全 文 ：书不同施氮水平下杨树-苋菜间作系统
对土壤氮素流失的影响*
褚 军
1
薛建辉
1＊＊
吴殿鸣
2
金梅娟
1
吴永波
1
(1南京林业大学生物与环境学院 江苏省林业生态工程重点实验室，南京 210037;2苏州科技学院，江苏苏州 215009)
摘 要 采用田间试验方法，研究了杨树-苋菜间作系统，即株行距 2 m×5 m(L1)和 2 m×15 m
(L2)在 0(N0)、91(N1)、137(N2)和 183(N3)kg·hm
－2施氮水平下的土壤氮素流失特征．结果
表明:不同施氮水平对地表径流量、淋溶量和土壤侵蚀量的控制效果均为 L1 ＞L2 ＞L3(单作苋
菜);L1、L2地表径流量分别比 L3降低 65．1%、55．9%;L1、L2距林带 0．5 m 处淋溶量比 L3降低
30. 0%、28．9%，距林带 1．5 m处淋溶量比 L3降低 25．6%、21．9%;L1、L2土壤侵蚀量分别比 L3降
低 65．0%、55．1%．对地表径流和淋溶损失中 TN、NO3
－-N、NH4
+-N 流失量的控制效果均为 L1 ＞
L2＞L3;常规施氮(91 kg·hm
－2)水平下，L1地表径流中 TN、NO3
－-N、NH4
+-N 流失量较 L3分别
降低 62．9%、45．1%、69．2%，L2较 L3分别降低 23．4%、6．9%、46．2%;杨树间作密度越大、距离林
带越近，对土壤 NO3
－-N、NH4
+-N的淋溶损失削减作用越强．同一间作密度下，随着施氮量的增
加，地表径流中 NO3
－-N流失比例减少，NH4
+-N流失比例增加;淋溶流失中NO3
－-N、NH4
+-N浓
度变化趋势一致，均为 N3＞N2＞N1＞N0．
关键词 杨树-苋菜间作系统 地表径流量 淋溶损失量 氮素流失
* 江苏省高校自然科学研究重大项目(12KJA180003)、江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CXZZ13_0513)和江苏高校生物学优势学科
建设工程项目(2014-PAPD)资助．
＊＊通讯作者．E-mail:jhxue@ njfu．edu．cn
2013-12-06收稿，2014-06-25接受．
文章编号 1001－9332(2014)09－2591－07 中图分类号 Q145 文献标识码 A
Effects of poplar-amaranth intercropping system on the soil nitrogen loss under different ni-
trogen applying levels． CHU Jun1，XUE Jian-hui1，WU Dian-ming2，JIN Mei-juan1，WU Yong-
bo1 (1Jiangsu Province Key Laboratory of Forest Ecological Engineering，College of Biology and En-
vironment，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China;2Suzhou University of Science and
Technology，Suzhou 215009，Jiangsu，China)．-Chin．J．Appl．Ecol．，2014，25(9) :2591－2597．
Abstract:Characteristics of soil nitrogen loss were investigated based on field experiments in two
types of poplar-amaranth intercropping systems (spacing:L1 2 m×5 m，L2 2 m×15 m)with four N
application rates，i．e．，0 (N1) ，91 (N2) ，137 (N3)and 183 (N4)kg·hm
－2． The regulation
effects on the soil surface runoff，leaching loss and soil erosion were different among the different
types of intercropping systems:L1 ＞ L2 ＞ L3 (amaranth monocropping)． Compared with the
amaranth monocropping，the soil surface runoff rates of L1 and L2 decreased by 65．1% and 55．9%，
the soil leaching rates of L1 and L2 with a distance of 0．5 m from the poplar tree row decreased by
30．0% and 28．9%，the rates with a distance of 1．5 m decreased by 25．6% and 21．9%，and the soil
erosion rates decreased by 65．0% and 55．1%，respectively． The control effects of two intercropping
systems on TN，NO3
－-N and NH4
+-N in soil runoff and leaching loss were in the order of L1 ＞L2 ＞
L3． Compared with the amaranth monocropping，TN，NO3
－-N and NH4
+-N loss rates in soil runoff
of L1 decreased by 62．9%，45．1% and 69．2%，while the loss rates of L2 decreased by 23．4%，6．
9% and 46．2% under N1(91 kg·hm
－2) ，respectively． Higher tree-planting density and closer posi-
tions to the polar tree row were more effective on controlling the loss rates of NO3
－-N and NH4
+-N
caused by soil leaching． The loss proportion of NO3
－-N in soil runoff decreased with the increasing
nitrogen rate under the same tree-planting density，while that of NH4
+-N increased． Leaching loss of
应 用 生 态 学 报 2014年 9月 第 25卷 第 9期
Chinese Journal of Applied Ecology，Sep． 2014，25(9) :2591－2597
DOI:10.13287/j.1001-9332.20140709.002
NO3
－-N had a similar trend with that of NH4
+-N，i．e．，N3＞N2＞N1＞N0．
Key words:poplar-amaranth intercropping system;soil surface runoff;leaching loss;nitrogen loss．
长期以来，随着农业集约化程度的提高，农村单
位耕地面积氮肥施用量显著增加［1］．氮肥的过量施
用不仅导致土壤氮素积累，造成土壤质量下降，也加
大了土壤氮素流失的潜在风险［2－3］．自 20世纪 90 年
代以来，太湖流域土壤氮素一直处于盈余且高度集
中的 状 态，大 田 作 物 施 氮 量 高 达 540 ～ 600
kg·hm－2［4－5］．土壤中未被作物吸收利用的氮素在降
雨的冲刷下通过地表径流和淋溶等方式到达地表水
或地下水中，导致水体富营养化程度越来越高［6］．而
菜地作为太湖流域重要的土地利用方式，具有投入
养分高、复种指数高、移走养分多等特点［7］，且蔬菜
作物根系浅，根系不发达，致使多余的氮素成为太湖
流域面源污染的重要来源［8］
目前，针对农业面源污染防治的研究主要集中
在对农田污染源的控制和污染物迁移途径上的拦截
2个方面［9－11］．其中，农田污染源的控制主要侧重于
对施肥量、施肥方式、耕作方式以及灌溉［12－15］等农
作措施的调控，从而减少农业面源污染物的输入量;
对污染物迁移途径中的拦截措施主要包括应用植被
缓冲带、生态沟渠、人工湿地［16－20］等技术来减少或
延缓农田面源污染物的迁移，而通过农林间作的栽
培模式从农田污染源头和迁移途径 2个方面同时削
减土壤氮素流失的研究相对较少．以太湖流域杨树-
苋菜间作系统为研究对象，分析不同间作密度及施
氮水平下土壤氮素随地表径流和土壤淋溶的流失特
征，为太湖流域农田氮素面源污染的削减及治理提
供科学依据．
1 研究地区与研究方法
1. 1 研究区概况
研究区位于江苏省宜兴市周铁镇沙塘港村(31°
07—31°37 N，119°31— 120°3 E) ，属亚热带季风
气候区．年均温 15．7 ℃，无霜期 239 d，年均降雨量
1277 mm，降水集中于夏季(6—8月)．该区农田主要
耕作方式为麦菜轮作，试验区土壤类型为微酸性重
壤质黄泥土，土质均匀．土壤养分情况见表 1，试验期
间降雨特征见表 2．
1. 2 试验设计
试验于 2011年 8 月在江苏省宜兴市周铁镇沙
塘港村进行．林间种植苋菜(Amaranthus tricoclor) ，供
试品种为“京苋 1号”，于 2011年 8月 16日播种，每
小区播种量 40 kg·hm－2，撒播，9月 27日收获．播前
将试验小区进行翻耕，一次施入复合基肥及尿素，撒
施后覆土．试验设 3 种栽植方式、4 种施氮水平，共
12个处理，3次重复，共 36个小区．3种栽植方式:杨
树-苋菜间作密度为:株行距 2 m×5 m (L1)和 2 m×
15 m (L2) ，杨树树龄 4 a，平均树高 10 m;以单作苋
菜为对照(L3)．4种施氮水平:施尿素 0 (N0)、91 kg
·hm－2(N1)、137 kg·hm
－2(N2)和 183 kg· hm
－2
(N3) ，其中 N1为当地常规施氮量．按随机区组排列，
每小区大小为 17 m×6 m;小区之间用 2 m×0．5 m的
PVC板隔开，地上部分高 0．1 m，地下部分深 0．4 m;
每个小区顶端设 1．5 m×1．5 m×1．2 m 的径流池(图
1) ，用石棉瓦遮盖，用以收集径流水．同时，在每个小
区埋设 PVC管作为淋溶收集装置(图 2) ，淋溶孔外
围包裹尼龙网，防止泥沙堵塞，深度为 0．6 m，用以收
集淋溶水，埋设位置分别为距杨树种植行 0．5 m、1．5
m处以及单作苋菜地处．
1. 3 测定项目与方法
1. 3. 1径流量、淋溶量和土壤侵蚀量 每次降雨产
流后，测定径流池中集流深度，计算径流量，然后均
匀搅拌径流池内的水样，并多点(≥8个点)采集，过
滤后于 105 ℃烘干至恒量，计算土壤侵蚀量．淋溶水
表 1 试验地土壤理化性质
Table 1 Soil physical and chemical properties of plots
处理
Treatment
土壤容重
Soil
density
(g·cm－3)
全氮
Total
nitrogen
(g·kg－1)
全磷
Total
phosphorus
(g·kg－1)
有机质
Organic
matter
(g·kg－1)
pH
L1 1．28 1．56 0．88 27．80 6．8
L2 1．32 1．28 0．71 24．02 6．5
L3 1．37 1．14 0．64 23．18 6．7
L1:株行距 2 m×5 m Planting spacing 2 m×5 m;L2:株行距 2 m×15 m
Planting spacing 2 m×15 m;L3:单作苋菜 Amaranth monocropping． 下
同 The same below．
表 2 试验期间的降雨特征
Table 2 Ｒainfall characteristics during the experiment
日期
Date
降雨量
Precipitation
(mm)
降雨强度
Ｒainfall intensity
(mm·h－1)
2011-08-19 52．1 13．0
2011-08-25 66．3 3．2
2011-08-30 43．7 3．1
2952 应 用 生 态 学 报 25卷
图 1 淋溶水收集装置
Fig．1 Collecting installation of eluvial water．
样的收集用小型水泵抽取渗漏装置内淋溶水，测定
淋溶水体积，并取出一定水样进行分析．在水样采集
完毕后，及时抽干并清理径流池和渗漏装置，以便于
下次水样的采集．
1. 3. 2径流液、淋溶液水质 每次降雨后采集到的
径流液和淋溶液用于水样水质的测定，采用碱性过
硫酸钾-紫外分光光度法(GB 1894－89)测定 TN 含
量;采用紫外分光光度法测定 NO3
－-N 含量;采用靛
酚蓝比色法测定 NH4
+-N含量．
1. 4 数据处理
利用 Excel 2010软件对数据进行处理和作图，
利用 DPS 7．05软件进行数据分析．采用单因素方差
分析法(one-way ANOVA)和最小显著差异法(LSD)
比较不同组数据间的差异(α= 0．05)．
2 结果与分析
2. 1 杨树-苋菜间作对土壤侵蚀量、径流量和淋溶
量的影响
由表 3 可以看出，在同一降雨条件下，不同杨
树-苋菜间作密度下土壤侵蚀量、径流量和淋溶量存
在显著差异，为 L1＜L2＜L3．L1土壤侵蚀量和径流量比
L3分别减少 65．0%和 65．1%，L2比 L3分别减少 55．
1%和 55．9%，L1比 L2分别减少 22．1%和 20. 7%;L1、
L2、L3平均径流系数分别为 14．7%、18. 5%和 42．6%．
淋溶流失中，L1在距树 0．5、1．5 m 处的淋溶水量比
L3分别减少 30． 0%、25． 6%，L2 比 L3 分别减少
28. 9%、21．9%，L1比 L2分别减少 1. 5%、4. 8%．说明
林分的存在能显著降低苋菜地土壤侵蚀量、地表径
流量和淋溶量，且林分密度越大，削减作用越强．
2. 2 杨树-苋菜间作对地表径流中氮素流失的影响
由表 4可以看出，杨树-苋菜间作对径流中氮流
失量具有一定的拦截作用．常规施氮(N1)水平下，
随着间作密度的增加，径流中 TN、NO3
－-N 和
NH4
+-N流失量的大小顺序均为:L1 ＜L2 ＜L3．其中，L1
径流中 TN、NO3
－-N 和 NH4
+-N 流失量比 L3减少
62. 9%、45．1%和 69．2%，L2比 L3减少 23．4%、6. 9%
和 46. 2%，L1比 L2减少 51．6%、41．1%和 42. 9%．可
见，间作密度越大，对径流中氮素流失量的削减作用
越明显．径流流失中氮流失形态主要以 NO3
－-N 为
主，随着间作密度的增加，NO3
－-N 流失比例呈下降
趋势，NH4
+-N流失比例则上升．不同施氮水平下各
小区间地表径流氮流失特征存在差异．以间作密度
L2为例，随着施氮量的增加，径流中NH4
+-N流失比
例增加，而 NO3
－-N流失比例减少．
表 3 不同处理下土壤侵蚀量、径流量和淋溶量
Table 3 Soil erosion amount，runoff volume and leaching amount under different treatments
日期
Date
泥沙量
Sediment
(kg·hm－2)
L1 L2 L3
径流量
Ｒunoff
(mm)
L1 L2 L3
淋溶量 Leaching amount (mm)
距树 0．5 m
0．5 m from trunk
L1 L2
距树 1．5 m
1．5 m from trunk
L1 L2
L3
2011-08-19 227±12a 300±22b 660±28c 292±6a 371±2b 831±23c 17．35±0．39a 17．58±0．13a 18．42±0．25ac 19．93±0．07bc 25．52±1．65d
2011-08-25 181±5a 223±10b 475±11c 228±20a 281±10b 621±18c 27．46±1．13a 27．91±0．14a 28．87±0．11ac 29．42±0．13bc 34．23±0．45d
2011-08-30 115±13a 148±2b 359±7c 145±27a 187±18a 452±21b 8．73±0．15a 8．85±0．31a 9．56±0．39ac 10．38±0．28bc 16．69±0．89d
同行不同小写字母表示差异显著(P＜0．05)Different small letters in the same row meant significant difference at 0．05 level． 下同 The same below．
表 4 不同处理下地表径流氮素流失特征
Table 4 Characteristics of N loss in surface runoff under different treatments
项目
Item
种植类型 Cropping type
L1 L2 L3
施氮量 Nitrogen rate
N0 N1 N2 N3
TN (kg·hm－2) 0．76±0．12a 1．57±0．04b 2．05±0．32b 0．52±0．06a 1．57±0．21b 1．78±0．08b 2．21±0．18c
NO3
－-N (kg·hm－2) 0．56±0．08a 0．95±0．16b 1．02±0．06b 0．35±0．03a 0．95±0．08b 0．89±0．04bc 0．76±0．07c
NH4
+-N (kg·hm－2) 0．04±0．01a 0．07±0．04ab 0．13±0．01b 0．02±0．01a 0．07±0．02ab 0．08±0．01b 0．11±0．03b
N0:0 kg N·hm
－2;N1:91 kg N·hm
－2;N2:137 kg N·hm
－2;N3:183 kg N·hm
－2 ． 下同 The same below．
39529期 褚 军等:不同施氮水平下杨树-苋菜间作系统对土壤氮素流失的影响
2. 3 杨树-苋菜间作对淋溶损失中氮素流失的影响
2. 3. 1氮淋溶量变化 由表 5 可以看出，间作系统
对土壤 NO3
－-N淋溶量具有一定的削减作用．随着施
氮量的增加，L3N3处理下，NO3
－-N淋溶量最大，占总
施肥量的 10．3%;L3N1、L3N2和 L3N3处理的 NO3
－-N
淋溶量比 L3N0处理分别增加 1．3、2．3和 3. 3倍．不同
间作密度对 NO3
－-N 淋溶流失量的削减效果随距离
林带远近而不同:常规施氮(N1)水平下，随着间作
密度的增加，距树 0．5、1．5 m处的 L1处理 NO3
－-N淋
溶量比 L3分别减少 44．3%和 38. 9%;L2比 L3分别减
少 43．6%、38．0%;L1比 L2分别减少 1. 1%、1．5%．距离
林带越近，NO3
－-N 淋溶量越少:L1距树 0． 5 m 处
NO3
－-N淋溶量比 1．5 m 处减少 8. 8%，L2距树 0．5 m
处比 1．5 m处减少 9．1%．
淋溶流失中 NH4
+-N 的变化趋势与 NO3
－-N 相
似，但淋溶量显著低于 NO3
－-N．随着施氮量的增加，
各小区 NH4
+-N淋溶流失量呈增加趋势，且 L3增幅
比 L1、L2大，L3N1、L3N2和 L3N3处理的 NH4
+-N 淋溶
流失量比 L3N0处理分别增加 2．5、3．1和 4．0 倍．常规
施氮(N1)水平下，随着间作密度的增加，距树 0. 5、
1．5 m 处的 L1NH4
+-N 淋溶量比 L3分别减少 69．7%
和 61．8%;L2比 L3分别减少 67．1%、59．2%;L1比 L2
分别 减 少 8． 0%、6． 5%． 距 离 林 带 越 近，
NH4
+ -N淋溶量越少，且变幅较小:L1距树0. 5 m处
表 5 不同处理下土壤硝态氮和铵态氮淋溶量
Table 5 Leaching amount of NO3
－-N and NH4
+-N under different treatments
处理
Treatment
日期
Date
NO3
－-N (kg·hm－2)
N0 N1 N2 N3
NH4
+-N (kg·hm－2)
N0 N1 N2 N3
L3 08-19 1．68±0．31a 4．57±0．43b 6．73±0．35c 8．70±0．32d 0．11±0．03a 0．41±0．09b 0．49±0．02b 0．57±0．06b
08-25 1．99±0．17a 3．80±0．44b 6．19±0．37c 7．65±0．41d 0．10±0．02a 0．32±0．03bc 0．39±0．06c 0．49±0．05cd
08-30 0．72±0．10a 1．55±0．18a 1．56±0．30a 2．52±0．51b 0．01±0．002a 0．03±0．01b 0．03±0．01b 0．03±0．01b
L1(0．5 m) 08-19 0．96±0．10a 2．89±0．65b 3．86±0．33bc 4．85±0．31c 0．06±0．01a 0．11±0．02a 0．20±0．03b 0．25±0．02b
08-25 1．05±0．11a 2．31±0．26b 3．14±0．39c 4．21±0．08d 0．03±0．01a 0．10±0．01b 0．15±0．02c 0．19±0．02c
08-30 0．22±0．03a 0．34±0．05a 0．52±0．06b 0．70±0．07c 0．004±0．002a 0．01±0．004a 0．01±0．004a 0．01±0．004a
L1(1．5 m) 08-19 1．00±0．19a 3．12±0．23b 4．08±0．32c 5．34±0．54d 0．06±0．02a 0．16±0．02b 0．21±0．04bc 0．27±0．04c
08-25 1．08±0．12a 2．58±0．30b 3．68±0．45c 4．83±0．48d 0．03±0．01a 0．12±0．02b 0．15±0．03b 0．18±0．05b
08-30 0．26±0．04a 0．37±0．02a 0．64±0．13b 0．82±0．06b 0．006±0．002a 0．01±0．004b 0．01±0．003ab 0．01±0．002b
L2(0．5 m) 08-19 1．00±0．20a 2．90±0．21b 4．02±0．09c 4．96±0．13d 0．05±0．01a 0．13±0．04ab 0．20±0．05bc 0．25±0．04c
08-25 1．03±0．11a 2．35±0．27b 3．42±0．10c 4．48±0．30d 0．05±0．01a 0．11±0．01b 0．13±0．02bc 0．16±0．03c
08-30 0．27±0．06a 0．33±0．03a 0．53±0．06b 0．70±0．09b 0．004±0．001a 0．01±0．002a 0．01±0．005a 0．01±0．006a
L2(1．5 m) 08-19 1．12±0．35a 3．13±0．20b 4．44±0．40c 5．73±0．19d 0．06±0．01a 0．16±0．06ab 0．23±0．02b 0．19±0．09ab
08-25 0．99±0．10a 2．64±0．39b 3．80±0．29c 4．73±0．34d 0．04±0．004a 0．14±0．04a 0．15±0．05a 0．19±0．12a
08-30 0．30±0．05a 0．39±0．05a 0．72±0．10b 0．91±0．06b 0．01±0．004a 0．02±0．008a 0．01±0．006a 0．02±0．007a
表 6 不同处理淋溶水中各形态氮浓度
Table 6 N concentration of leaching water under different treatments
处理
Treatment
日期
Date
NO3
－-N (mg·L－1)
N0 N1 N2 N3
NH4
+-N (mg·L－1)
N0 N1 N2 N3
L3 08-19 7．21d 16．04c 26．39b 34．52a 0．48d 1．42c 1．63b 1．85a
08-25 5．56d 10．52c 17．58b 22．27a 0．27d 0．67c 0．89b 1．02a
08-30 4．93d 6．28c 9．36b 15．09a 0．05c 0．15b 0．16b 0．19a
L1(0．5 m) 08-19 5．34d 14．21c 22．23b 28．05a 0．31c 0．92b 1．13ab 1．45ab
08-25 3．71d 7．14c 12．15b 15．42a 0．12c 0．38b 0．43ab 0．68a
08-30 2．35d 3．92c 6．53b 8．15a 0．04b 0．14a 0．15a 0．14a
L1(1．5 m) 08-19 5．15d 14．96c 22．16b 28．94a 0．32c 0．95b 1．17ab 1．49a
08-25 3．92d 7．28c 12．74b 16．84a 0．10b 0．41a 0．52a 0．63a
08-30 2．57d 3．84c 6．72b 8．74a 0．06b 0．15a 0．14a 0．15a
L2(0．5 m) 08-19 5．49d 13．79c 22．85b 28．36a 0．27c 0．93b 1．14ab 1．44a
08-25 3．64d 7．46c 12．26b 16．41a 0．16b 0．39a 0．47a 0．60a
08-30 2．51d 3．83c 6．02b 8．23a 0．04b 0．13a 0．15a 0．16a
L2(1．5 m) 08-19 5．80d 15．12c 22．28b 29．23a 0．33c 0．97b 0．98ab 1．16a
08-25 3．58d 7．51c 12．93b 16．36a 0．13b 0．46a 0．51a 0．64a
08-30 2．94d 4．08c 6．94b 8．86a 0．05b 0．15a 0．14a 0．16a
4952 应 用 生 态 学 报 25卷
NH4
+-N淋溶量比 1．5 m处减少 20．7%，L2距树 0．5 m
处比 1. 5 m处减少 19．4%．
2. 3. 2氮浓度变化 由表 6 可以看出，同一降雨条
件下，间作系统对淋溶中 NO3
－-N 和 NH4
+-N 浓度有
一定的削减作用．不同间作密度施氮处理下的浓度
大小均为:L3 ＞L2 ＞L1．L1距树 0．5、1．5 m 的 NO3
－-N、
NH4
+-N淋溶浓度比 L3分别降低 26． 5%、32． 9%和
23．8%、30．1%;L2比 L3分别降低 25．6%、32．9%和 22．
9%、35．6%．说明随着间作密度的增加，间作系统对
淋溶流失中 NO3
－-N 和 NH4
+-N 浓度的削减效果越
显著．相同间作密度下，距树越近，NO3
－-N 和 NH4
+-
N淋溶流失浓度越低． L1距树 0．5 m 处施氮处理下
NO3
－-N和 NH4
+-N淋溶流失浓度为 10. 77、0. 49 mg
·L－1，比 1．5 m 处分别降低 3．5%、3．9%;L2处理下
削减效果与 L1处理差异不显著．施氮量对淋溶流失
中 NO3
－-N浓度有显著影响，随着施氮量的增加，各
间作密度下淋溶流失中 NO3
－-N 浓度呈上升趋势．
NH4
+-N淋溶流失浓度变化趋势同NO3
－-N，L1、L2处
理下未施肥处理(N0)NH4
+-N 淋溶流失浓度与施肥
处理(N1、N2、N3)相比差异显著，L3处理下各施肥处
理之间差异显著．
3 讨 论
3. 1 土壤侵蚀量、径流量和淋溶量
本研究中，2种杨树-苋菜间作模式均可显著降
低土壤侵蚀量、径流量和淋溶量．这一结果与前人的
研究结论相似［21－23］．农林间作模式防治水土流失的
机理主要是林冠层对降雨的再分配、枯落物层的机
械阻挡，以及根系层对土壤结构的改善:林冠层可以
截留部分降雨，延缓地表径流产生的时间;对雨滴落
地时产生的动能进行有效削弱，减缓对地表的冲击，
达到降低地表径流和土壤侵蚀量的目的［24－25］．枯落
物层除了能吸持部分降雨外，还能降低地表径流流
速，过滤部分泥沙量，削弱地表径流对泥沙的携带能
力［26］．而根系层主要通过改善土壤结构，提高土壤
渗透能力和水稳性团聚体数量，增强土壤抗冲
性［27－28］．间作密度越高，对土壤侵蚀量、径流量和淋
溶量的削减作用越强．有研究表明，杨树人工林叶面
积指数和累积叶面积指数最大值均在 8月［29］．本试验
于 8月进行，随着间作密度升高，林分郁闭度越大，同
期枯落物层也越厚，地表糙率增大，对降雨及径流的
削减作用越大．另外，林分密度越大，根系的穿插、缠
绕等固持作用越强，会对土壤侵蚀量、径流量和淋溶
量产生一定影响．本试验未对枯落物厚度及根系生
长、分布等进行分析，今后可进行深入研究．
3. 2 地表径流造成的氮素流失
本研究表明，2 种杨树-苋菜间作模式及不同施
氮水平地表径流中都以 NO3
－-N 流失比例较大，
NO3
－-N占 TN 流失量的 34．4% ～ 73．7%，NH4
+-N 仅
占 TN流失量的 4．5% ～ 6．3%．这与前人研究结果相
似［30－31］．间作密度越高，间作系统对 NO3
－-N 流失量
削减作用越明显，而对 NH4
+-N 流失量削减作用不
显著，从而导致地表径流中 NO3
－-N 流失比例下降，
NH4
+-N流失比例上升．这可能是由于 NH4
+-N 易被
富含负电荷的土壤胶体或矿物晶格吸附，使其流动
性变差，其流失浓度也较低;也有可能是因为间作模
式下土壤表层枯落物的分解，使土壤中有机质含量
提高，增加了对径流中 NO3
－-N 的吸附，减弱了
NO3
－-N 迁移进入径流的能力．随着施氮量的增加，
径流中 NO3
－-N、NH4
+-N 流失量也相应增加，但
NH4
+-N流失比例上升，而 NO3
－-N流失比例下降．这
可能是由于尿素在脲酶的作用下转化为 NH4
+后，只
有部分 NH4
+经硝化作用转化为 NO3
－［32］．
3. 3 土壤淋溶造成的氮素流失
2 种杨树-苋菜间作模式对 NO3
－-N、NH4
+-N 的
淋溶量和浓度均有一定的削减作用，且间作密度越
高，距离树干越近，削减作用越强．其中，对淋溶量而
言，除了林冠层对降雨的削减作用外，林下枯落物层
依靠其较大的表面积和特有的性质，对水分具有明
显的截持作用，进而削减了到达地表的降雨量．对淋
溶浓度而言，间作模式下不同作物根系具有明显的空
间结构和交叉分布特征，且存在生态位重叠，可以对
淋溶液中养分进行有效吸收，降低流失浓度，避免养
分进一步向下迁移．例如，孙辉等［33］通过对植物篱-桑
树-脐橙坡地复合经营系统中根系不同位置和层次分
布的研究发现，新银合欢(Leucaena leucocephala)等高
固氮植物篱复合经营系统中，植物篱可以利用土壤
的水分来吸收淋溶流失中的氮素．Zamora 等［34］研究
发现，火炬松(Pinus taeda)的根系通过吸收棉花根
区淋溶流失的氮素来提高地下水的水质．氮肥施用
量是决定氮素淋溶的重要因素之一，过量施肥能使
土壤中 NO3
－-N浓度呈线性增加［35］，从而提高氮素
淋溶的风险．本研究发现，施氮量的增加在一定程度
上能提高淋溶溶液中 NO3
－-N 和 NH4
+-N 浓度．这与
吴殿鸣等［36］对杨-麦间作系统中 NO3
－-N 淋失的原
位研究结果相似．
59529期 褚 军等:不同施氮水平下杨树-苋菜间作系统对土壤氮素流失的影响
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作者简介 褚 军，男，1984 年生，博士研究生．主要从事农
业面源污染和恢复生态研究． E-mail:chujun911@ 163．com
责任编辑 孙 菊
79529期 褚 军等:不同施氮水平下杨树-苋菜间作系统对土壤氮素流失的影响