cm土层的土壤硝态氮含量均为 W3、W1>W2、W0,W1 和 W3 处理间、W0 和 W2 处理间无
显著差异;40—100 cm土层的土壤硝态氮含量均为W2>W0>W1、W3,W1 和W3 处理间无显著差异,但与其他
处理差异显著;100—140cm、140—200 cm土层的土壤硝态氮含量均为 W3>W2>W0>W1,各处理间差异显著,
140—200 cm土层的土壤硝态氮含量均较拔节期显著增加,说明拔节期追肥后促进了土壤硝态氮向深层的
运移。
成熟期土壤硝态氮含量与开花期比较,0—40 cm土层各处理均显著降低;40—100 cm土层,W0 和 W1 处
理显著降低,W2 和 W3 处理显著升高;100—200 cm土层各处理均呈降低趋势。
成熟期土壤硝态氮含量与播前比较,0—20 cm土层各处理均显著降低;20—200 cm土层,W0 和 W1 处理
为先增加后降低趋势,W2 和W3 处理为增加趋势。 成熟期,W0 和W1 处理 0—120cm、120—200 cm土层土壤
硝态氮含量均较低,W2 和 W3 处理 120—200 cm土壤硝态氮含量较高,不利于小麦根系吸收利用。
2. 3 摇 测墒补灌对氮素利用效率的影响
由表 7 可以看出,氮素吸收效率为 W1>W3>W0、W2,W0 和 W2 处理间无显著差异;氮素收获指数各处理
间无显著差异;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升高后降低趋势,W2 处理最高,W0、W1、W3 处理间无显
著差异;氮肥偏生产力为 W1>W2>W3>W0。 W0 处理小麦氮素吸收效率和利用效率较低,导致氮肥偏生产力
最低;W1 处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高。
表 7摇 不同处理对小麦氮素利用效率的影响(2007—2008 年)
Table 7摇 Effects of different treatments on nitrogen use efficiency in wheat (2007—2008)
处理
Treatment
氮素吸收效率
Nitrogen uptake efficiency
/ (kg / kg)
氮素收获指数
Nitrogen harvest index
氮素利用效率
Nitrogen use efficiency
/ (kg / kg)
氮肥偏生产力
Nitrogen partial factor productivity
/ (kg / kg)
W0 1. 05c 0. 82a 28. 08b 29. 46d
W1 1. 30a 0. 83a 28. 37b 36. 82a
W2 1. 03c 0. 81a 34. 26a 35. 27b
W3 1. 21b 0. 83a 28. 05b 33. 99c
摇 摇 同列中不同字母表示差异达 5%显著水平
2. 4摇 测墒补灌对籽粒产量和水分利用效率的影响
由表 8 可以看出,2007—2008 年度籽粒产量为 W1>W2>W3>W0,2008—2009 年度为 W1、W2>W3>W0,
6361 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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图 2摇 不同处理对不同生育时期 0—200 cm土层土壤 NO-3 鄄N含量的影响(2007—2008 年)
Fig. 2摇 Effects of different treatments on soil NO-3 鄄N content in 0—200 cm soil layers at different growth stages (2007—2008)
冬前期、返青期、拔节期 W0、W1 和 W2 处理一致
表 8摇 不同处理对籽粒产量和水分利用效率的影响
Table 8摇 Effects of different treatments on grain yield and water use efficiency
处理
Treatment
籽粒产量
Grain yield
/ (kg / hm2)
灌水量
Irrigation amount
/ mm
水分利用效率
Water use efficiency
/ (kg·hm-2·mm-1)
灌灌水利用效率
Irrigation water
use efficiency
/ (kg·hm-2·mm-1)
灌溉效益
Irrigation benefit
/ (kg·hm-2·mm-1)
2007—2008
W0 7070. 95d 0. 00d 21. 47c
W1 8837. 78a 43. 83c 20. 77d 201. 64a 40. 31a
W2 8465. 95b 83. 03b 22. 62b 101. 96b 16. 80b
W3 8156. 45c 103. 38a 23. 14a 78. 90c 10. 50c
2008—2009
W0 6226. 78c 0. 00d 26. 18b
W1 9040. 88a 13. 77c 27. 30a 656. 52a 204. 35a
W2 8951. 43a 62. 93b 24. 97c 142. 24b 43. 29b
W3 7918. 75b 117. 61a 22. 45d 67. 33c 14. 39c
W1 和 W2 处理间无显著差异。 W0 处理水分利用效率较高,但籽粒产量最低;随灌溉量增加,灌溉水利用效
率和灌溉效益降低,两年均为 W1>W2>W3。 综合考虑籽粒产量、灌溉水利用效率和灌溉效益,W1 处理是本
7361摇 6 期 摇 摇 摇 韩占江摇 等:测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响 摇
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试验条件下高产节水的最佳灌溉处理。 W1 处理在 2007—2008 年和 2008—2009 年度根据测墒结果分别补充
灌水 43. 83 mm和 13. 77 mm,籽粒产量分别为 8837. 78 kg / hm2和 9040. 88 kg / hm2,并获得了最高的灌溉水利
用效率和灌溉效益。
3摇 讨论
有研究认为,小麦植株氮素积累量随生育进程推进而不断增加,至成熟期达峰值[19];亦有研究认为,成熟
期比开花期氮积累量有所下降[20鄄21]。 开花至成熟阶段是小麦氮素吸收分配的关键时期,开花后营养器官氮
素的转移对籽粒氮素积累有较大贡献。 Xu等[10]和 Sinclair 等[22]研究认为,土壤干旱促进了氮素从叶片向籽
粒的转移,提高了籽粒氮素水平;亦有报道指出,花后干旱降低了小麦营养器官开花前贮存氮素向籽粒的转移
率和转移量降低了籽粒氮素积累量[23]。 关于灌水量对小麦籽粒氮素积累和转运的影响,有研究认为[24],在
返青、拔节、开花、灌浆期各灌水 75 mm使氮素在小麦营养器官中的分配比例提高;在拔节、开花期各灌水 75
mm有利于氮素向籽粒转运。 灌水量过高或者过低的处理氮转移量和转移率均降低[4]。 本研究结果表明,小
麦冬前至成熟期,植株氮素积累量持续增加,成熟期积累量最高。 在小麦生育期间降水量为 228. 0 mm 的条
件下,不灌水处理比灌水处理提高了小麦开花前植株贮存氮素向籽粒的转移率,但由于植株总氮素积累量较
少,籽粒中氮素积累量并未提高。 与 W0 处理相比较,补灌量为 43. 83 mm的 W1 处理成熟期小麦植株氮素积
累量、籽粒氮素积累量、开花后营养器官氮素积累量及其向籽粒中的转移量均为最高。
硝态氮是农田氮素淋失的主要形式,损失的氮来源于土壤、残留的肥料和当季施入的肥料[25]。 不同生育
时期缺水和不合理的灌溉均降低冬小麦的氮素吸收,增加硝态氮的土壤残留和淋失;冬前、拔节、灌浆期补充
灌水可以显著提高冬小麦对土壤氮素的吸收能力,降低氮素残留量[26];降水少时,旱作土壤中硝态氮主要分
布在 0—80 cm土层;降水多时,硝态氮进入下层土壤的比例提高[9,27]。 本研究结果表明,随着小麦生育进程
的推进,0—200 cm土层土壤硝态氮含量先降低后回升再降低,在拔节期最低。 成熟期W0 和W1 处理 0—200
cm土层土壤硝态氮含量较低,W2 和 W3 处理深层土壤硝态氮含量较高。 说明适当降低小麦主要生育时期土
壤相对含水量减少了硝态氮向深层土壤的淋溶。
小麦籽粒产量与氮素代谢有密切关系,土壤水分状况是影响小麦氮素吸收、积累及转运的重要因素之
一[4,7鄄8]。 水分亏缺显著降低了小麦的氮素吸收量[9],降低了氮素利用效率和籽粒产量[10,28]。 本研究结果表
明,W0 处理小麦氮素吸收效率和利用效率较低,氮肥偏生产力最低;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升
高后降低趋势;W1 处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高,氮肥偏生产力最高。
采用定量灌溉的方法,前人开展了很多小麦灌溉试验研究。 有研究表明,全生育期灌溉量为 60—225
mm,籽粒产量可达 7000—7500 kg / hm2 [18,29鄄30]。 随着灌水次数的增加,灌水量的增多,灌溉水的利用效率逐渐
减小[18,31],适度降低灌溉量有利于提高作物产量和水分利用效率[32]。 本文改进确定灌溉量的方法,通过测
定土壤墒情来计算小麦主要生育时期需要补充灌溉的水量。 结果表明,W1、W2 和 W3 处理在 2007—2008 年
度分别灌水 43. 83 mm、83. 03 mm 和 103. 38 mm,产量达到 8837. 78、8465. 95 kg / hm2和 8156. 45 kg / hm2;在
2008—2009 年度分别灌水 13. 77、62. 93 mm和 117. 61 mm,产量达到 9040. 88、8951. 43 kg / hm2和 7918. 75 kg /
hm2。 两年度不同处理的总灌溉量均低于 120 mm,籽粒产量均高于 7500 kg / hm2,灌水量最多的处理籽粒产量
不是最高的。 说明测墒补灌能够实现节水高产。 在本试验条件下,综合考虑氮素利用、籽粒产量、灌溉水利用
效率及土壤中硝态氮的淋溶,W1 是本试验条件下高产节水的最佳灌溉处理,其播种期、拔节期和开花期设计
0—140 cm土层土壤平均相对含水量分别为 80% 、70%和 70% ,在 2007—2008 年和 2008—2009 年度补灌量
分别为 43. 83 mm和 13. 77 mm。
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0461 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 6 March,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Influences of elevated ozone on growth and C, N, S allocations of rice
ZHENG Feixiang, WANG Xiaoke, HOU Peiqiang, et al (1479)
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Coexistence, biodiversity and roles of ammonia-oxidizing archaea and anaerobic ammonium-oxidizing bacteria in deep soil layer
of high nitrogen loaded paddy field WANG Yu, ZHU Guibing, WANG Chaoxu, et al (1487)……………………………………
The impact of interannual climate variability on the mean global vegetation distribution SHAO Pu, ZENG Xiaodong (1494)…………
Labile and recalcitrant carbon and nitrogen pools of an alpine meadow soil from the eastern Qinghai-Tibetan Plateau subjected
to experimental warming and grazing WANG Bei, SUN Geng, LUO Peng, et al (1506)…………………………………………
The structure and species diversity of plant communities in ecological safety islands of urban Guangzhou
MO Dan, GUAN Dongsheng, HUANG Kangyou, et al (1515)
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The growth pattern of Pinus elliottii Plantation in central subtropical China
MA Zeqing, LIU Qijing, WANG Huimin, et al (1525)
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The effect of two wetland plants on nitrogen and phosphorus removal from the simulated paddy field runoff in two small-scale
Subsurface Flow Constructed Wetlands LIU Shuyuan, YAN Baixing, WANG Lixia (1538)………………………………………
Effect of simulated nitrogen deposition on nutrient release in decomposition of several litter fractions of two bamboo species
TU Lihua, HU Tingxing, ZHANG Jian, et al (1547)
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Ecological monitoring of bryophytes for mercury pollution in Danzhai Mercury Mine Area, Guizhou Province, China
LIU Rongxiang,WANG Zhihui, ZHANG Zhaohui (1558)
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Influence of silt deposition and sand deposition on Cynodon dactylon population in low-water-level-fluctuating zone of the Three
Gorges Reservoir LI Qiang,DING Wuquan, ZHU Qihong, et al (1567)…………………………………………………………
Seed production of Spartina alterniflora and its response of germination to temperature at Chongming Dongtan, Shanghai
ZHU Zhenchang, ZHANG Liquan, XIAO Derong (1574)
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Effects of decomposition of mixed leaf litters of the Castanopsis platyacantha-Schima sinensis forest on soil organic carbon
ZHANG Xiaopeng, PAN Kaiwen, WANG Jinchuang,et al (1582)
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Effects of desertification on soil respiration and ecosystem carbon fixation in Mu Us sandy land
DING Jinzhi, LAI Liming, ZHAO Xuechun, et al (1594)
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The spatial distribution of soil organic carbon and it′s influencing factors in hilly region of the Loess Plateau
SUN Wenyi, GUO Shengli (1604)
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Effects of interspecific interactions and nitrogen fertilization rates on above- and below- growth in faba bean / mazie intercropping
system LI Yuying, HU Hansheng, CHENG Xu, et al (1617)……………………………………………………………………
Effects of supplemental irrigation based on measured soil moisture on nitrogen accumulation, distribution and grain yield in win-
ter wheat HAN Zhanjiang, YU Zhenwen, WANG Dong,et al (1631)……………………………………………………………
Anti-soil background capacity with vegetation biochemical component spectral model SUN Lin,CHENG Lijuan (1641)………………
Spatial distribution of arbuscular mycorrhizal fungi and glomalin of Hippophae rhamnoides L in farming-pastoral zone from the
two northern provinces of China HE Xueli, CHEN Cheng, HE Bo (1653)………………………………………………………
Study on optimum forest coverage for water conservation: a case study in Pingtonghe watershed (Pingwu section)
ZHU Zhifang,GONG Gutang,CHEN Junhua,et al (1662)
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Spatial point analysis of fire occurrence and its influence factor in Huzhong forest area of the Great Xing′an Mountains in Hei-
longjiang Province, China LIU Zhihua, YANG Jian, HE Hongshi, et al (1669)…………………………………………………
Combustion efficiency of small-scale meadow fire in Daxinganling Mountains
WANG Mingyu, SHU Lifu, SONG Guanghui,et al (1678)
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Community structure of demersal fish in Nature Reserve of Acipenser sinensis in Yangtze River estuary
ZHANG Tao, ZHUANG Ping, ZHANG Longzhen, et al (1687)
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Behavioral responses of the Common Coots (Fulica atra) and other swimming birds to human disturbances
ZHANG Weiwei, MA Jianzhang, LI Jinbo (1695)
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Effects of photoperiod on body mass, organ masses and energy metabolism in Chinese bulbul (Pycnonotus sinensis)
NI Xiaoying,LIN Lin,ZHOU Feifei,et al (1703)
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Larval host types for the 3 rd Helicoverpa armigera in Bt cotton field from North China determined by δ13C
YE Lefu, FU Xue, XIE Baoyu, et al (1714)
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Selectivity of Frankliniella occidentalis to vegetable hosts YUAN Chengming, ZHI Junrui, CAO Yu, et al (1720)……………………
Genetic structure of Pine caterpillars (Dendrolimus) populations based on the analysis of Cyt b gene sequences
GAO Baojia,ZHANG Xuewei, ZHOU Guona,et al (1727)
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Pricing method and application effects of biogas slurry ZHANG Changai, LIU Ying, CAO Man, WANG Yanqin, et al (1735)……
Effects of compost from municipal solid waste on ecological characteristics and the quality of different turfgrass cultivars
ZHAO Shulan,LIAN Fei,DUO Li′an (1742)
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Degradation kinetics and bioavailability of pentachlorophenol in paddy soil-rice plant ecosystem
WANG Shisheng, LI Depeng (1749)
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Review and Monograph
Concepts and techniques of landscape genetics XUE Yadong, LI Li, WU Gongsheng, ZHOU Yue (1756)……………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊★
(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
　 ★《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． 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
　 　 编辑部主任: 孔红梅　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 执行编辑: 刘天星　 段　 靖
生　 态　 学　 报
(SHENGTAI　 XUEBAO)
(半月刊　 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷　 第 6 期　 (2011 年 3 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
　
(Semimonthly,Started in 1981)
　
Vol． 31　 No． 6　 2011
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