不同施肥量对稻茬冬小麦田当季杂草群落的影响

李儒海， 褚世海， 魏守辉， 黄红娟， 张朝贤

(1.湖北省农业科学院植保土肥研究所/农业部华中作物有害生物综合治理重点实验室/农作物重大病虫草害防控湖北省重点实验室，

湖北武汉 430064；2.中国农业科学院植物保护研究所，北京 100094)



不同施肥量对稻茬冬小麦田当季杂草群落的影响

李儒海1， 褚世海1， 魏守辉2， 黄红娟2， 张朝贤2

(1.湖北省农业科学院植保土肥研究所/农业部华中作物有害生物综合治理重点实验室/农作物重大病虫草害防控湖北省重点实验室，

湖北武汉 430064；2.中国农业科学院植物保护研究所，北京 100094)

摘要：为明确不同施肥量对长江中下游稻茬冬小麦田当季杂草群落的影响，通过田间小区试验研究了不同施肥量条件下冬小麦田间杂草群落的组成以及在4个生育期(越冬期、返青期、拔节期、穗期)田间杂草密度和生物量的变化。结果表明，在冬小麦越冬期，3种不同施肥量处理(氮磷钾复合肥562.5、750 kg/hm2、937.5 kg/hm2；复合肥的N、P2O5、K2O含量均为16%)对当季麦田主要杂草密度和鲜生物量的影响差异不显著。从小麦返青期到穗期，在供肥更充足的937.5 kg/hm2处理中杂草的总密度和总鲜生物量显著低于其他2个较低施肥量处理。3种不同施肥量对冬小麦产量、单位面积有效穗数、每穗实粒数的影响差异显著，对千粒质量的影响差异较小。

关键词：施肥量；稻茬冬小麦；当季；杂草群落；密度；生物量

农田杂草与作物竞争光照、土壤养分与水分等资源，是影响作物生长导致减产的主要因素之一[1]。因而，为保证作物生长良好，就必须对田间杂草进行合理防控。农田杂草群落组成直接受到农业栽培措施的影响，其中施肥是一项很重要的管理措施。通过施肥，不仅对作物的生长发育产生影响，同时也能影响田间各种杂草的生长，从而对农田杂草群落产生影响[2]。

关于长期不同施肥方式对农田杂草群落结构和多样性的影响研究已开展较多，结果均表明长期不同施肥方式对田间杂草群落组成、群落结构和多样性等都有显著影响[3-5]。依托小麦田长期定位施肥试验的研究表明，不同施肥处理田间杂草种类与各杂草相对丰度均发生变化，且各处理间Shannon多样性指数、Shannon均匀度指数和Margalef物种丰富度指数均存在差异[6]；随着土壤养分状况的改善，杂草的物种多样性逐渐减少，平衡施肥处理的杂草群落多样性指数低于非平衡施肥处理[7]；上层土壤有效养分含量对杂草群落的影响依次为P>N>K[8]。这些结果是长期不同施肥处理对杂草群落的持续累计效应导致的，对揭示杂草群落对长期不同施肥的响应规律具有重要意义。然而，麦田不同施肥对当季田间杂草群落的影响更为剧烈，其结果对制定麦田当季杂草防控策略更具指导价值；但是，目前仅见在黄土高原旱作麦区进行的此方面研究[9]，尚未见在长江中下游稻茬麦区进行的类似研究报道。为此，我们选择长江中下游典型稻茬麦田，研究不同施肥量对冬小麦当季杂草群落的影响，期望能为该地区稻茬麦区通过采取合理施肥措施来兼顾保障小麦产量与控制杂草危害提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验区自然条件

湖北省位于中国中部，长江中游，东经108°21′～116°07′、北纬29°01′～33°16′，属亚热带季风气候区，地貌类型复杂。其中江汉平原、武汉市及周边雨量充沛，年均降水量1 100～1 400 mm，作物旺盛生长期内的活动积温为5 100～5 400 ℃，旱地、水田并重，以水稻—小麦连作为主[10]，试验即在位于该区域的湖北省农业科学院南湖试验站进行。

1.2试验设计及栽培管理

供试土壤为中等肥力水稻土，前茬为水稻，含有机质1.65%、碱解氮105.5 mg/kg、有效磷 8.7 mg/kg、速效钾82.4 mg/kg，pH值6.9。小麦品种为“鄂麦596”，2013年10月20日播种，播种量为165 kg/hm2，2014年5月20日收获。试验设3个不同施肥量处理，即Ⅰ：复合肥750 kg/hm2×75%、Ⅱ：复合肥750 kg/hm2、Ⅲ：复合肥750 kg/hm2×125%。每个处理设16次重复(供4个不同时期采集杂草样本，每个时期4次重复)，共48个小区，小区面积为4 m2，随机区组排列。复合肥(N、P2O5、K2O的含量均为16%，俄罗斯产，罗斯托夫化肥进出口有限公司)在小麦播种前一次性作种肥混施入0～20 cm 土层。试验期间未除草，其他田间管理同一般大田试验，全生育期未补充灌溉。

1.3调查方法及数据处理

分别于冬小麦越冬期(2013年12月25日)、返青期(2014年2月7日)、拔节期(2014年3月25日)和穗期(2014年4月15日)4 个时期采集杂草样本。在每个小区随机设置3个0.25 m2(50 cm×50 cm)的样方，将样方中的所有杂草拔出、装袋，带回室内识别种类、计数，并称量鲜质量。小麦产量结构和实产测定在穗期调查取样的12个小区中进行，于小麦收获期在每小区取3点，每点面积0.25 m2(50 cm×50 cm)，考察各小区冬小麦的产量结构并测实产。

试验数据使用Excel进行处理，并使用SPSS 13.0进行统计分析，测验各处理间的差异显著性。

2结果与分析

2.1施肥量对杂草密度的影响

据4次采样调查，各试验小区共发现8种杂草，包括牛繁缕(Malachiumaquaticum)、泥胡菜(Hemisteptalyrata)、稻槎菜(Lapsanaapogonoides)、菵草(Beckmanniasyzigachne)、棒头草(Polypogonfugax)、日本看麦娘(Alopecurusjaponicus)、看麦娘(A.aequalis)和野燕麦(Avenafatua)。其中牛繁缕、菵草、棒头草和日本看麦娘等4种发生密度较大，群体数量占整个杂草群落的95%以上。

在小麦越冬期，主要杂草的密度和所有杂草的总密度在3种施肥量处理间差异均不显著。其中菵草的密度最高，大于390株/m2；牛繁缕的密度次之，大于100株/m2；棒头草与日本看麦娘的密度相当，为35株/m2左右(表1)。在小麦越冬期，小麦和杂草植株均很矮小，需肥量很小，此时肥料不是杂草生长的限制因子，因而不同施肥处理间杂草密度差异不显著。

在小麦返青期，菵草的密度在施肥量处理Ⅰ(复合肥750 kg/hm2×75%)中为379.5株/m2，显著大于施肥量处理Ⅱ(复合肥750 kg/hm2)，也显著大于施肥量处理Ⅲ(复合肥750 kg/hm2×125%)；牛繁缕的密度在各施肥量处理间的差异与菵草相似。棒头草和日本看麦娘的密度在3种施肥量处理间差异不显著。所有杂草的总密度在施肥量处理I中为556.1株/m2，显著大于施肥量处理II和施肥量处理III(表1)。小麦在返青期的需肥量开始增加，在供肥更充足的处理III中长势更旺盛，在与杂草的竞争中优势较大，抑制了杂草的生长，因而该施肥量处理中杂草的总密度显著低于其他2个处理。

在小麦拔节期，菵草的密度在施肥量处理I中为357.5株/m2，显著大于处理II和处理III，但处理II与处理III间差异不显著。牛繁缕、棒头草和日本看麦娘的密度在3种施肥量处理间差异不显著。所有杂草的总密度在施肥量处理I中为497.9株/m2，显著大于处理II和处理III，但处理II与处理III间差异不显著(表1)。拔节期是小麦需肥旺盛期，在供肥不足的处理I中小麦长势较弱，对杂草的抑制作用较小，而且杂草比小麦更能适应缺肥的环境，因而该处理中杂草的总密度显著高于其他2个处理。

在小麦穗期，菵草的密度在施肥量处理I中为303.6株/m2，显著大于处理II和处理III，但处理II与处理III间差异不显著。牛繁缕、棒头草和日本看麦娘的密度在3种施肥量处理间差异不显著。所有杂草的总密度在施肥量处理I中为439.1株/m2，显著大于处理II和处理III(表1)。穗期也是小麦需肥旺盛期，各处理小麦的长势及与杂草的竞争关系与拔节期类似。

表1　小麦不同生育期不同施肥量处理稻茬麦田杂草的密度

注：施肥量处理I：复合肥750 kg/hm2×75%，施肥量处理II：复合肥750 kg/hm2，施肥量处理III：复合肥750 kg/hm2×125%。在每一生育期同一列数字后的小写或大写字母不同表示在5%或1%水平上不同施肥量处理间差异显著。

2.2对杂草鲜生物量的影响

在小麦越冬期，主要杂草的鲜生物量和所有杂草的总鲜生物量在3种施肥量处理间差异均不显著。其中菵草的鲜生物量最高，大于37 g/m2；牛繁缕的鲜生物量次之，大于7 g/m2；棒头草与日本看麦娘的鲜生物量均较小，为4 g/m2左右(表2)。

在小麦返青期，各施肥量处理中杂草的鲜生物量较越冬期均有所增加。菵草鲜生物量在施肥量处理I中为55.6 g/m2，显著大于在处理II中的46.4 g/m2，也显著大于处理III中的40.7 g/m2。牛繁缕的鲜生物量在3个施肥量处理间的差异显著性与菵草类似。棒头草与日本看麦娘的鲜生物量均较小，为5 g/m2左右，在3个施肥量处理间的差异均不显著。所有杂草的总鲜生物量在3个施肥量处理间差异显著，表现为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ(表2)。

在小麦拔节期，各施肥量处理中杂草的鲜生物量较越冬期和返青期均大幅增加。菵草鲜生物量在施肥量处理Ⅰ中为202.7 g/m2，显著大于处理Ⅱ和处理Ⅲ。牛繁缕、棒头草、日本看麦娘的鲜生物量在3个施肥量处理间均无显著差异。所有杂草的总鲜生物量在施肥量处理Ⅰ中为318.4 g/m2，均显著大于处理Ⅱ和处理Ⅲ，但处理Ⅱ与处理Ⅲ间差异不显著(表2)。

在小麦穗期，各施肥量处理中杂草的鲜生物量较拔节期均有所增加。菵草鲜生物量在施肥量处理Ⅰ中为272.4 g/m2，显著大于处理Ⅱ和处理Ⅲ。棒头草在施肥量处理Ⅰ中为38.0 g/m2，与处理Ⅱ无显著差异，但显著高于处理Ⅲ。牛繁缕和日本看麦娘的鲜生物量在3个施肥量处理间均无显著差异。所有杂草的总鲜生物量在施肥量处理Ⅰ中为436.1 g/m2，显著高于处理Ⅱ和处理Ⅲ，处理Ⅱ也显著高于处理Ⅲ(表2)。

表2　小麦不同生育期不同施肥量处理稻茬麦田杂草的鲜生物量

注：施肥量处理Ⅰ：复合肥750 kg/hm2×75%，施肥量处理Ⅱ：复合肥750 kg/hm2，施肥量处理Ⅲ：复合肥750 kg/hm2×125%。在每一生育期同一列数字后的小写或大写字母不同表示在5%或1%水平上不同施肥量处理间差异显著。

2.3对小麦产量结构的影响

总体上看，不同施肥量对冬小麦产量结构的影响差异显著。冬小麦的单位面积有效穗数、每穗实粒数及小区实际产量在3种施肥量处理间的大小顺序为：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，且3种处理间差异显著。施肥量处理Ⅲ中冬小麦的千粒质量为47.28 g，与处理Ⅱ(47.17 g)差异不显著，二者均显著大于处理Ⅰ(46.25 g)(表3)。由此可以发现，施肥主要通过影响冬小麦单位面积有效穗数、每穗实粒数导致产量差异。

表3　不同施肥处理的稻茬冬小麦产量结构

注：施肥量处理Ⅰ：复合肥750 kg/hm2×75%，施肥量处理Ⅱ：复合肥750 kg/hm2，施肥量处理Ⅲ：复合肥750 kg/hm2×125%。在每一生育期同一列数字后的小写或大写字母不同表示在5%或1%水平上不同施肥量处理间差异显著。

3结论与讨论

不同施肥量对小麦田杂草密度和鲜生物量的影响有显著差异。在小麦越冬期，小麦和杂草植株均很矮小，需肥量很小，此时肥料不是杂草生长的限制因子，且小麦与杂草间几乎没有竞争，因而不同施肥量处理间杂草密度和鲜生物量差异不显著。从小麦返青期到穗期，小麦需肥量逐渐增大，在供肥更充足的处理III中小麦长势更旺盛，在与杂草的竞争中优势较大，抑制了杂草的生长，因而该施肥量处理中杂草的总密度和总鲜生物量显著低于其他2个处理。本研究结果与侯红乾等的结果[9]一致。实际上，施肥量对杂草群落的影响很大程度上是通过调节作物与杂草的竞争关系实现的：供肥充足时，作物生长旺盛，在与杂草的竞争中处于优势，有效遮挡了阳光，抑制了杂草的光合作用，从而导致杂草长势减弱、竞争力下降[2，6-9，11]。

戴晓琴等研究发现，分次施肥促进了麦田杂草的萌发和生长，返青期灌溉追肥促进杂草快速生长，对播娘蒿(Descurainiasophia)和麦家公(Lithospermumarvense)生物量的影响达到显著水平[12]。本研究中不同施肥量处理的复合肥在小麦播种前均一次性作种肥混施入0～20 cm土层中，没有追肥，因而避免了追肥对麦田杂草群落造成的影响。

不同施肥量对冬小麦产量的影响差异显著。不同施肥量主要通过影响冬小麦单位面积有效穗数、每穗实粒数导致产量差异，但对千粒质量的影响较小。

作物施肥管理是杂草管理系统的重要组成部分，为了更安全生态地防控田间杂草，要充分利用施肥对作物与杂草竞争关系的调节作用，施用适量的肥料，达到保障作物产量与品质，同时有效防控杂草，尽可能用最少量的除草剂有效地防除杂草，节约成本，降低除草剂污染农田的风险。至于肥料的施用方式、环境条件和杂草群落之间的关系仍需要进一步研究。

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《杂草科学》2015年影响因子为0.838

根据中国科学技术信息研究所和北京万方数据股份有限公司发布的《2015年版中国期刊引证报告(扩刊版)》，《杂草科学》的影响因子为0.838。

《杂草科学》编辑部

车晋滇，胡彬，贾峰勇. 北京市韭菜田杂草种类及危害调查[J]. 杂草科学，2015，33(3)：16-19.

Effects of Fertilizer Application Rates on In-season Weed Community

in Rice-wheat rotated Winter Wheat Fields

LI Ru-hai1，CHU Shi-hai1，WEI Shou-hui2，HUANG Hong-juan2，ZHANG Chao-xian2

(1. Institute of Plant Protection and Soil Science，Hubei Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Integrated Pest

Management on Crops in Central China，Ministry of Agriculture / Hubei Key Laboratory of Crop Diseases，Insect Pests and Weeds

Control，Wuhan430064，China；2. Institute of Plant Protection，China Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100094，China)

Abstract:To elucidate the effects of the application levels of nitrogen-phosphorus-potassium compound fertilizer (937.5 kg/hm2，750 kg/hm2，and 562.5 kg/hm2) on weed community in rice-wheat rotated winter wheat fields in the middle and lower reaches of Yangtze River valley，plot trials on weed community composition and the changes of density and biomass of weeds at 4 growth stages，overwintering stage，returning green stage，jointing stage and panicle stage，were carried out. The results showed that at overwintering stage of winter wheat，the effects of fertilizer rates did not differ significantly on density and fresh biomass of weeds. From returning green stage to panicle stage of winter wheat，the gross density and gross fresh biomass of weeds in heavier fertilization treatment (937.5 kg/hm2) were significantly less than those in other two fertilization treatments. The effects of compound fertilizer application rates varied significantly on winter wheat yield，effective panicle number per unit area and filled grain number per panicle，but insignificantly on 1000-grain weight.

Key words:fertilizer application rate；rice-rotated winter wheat；in season；weed community；density；biomass

通讯作者：张朝贤，研究员，博士生导师，主要从事农田草害可持续治理研究。E-mail：cxzhang@wssc.org.cn。

作者简介：李儒海(1973—)，男，湖北十堰人，博士，副研究员，主要从事杂草生物生态学及综合治理研究。E-mail：ruhaili73@163.com。

基金项目：公益性行业(农业)科研专项(编号：201303022)；湖北省农业科技创新中心资助项目(编号：2014-620-003-003)。

收稿日期：2015-08-10

中图分类号：S451

文献标志码：A

文章编号：1003-935X(2015)03-0011-05