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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 20 期摇 摇 2011 年 10 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
洋山港潮间带大型底栖动物群落结构及多样性 王宝强,薛俊增,庄摇 骅,等 (5865)……………………………
天津近岸海域夏季大型底栖生物群落结构变化特征 冯剑丰,王秀明,孟伟庆,等 (5875)………………………
基于景观遗传学的滇金丝猴栖息地连接度分析 薛亚东,李摇 丽,李迪强,等 (5886)……………………………
三江平原湿地鸟类丰富度的空间格局及热点地区保护 刘吉平,吕宪国 (5894)…………………………………
江苏沿海地区耕地景观生态安全格局变化与驱动机制 王摇 千,金晓斌,周寅康 (5903)………………………
广州市主城区树冠覆盖景观格局梯度 朱耀军,王摇 成,贾宝全,等 (5910)………………………………………
景观结构动态变化及其土地利用生态安全———以建三江垦区为例 林摇 佳,宋摇 戈,宋思铭 (5918)…………
基于景观安全格局的香格里拉县生态用地规划 李摇 晖,易摇 娜,姚文璟,等 (5928)……………………………
苏南典型城镇耕地景观动态变化及其影响因素 周摇 锐,胡远满,苏海龙,等 (5937)……………………………
放牧干扰下若尔盖高原沼泽湿地植被种类组成及演替模式 韩大勇,杨永兴,杨摇 杨,等 (5946)………………
放牧胁迫下若尔盖高原沼泽退化特征及其影响因子 李摇 珂,杨永兴,杨摇 杨,等 (5956)………………………
近 20 年广西钦州湾有机污染状况变化特征及生态影响 蓝文陆 (5970)…………………………………………
万仙山油松径向生长与气候因子的关系 彭剑峰,杨爱荣,田沁花 (5977)………………………………………
50 年来山东塔山植被与物种多样性的变化 高摇 远,陈玉峰,董摇 恒,等 (5984)………………………………
热岛效应对植物生长的影响以及叶片形态构成的适应性 王亚婷,范连连 (5992)………………………………
遮荫对濒危植物崖柏光合作用和叶绿素荧光参数的影响 刘建锋,杨文娟,江泽平,等 (5999)…………………
遮荫对 3 年生东北铁线莲生长特性及品质的影响 韩忠明,赵淑杰,刘翠晶,等 (6005)…………………………
云雾山铁杆蒿茎叶浸提液对封育草地四种优势植物的化感效应 王摇 辉,谢永生,杨亚利,等 (6013)…………
杭州湾滨海滩涂盐基阳离子对植物分布及多样性的影响 吴统贵,吴摇 明, 虞木奎,等 (6022)………………
藏北高寒草原针茅属植物 AM真菌的物种多样性 蔡晓布,彭岳林,杨敏娜,等 (6029)…………………………
成熟马占相思林的蒸腾耗水及年际变化 赵摇 平,邹绿柳,饶兴权,等 (6038)……………………………………
荆条叶性状对野外不同光环境的表型可塑性 杜摇 宁,张秀茹,王摇 炜,等 (6049)………………………………
短期极端干旱事件干扰后退化沙质草地群落恢复力稳定性的测度与比较 张继义,赵哈林 (6060)……………
滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的响应 单奇华,张建锋,阮伟建,等 (6072)………………………………
退化草地阿尔泰针茅与狼毒种群的小尺度种间空间关联 赵成章,任摇 珩 (6080)………………………………
延河流域植物群落功能性状对环境梯度的响应 龚时慧,温仲明,施摇 宇 (6088)………………………………
臭氧胁迫使两优培九倒伏风险增加———FACE研究 王云霞,王晓莹,杨连新,等 (6098)………………………
甘蔗 / /大豆间作和减量施氮对甘蔗产量、植株及土壤氮素的影响 杨文亭,李志贤,舒摇 磊,等 (6108)………
湿润持续时间对生物土壤结皮固氮活性的影响 张摇 鹏,李新荣,胡宜刚,等 (6116)……………………………
锌对两个品种茄子果实品质的效应 王小晶,王慧敏,王摇 菲,等 (6125)…………………………………………
Cd2+胁迫对银芽柳 PS域叶绿素荧光光响应曲线的影响 钱永强,周晓星,韩摇 蕾,等 (6134)…………………
紫茉莉对铅胁迫生理响应的 FTIR研究 薛生国,朱摇 锋,叶摇 晟,等 (6143)……………………………………
结缕草对重金属镉的生理响应 刘俊祥 ,孙振元,巨关升,等 (6149)……………………………………………
两种大型真菌子实体对 Cd2+的生物吸附特性 李维焕,孟摇 凯,李俊飞,等 (6157)……………………………
富营养化山仔水库沉积物微囊藻复苏的受控因子 苏玉萍,林摇 慧,钟厚璋,等 (6167)…………………………
一种新型的昆虫诱捕器及其对长足大竹象的诱捕作用 杨瑶君,刘摇 超,汪淑芳,等 (6174)……………………
光周期对梨小食心虫滞育诱导的影响 何摇 超,孟泉科,花摇 蕾,等 (6180)………………………………………
农林复合生态系统防护林斑块边缘效应对节肢动物的影响 汪摇 洋,王摇 刚,杜瑛琪,等 (6186)………………
中国超大城市土地利用状况及其生态系统服务动态演变 程摇 琳,李摇 锋,邓华锋 (6194)……………………
城市综合生态风险评价———以淮北市城区为例 张小飞,王如松,李正国,等 (6204)……………………………
唐山市域 1993—2009 年热场变化 贾宝全,邱尔发,蔡春菊 (6215)………………………………………………
基于投影寻踪法的武汉市“两型社会冶评价模型与实证研究 王茜茜,周敬宣,李湘梅,等 (6224)……………
长株潭城市群生态屏障研究 夏本安,王福生,侯方舟 (6231)……………………………………………………
基于生态绿当量的城市土地利用结构优化———以宁国市为例 赵摇 丹,李摇 锋,王如松 (6242)………………
基于 ARIMA模型的生态足迹动态模拟和预测———以甘肃省为例 张摇 勃,刘秀丽 (6251)……………………
专论与综述
孤立湿地研究进展 田学智,刘吉平 (6261)…………………………………………………………………………
甲藻的异养营养型 孙摇 军,郭术津 (6270)…………………………………………………………………………
生态工程领域微生物菌剂研究进展 文摇 娅,赵国柱,周传斌,等 (6287)…………………………………………
我国生态文明建设及其评估体系研究进展 白摇 杨,黄宇驰,王摇 敏,等 (6295)…………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*440*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*49*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄10
封面图说: 壶口瀑布是黄河中游流经秦晋大峡谷时形成的一个天然瀑布。 此地两岸夹山,河底石岩上冲刷成一巨沟,宽达 30
米,深约 50 米,最大瀑面 3 万平方米。 滚滚黄水奔流至此,倒悬倾注,若奔马直入河沟,波浪翻滚,惊涛怒吼,震声数
里可闻。 其形其声如巨壶沸腾,故名壶口。 300 余米宽的滚滚黄河水至此突然收入壶口,有“千里黄河一壶收冶之
说。
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 20 期
2011 年 10 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 20
Oct. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家重大基础研究计划项目 ( 2011CB100400 ); 国家科技支撑计划项目 ( 2007BAD89B14 ); 广东省科技计划资助项目
(2008A020100011)
收稿日期:2011鄄06鄄07; 摇 摇 修订日期:2011鄄07鄄11
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: wangjw@ scau. edu. cn
杨文亭,李志贤,舒磊,王建武.甘蔗 / /大豆间作和减量施氮对甘蔗产量、植株及土壤氮素的影响.生态学报,2011,31(20):6108鄄6115.
Yang W T, Li Z X, Shu L, Wang J W. Effect of sugarcane / / soybean intercropping and reduced nitrogen rates on sugarcane yield, plant and soil nitrogen.
Acta Ecologica Sinica,2011,31(20):6108鄄6115.
甘蔗 / /大豆间作和减量施氮对甘蔗产量、
植株及土壤氮素的影响
杨文亭,李志贤,舒摇 磊,王建武*
(华南农业大学热带亚热带生态研究所; 华南农业大学农业部生态农业重点开放实验室;
华南农业大学广东省高等学校农业生态与农村环境重点实验室,广州摇 510642)
摘要:通过田间试验探讨了甘蔗 / /大豆 1 颐1、1 颐2 间作模式和施氮(300 kg / hm2,525 kg / hm2)水平对甘蔗鲜重产量、甘蔗单株氮含
量、土壤硝态氮、铵态氮以及微生物量氮的影响。 结果表明:减量施氮(300 kg / hm2)水平下,间作甘蔗鲜重产量较单作显著下
降,但间作的土地当量比均大于 1,且大豆产量为 1. 52 和 3. 25 t / hm2。 不同施氮水平对甘蔗鲜重无显著影响,施氮水平和种植
模式对甘蔗单株氮吸收量、甘蔗收获后土壤硝态氮和微生物量氮均无显著影响。 土壤氮素随甘蔗大豆的不同生长时期而变化,
在甘蔗分蘖末期(大豆收获期)达到最低值,此时期减量施氮水平下甘蔗 / /大豆间作模式(1 颐1)土壤硝态氮显著高于单作。 综
合以上结果,从提高土地利用率和保护农业生态环境考虑,甘蔗 / /大豆间作模式下减量施氮具有一定的可行性。
关键词:甘蔗 / /大豆间作;产量;硝态氮;铵态氮;微生物量氮
Effect of sugarcane / / soybean intercropping and reduced nitrogen rates on
sugarcane yield, plant and soil nitrogen
YANG Wenting, LI Zhixian, SHU Lei, WANG Jianwu*
Institute of Tropical and Subtropical Ecology, South China Agricultural University; Key Laboratory of Ecological Agriculture of Ministry of Agriculture, South
China Agricultural University; Key Laboratory of Agroecology and Rural Environment of Guangdong Regular Higher Education Institutions, South China
Agricultural University, Guangzhou 510642, China
Abstract: Sugarcane (Saccharum sinensis Roxb) is an important sugar crop in China which mainly produced in subtropical
and tropical region of China. Wide row spacing (120 cm) and initial slow growth rate of sugarcane offers a suitable space
and resources (water, nutrition, light) niche for intercropping in sugarcane. Meanwhile, over input of nitrogenous fertilizer
was also a big problem which results in soil acidification and environmental pollution. How to reduce nitrogen application
and design suitable sugarcane intercropping pattern is the key techniques to make the sugarcane production more sustainable
in south China.
In order to explore the sugarcane fresh yield and dynamic changes in nitrogen uptake by sugarcane, soil nitrate,
ammonium and microbial biomass nitrogen, a field experiments were conducted in 2010 at experimental farm of South China
Agricultural University (23毅08忆N, 113毅15忆E). The experiments were the randomized block design with two levels of N
fertilizer (300 kg / hm2, 500 kg / hm2 ) and four cropping patterns ( sugarcane monoculture, soybean (Glycine max L. )
monoculture, sugarcane / / soybean (1颐 1 rows) intercropping, sugarcane / / soybean (1颐 2 rows) intercropping) . All the
treatments have three replicates, each plot (4. 8 伊5. 5 m) grows four rows of sugarcane except the soybean monoculture
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treatment in which grows 16 rows soybean.
The results showed that sugarcane fresh yield significantly decreased in 1颐 1 and 1颐 2 rows intercropping systems
compared to sugarcane monoculture under reduced N application (300 kg / hm2), but the LER ( land equivalent ratio) of
the two intercropping treatments were bigger than 1, and harvested 1. 52 and 3. 25 t / hm2 soybean respectly. There is no
significant difference between the sugarcane fresh yield of the two nitrogen application levels. Nitrogen rates and cropping
patterns did not influence sugarcane忆 s nitrogen uptake, soil nitrate and microbial biomass nitrogen when the sugarcane
harvested. Soil nitrogen in the plough layer changed with crops growth, the lowest content appeared at tillering ( soybean
harvest) growth stage of sugarcane, soil nitrate nitrogen content was remarkably higher in sugarcane / / soybean intercropping
(1 颐1 rows) than sole cropping in this stage. In conclusion, intercropping patterns improved the LER, reduced nitrogen
application did not notably affected sugarcane fresh yield, and the soil nitrogen content in plough layer was not different in
all treatments. Sugarcane / / soybean intercropping under reduced nitrogen application is feasible to practice in consideration
of improving the utilization rate of land and agricultural environmental protection.
Key Words: sugarcane鄄soybean intercropping; yield; nitrate nitrogen; ammonium nitrogen; microbial biomass nitrogen
甘蔗(Saccharum sinensis Roxb)为热带、亚热带的主要糖料作物,我国是世界第 3 大甘蔗种植国,2007 年
种植面积为 1. 23伊106 hm2 [1]。 甘蔗前期生长缓慢,种植行距较宽(120cm),苗期长时间土地裸露期、光照和土
地资源利用不充分[2]。 同时,蔗田普遍存在偏施氮肥的现象[3鄄4],我国蔗田的氮肥施用量为巴西蔗区的 4—8
倍[5],氮肥的大量施用不仅提高了生产成本,造成肥料浪费,也引起了土壤酸化、地力退化和环境污染[6]。 因
此探讨甘蔗合理的种植模式以及减量施氮水平成为甘蔗生产中需要解决的关键问题。 研究表明间作能提高
水分[7]、养分[8]和光能[9]的利用效率,还可以减少杂草和病虫害的发生[10鄄11],提高土地利用效率[12]。 禾本科
与豆科间作,可以通过豆科作物生物固氮而提高禾本科作物的产量[13鄄14]。 甘蔗 / /大豆间作的优势在甘蔗经
济效率和土地利用率上已经得到体现[15鄄16],但是甘蔗 / /大豆间作模式下减量施氮对土壤氮素影响的研究报
道还很少见。 为此,本文以不同的甘蔗 / /大豆间作体系为对象,研究不同施氮水平,不同种植模式对甘蔗产量
和土壤氮素的影响,旨在为甘蔗种植过程中合理施氮提供一定的参考依据。
1摇 材料与方法
0
100
200
300
400
500
600
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 0
510
1520
2530
35月降雨量
月均温度
月降
雨量
Preci
pitati
on pe
r mo
nth/m
m
月均
温 度
Tem
perat
ure m
ean p
er mo
nth/°
C
月份 Month
图 1摇 2010 广州月降雨量和月均温度图
摇 Fig. 1 摇 The data of precipitation and average temperature per
month in 2010 Guangzhou
1. 1摇 试验区概况
试验于 2010 年 3 月至 2010 年 12 月在华南农业大
学农场(23毅08忆N, 113毅15忆E)进行,2010 年广州年平均
降水量为 2145. 3 mm,年日照时数在 1175—1643 h,年
极端最高气温在 36. 6—37. 3益,年极端最低气温在
-1郾 6—3. 0益。 甘蔗生长期间(2010 年 3 月—2010 年
12 月)平均气温为 23. 56益,降水量为 1948. 2 mm,各月
具体情况见图 1 (资料来源于 2010 年广州市气候公
报)。 试验地土壤为赤红壤,耕层有机质含量 21. 08 g /
kg,碱解氮 75. 38 mg / kg,速效磷 75. 04 mg / kg,速效钾
61. 71 mg / kg。
1. 2摇 试验材料与田间试验设计
试验供试甘蔗品种为粤糖 00鄄236(Saccharum sinensis Roxb. cv. Yuetang00鄄236),其特点是特早熟、高糖、
高产、萌芽快而整齐、萌芽率高、分蘖力强、成茎率高。 供试大豆品种为毛豆 3(Glycine max L. cv. Maodou No.
3),为早熟品种,生育期约为 100d。
根据当地甘蔗施氮量设置施氮水平,常规施氮为 525 kg / hm2,减量施氮为 300 kg / hm2。 本试验采用施氮
9016摇 20 期 摇 摇 摇 杨文亭摇 等:甘蔗 / /大豆间作和减量施氮对甘蔗产量、植株及土壤氮素的影响 摇
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水平、种植模式二因素设计,两种施氮水平,3 种甘蔗种植模式,一个不施肥的大豆单作为对照,共设 7 个处理
(表 1)。 试验采取随机区组设计,3 次重复,小区长为 5. 5 m,宽为 4. 8 m,小区面积为 26. 4 m2,甘蔗行距 120
cm,大豆行距 30 cm,株距 20 cm。 甘蔗单作和间作每小区均种植 4 行,大豆单作 16 行,每行种 25 穴,每穴在
苗期定植 2 株。 甘蔗 / /大豆(1 颐1)和甘蔗 / /大豆(1 颐2)种植分别种植 4 行和 8 行大豆。
表 1摇 甘蔗 / /大豆间作田间试验设计
Table 1摇 Field experiment design of sugarcane / / soybean intercropping
处理 Treatment 施氮水平 Nitrogen rate / (kg / hm2) 种植方式 Cropping patterns
SsN1 300 单作甘蔗 Sole sugarcane
IsbN1 300 甘蔗 / /大豆(1 颐1)Sugarcane / soybean
Is2bN1 300 甘蔗 / /大豆(1 颐2)Sugarcane / soybean
Sb 0 单作大豆 Sole soybean
SsN2 525 单作甘蔗 Sole sugarcane
IsbN2 525 甘蔗 / /大豆(1颐1)Sugarcane / soybean
Is2bN2 525 甘蔗 / /大豆(1颐2)Sugarcane / soybean
田间试验于 2010 年 3 月 15 日播种甘蔗,3 月 16 日播种大豆,6 月 20 日大豆收获,12 月 26 日甘蔗收获。
2010 年 3 月 13 日施基肥(氯化钾 150 kg / hm2,过磷酸钙 1050 kg / hm2,复合肥(N 颐P 颐K = 15 颐15 颐15)750 kg /
hm2),5 月 8 日追施攻蘖肥,追施氯化钾 300 kg / hm2,常规施氮处理追施尿素 225 kg / hm2、减量施氮处理追施
尿素 113 kg / hm2;7 月 1 日施攻茎肥,常规施氮处理追施尿素 672 kg / hm2,减量施氮处理追施尿素 295 kg /
hm2。 施肥量和其他田间管理与 2009 年种植保持一致。
1. 3摇 取样和分析方法
1. 3. 1摇 本试验样品采自 2010 年 3 月到 2010 年 12 月甘蔗生长期间
分别在甘蔗分蘖初期(大豆开花)(5 月 5 日)、甘蔗分蘖末期(大豆收获)(6 月 20 日)、甘蔗伸长期(9 月
24 日)和甘蔗收获期(12 月 26 日)在每小区选取有代表性的甘蔗植株 3 株,茎、叶于 105益下杀青 30 min,
80益烘至恒重,测定其干物质量,用粉碎机全部磨碎备用。 甘蔗和大豆鲜重产量的测定是在成熟期分别取每
小区第 3 行实收、取单株平均值,依据小区大豆株数和蔗茎数换算每公顷的产量。 土壤取样是在甘蔗种植前、
分蘖初期、分蘖末期、伸长期和收获期进行,在小区的第 2 行利用 S形取样法用土钻(d=5 cm)取 0—30 cm的
3 个样点,混合均匀,过 2 mm筛,放 4益冷柜保存,用于检测土壤硝态氮、铵态氮和土壤微生物量氮。
1. 3. 2摇 土地当量比(Land equivalent ratio, LER)用来衡量间作产量优势,其计算公式[17]为:
LER = Yib / Ysb+ Yis / Yss
式中, Yib、Yis分别为间作大豆和甘蔗产量(t / hm2);Ysb、Yss分别为单作大豆和单作甘蔗产量(t / hm2)。
1. 3. 3 摇 植株全氮分析用 H2 SO4 鄄H2O2消煮鄄凯氏定氮法测定[18],土壤硝态氮含量采用紫外分光光度法测
定[19],土壤铵态氮含量采用 KCl 浸提鄄靛酚蓝比色法[20],土壤微生物生物量氮采用氯仿熏蒸提取鄄茚三酮比
色法[21]。
1. 4摇 数据处理
采用 Microsoft Excel 2003 和 SPSS 13. 0 软件进行数据处理和统计分析,用 LSD ( Least Significant
Difference)法检验差异显著性(P<0. 05)。
2摇 结果与分析
2. 1摇 不同种植制度对甘蔗和大豆鲜重产量的影响
减量施氮下,Isb和 Is2b种植模式下甘蔗鲜重产量比单作分别显著下降了 16. 92%和 16. 01% (表 2);但
在常规施氮水平时,间作与单作间的甘蔗鲜重产量则没有显著差异。 不同的施氮水平对大豆鲜荚产量没有产
生显著影响,这可能与大豆本身具有生物固氮作用有关。 由于相同种植面积内单作大豆种植的株数是 Is2b
0116 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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和 Isb处理的 2 和 4 倍,所以大豆鲜荚产量才有显著差异,平均单株鲜荚产量并没有显著差异。 从土地当量
比来看,两种施氮水平的间作 LER均大于 1,处于 1. 08—1. 38 之间。
表 2摇 不同种植制度的甘蔗和大豆鲜荚产量
Table 2摇 The sugarcane and soybean pod fresh weight yield of different cropping systems
施氮水平 / (kg / hm2)
Nitrogen rate
种植模式
Cropping pattern
甘蔗鲜重产量 / ( t / hm2)
Sugarcane fresh weight yield
大豆鲜荚产量 / ( t / hm2)
Soybean pod fresh weight yield
土地当量比
LER
300 Ss 125. 07依4. 54a 1
300 Isb 103. 91依6. 92b 1. 52依0. 35c 1. 08
300 Is2b 105. 04依3. 05b 3. 25依0. 27b 1. 38
525 Ss 117. 65依5. 55ab 1
525 Isb 107. 83依6. 20b 2. 01依0. 35c 1. 25
525 Is2b 114. 71依2. 60ab 2. 40依0. 34bc 1. 37
0 Sb - 6. 03依0. 44a 1
摇 摇 同列数据后不同字母表示差异达 5%显著水平(P<0. 05)
aa
aa
aa
aa
aa
aa
a
a
aa
aa
aa
aa
aa00.2
0.40.6
0.81.0
1.21.4
1.61.8
2.02.2
分蘖初期
SsN1IsbN1Is2bN1SsN2IsbN2Is2bN2
生长时期 Cropping stages分蘖末期 伸长期 收获期
单株
氮吸
收量
Nitro
gen u
ptake
per p
lant/g
图 2摇 甘蔗不同生育时期不同种植制度下单株氮素吸收量
摇 Fig. 2 摇 The nitrogen uptake per plant in different sugarcane
cropping systems under different growth stages
柱上不同字母表示差异达 5%显著水平(P<0. 05)
2. 2摇 不同种植制度下甘蔗氮素吸收动态变化
由图 2 可以看出,甘蔗在早期氮素吸收量较少,随
着生育进程的推进,在减量施氮水平下,甘蔗对氮素的
吸收在伸长期末期达到高峰,而常规施氮水平下,甘蔗
对氮素的吸收一直在增加。 无论是减量施氮水平还是
在常规施氮水平下,间作模式下的甘蔗单株氮素吸收量
与单作相比均没有明显差异;相同种植模式下,不同施
氮水平也没有显著影响到甘蔗单株氮素吸收量。
b bc
a
a
a
ab c
aa
a
a c
a
a
a
b
ab aa
a
ab
a aa
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0
2
4
6
8
10
12
14
16
生长时期 Growth stages甘蔗种前 分蘖初期 分蘖末期 伸长期 收获期
SsN1IsbN1Is2bN1SsN2
IsbN2Is2bN2
土壤
硝酸
盐含
量
Soil
nitra
te co
ntent
/(
mg/k
g)
图 3摇 甘蔗不同生育时期不同种植制度下土壤硝态氮含量
Fig. 3摇 The soil nitrate nitrogen content in different sugarcane cropping systems under different growth stages
2. 3摇 不同种植制度下甘蔗不同生育时期土壤硝态氮的
动态变化
硝酸盐是旱地植株主要摄取的氮素形态,从图 3 可
以看出,在甘蔗播前,各处理间没有显著差异,土壤硝态
氮平均含量为 10. 68 mg / kg。 在甘蔗分蘖初期(大豆开
花),施氮水平和种植模式对土壤硝态氮均没有产生显著影响。 在甘蔗分蘖末期(大豆收获),减量施氮水平
下,间作模式 Is2b的土壤硝态氮含量显著高于 Ss,升高了 27. 33% 。 甘蔗伸长期,相同施氮水平下,种植模式
间的土壤硝态氮含量没有显著差异,但是相同的间作模式在不同的施氮水平间表现出显著差异,IsbN1 模式
1116摇 20 期 摇 摇 摇 杨文亭摇 等:甘蔗 / /大豆间作和减量施氮对甘蔗产量、植株及土壤氮素的影响 摇
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比 IsbN2 降低了 67. 27% ,Is2bN1 模式比 Is2bN2 降低了 49. 28% 。 在甘蔗收获期,各个处理间土壤硝态氮含
量都没有显著差异。
2. 4摇 不同种植制度下甘蔗不同生育时期土壤铵态氮的动态变化
对于旱地来说,土壤含水量较低,土壤铵态氮含量相对较小。 如图 4 所示,在甘蔗种前,土壤铵态氮含量
平均为 2. 85 mg / kg,土壤铵态氮含量只有在甘蔗收获期表现出显著差异,减量施氮水平下单作甘蔗的土壤铵
态氮含量比两种间作分别高出了 65. 09% ,55. 30% ;常规施氮水平下间作甘蔗模式下铵盐含量比单作显著增
加,分别增加了 69. 44% ,53. 71% 。 其他生育时期内各处理间土壤铵态氮含量无显著差异。
a
a
aa
a
b
a
aa
a
ba
aa
a
ba
aa
a
a
a
aa
a
a
a
aa
a
0
1
2
3
4
5
6 SsN1IsbN1Is2bN1SsN2IsbN2Is2bN2
生长时期 Growth stages甘蔗种前 分蘖初期 分蘖末期 伸长期 收获期
土壤
铵盐
含量
/(m g
/kg )
Soil
amm
onia
salt c
onten
t
图 4摇 甘蔗不同生育时期不同种植制度下土壤铵态氮含量
Fig. 4摇 The soil ammonium nitrogen content in different sugarcane cropping systems under different growth stages
2. 5摇 不同种植制度下甘蔗不同生育时期土壤微生物生物量氮的动态变化
土壤微生物生物量氮作为土壤有机氮素最活跃的一部分,是表征土壤肥力的一个重要指标。 如图 5 表
明:土壤微生物生物量氮含量在甘蔗种植前并不一致,减量施氮水平下,不同种植模式间均无显著差异;但是
在常规施氮水平下,Isb模式下比 Ss高 61. 51% ,表现出显著差异。 在整个甘蔗生育期,无论是减量施氮还是
在常规施氮,甘蔗间作模式下的土壤微生物生物量氮含量与甘蔗单作相比均没有显著差异;相同种植模式下,
不同施氮水平也没有显著影响到土壤微生物生物量氮。
ab
a
a a
a
ab
a a a a
ab
a a a
a
b
a a
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a
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010
2030
4050
6070
8090
甘蔗种前
SsN1IsbN1Is2bN1
SsN2IsbN2Is2bN2
分蘖初期 分蘖末期 伸长期 收获期
生长时期 Growth stages
土壤
微生
物生
物量
氮/(m
g/kg)
Soil
micr
obial
biom
ass n
itrog
en
图 5摇 甘蔗不同生育时期不同种植制度下土壤微生物生物量氮含量
Fig. 5摇 The soil microbial biomass nitrogen content in different sugarcane cropping systems under different growth stages
3摇 讨论
间作是中国传统精细农业的一部分,国内外很多研究表明,豆科和禾本科间作能提高禾本科作物的产量,
提高土地利用率[22鄄23]。 从本研究结果来看,甘蔗间作大豆条件下,甘蔗鲜重产量在减量施氮条件下和常规施
氮条件下没有显著差异,表明 300 kg / hm2 的施氮量并不会影响甘蔗鲜重产量,这与同一试验地 2009 季的鲜
2116 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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重产量结果相似[16]。 表明 300 kg / hm2 的施氮量能够满足甘蔗生长对氮素的需求,过多的氮素并不会增加甘
蔗鲜重产量。 类似的现象也发生在黑小麦 / /大豆间作体系中[24]。 在减量施氮水平下,间作模式甘蔗鲜重产
量降低了 16. 92%和 16. 01% ,但土地当量比均高于单作,表明间作可以提高土地单位面积的生产力,同时有
研究表明,间作大豆可以降低甘蔗分蘖,使甘蔗有效茎数减少[25],这可能也是甘蔗鲜重产量下降的原因之一。
常规施氮水平下,间作模式较单作无显著差异。 可能是由于 525 kg / hm2 的施氮量,氮肥供应量充足,大豆对
甘蔗吸收养分影响较少。 总的来说,甘蔗 / /大豆间作提高了土地利用率,两种施氮水平下间作模式的 LER均
大于 1,体现了一定的间作优势。
从甘蔗吸收氮素过程来看,在甘蔗大豆共生期,单作模式下的单株氮吸收量高于间作模式,这可能是由于
试验间作体系是增加型间作,即在保持甘蔗单作密度不变的情况下,在甘蔗行间加种了不同行数的大豆,而没
有额外施肥的情况下,间作大豆加剧了植株对氮素的竞争所致。 秸秆还田能够提供一定量的氮源,本研究发
现,在甘蔗伸长期,间作模式的甘蔗单株氮素吸收量有超过单作模式的趋势,这与大豆 /玉米替代型间作体系
中的结果类似[14]。 而在收获期,在减量施氮水平下,单株氮吸收量和伸长期相差不大,这与前人的研究结果
相同[3],可能是由于植株在成熟后对外界氮素的吸收减少,而对甘蔗叶氮素的二次利用所致。 但是在常规施
氮水平下,单株含氮量较伸长期有所增长,可能与较高的施氮量有关。 前人在盆栽条件下研究小麦和豌豆间
作时发现,施氮量从 4 g / m2 增加到 8 g / m2 时,小麦获取氮素的能力有所增加,而小麦产量并没有增加[26],在
本试验中也发现了类似的现象,即在同一种植模式下甘蔗单株氮吸收量随氮肥的增加而呈增加的趋势,但甘
蔗产量并无显著增加。
土壤硝态氮是旱地土壤中主要的无机氮形式[27],也是作物直接吸收的氮素形式。 土壤硝态氮和铵态氮
含量随着植物的生长逐步降低,在甘蔗分蘖末期(大豆收获)达到最低值,而在伸长期和收获期又有上升现
象,这可能与植物的生理特征以及施肥有关。 在前期两种植物都处于生长旺季,对氮的需求量较大,而在后
期,进行了施肥,同时大豆收获后的秸秆残体以及蔗叶凋落物的微生物分解释放出一部分氮素,加上后期需氮
量下降,使土壤中无机氮上升。 虽然土壤中无机氮的含量呈现一定的季节变化,但同一生育时期不同的种植
模式存在一定的差异,在甘蔗分蘖末期,减量施氮水平下,间作模式土壤硝态氮含量较单作高,表明甘蔗间作
大豆有利于土壤保持肥力,可为甘蔗后续生长提供更多的养分,减少硝酸盐淋溶的风险[28]。 5 月份的追肥中
常规施氮比减量施氮多施了近 1 倍的尿素((NH2) 2CO),但是甘蔗吸收的氮素和土壤中无机氮含量均无显著
差异,表明常规施氮水平下降低了肥料氮的利用效率,增加了氮素流失的风险。
土壤微生物生物量氮是土壤有机氮重要组成部分,是有机氮中最有活力的一部分,控制着土壤中氮素养
分循环,对于氮素的生物固持和矿化起关键作用。 在本试验中,由于上一季甘蔗收获后,蔗叶和根系经过一段
时间的降解为微生物的生长提供了良好环境,使得甘蔗种植前土壤微生物量氮含量相对较高。 在甘蔗不同的
生育期,各处理间土壤微生物量氮无显著差异,表明施氮水平和间作模式暂时还没有对土壤微生物量氮产生
显著影响。 洛桑试验站的长期定位试验也表明施用无机氮不会对土壤微生物量氮含量产生显著影响[29]。 但
土壤微生物量氮随甘蔗的生育期呈现先升高后降低的趋势,这与植物的生理特征有关,在前期,植物生长旺
盛,需要大量的养分,土壤中大量的氮素被作物吸收,降低了土壤中无机氮素的含量,抑制了土壤微生物的生
长[30鄄31]。 到了甘蔗伸长期,大豆收获秸秆还田,蔗叶的不断脱落,还有 7 月初的施肥后大培土,给土壤提供了
大量的氮源和有机质,为微生物的生长繁殖提供了能源和环境,促进了微生物的生长,所以土壤微生物量氮含
量有一定程度的增加。 而到了甘蔗收获期,甘蔗根系活力下降,根系分泌物减少,冬天的到来,天气变冷,都会
导致微生物活性下降,微生物数量的减少。
4摇 结论
在大田试验条件下,300 kg / hm2 施氮量下的甘蔗鲜重产量也能达到 525 kg / hm2 水平下的鲜重产量。 甘
蔗 / /大豆间作可以提高土地当量比,能够提高土地单位面积的生产力。 不同施氮水平下甘蔗单株氮吸收量无
显著差异,也没有显著影响甘蔗鲜重产量。 甘蔗收获后,土壤耕层无机氮和土壤微生物量氮在两种施氮水平
3116摇 20 期 摇 摇 摇 杨文亭摇 等:甘蔗 / /大豆间作和减量施氮对甘蔗产量、植株及土壤氮素的影响 摇
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下都无显著差异,说明 300 kg / hm2 的施氮量不会对土壤耕层的氮素养分产生显著负面影响。 过多氮素的施
入会降低氮肥的利用效率,增加氮素污染农田环境的风险。 鉴于甘蔗 / /大豆间作模式下减量施氮在保持土地
的高生产力前提下,能降低氮肥的使用量,节约成本,减少环境污染,因此在甘蔗种植氮素高效利用中具有一
定的可行性。
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5116摇 20 期 摇 摇 摇 杨文亭摇 等:甘蔗 / /大豆间作和减量施氮对甘蔗产量、植株及土壤氮素的影响 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 20 October,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Community structure and diversity of macrobenthos in the intertidal zones of Yangshan Port
WANG Baoqiang, XUE Junzeng, ZHUANG Hua, et al (5865)
……………………………………………
……………………………………………………………………
Variation characteristics of macrobenthic communities structure in tianjin coastal region in summer
FENG Jianfeng, WANG Xiuming, MENG Weiqing, et al (5875)
……………………………………
…………………………………………………………………
Analysis of habitat connectivity of the Yunnan snub鄄nosed monkeys (Rhinopithecus bieti) using landscape genetics
XUE Yadong, LI Li, LI Diqiang, WU Gongsheng, et al (5886)
…………………
…………………………………………………………………
Study on the spatial pattern of wetland bird richness and hotspots in Sanjiang Plain LIU Jiping, L譈 Xianguo (5894)…………………
Dynamic analysis of coastal region cultivated land landscape ecological security and its driving factors in Jiangsu
WANG Qian,JIN Xiaobin, ZHOU Yinkang (5903)
……………………
…………………………………………………………………………………
Landscape pattern gradient on tree canopy in the central city of Guangzhou, China
ZHU Yaojun, WANG Cheng,JIA Baoquan, et al (5910)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………
Research on dynamic changes of landscape structure and land use eco鄄security:a case study of Jiansanjiang land reclamation area
LIN Jia, SONG Ge, SONG Siming (5918)
…
…………………………………………………………………………………………
Shangri鄄La county ecological land use planning based on landscape security pattern
LI Hui, YI Na, YAO Wenjing, WANG Siqi, et al (5928)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………
Changes of paddy field landscape and its influence factors in a typical town of south Jiangsu Province
ZHOU Rui, HU Yuanman, SU Hailong, et al (5937)
………………………………
………………………………………………………………………………
Species composition and succession of swamp vegetation along grazing gradients in the Zoige Plateau, China
HAN Dayong, YANG Yongxing, YANG Yang, et al (5946)
…………………………
………………………………………………………………………
Characteristics and influence factors of the swamp degradation under the stress of grazing in the Zoige Plateau
LI Ke, YANG Yongxing, YANG Yang, et al (5956)
………………………
………………………………………………………………………………
Variation of organic pollution in the last twenty years in the Qinzhou bay and its potential ecological impacts LAN Wenlu (5970)……
Response of radial growth Chinese pine (Pinus tabulaeformis) to climate factors in Wanxian Mountain of He忆nan Province
PENG Jianfeng, YANG Airong,TIAN Qinhua (5977)
…………
………………………………………………………………………………
Vegetation and species diversity change analysis in 50 years in Tashan Mountain, Shandong Province, China
GAO Yuan, CHEN Yufeng, DONG Heng,et al (5984)
………………………
……………………………………………………………………………
Effect of urban heat island on plant growth and adaptability of leaf morphology constitute WANG Yating, FAN Lianlian (5992)……
Effects of shading on photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters in leaves of the endangered plant
Thuja sutchuenensis LIU Jianfeng, YANG Wenjuan, JIANG Zeping, et al (5999)………………………………………………
Effects of shading on growth and quality of triennial Clematis manshurica Rupr.
HAN Zhongming, ZHAO Shujie, LIU Cuijing, et al (6005)
………………………………………………………
………………………………………………………………………
Allelopathic effect of extracts from Artemisia sacrorum leaf and stem on four dominant plants of enclosed grassland on Yunwu
Mountain WANG Hui, XIE Yongsheng, YANG Yali, et al (6013)………………………………………………………………
Effects of soil base cation composition on plant distribution and diversity in coastal wetlands of Hangzhou Bay, East China
WU Tonggui, WU Ming, YU Mukui, et al (6022)
…………
…………………………………………………………………………………
Species diversity of arbuscular mycorrhizal fungi of Stipa L. in alpine grassland in northern Tibet in China
CAI Xiaobu,PENG Yuelin,YANG Minna,et al (6029)
…………………………
……………………………………………………………………………
Water consumption and annual variation of transpiration in mature Acacia mangium Plantation
ZHAO Ping, ZOU Lvliu, RAO Xingquan, et al (6038)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Foliar phenotypic plasticity of a warm鄄temperate shrub, Vitex negundo var. heterophylla, to different light environments in the
field DU Ning, ZHANG Xiuru, WANG Wei, et al (6049)………………………………………………………………………
An case study on vegetation stability in sandy desertification land: determination and comparison of the resilience among communities
after a short period of extremely aridity disturbanc ZHANG Jiyi, ZHAO Halin (6060)……………………………………………
Response of soil quality indicators to comprehensive amelioration measures in coastal salt鄄affected land
SHAN Qihua, ZHANG Jianfeng, RUAN Weijian, et al (6072)
………………………………
……………………………………………………………………
Fine鄄scale spatial associations of Stipa krylovii and Stellera chamaejasme population in alpine degraded grassland
ZHAO Chengzhang, REN Heng (6080)
……………………
……………………………………………………………………………………………
The response of community鄄weighted mean plant functional traits to environmental gradients in Yanhe river catchment
GONG Shihui, WEN Zhongming, SHI Yu (6088)
………………
…………………………………………………………………………………
Ozone stress increases lodging risk of rice cultivar Liangyoupeijiu: a FACE study
WANG Yunxia, WANG Xiaoying, YANG Lianxin, et al (6098)
……………………………………………………
…………………………………………………………………
Effect of sugarcane / / soybean intercropping and reduced nitrogen rates on sugarcane yield, plant and soil nitrogen
YANG Wenting, LI Zhixian, SHU Lei, et al (6108)
…………………
………………………………………………………………………………
Effect of wetting duration on nitrogen fixation of biological soil crusts in Shapotou, Northern China
ZHANG Peng, LI Xinrong, HU Yigang, et al (6116)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of zinc on the fruits忆 quality of two eggplant varieties WANG Xiaojing, WANG Huimin, WANG Fei, et al (6125)…………
Rapid light鄄response curves of PS域chlorophyll fluorescence parameters in leaves of Salix leucopithecia subjected to cadmium鄄ion
stress QIAN Yongqiang, ZHOU Xiaoxing, HAN Lei, et al (6134)………………………………………………………………
Physiological Response of Mirabilis jalapa Linn. to Lead Stress by FTIR Spectroscopy
XUE Shengguo, ZHU Feng, YE Sheng, et al (6143)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………
Physiological response of Zoysia japonica to Cd2+ LIU Junxiang, SUN Zhenyuan, JU Guansheng, et al (6149)………………………
Biosorption of Cd2+using the fruiting bodies of two macrofungi LI Weihuan, MENG Kai, LI Junfei, et al (6157)……………………
Factors regulating recruitment of Microcystis from the sediments of the eutrophic Shanzai Reservoir
SU Yuping,LIN Hui, ZHONG Houzhang,et al (6167)
……………………………………
……………………………………………………………………………
A new type of insect trap and its trapping effect on Cyrtotrachelus buqueti
YANG Yaojun, LIU Chao, WANG Shufang, et al (6174)
………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Photoperiod influences diapause induction of Oriental Fruit Moth(Lepidoptera: Tortricidae)
HE Chao,MENG Quanke,HUA Lei,et al (6180)
……………………………………………
……………………………………………………………………………………
Influence of edge effects on arthropods communities in agroforestry ecological systems
WANG Yang, WANG Gang, DU Yingqi,et al (6186)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………
Dynamics of land use and its ecosystem services in China忆s megacities CHENG Lin, LI Feng, DENG Huafeng (6194)………………
Comprehensive assessment of urban ecological risks: the case of Huaibei City
CHANG Hsiaofei,WANG Rusong, LI Zhengguo, et al (6204)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………
The dynamics of surface heat status of Tangshan City in 1993—2009 JIA Baoquan, QIU Erfa,CAI Chunju (6215)…………………
A projection鄄pursuit based model for evaluating the resource鄄saving and environment鄄friendly society and its application to a case
in Wuhan WANG Qianqian, ZHOU Jingxuan, LI Xiangmei, et al (6224)………………………………………………………
Research on ecological barrier to Chang鄄Zhu鄄Tan metropolitan area XIA Benan, WANG Fusheng, HOU Fangzhou (6231)…………
Optimization of urban land structure based on ecological green equivalent: a case study in Ningguo City, China
ZHAO Dan, LI Feng, WANG Rusong (6242)
……………………
………………………………………………………………………………………
Dynamic ecological footprint simulation and prediction based on ARIMA Model: a case study of Gansu Province, China
ZHANG Bo,LIU Xiuli (6251)
……………
………………………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
A prospect for study on isolated wetland TIAN Xuezhi, LIU Jiping (6261)……………………………………………………………
Dinoflagellate heterotrophy SUN Jun, GUO Shujin (6270)………………………………………………………………………………
Research progress of microbial agents in ecological engineering WEN Ya,ZHAO Guozhu,ZHOU Chuanbin,et al (6287)……………
The progress of ecological civilization construction and its indicator system in China
BAI Yang, HUANG Yuchi, WANG Min, et al (6295)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………
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 20 期摇 (2011 年 10 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 20摇 2011
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