不同施肥方式對稻麥輪作制稻田雜草群落的影響

張海艷 朱榮松 孫國俊

摘要：為揭示不同施肥（純施化肥、有機肥配施化肥、秸稈還田配施有機無機肥、有機無機復(fù)混肥）對稻—麥兩熟制區(qū)稻田雜草的影響，以南京農(nóng)業(yè)大學連續(xù)4年固定施肥金壇試驗田為材料，于014年水稻收獲前進行了雜草群落調(diào)查，研究不同施肥、秸稈還田水稻田間雜草種類、密度、高度和雜草多樣性指數(shù)的差異。結(jié)果表明：試驗水稻田共記錄雜草1種，分屬7科、11屬。稗草（Echinochloa crusgalli）、鴨舌草（Monochoria vaginalis）、多花水莧（Aannia ultiflora）、水莧菜（A baccifera）、陌上菜（Lindernia procubens）廣泛分布于各試驗田塊。長期施肥可減少稻田雜草種類及發(fā)生密度。其中闊葉雜草和莎草科雜草在試驗設(shè)定的各施肥措施下其種類和密度均顯著下降，但株高顯著增加；禾本科雜草種類、密度和株高幾乎不受影響。秸稈還田配施化肥、有機肥配施化肥、有機無機復(fù)混肥+穗肥尿素和純施化肥的田塊中，雜草群落多樣性指數(shù)低、均勻度指數(shù)相對較低，優(yōu)勢度指數(shù)較高，容易使單一優(yōu)勢雜草種類暴發(fā)，造成較嚴重危害；秸稈還田配施有機肥化肥、有機無機復(fù)混肥一次施用的稻田環(huán)境中，雜草群落多樣性指數(shù)較高，均勻度指數(shù)較高，優(yōu)勢度指數(shù)較低，雜草群落結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，群落相對較穩(wěn)定，且雜草密度較低，對水稻的生長危害較輕。

關(guān)鍵詞：化肥；有機無機肥配施；秸稈還田；有機無機復(fù)混肥；雜草；水稻田

中圖分類號：941；11文獻標志碼：A文章編號：100-9X（01）01-000-0[7]

Abstracthe effects of several fertilizers（pure cheical fertilizer，organic anure with cheical fertilizer，straw returning with organic and inorganic fertilizer ，organic and inorganic copound fertilizer on weed counities in rice fields were deterined under a rice-wheat cropping syste during four consecutive years at Nanjing Agricultural University in intan A survey of weed species，density，height and diversity index was conducted before the rice harvest in 014 to analyzethe relationship between the weed population distribution and the fertilizer used Echinochloa crusgalli，Monochoria vaginalis，Aannia ultiflora，A baccifera and Lindernia procubens were the ain weed species in all the treatents Long-ter fertilization could reduce the occurrence and density of soe weed species he nuber and density of broadleaf and Cyperaceae weeds decreased significantly when fertilizers were used，but their height increased significantly；the density and height of grassy weeds were alost unaffected [P]traw returning with cheical fertilizer，organic anure with cheical fertilizer，organic and inorganic copound fertilizer[P]urea fertilization for head sprouting and pure cheical fertilizer treatent reduced species diversity index but increased the weed doinance index and lowered the evenness index，easily caused serious harfulness traw returning with once-applied organic and inorganic fertilizer ororganic and inorganic copound fertilizer treatents had higher species diversity index and evenness index，lower weed doinance index and density，coplicated weed counity structure，and less harfullness to riceey wordscheical fertilizer；organic fertilizers plus cheical fertilizer；straw returning；organic and inorganic fertilizer；weeds；rice fields

雜草是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要生物組分，與作物在光照和水肥方面競爭激烈，是制約作物產(chǎn)量的重要因子[1-4]，維持適當數(shù)量的雜草對保護農(nóng)田生物多樣性發(fā)揮著重要作用[-]。農(nóng)田管理措施能對田間雜草的種群組成及其生物多樣性產(chǎn)生影響[7-10]。肥料和除草劑是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)主要的投入品[11]，施肥改變土壤養(yǎng)分含量及其結(jié)構(gòu)，直接提高作物的產(chǎn)量及競爭優(yōu)勢，從而改變農(nóng)田中雜草群落的演替過程[1]。

0世紀0年代，化學肥料開始逐漸取代有機肥，大量實踐表明，化肥雖能快速提高作物產(chǎn)量，但長期施用不僅會對土壤結(jié)構(gòu)、土壤肥力產(chǎn)生影響，還會對土壤生物多樣性等產(chǎn)生嚴重影響[11，1]，雜草群落也隨之發(fā)生變化[1]。研究長期不同施肥條件下農(nóng)田雜草種群組成及其生物多樣性的變化意義重大[14]，在更好地為田間雜草的管理提供理論依據(jù)的同時，找到既能讓作物高產(chǎn)，又能讓田間維持較高生物多樣性的施肥方法。研究發(fā)現(xiàn)，土壤養(yǎng)分含量顯著影響農(nóng)田雜草的密度、多樣性指數(shù)以及群落結(jié)構(gòu)[1-1]。李儒海等研究表明，單施化肥（平衡施用N、P、肥），化肥配施豬糞，化肥配施夏季、秋季和全年秸稈處理均能顯著改變田間雜草群落的組成，改變某些雜草在群落中的優(yōu)勢地位，從而抑制其發(fā)生危害程度[17-1]。黃愛軍等研究表明，通過合理施肥和秸稈還田措施，可對稻油輪作模式中春季雜草群落進行有效調(diào)控[19]。Major等研究表明，有機肥的施入能降低雜草密度，同時影響雜草群落多樣性指數(shù)[0-1]。

太湖地區(qū)是我國典型的稻麥兩熟制高產(chǎn)區(qū)域，施肥作為重要的農(nóng)田管理措施[-]，對該特定區(qū)域農(nóng)田生物多樣性及雜草影響的研究報道較少，特別是稻田雜草群落對有機無機肥配施、秸稈還田配施有機肥化肥和商品有機無機復(fù)混肥施用等趨勢性施肥措施的響應(yīng)缺乏直接研究。因此，本研究立足于太湖地區(qū)南京農(nóng)業(yè)大學的長期定位施肥試驗，探討不同施肥、秸稈還田處理下稻田雜草群落的異質(zhì)性，為農(nóng)田雜草的生態(tài)治理、生物多樣性的保護提供依據(jù)。

1材料與方法

[]11試驗地概況

試驗點位于江蘇省常州市金壇區(qū)指前鎮(zhèn)建春村（1°9′41″N，119°′″E），海拔高度10，屬亞熱帶濕潤季風性氣候，年均氣溫1 ℃，年均濕度7%，年降水量1 047 。

田間試驗始于010年11月小麥季，為夏水稻—冬小麥的水旱輪作體系。調(diào)查時間：014年10月1—1日。試驗小區(qū)共個（7個處理×4次重復(fù)），每小區(qū)40 （ × ），隨機區(qū)組排列，小區(qū)間水泥埂隔離，防止串水串肥。供試土壤為脫潛型水稻土（烏柵土）；該季試驗水稻014年月日育秧，月17日栽插，栽插株行距為1 c×0 c，品種為武運粳號。月4日所有處理用%芐嘧磺隆·苯噻酰草胺可濕性粉劑09 kg/h拌細土均勻撒施封閉處理。

試驗設(shè)計施肥措施：（1）C，完全不施肥；（），純NP（100%當?shù)赜昧?，下同）；（）M11，牛糞堆肥（ 000 kg/h）70%NP；（4），秸稈全量還田100%NP；（）M1，秸稈全量還田牛糞堆肥（ 000 kg/h）70%NP；（）MOI1，基肥牛糞有機無機復(fù)混肥（100 kg/h）穗肥尿素（10 kg/h）；（7）MOI，牛糞有機無機復(fù)混肥（ 0 kg/h）作基肥，全程一次施肥。處理純NP肥料運籌方案為基肥：配方肥（N-PO-O=1%-7%-10%）7 kg/h；分蘗肥：尿素19 kg/h；拔節(jié)孕穗肥：（N-PO-O=1%-%-1%） kg/h尿素40 kg/h；N、PO、O用量分別為00、7、71 kg/h。牛糞堆肥養(yǎng)分含量：NPOO≥%，有機質(zhì)≥4%。

[]1研究方法

在水稻成熟期點取樣調(diào)查作物田間密度、高度，成熟后每處理試驗小區(qū)收獲水稻，脫粒曬干，稱量籽粒實產(chǎn)。在水稻乳熟期（014年10月1—1日），每小區(qū)采用“形9點取樣法進行調(diào)查[4]，每個樣方0 （0 ×0 ），分別記載雜草種類、數(shù)量、高度。

[]1數(shù)據(jù)分析

按下列公式計算雜草相對多度：

[]RA%=RU%+R%+R%。

式中，RU、R、R分別為某雜草相對均度、相對密度、相對頻度。田間均度：某雜草在田塊中出現(xiàn)樣方數(shù)占調(diào)查田塊總樣方數(shù)百分比；田間頻度：某雜草出現(xiàn)的田塊數(shù)占總調(diào)查田塊數(shù)的百分比（單樣地計算方法：某雜草在樣地中出現(xiàn)樣方數(shù)占該樣地調(diào)查總樣方數(shù)的百分比）；田間密度：某雜草在各調(diào)查田塊平均密度和與田塊數(shù)之比；相對均度：某雜草均度與各種雜草均度和之比；相對密度：某雜草平均密度與各種雜草密度之和相比；相對頻度：某雜草頻度與各種雜草頻度之和相比；相對多度較大的雜草將被視為當?shù)氐闹饕獌?yōu)勢雜草，體現(xiàn)雜草豐富程度[-]。

物種多樣性指數(shù)計算公式如下：

其中為物種總數(shù)，Pi=Ni/N，N為樣方中總個體數(shù)，Ni為樣方中第i物種的個體數(shù)。

采用P 10軟件對不同施肥處理下水稻成熟期的密度、株高、產(chǎn)量以及雜草的密度、高度、物種多樣性指數(shù)進行單因素方差分析（one-way ANOVA），并進行L檢驗。

[1][]結(jié)果與分析

[]1對水稻生長的影響

調(diào)查結(jié)果顯示，施肥可顯著提高水稻的有效穗數(shù)和株高，從而提高產(chǎn)量。各施肥處理的水稻有效穗數(shù)無差異，但株高不盡相同。與純施化肥處理比較，有機肥配施化肥M11、秸稈還田配施化肥、配施有機肥化肥M1處理有提高水稻生物量的趨勢，產(chǎn)量也有相應(yīng)提高的趨勢；各施肥處理產(chǎn)量均顯著高于不施肥處理（表1）。

對水稻田雜草種類的影響

1對水稻田雜草組成與分布的影響

由表可以看出，試驗水稻田共查見雜草1種，分屬7科、11屬，稗草（Echinochloa crusgalli）、千金子（Leptochloa chinensis）、鴨舌草（Monochoria vaginalis）、多花水莧（Aannia ultiflora）、水莧菜（A baccifera）、陌上菜（Lindernia procubens）等為試驗田間的主要雜草群落。不同施肥、秸稈還田顯著影響了田間的雜草種類組成和分布。與完全不施肥處理C比較，M11、、M1、MOI1、MOI處理主要減少的是莎草科雜草。

對水稻田雜草種類數(shù)量的影響

調(diào)查結(jié)果（圖1）顯示，純施化肥處理和不施肥處理C的雜草種類最多，平均有雜草種。與上述個處理比較，化肥配施有機肥M11、秸稈還田配施有機肥化肥處理M1有降低稻田雜草種類的趨勢；秸稈還田配施化肥、有機無機復(fù)混肥施用處理MOI1、MOI可顯著降低稻田雜草種類。

[]對水稻田雜草生長的影響

由表可以看出，不施肥C處理平均有雜草97株/，施肥和秸稈還田配施肥料處理可顯著降低水稻田雜草總密度； 與其他施肥和秸稈還田配施肥料處理比較，有機無機復(fù)混肥的施用有降低水稻田雜草總密度的趨勢。對不同雜草的影響主要表現(xiàn)為施肥和秸稈還田配施肥料處理有降低水稻田禾本科雜草的趨勢，但基本不影響其生長高度；施肥和秸稈還田配施肥料處理可較為明顯地降低闊葉雜草的密度，可顯著降低莎草科雜草的密度，并可顯著提高闊葉雜草、莎草科雜草的生長高度。

[]4對水稻田雜草生物多樣性的影響

基于不同施肥及秸稈還田配施肥料處理的雜草組成和數(shù)量分析，結(jié)果表明：完全不施肥的C處理雜草物種多樣性hannon指數(shù)′值為17，在各處理中最大，且與有機無機復(fù)混肥施用處理MOI1和MOI之間存在顯著差異（表4），與其他各處理間無顯著差異。不施肥處理C的雜草群落優(yōu)勢度hannon指數(shù)值與有機無機復(fù)混肥施用MOI1處理間有顯著差異，其他處理間無差異。各處理間的雜草群落Pielou均勻度指數(shù)值無差異。

[1][]討論

肥料的施用能提高土壤中相應(yīng)營養(yǎng)元素的含量，作物的生長通常能抑制絕大部分雜草的發(fā)生，通過增加作物競爭優(yōu)勢和培育農(nóng)田生境來綜合治理雜

草的方法越來越受到關(guān)注，施肥是最有效直接的措施，肥料在增加作物產(chǎn)量的同時能有效減少雜草密度[0-1]。本研究結(jié)果表明，不同施肥、秸稈還田等措施顯著影響了水稻田間的雜草種類組成和分布。增施有機肥及秸稈還田水稻田環(huán)境中雜草種類明顯下降，在各種施肥措施下闊葉雜草和莎草科雜草為主要減少的雜草種類。施肥與否、施肥的種類對稻田禾本科雜草、闊葉雜草、莎草科雜草生長的影響不盡相同：施肥可顯著降低稻田雜草密度，主要是降低了闊葉雜草、莎草科雜草密度。這可能是由于施肥使得水稻的種群生長量大，有效占領(lǐng)了有效的生態(tài)位，使得雜草剩余的生態(tài)位減少，從而有效壓低了田間雜草密度。推測造成雜草種類及密度下降原因，肥料的施用顯著增加了土壤中氮磷鉀的含量，改變農(nóng)田養(yǎng)分環(huán)境，使土壤微生物的多樣性提高[-4]，從而加大了微生物對雜草種子的腐解作用；另外秸稈還田降解時會產(chǎn)生一些抑制雜草種子萌發(fā)的物質(zhì)，從而導致雜草密度降低[17]。在不同施肥措施下，稻田闊葉雜草和莎草科雜草高度均顯著增加，雜草與作物之間存在對光照、土壤養(yǎng)分與水分等資源競爭，肥料施用后，水稻迅速生長，株高和生物量必然會顯著增加，雜草為保持與作物的競爭力必然在株高上產(chǎn)生一定的補償效應(yīng)，以利于截獲和轉(zhuǎn)化更多的光能，提高光能利用率。不同肥料的施用及秸稈還田不僅僅是提高土壤中相應(yīng)營養(yǎng)元素的含量，更為關(guān)鍵的是改善了土壤的物理、化學和生物性狀，從而改變土壤的資源環(huán)境，促進作物的健壯生長，對雜草生長產(chǎn)生影響。

不同的田間施肥使雜草種類、優(yōu)勢雜草組成、各種雜草密度和相對多度均發(fā)生變化，導致物種多樣性指數(shù)和物種豐富度指數(shù)的不同[]。生物多樣性分析結(jié)果表明，不同肥料施用導致稻田雜草物種多樣性指數(shù)降低，雜草優(yōu)勢度指數(shù)提高，均勻度指數(shù)趨低，容易造成危害。雜草物種豐富度、多樣性、均勻度與優(yōu)勢度是從不同角度衡量群落穩(wěn)定性的重要指標，雜草物種豐富度、群落物種多樣性與均勻度越大，優(yōu)勢度越小，則物種群落的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其反饋系統(tǒng)也就越強大，對于環(huán)境的變化或來自物種群落內(nèi)部種群波動的緩沖作用越強，物種群落也就越穩(wěn)定，這樣的雜草群落優(yōu)勢種不太突出，雜草也就不容易嚴重發(fā)生[]。本研究結(jié)果表明，秸稈還田配施化肥、有機肥配施化肥、有機無機復(fù)混肥+穗肥尿素和純施化肥的稻田中，雜草群落多樣性指數(shù)低，均勻度指數(shù)相對較低，優(yōu)勢度指數(shù)較高，容易使單一優(yōu)勢雜草種類暴發(fā)，造成較嚴重危害；秸稈還田配施有機肥化肥、有機無機復(fù)混肥一次施用的稻田環(huán)境中，雜草群落多樣性指數(shù)較高，均勻度指數(shù)較高，優(yōu)勢度指數(shù)較低，雜草群落結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，群落相對較穩(wěn)定，且雜草密度較低，對水稻的生長危害較輕。因此，均衡的施肥措施更容易形成穩(wěn)定的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，配合科學的雜草防除策略，保持農(nóng)田的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性。

事實上水稻田植物的生態(tài)競爭，主要是農(nóng)作物與雜草的競爭，通過不同施肥增加了農(nóng)作物的生物量，形成生態(tài)位競爭，而影響雜草生長。化肥、有機肥和秸稈的施用直接改變土壤理化性狀，不同類型化肥有機肥的配施在提高作物競爭優(yōu)勢的同時影響不同雜草的種內(nèi)和種間競爭，導致不同的處理間雜草分異[7]。該試驗研究雖然是長期不同類型肥料施用對水稻田生態(tài)過程的一個片段，但已可以闡明，合理、科學施肥可在一定程度上抑制農(nóng)作物田雜草的危害。

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