施肥对油菜及田间杂草物质养分积累的影响

陆志峰， 鲁剑巍， 鲁君明， 任 涛， 刘秀秀， 刘 涛

(1.华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉 430070； 2.湖北省荆州市大同湖管理区农技中心，湖北荆州 434300)

施肥对油菜及田间杂草物质养分积累的影响

陆志峰1， 鲁剑巍1， 鲁君明2， 任 涛1， 刘秀秀1， 刘 涛1

(1.华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉 430070； 2.湖北省荆州市大同湖管理区农技中心，湖北荆州 434300)

在大田试验条件下，研究了不同施肥处理对油菜和田间杂草物质养分积累的影响，以期为油菜田杂草的生态防控提供理论依据。结果表明，氮磷钾硼配施(NPKB)处理油菜产量最高，为1 487.1 kg/hm2，其次是缺K(NPB)处理(1 431.2 kg/hm2)，缺P(NKB)和缺N(PKB)处理油菜产量均很低，分别为836.4 kg/hm2和407.7 kg/hm2，油菜干物质累积量的变化趋势与产量的一致。缺P处理杂草的干物质累积量最高，为2 751.0 kg/hm2，其次是缺N(1 669.8 kg/hm2)和缺K处理(1 029.4 kg/hm2)，NPKB处理的干物质累积量最低，仅为738.8 kg/hm2。施肥对植物养分含量有一定影响，缺P处理油菜N含量最高(2.06%)，但P含量最低(0.22%)；而缺N处理油菜N含量最低(0.89%)，但P含量最高(0.32%)；施肥对油菜K含量的影响不显著。缺N处理杂草P含量最高(0.50%)，NPKB处理杂草K含量最高(3.39%)，而其他各处理的N、P、K含量没有明显差别。NPKB处理和缺K处理油菜的养分累积量远大于杂草，缺N条件下杂草的养分累积量明显大于油菜，缺P处理杂草的N累积量低于油菜，而P和K的累积量都显著大于油菜。

施肥；油菜；杂草；干物质累积量；养分含量；养分累积量

油菜(BrassicanapusL.)是我国主要的粮油作物，常年油菜的播种面积为700万hm2，总产1200万t，均居世界首位；产量1 800 kg/hm2，高于世界平均水平[1]。杂草作为农业生态系统的重要组成部分[2-3]，与作物竞争生存空间、光照、养分和水分等资源，严重影响作物产量。油菜田杂草种类繁多，以看麦娘(AlopecurusaequalisSobol.)、野胡萝卜(DaucuscarotaL.)、猪殃殃(GaliumaparineL.)、牛繁缕[Malachiumaquaticum(L.) Fries]等杂草最为常见[4-6]。就我国目前杂草的管理而言，多集中于化学除草、机械防除等措施，传统的杂草防除技术不仅加大了人力资源的消耗，增加了环境治理的负担，诱导抗药性杂草的出现，还在一定程度上影响作物生长和产量[7-9]，通常可以造成油菜减产10%～20%，草害严重时减产达50%以上[10]。为保障生态环境和粮食安全，从单纯追求高产向以健康、安全为前提的优质高产的转变是我国作物生产的必经之路。采取生态控草技术，通过农业措施来控制杂草的发生，创造不利于杂草生长而有利于作物生长的环境[11]，能有效减少杂草对作物的危害，降低化学除草剂的不利影响。施肥是实现油菜增产必不可少的农艺措施，同时也是控制油菜田杂草生长的有效手段。有研究表明，单施化肥、常规施肥和化肥配施秸秆处理均能显著改变田间杂草群落的组成，增强油菜对杂草的竞争力，降低某些优势杂草在群落中的优势地位，从而抑制其发生危害的程度[12-13]。然而施肥控制杂草生长、降低杂草危害的机理并不是很清楚，本研究设置了不同施肥处理，从施肥对油菜及田间杂草物质养分积累的影响入手，旨在揭示油菜和杂草之间的养分竞争关系，为探究施肥增产的同时，实现生态控草提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验区安排在湖北省荆州市洪湖大同湖农场，土壤肥力中等。试验田块土壤的基本理化性状为：pH值7.09，有机质29.48 g/kg，全氮1.9 g/kg，速效磷7.38 mg/kg，速效钾155.76 mg/kg。供试油菜品种为华皖油5号。

试验设置4个施肥处理，分别为氮磷钾硼配施(NPKB)、磷钾硼配施(PKB，缺N)、氮钾硼配施(NKB，缺P)、氮磷硼配施(NPB，缺K)。采用坂田移栽的播种方式，于2011年9月20日育苗，10月25日移栽，移栽前5 d用41%草甘膦异丙胺盐水剂作为广谱除草剂进行喷雾除草，用量为 4 500 mL/hm2，移栽后不除草。每小区15 m2，3次重复。N、P2O5、K2O施用量分别为180、90、120 kg/hm2，肥料品种分别为尿素(含N 46%)、过磷酸钙(含P2O512%)、氯化钾(含K2O 60%)，另外补充硼砂 15 kg/hm2(含B 11%)。氮肥60%作基施、20%作越冬肥、20%作薹肥，磷、钾、硼肥全部基施。

2012年5月11日，每个小区取油菜样6株，同时取3个1 m2杂草(阔叶类杂草居多，主要为野胡萝卜、牛繁缕、猪殃殃)样方，将油菜和杂草洗净、烘干、称重、磨碎后测定养分含量。对各小区油菜进行单收单打，测得实产，将田间杂草收割后晒干测干重。

1.2 测定方法

植物样品采用H2SO4-H2O2消煮，利用半微量凯氏定氮法测定全氮含量，钼锑抗比色法测定全磷含量，火焰光度计法测定全钾含量。采用Microsoft Excel 2003软件进行计算。

2 结果与分析

2.1 施肥对油菜和杂草干物质累积的影响

施肥对油菜产量影响显著，NPKB处理产量最高，比缺N和缺P处理分别增产264.75%和77.80%；缺K处理的产量与NPKB处理的相当。施肥对油菜干物质的影响与其对产量的影响一致，NPKB处理油菜的干物质量是缺N和缺P处理的3.2倍和1.7倍。施肥同样显著影响杂草的干物质量，NPKB处理杂草的干物质量最低，缺N处理杂草干物质量是NPKB处理的1.3倍，显著高于油菜的干物质量；缺P处理杂草干物质量最高，略高于同一处理油菜的干物质量；缺K处理杂草干物质量显著低于油菜的干物质量。虽然施肥对油菜和杂草的干物质量有显著影响，但除缺氮处理外，其他各处理的干物质总量没有差异。

2.2 施肥对油菜和杂草养分含量的影响

从分析测定的油菜和杂草的养分含量来看(表2)，施肥对油菜N含量影响显著，而对杂草N含量的影响不明显。NPKB处理油菜的N含量比杂草高出9.04%；在缺N条件下，油菜的N含量最低，比杂草的低了32.58%；在缺P条件下，油菜的N含量最高，高出杂草36.42%；在缺K条件下，杂草的N含量比油菜的高16.56%。施肥同样影响着油菜和杂草的P含量，在缺N和缺K条件下的油菜P含量高于氮磷钾硼配施(NPKB)和缺P条件下的；在缺N时，杂草的P含量最大，比同一处理下油菜的高56.25%，其他各处理杂草P含量差别不大。缺N、缺P、缺K处理油菜的K含量比NPKB处理的分别低了40.46%、36.64%、22.14%。

表1 施肥对油菜和杂草干物累积的影响Table1 Effects of fertilization on dry matter accumulation of rapeseed and weeds kg/hm2

注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。表2、表3同。

表2 施肥对油菜和杂草养分含量的影响(%)Table 2 Effects of fertilization on nutrient content of rapeseed and weeds

2.3 施肥对油菜和杂草养分累积量的影响

表3表明，施肥明显影响油菜和杂草对养分的积累。在N累积量上，NPKB和缺K处理油菜的N累积量最高，缺N处理油菜的N累积量最低，杂草的N累积量在缺P时最高，其次是缺N处理，NPKB处理最低。除缺N处理杂草的N累积量高于油菜外(高78.88%)，其他各处理油菜的N累积量都高于杂草。在P累积量上，NPKB、缺K处理油菜的P累积量最高，而且都显著高于杂草的P累积量，分别是杂草P累积量的4.9、3.9倍；缺N、缺P处理杂草的P累积量高于油菜，分别是油菜P累积量的1.8、1.4倍。在K累积量上，NPKB处理油菜K累积量最大，缺N处理油菜的K累积量最小。在氮磷钾硼配施(NPKB)、缺K时，油菜的K累积量高于杂草，分别是杂草的2.9、2.3倍；而在缺N、缺P时，杂草的K累积量分别是油菜的1.7、1.5倍。

表3 施肥对油菜和杂草养分累积量的影响Table 3 Effects of fertilization on nutrient accumulation of rapeseed and weeds kg/hm2

3 结论与讨论

施肥显著影响着油菜的产量。有研究报道，施氮后油菜增产显著，平均增产量为269～1 537 kg/hm2，增产率为22.4%～181.3%；磷肥的增产作用不及氮，平均增产量为161～1 299 kg/hm2，增产率为12.9%～372.9%；不同区域油菜施钾增产效果差异较大，增产量和增产率分别为2～862 kg/hm2和0.3%～86.7%[14]。本研究中氮磷钾硼配施比缺氮、缺磷、缺钾处理分别增长264.75%、77.80%、3.91%，施氮的增产率高于前人研究，施磷和施钾的增产率与前人研究一致。从养分对产量的影响可以看出，该地区油菜的养分限制因子顺序为N>P>K。造成不同处理间产量上的差异的原因除了养分供应外，还应包括不同养分条件下杂草的竞争关系对油菜产量的影响。在油菜生长期间，氮、磷、钾的使用可促进植物对光能的利用和干物质生产、分配及转运，增强植物的抗逆性，而杂草与油菜竞争氮、磷、钾和水分，导致油菜植株瘦弱，分枝减少，角果数降低，严重影响产量[15-18]。

娄群峰等在研究氮肥用量对3种杂草与油菜间竞争关系的影响时发现增施氮肥有利于增强油菜对杂草的竞争能力[12]。本研究中，缺氮严重抑制了油菜生长，使其生物量和含氮量都大幅下降，而杂草在生存空间较为宽裕的条件下仍不能充分发挥其群体优势，说明杂草和油菜都是氮限制型植物，所以在缺氮条件下，油菜和杂草对氮素的竞争最为迫切。在氮磷钾硼配施时，油菜的干物质量是杂草的6.1倍，油菜群体的优势明显高于杂草。分析其原因，在越冬之前，油菜植株较小，对资源的需求量不大，植株间较为宽泛的空间以及充足的养分有利于杂草的生长，这与小麦等谷类作物前期杂草较多，后期逐渐减少的原因一致[19]。而当油菜进入蕾薹期后，植株旺盛生长并形成覆盖层，提高田间郁闭度[20]，对资源和空间的利用程度显著增加，处在下层空间的杂草因光照不足，无法合成自身生长所必须的营养物质，死亡率大大增加[12]。因此在养分充足的条件下，油菜对生存空间以及光照等资源的竞争优势是限制杂草生长的主要因子。与氮磷钾硼配施相比，缺磷较大程度地限制油菜的生长，却对杂草的生长有促进作用，使两者生物量相当。这是因为油菜在缺磷条件下生长发育受阻[21-22]，而一定程度的磷素缺乏正好能够满足田间杂草生长的需求，在油菜群体优势下降的同时，杂草的优势显著增加，以数量上的优势来实现总体生物量的提升。另外，我们也发现，杂草在缺磷时的干物质累积量是氮磷钾硼配施时的3.72倍，而植株的磷含量却没有因为群体的稀释效应下降很多，说明杂草是磷吸收型植物，这也正是杂草在缺氮和缺磷时磷累积量高的原因之一。由于土壤含钾量较高，因此施钾与否对油菜产量和生物量以及杂草的生物量影响较小。在油菜和杂草的干物质累积总量上，缺氮时干物质累积总量最小是因为氮素是油菜和杂草生长的共同限制因子；在氮磷钾硼配施、缺磷和缺钾时，干物质总量保持一致，一方面是因为油菜和杂草的生长不存在共同的养分限制因子，另一方面可能与资源空间所能容纳的最大生物量有关。

养分的缺乏影响油菜氮、磷、钾的含量。缺氮处理油菜的氮含量显著低于缺磷处理和缺钾处理，其中缺磷处理油菜的氮含量高于氮磷钾硼配施处理，因此缺磷可以促进油菜对氮素的吸收，提高油菜含氮量。缺氮条件下油菜的磷含量显著高于其他各处理，说明缺氮有利于提高油菜磷含量。这与张辉等的研究结果一致[23]，对于杂草而言，缺氮使杂草的磷含量增加，却没有影响杂草的氮含量，缺氮、缺磷、缺钾时杂草钾含量的降低与群体稀释效应有关。另外，造成作物和杂草养分含量差别的原因与两者具有不同的生物学特性和养分需求规律以及彼此对养分的竞争作用等有关[24-25]。植株的养分累积量受干物质量和养分含量的共同影响。氮磷钾硼配施和缺钾时，油菜累积的养分多于杂草；在缺氮条件下，杂草比油菜累积了更多的养分；在缺磷时，杂草对磷和钾的累积量多于油菜，但对氮的累积量比油菜少。有研究表明杂草和作物对营养的有效性具有不同的反应[24]，表现为对养分的敏感程度和对养分的有效利用程度不同。本研究中，油菜对氮肥的敏感程度和有效利用程度要强于杂草，施氮能更有效地促进油菜的生长以及对养分的吸收利用。

施肥是最重要和最广泛的农业生产管理措施之一[26]。从本研究可以看出，平衡施肥可以有效的降低油菜田杂草的群体数量，减少杂草对空间、光照、水分、养分等的竞争，有利于提高油菜产量和养分的利用效率。但是，长期平衡施肥降低了杂草群落生物多样性，显著影响杂草的群落结构[13，27-28]，在施肥增产的同时，如何减小对生物群落多样性的破坏需进一步研究。现阶段生物防除和生态防除技术的完善和应用仍旧远远不足，因此实现杂草的生态防除，对提高作物产量及品质，减少环境污染，维持生态系统平衡，实现生态可持续发展有重要意义。

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EffectsofFertilizationonNutrientAccumulationinRapeandWeedsintheField

LU Zhi-feng1， LU Jian-wei1， LU Jun-ming2， REN Tao1， LIU Xiu-xiu1， LIU Tao1

(1.College of Resources and Environment，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China；2.Datonghu Administration District Agro-Technology Extension Service Center of Jingzhou City，Jingzhou 434300，China)

In order to provide a theoretical basis for the ecological control of weeds，the effect of fertilization on nutrient accumulation by rape and weeds were tested in a field trial. The highest rape yield (1 487.1 kg/hm2) was obtained when NPKB was applied，followed by that obtained with the NPB treatment (1 431.2 kg/hm2). Very low yields of only 836.4 and 407.7 kg/hm2were obtained when NKB or PKB were used，respectively. The dry matter accumulation by rape followed the same pattern as yield. The highest accumulation of dry matter by weeds (2 751.0 kg/hm2) occurred when NKB was used followed in decreasing order by treatments with PKB (1 669.8 kg/hm2)，NPB (1 029.4 kg/hm2)，and NPKB (738.8 kg/hm2). Fertilization affected the nutrient content of the rape plant. The highest N content (2.06%) was found in plants treated with NKB but their P content was the lowest (0.22%). Conversely，when PKB was used，the N content was lowest (0.89%) but the P content was highest (0.32%). In weeds，the highest P content (0.50%) and K content (3.39%) were found when PKB and NPKB were used，respectively. The N，P and K contents in weeds did not differ with the application of the other treatments. Rape accumulated more nutrients than weeds when NPKB and NPB were used and likewise weeds treated with PKB accumulated more nutrients than rape. Weeds accumulated less N than rape but P and K accumulation in weeds was significantly higher than that of rape in the NKB treatment.

fertilization；rape；weeds；dry matter accumulation；nutrient content；nutrient accumulation

S565.4；S451

A

1003-935X(2013)01-0010-05

陆志峰，鲁剑巍，鲁君明，等. 施肥对油菜及田间杂草物质养分积累的影响[J]. 杂草科学，2013，31(1)：10-14.

2013-01-10

国家科技支撑计划(编号：2010BAD01B05)；国家油菜现代产业技术体系建设(编号：CARS-13)。

陆志峰(1989—)，男，浙江衢州人，硕士研究生，研究方向为现代施肥技术。E-mail：luzhifeng@webmail.hzau.edu.cn。

鲁剑巍，教授，博士，主要研究方向为现代施肥技术、土壤肥力。Tel：(027)61379276；E-mail：lunm@mail.hzau.edu.cn。