基于農(nóng)田養(yǎng)分管理的雜草生態(tài)防控策略

潘俊峰， 萬(wàn)開(kāi)元， 陶 勇， 劉 毅， 李志國(guó)， 張過(guò)師，3， 陳 防，3*

（1.中國(guó)科學(xué)院武漢植物園，武漢 430074；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，合肥 230036；3.國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所（IPNI）中國(guó)項(xiàng)目部，武漢 430074）

專論與綜述
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基于農(nóng)田養(yǎng)分管理的雜草生態(tài)防控策略

潘俊峰1，2， 萬(wàn)開(kāi)元1， 陶 勇1， 劉 毅1， 李志國(guó)1， 張過(guò)師1，3， 陳 防1，3*

（1.中國(guó)科學(xué)院武漢植物園，武漢 430074；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，合肥 230036；3.國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所（IPNI）中國(guó)項(xiàng)目部，武漢 430074）

農(nóng)田雜草是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，揭示雜草種群對(duì)養(yǎng)分管理模式的響應(yīng)及其機(jī)制是進(jìn)一步通過(guò)科學(xué)的養(yǎng)分管理來(lái)實(shí)現(xiàn)防控農(nóng)田雜草的關(guān)鍵。為此，作者總結(jié)了農(nóng)田養(yǎng)分管理與雜草的關(guān)系的研究進(jìn)展、指出了存在的問(wèn)題，并從農(nóng)田雜草的重點(diǎn)防控對(duì)象、農(nóng)田優(yōu)勢(shì)雜草種群和競(jìng)爭(zhēng)臨界期的確定以及雜草的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征等方面對(duì)雜草生態(tài)防控策略進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，作者提出了土壤營(yíng)養(yǎng)調(diào)控假設(shè)，期望為制定農(nóng)田雜草綜合管理策略以及保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境提供新的思路。

養(yǎng)分管理； 農(nóng)田雜草； 土壤種子庫(kù)； 生物多樣性； 生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)

農(nóng)田雜草作為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，是長(zhǎng)期適應(yīng)氣候、土壤等因素，以及與作物競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果［1］。雜草與作物競(jìng)爭(zhēng)水、肥、光、生長(zhǎng)空間等資源［2］，影響作物產(chǎn)量與品質(zhì)［3］，而且其防除過(guò)程中使用的農(nóng)藥對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害也引起世界各國(guó)的普遍關(guān)注［4］。土壤種子庫(kù)作為雜草的潛種群階段，規(guī)模巨大，是發(fā)生雜草危害的根源［5］，其大小、種類組成以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了未來(lái)田間雜草的發(fā)生狀況。據(jù)張朝賢［6］統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)有防治水平下，我國(guó)農(nóng)田中每年由于雜草危害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)978億元。此外，直播稻田的雜草稻（Oryza sativa Linn.）、千金子［Leptochloa chinensis（Linn.）Nees］等發(fā)生嚴(yán)重；小麥主產(chǎn)區(qū)的日本看麥娘（Alopecurus japonicus Steud.）、豬殃殃［Galium aparine var.tenerum（Gren.et Godr.）Rchb.］等雜草對(duì)麥田主要除草劑已產(chǎn)生了抗藥性，我國(guó)目前面臨著農(nóng)田雜草發(fā)生面積不斷擴(kuò)大以及抗藥性雜草種類、數(shù)量持續(xù)上升的嚴(yán)峻形勢(shì)。因此，在進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)必須準(zhǔn)確了解雜草種群及其變化規(guī)律，以便對(duì)其進(jìn)行有效管理，避免雜草的惡性化。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)管理觀念和技術(shù)注重雜草防除而忽視了其對(duì)生態(tài)環(huán)境的積極作用，在目標(biāo)上追求經(jīng)濟(jì)效益而忽視生態(tài)效益，因此，以往人們較多關(guān)注雜草的負(fù)面影響，相關(guān)的研究也主要集中在農(nóng)田雜草的防控，而農(nóng)田雜草的防控又主要依靠化學(xué)防治，即除草劑的使用。但是，在除草劑殘留問(wèn)題日益突出、雜草抗藥性不斷增強(qiáng)以及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化的現(xiàn)實(shí)下，雜草的生態(tài)防控策略逐漸為人們所重視。研究表明，由施肥引起的土壤養(yǎng)分空間變異，可以改變作物與雜草之間的相互關(guān)系，影響雜草種類及其群落的生物多樣性特征［7-8］。而且，較豐富的農(nóng)田雜草對(duì)于促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)，保持土壤微生物的數(shù)量，減少土壤流失等方面具有重要作用［9-10］。Tilman等［11］提出的生物多樣性越高，生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定、生產(chǎn)力越高的假說(shuō)逐漸得到大多數(shù)生態(tài)學(xué)家的認(rèn)可。馮偉等［12］認(rèn)為農(nóng)田雜草土壤種子庫(kù)多樣性可能與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及其穩(wěn)定性相關(guān)聯(lián)。那么，在人為干擾下的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，如何協(xié)調(diào)農(nóng)田草害與雜草生物多樣性的關(guān)系，達(dá)到農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)高生產(chǎn)力與高穩(wěn)定性的平衡，就成了研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，占全球陸地面積的10.5%，且受到強(qiáng)烈的人為干擾，其中養(yǎng)分管理是一項(xiàng)重要的干擾因素。養(yǎng)分管理可以改善土壤養(yǎng)分狀況，不僅影響作物植株養(yǎng)分的吸收與分配，同時(shí)也能作用于雜草，影響農(nóng)田雜草種群的變化。國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)田養(yǎng)分管理可顯著影響農(nóng)田雜草以及其土壤種子庫(kù)的密度、物種組成以及多樣性等特征［2-3，7-8，11-13］。因此，如何科學(xué)地進(jìn)行農(nóng)田養(yǎng)分管理，使之既能維持較高的土壤肥力以滿足作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的需求，又能調(diào)控農(nóng)田雜草種群，保持一定的雜草豐富度，維持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的平衡，已成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展亟須解決的問(wèn)題。為此，作者初步總結(jié)了農(nóng)田養(yǎng)分管理與雜草之間關(guān)系的相關(guān)研究進(jìn)展，指出了存在的問(wèn)題，并從農(nóng)田雜草的重點(diǎn)防控對(duì)象、農(nóng)田優(yōu)勢(shì)雜草種群和競(jìng)爭(zhēng)臨界期的確定以及雜草的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征等方面對(duì)雜草生態(tài)防控策略進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，作者提出了土壤營(yíng)養(yǎng)調(diào)控假設(shè)，期望為制定農(nóng)田雜草綜合管理策略以及保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境提供新的思路。

1 養(yǎng)分管理與農(nóng)田雜草的關(guān)系

1.1 優(yōu)勢(shì)雜草物種組成

農(nóng)田養(yǎng)分管理可以改變雜草生長(zhǎng)的自然環(huán)境以及養(yǎng)分、光照、空間等資源的可利用形式，影響雜草種群自然演變和遷移過(guò)程，形成不同優(yōu)勢(shì)雜草物種組合的雜草群落。尹力初等［14］在河南封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站的長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)中認(rèn)為磷素（P）是影響雜草種類發(fā)生的關(guān)鍵因素，而氮素（N）是決定優(yōu)勢(shì)雜草群落的主要因素，N、P、K（鉀）配施和未施肥處理時(shí)僅止血馬唐［Digitaria ischaemum（Schreb.）Schreb.］為優(yōu)勢(shì)雜草；在N、P和P、K配施時(shí)香附子（Cyperus rotundus Linn.）為優(yōu)勢(shì)雜草；在N、K配施處理時(shí)止血馬唐與蘆葦（Phragmites communis Trin.）為優(yōu)勢(shì)雜草種群。Bittman等［15］研究認(rèn)為N、P對(duì)牧場(chǎng)草類組成影響較大，硫（S）對(duì)其組成及產(chǎn)量影響也很大，而K的影響則較小或幾乎沒(méi)影響。Davis等［16］研究表明長(zhǎng)期施全量氮肥田塊的土壤種子庫(kù)以洋野黍（Panicum dichotomiflorum Michx.）等禾本科雜草為優(yōu)勢(shì)雜草，而施減量氮肥田塊的土壤種子庫(kù)以藜（Chenopodium album Linn.）為優(yōu)勢(shì)雜草。Blackshaw［17-18］的研究指出雜草對(duì)養(yǎng)分響應(yīng)差異及因此導(dǎo)致的競(jìng)爭(zhēng)力差異將直接導(dǎo)致群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變異，養(yǎng)分管理模式可以改變物種組成和減少雜草密度。目前，雖然某種具體土壤養(yǎng)分對(duì)雜草種群物種組成的影響尚無(wú)定論，但可以肯定的是農(nóng)田養(yǎng)分管理可以影響田間優(yōu)勢(shì)雜草的物種組成，而優(yōu)勢(shì)雜草的組成又決定了雜草防除時(shí)間、防除手段、防除技術(shù)的選擇。因此，只有了解優(yōu)勢(shì)雜草對(duì)養(yǎng)分管理的響應(yīng)規(guī)律及其機(jī)制，才能有效進(jìn)行農(nóng)田施肥，科學(xué)制定雜草綜合管理策略。

1.2 雜草種群密度

通過(guò)合理的農(nóng)田養(yǎng)分管理可以改善雜草與作物之間的相互關(guān)系，形成雜草生境的多樣化，限制對(duì)某一生境有著良好適應(yīng)性雜草種類的生長(zhǎng)，影響雜草的密度。Everaats等［19］指出土壤中的N和K是誘發(fā)雜草種子發(fā)芽并影響高雜草密度的關(guān)鍵因素。趙鋒等［20］的研究表明長(zhǎng)期不同施肥模式下紅壤稻田施磷是導(dǎo)致農(nóng)田雜草總密度變化的原因之一。施林林等［21］的研究表明氮、磷養(yǎng)分的豐缺決定了太湖地區(qū)稻麥輪作田間雜草密度和優(yōu)勢(shì)種群，典型表現(xiàn)為缺氮提高了豆科雜草的種群密度，富磷提高了禾本科雜草菵草的密度。Blackshaw等［22］指出冬小麥田雜草土壤種子庫(kù)以堆肥和撒播化肥處理時(shí)最大，其次為新鮮糞肥，以地下N肥深施處理的雜草種子庫(kù)最小。萬(wàn)開(kāi)元等［12］研究顯示冬小麥地雜草土壤種子庫(kù)的密度按NP＞NPK＞NK＞CK＞PK順序依次遞減?？梢钥闯?，土壤中的N、P、K等養(yǎng)分含量影響雜草的密度，雖然這些結(jié)論并不完全一致，但至少可以反映出具體地點(diǎn)上雜草種群變化過(guò)程中的某個(gè)階段性特征。因此，研究雜草密度對(duì)農(nóng)田養(yǎng)分管理的響應(yīng)將為深入理解農(nóng)田雜草種群變化提供重要的依據(jù)。

1.3 雜草生物量

雜草種群的總生物量不僅與作物的競(jìng)爭(zhēng)力大小直接相關(guān)，而且與雜草個(gè)體生物量以及密度關(guān)系密切。不同種類雜草的耐瘠薄能力不同，各自需肥特性也存在差異［23］。Kandasamy等［24］研究認(rèn)為僅施N處理時(shí)雜草干物質(zhì)量最高，其次為N、P配施處理，NPK（無(wú)論是有機(jī)肥或無(wú)機(jī)肥配施）處理和未施肥處理時(shí)雜草干物質(zhì)量則相對(duì)較低。Blackshaw等［22］認(rèn)為撒施無(wú)機(jī)肥或施堆肥處理的雜草密度及干物質(zhì)量均較高，其次為新鮮糞肥，未施肥處理的雜草密度和干物質(zhì)量最低。侯紅乾等［25］的研究指出在冬小麥全生育期內(nèi)，與不施肥處理相比，單施氮肥增加了雜草的密度和生物量，單施磷肥也使得田間雜草生物量增加了約44%。婁群峰等［26］的研究指出氮肥施用量的多少在作物生長(zhǎng)前期不會(huì)影響雜草的種類和密度，而在后期將影響雜草的密度與生物量。不同養(yǎng)分管理模式下雜草的總生物量差異明顯，而雜草的生物量直接影響作物生長(zhǎng)。因此，準(zhǔn)確了解雜草生物量對(duì)養(yǎng)分管理的響應(yīng)將有利于對(duì)農(nóng)田雜草的科學(xué)管理。

1.4 生物多樣性

多樣性是生物群落的重要特征之一，雜草群落的生物多樣性影響著農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，逐漸引起專家和學(xué)者的關(guān)注。Wan等［8］認(rèn)為，土壤的N、P、K營(yíng)養(yǎng)都能同時(shí)影響雜草種群的物種多樣性和種群均勻度；隨著N肥施用量的增加，雜草種群物種豐富度、物種多樣性以及種群均勻度顯著下降，而種群優(yōu)勢(shì)度顯著上升。馮偉［24］等在太湖地區(qū)對(duì)稻-油輪作田表層（0～15 cm）雜草土壤種子庫(kù)進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)不同施肥措施下雜草群落中的物種數(shù)不同，單施化肥區(qū)雜草種類最少；無(wú)肥區(qū)和秸稈區(qū)的雜草種子庫(kù)物種豐富度和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)均顯著高于常規(guī)區(qū)和化肥區(qū)，但其Simpson群落優(yōu)勢(shì)度指數(shù)顯著低于后者。潘俊峰等［27］的研究表明，長(zhǎng)期有機(jī)-無(wú)機(jī)肥配施處理將物種多樣性和均勻度指數(shù)維持在休閑與純化肥處理區(qū)之間。而B(niǎo)akker［28］在研究中發(fā)現(xiàn)雜草物種多樣性與土壤能提供的肥力資源相關(guān)，認(rèn)為通過(guò)雜草對(duì)土壤肥力的競(jìng)爭(zhēng)可以有效抑制一些惡性雜草的發(fā)生。因此，研究不同養(yǎng)分管理模式下雜草種群的生物多樣性特征及其變化機(jī)制，可以為農(nóng)田雜草的多樣性保護(hù)提供參考。

從上面分析可以看出，國(guó)內(nèi)外以往的研究重點(diǎn)是不同養(yǎng)分管理模式下農(nóng)田雜草的種群動(dòng)態(tài)特征［12，14-15，19，24，29］，結(jié)果表明，農(nóng)田雜草種群在不同養(yǎng)分管理模式下具有明顯的差異性，土壤N、P、K是影響農(nóng)田雜草的主要因素［8，14，19，22-23］。這些研究主要從施肥與輪作、耕作等結(jié)合的角度來(lái)考察農(nóng)田雜草的響應(yīng)，很少涉及影響機(jī)制，由于研究環(huán)境條件的差異，國(guó)內(nèi)外得出的研究結(jié)論也并不統(tǒng)一。事實(shí)上，作物、土壤、氣候、除草劑等都可能影響或者掩蓋養(yǎng)分管理對(duì)農(nóng)田雜草的作用，因此，仍有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步研究。（1）競(jìng)爭(zhēng)理論與雜草防控。物種競(jìng)爭(zhēng)是塑造植物形態(tài)和生活史的主要?jiǎng)恿χ?，也是決定種群組成、結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)的重要因素［30］。如何在競(jìng)爭(zhēng)理論的指導(dǎo)下研究提出合理的雜草防控措施已成為雜草學(xué)家和生態(tài)學(xué)家需要共同面對(duì)的難題之一。（2）雜草的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)。生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)研究植物的C、N、P計(jì)量關(guān)系與植物個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育、種群增長(zhǎng)、群落動(dòng)態(tài)和生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的聯(lián)系，它已成為生態(tài)學(xué)研究的前沿領(lǐng)域之一，但目前很少應(yīng)用于雜草學(xué)的相關(guān)研究。（3）雜草種群變化的連續(xù)性。關(guān)于養(yǎng)分管理引起農(nóng)田雜草種群特征變化的規(guī)律及其形成機(jī)制目前尚無(wú)一致的結(jié)論，一個(gè)重要原因是未能獲得種群變化的連續(xù)性資料數(shù)據(jù)，現(xiàn)有資料往往只能反映具體地點(diǎn)上雜草變化過(guò)程中某個(gè)階段的特征。

2 農(nóng)田雜草防控策略分析

2.1 農(nóng)田雜草防控的重點(diǎn)對(duì)象是優(yōu)勢(shì)雜草

農(nóng)田雜草群落演替已經(jīng)成為我國(guó)雜草成災(zāi)的主要原因［31］，而農(nóng)田雜草防控的重點(diǎn)對(duì)象是優(yōu)勢(shì)雜草，雜草綜合管理亦主要針對(duì)田間優(yōu)勢(shì)雜草［32］。農(nóng)田優(yōu)勢(shì)雜草不僅在生長(zhǎng)、繁殖、成熟、傳播等生物學(xué)特性方面有著廣泛的適應(yīng)性，還可能向周圍環(huán)境釋放化感物質(zhì)以影響其他植物種子萌發(fā)，抑制或排斥其他植物的生長(zhǎng)發(fā)育，從而使自身迅速蔓延生長(zhǎng)。優(yōu)勢(shì)雜草在雜草種群中占據(jù)絕對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，必然會(huì)抑制其他雜草的生長(zhǎng)，特別是影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。例如，旱地優(yōu)勢(shì)雜草之一的豚草（Ambrosia artemisiifolia Linn.），其吸水吸肥能力和再生能力極強(qiáng)，消耗大量的養(yǎng)分，導(dǎo)致作物大幅度減產(chǎn)［33］。

2.2 農(nóng)田優(yōu)勢(shì)雜草種群和競(jìng)爭(zhēng)臨界期的確定

研究雜草與作物競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的目的之一是確定農(nóng)田優(yōu)勢(shì)雜草種群和競(jìng)爭(zhēng)臨界期，為有效防控雜草提供依據(jù)。雜草與作物的競(jìng)爭(zhēng)臨界期即為作物對(duì)雜草競(jìng)爭(zhēng)敏感的時(shí)期。當(dāng)作物幼苗生長(zhǎng)初期，雜草競(jìng)爭(zhēng)作用微弱，是不易造成作物產(chǎn)量明顯損失的苗草共生期。隨著時(shí)間的推移，競(jìng)爭(zhēng)作用逐漸增強(qiáng)，當(dāng)雜草生長(zhǎng)存留對(duì)作物產(chǎn)量的損失和無(wú)草狀態(tài)下作物產(chǎn)量增加量相等時(shí)即為雜草競(jìng)爭(zhēng)臨界期。作物與雜草競(jìng)爭(zhēng)臨界期的確定一般是在試驗(yàn)時(shí)設(shè)計(jì)有草、無(wú)草、在作物不同生長(zhǎng)時(shí)期除草后保持無(wú)草等處理，測(cè)定不同除草時(shí)間與作物損失率的關(guān)系，從而確定臨界期［34-35］。雜草危害經(jīng)濟(jì)閾值是指作物增收效益與防除費(fèi)用相等時(shí)的草害狀況。只有當(dāng)作物因雜草而產(chǎn)生的減產(chǎn)損失率高于雜草防治成本和雜草所提供的生態(tài)利益的總和時(shí)，除草才顯得必要［36］。競(jìng)爭(zhēng)臨界期的不同導(dǎo)致了經(jīng)濟(jì)閾值的差異，據(jù)此可劃分主要與次要雜草種群，確定不同雜草的最佳防治時(shí)間，為有效防治雜草提供理論根據(jù)，在雜草防治中具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

2.3 雜草的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征

植物的C、N、P生態(tài)化學(xué)計(jì)量關(guān)系與植物個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育、種群增長(zhǎng)、群落動(dòng)態(tài)和生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程聯(lián)系緊密。研究表明，非生物環(huán)境可利用的N和P通常是限制植物生長(zhǎng)的決定性因子，植物種群生產(chǎn)力（C的積累）在一定程度上也是由關(guān)鍵養(yǎng)分N、P的可利用量所決定的［37-38］。土壤N和P含量在一定程度上調(diào)節(jié)著植物C∶N和C∶P的大小［39］。研究認(rèn)為，N、P稀缺意味著C的相對(duì)過(guò)量，反之，N、P充裕意味著C的相對(duì)不足［40］。植物體的N∶P可用來(lái)表征植物受N、P養(yǎng)分的限制格局［41-42］。土壤養(yǎng)分限制和植物群落物種組成更替的關(guān)系非常密切，在養(yǎng)分梯度上任何一點(diǎn)的養(yǎng)分限制大小，不僅依賴于物種的生物學(xué)特征，還依賴于為滿足植物最大的潛在生長(zhǎng)率所需要養(yǎng)分的豐富程度［43-44］。因此，同一區(qū)域上不同養(yǎng)分元素的限制作用，不但對(duì)植物種類的生態(tài)特征具有重要影響，也對(duì)群落的物種組成特征具有極強(qiáng)的選擇作用［45-46］。

目前植物生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)研究主要集中在區(qū)域性尺度的森林。例如，溫帶和北方森林生產(chǎn)力受N限制，而熱帶雨林和亞熱帶常綠林生產(chǎn)力普遍受到P的限制［38，41］。在同一區(qū)域的不同地點(diǎn)，由于生境差異、植被生活型不同、演替階段的差別以及人類干擾強(qiáng)度的不同，N、P養(yǎng)分的限制格局也可能不同［41，47］，不同功能類型的植物也會(huì)采取不同的適應(yīng)策略［48］。雜草的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)研究剛剛起步，僅有林新堅(jiān)［49］等的研究表明雜草植株的C／N、C／P、N／P與土壤C／N、C／P、N／P及生物量呈一定的顯著相關(guān)，施肥處理降低了雜草C／N與C／P，尤其是NPK＋牛糞施肥處理。他同時(shí)也指出施肥在一定程度上影響了冬閑期雜草的種群與C、N、P計(jì)量學(xué)特征，然而冬春季雜草C、N、P含量及其計(jì)量比能否作為表征農(nóng)田土壤肥力的敏感指標(biāo)，還有待進(jìn)一步研究。這讓我們有一些思考：不同養(yǎng)分管理模式下的農(nóng)田雜草養(yǎng)分限制格局是怎么樣的？?jī)?yōu)勢(shì)雜草的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征對(duì)養(yǎng)分管理的響應(yīng)又是如何？準(zhǔn)確回答這些問(wèn)題將有助于了解農(nóng)田雜草種群的變化過(guò)程和科學(xué)制定雜草綜合管理策略。

3 結(jié)論

雜草綜合管理的目的是總體上既控制雜草的發(fā)生量，又維持農(nóng)田雜草多樣性，利用作物與雜草的競(jìng)爭(zhēng)以及雜草種間競(jìng)爭(zhēng)使其相互制約，不使某一種雜草占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)［32］。因而，從這個(gè)角度來(lái)看，較豐富的農(nóng)田雜草多樣性更符合維持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)平衡與穩(wěn)定的目標(biāo)。基于不同的農(nóng)田養(yǎng)分管理模式下雜草群落的優(yōu)勢(shì)雜草物種組成、密度、生物量及生物多樣性有著顯著性差異的認(rèn)識(shí)，且綜合考慮農(nóng)田雜草的重點(diǎn)防治對(duì)象、作物與雜草的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，筆者提出土壤營(yíng)養(yǎng)調(diào)控假設(shè)，即：通過(guò)農(nóng)田養(yǎng)分管理來(lái)改善土壤肥力狀況，調(diào)控農(nóng)田雜草的種間和種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，控制農(nóng)田雜草群落結(jié)構(gòu)與雜草生物量，同時(shí)兼顧作物產(chǎn)量與雜草生物多樣性，達(dá)到維持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)平衡的目標(biāo)。農(nóng)田地面雜草、土壤種子庫(kù)都得到了研究人員較多的關(guān)注，但是尚未有將農(nóng)田雜草與環(huán)境因子進(jìn)行系統(tǒng)地聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行研究的報(bào)道。本假設(shè)擬將雜草—作物—環(huán)境因子三者有機(jī)聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)不同農(nóng)田養(yǎng)分管理模式下地面雜草和地下土壤種子庫(kù)的研究，明確地面雜草種群與雜草土壤種子庫(kù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；準(zhǔn)確分析不同養(yǎng)分管理模式下雜草種群的變化規(guī)律及其機(jī)制，探討用科學(xué)合理的養(yǎng)分管理措施來(lái)達(dá)到作物產(chǎn)量提高和兼顧農(nóng)田雜草生物多樣性保護(hù)的雙重效果。總之，當(dāng)前對(duì)于不同養(yǎng)分管理下雜草以及雜草種群的變化過(guò)程知之甚少，而這些往往又與雜草的防控和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定密切相關(guān)。因此，通過(guò)以上的分析，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)在競(jìng)爭(zhēng)理論和生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的指導(dǎo)下，開(kāi)展農(nóng)田養(yǎng)分管理對(duì)農(nóng)田雜草的影響及其作用機(jī)理研究，以期闡明農(nóng)田養(yǎng)分管理對(duì)雜草種群變化過(guò)程的影響機(jī)制，為制定雜草綜合管理策略以及保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境提供新的思路。

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Ecological weed control strategy based on farmland nutrient management

Pan Junfeng1，2， Wan Kaiyuan1， Tao Yong1， Liu Yi1， Li Zhiguo1， Zhang Guoshi1，3， Chen Fang1，3
（1.Wuhan Botanical Garden，Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430074，China；2.Anhui Agricultural University，Hefei 230036，China；3.China Program of International Plant Nutrition Institute，Wuhan 430074，China）

Farmland weed is an important part in agricultural ecological system，and investigating the responses and mechanisms of farmland weed communities to nutrient management patterns is the key for controlling farmland weeds through rational fertilization.Therefore，the authors summarized the research progress in the relationship between farmland nutrient management and weed，and pointed out the existing problems.In addition，we analyzed the ecological weed control strategy in terms of key prevention and control species of farmland weeds，confirmation of farmland dominant weed species and the critical period of competition，and the characteristics of ecological stoichiometry of weeds.Based on these analyses，the authors put forward the assumption of nutritional regulation，which would provide a new approach for making better integrated management strategy and protecting farmland ecological environment.

nutrient management； farmland weed； soil seed bank； diversity； ecological stoichiometry

S 451.1

A

10.3969／j.issn.0529-1542.2014.03.002

2013-08-08

2014-02-10

國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所科研基金（IPNI-HB-34）；濕地演化與生態(tài)恢復(fù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題（2011-02）

*通信作者 E-mail：fchenipni＠126.com