不同施肥方式对稻麦轮作制稻田杂草群落的影响

张海艳 朱荣松 孙国俊

摘要：为揭示不同施肥（纯施化肥、有机肥配施化肥、秸秆还田配施有机无机肥、有机无机复混肥）对稻—麦两熟制区稻田杂草的影响，以南京农业大学连续4年固定施肥金坛试验田为材料，于014年水稻收获前进行了杂草群落调查，研究不同施肥、秸秆还田水稻田间杂草种类、密度、高度和杂草多样性指数的差异。结果表明：试验水稻田共记录杂草1种，分属7科、11属。稗草（Echinochloa crusgalli）、鸭舌草（Monochoria vaginalis）、多花水苋（Aannia ultiflora）、水苋菜（A baccifera）、陌上菜（Lindernia procubens）广泛分布于各试验田块。长期施肥可减少稻田杂草种类及发生密度。其中阔叶杂草和莎草科杂草在试验设定的各施肥措施下其种类和密度均显著下降，但株高显著增加；禾本科杂草种类、密度和株高几乎不受影响。秸秆还田配施化肥、有机肥配施化肥、有机无机复混肥+穗肥尿素和纯施化肥的田块中，杂草群落多样性指数低、均匀度指数相对较低，优势度指数较高，容易使单一优势杂草种类暴发，造成较严重危害；秸秆还田配施有机肥化肥、有机无机复混肥一次施用的稻田环境中，杂草群落多样性指数较高，均匀度指数较高，优势度指数较低，杂草群落结构较复杂，群落相对较稳定，且杂草密度较低，对水稻的生长危害较轻。

关键词：化肥；有机无机肥配施；秸秆还田；有机无机复混肥；杂草；水稻田

中图分类号：941；11文献标志码：A文章编号：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

杂草是农田生态系统的重要生物组分，与作物在光照和水肥方面竞争激烈，是制约作物产量的重要因子[1-4]，维持适当数量的杂草对保护农田生物多样性发挥着重要作用[-]。农田管理措施能对田间杂草的种群组成及其生物多样性产生影响[7-10]。肥料和除草剂是农田生态系统主要的投入品[11]，施肥改变土壤养分含量及其结构，直接提高作物的产量及竞争优势，从而改变农田中杂草群落的演替过程[1]。

0世纪0年代，化学肥料开始逐渐取代有机肥，大量实践表明，化肥虽能快速提高作物产量，但长期施用不仅会对土壤结构、土壤肥力产生影响，还会对土壤生物多样性等产生严重影响[11，1]，杂草群落也随之发生变化[1]。研究长期不同施肥条件下农田杂草种群组成及其生物多样性的变化意义重大[14]，在更好地为田间杂草的管理提供理论依据的同时，找到既能让作物高产，又能让田间维持较高生物多样性的施肥方法。研究发现，土壤养分含量显著影响农田杂草的密度、多样性指数以及群落结构[1-1]。李儒海等研究表明，单施化肥（平衡施用N、P、肥），化肥配施猪粪，化肥配施夏季、秋季和全年秸秆处理均能显著改变田间杂草群落的组成，改变某些杂草在群落中的优势地位，从而抑制其发生危害程度[17-1]。黄爱军等研究表明，通过合理施肥和秸秆还田措施，可对稻油轮作模式中春季杂草群落进行有效调控[19]。Major等研究表明，有机肥的施入能降低杂草密度，同时影响杂草群落多样性指数[0-1]。

太湖地区是我国典型的稻麦两熟制高产区域，施肥作为重要的农田管理措施[-]，对该特定区域农田生物多样性及杂草影响的研究报道较少，特别是稻田杂草群落对有机无机肥配施、秸秆还田配施有机肥化肥和商品有机无机复混肥施用等趋势性施肥措施的响应缺乏直接研究。因此，本研究立足于太湖地区南京农业大学的长期定位施肥试验，探讨不同施肥、秸秆还田处理下稻田杂草群落的异质性，为农田杂草的生态治理、生物多样性的保护提供依据。

1材料与方法

[]11试验地概况

试验点位于江苏省常州市金坛区指前镇建春村（1°9′41″N，119°′″E），海拔高度10，属亚热带湿润季风性气候，年均气温1 ℃，年均湿度7%，年降水量1 047 。

田间试验始于010年11月小麦季，为夏水稻—冬小麦的水旱轮作体系。调查时间：014年10月1—1日。试验小区共个（7个处理×4次重复），每小区40 （ × ），随机区组排列，小区间水泥埂隔离，防止串水串肥。供试土壤为脱潜型水稻土（乌栅土）；该季试验水稻014年月日育秧，月17日栽插，栽插株行距为1 c×0 c，品种为武运粳号。月4日所有处理用%苄嘧磺隆·苯噻酰草胺可湿性粉剂09 kg/h拌细土均匀撒施封闭处理。

试验设计施肥措施：（1）C，完全不施肥；（），纯NP（100%当地用量，下同）；（）M11，牛粪堆肥（ 000 kg/h）70%NP；（4），秸秆全量还田100%NP；（）M1，秸秆全量还田牛粪堆肥（ 000 kg/h）70%NP；（）MOI1，基肥牛粪有机无机复混肥（100 kg/h）穗肥尿素（10 kg/h）；（7）MOI，牛粪有机无机复混肥（ 0 kg/h）作基肥，全程一次施肥。处理纯NP肥料运筹方案为基肥：配方肥（N-PO-O=1%-7%-10%）7 kg/h；分蘖肥：尿素19 kg/h；拔节孕穗肥：（N-PO-O=1%-%-1%） kg/h尿素40 kg/h；N、PO、O用量分别为00、7、71 kg/h。牛粪堆肥养分含量：NPOO≥%，有机质≥4%。

[]1研究方法

在水稻成熟期点取样调查作物田间密度、高度，成熟后每处理试验小区收获水稻，脱粒晒干，称量籽粒实产。在水稻乳熟期（014年10月1—1日），每小区采用“形9点取样法进行调查[4]，每个样方0 （0 ×0 ），分别记载杂草种类、数量、高度。

[]1数据分析

按下列公式计算杂草相对多度：

[]RA%=RU%+R%+R%。

式中，RU、R、R分别为某杂草相对均度、相对密度、相对频度。田间均度：某杂草在田块中出现样方数占调查田块总样方数百分比；田间频度：某杂草出现的田块数占总调查田块数的百分比（单样地计算方法：某杂草在样地中出现样方数占该样地调查总样方数的百分比）；田间密度：某杂草在各调查田块平均密度和与田块数之比；相对均度：某杂草均度与各种杂草均度和之比；相对密度：某杂草平均密度与各种杂草密度之和相比；相对频度：某杂草频度与各种杂草频度之和相比；相对多度较大的杂草将被视为当地的主要优势杂草，体现杂草丰富程度[-]。

物种多样性指数计算公式如下：

其中为物种总数，Pi=Ni/N，N为样方中总个体数，Ni为样方中第i物种的个体数。

采用P 10软件对不同施肥处理下水稻成熟期的密度、株高、产量以及杂草的密度、高度、物种多样性指数进行单因素方差分析（one-way ANOVA），并进行L检验。

[1][]结果与分析

[]1对水稻生长的影响

调查结果显示，施肥可显著提高水稻的有效穗数和株高，从而提高产量。各施肥处理的水稻有效穗数无差异，但株高不尽相同。与纯施化肥处理比较，有机肥配施化肥M11、秸秆还田配施化肥、配施有机肥化肥M1处理有提高水稻生物量的趋势，产量也有相应提高的趋势；各施肥处理产量均显著高于不施肥处理（表1）。

对水稻田杂草种类的影响

1对水稻田杂草组成与分布的影响

由表可以看出，试验水稻田共查见杂草1种，分属7科、11属，稗草（Echinochloa crusgalli）、千金子（Leptochloa chinensis）、鸭舌草（Monochoria vaginalis）、多花水苋（Aannia ultiflora）、水苋菜（A baccifera）、陌上菜（Lindernia procubens）等为试验田间的主要杂草群落。不同施肥、秸秆还田显著影响了田间的杂草种类组成和分布。与完全不施肥处理C比较，M11、、M1、MOI1、MOI处理主要减少的是莎草科杂草。

对水稻田杂草种类数量的影响

调查结果（图1）显示，纯施化肥处理和不施肥处理C的杂草种类最多，平均有杂草种。与上述个处理比较，化肥配施有机肥M11、秸秆还田配施有机肥化肥处理M1有降低稻田杂草种类的趋势；秸秆还田配施化肥、有机无机复混肥施用处理MOI1、MOI可显著降低稻田杂草种类。

[]对水稻田杂草生长的影响

由表可以看出，不施肥C处理平均有杂草97株/，施肥和秸秆还田配施肥料处理可显著降低水稻田杂草总密度； 与其他施肥和秸秆还田配施肥料处理比较，有机无机复混肥的施用有降低水稻田杂草总密度的趋势。对不同杂草的影响主要表现为施肥和秸秆还田配施肥料处理有降低水稻田禾本科杂草的趋势，但基本不影响其生长高度；施肥和秸秆还田配施肥料处理可较为明显地降低阔叶杂草的密度，可显著降低莎草科杂草的密度，并可显著提高阔叶杂草、莎草科杂草的生长高度。

[]4对水稻田杂草生物多样性的影响

基于不同施肥及秸秆还田配施肥料处理的杂草组成和数量分析，结果表明：完全不施肥的C处理杂草物种多样性hannon指数′值为17，在各处理中最大，且与有机无机复混肥施用处理MOI1和MOI之间存在显著差异（表4），与其他各处理间无显著差异。不施肥处理C的杂草群落优势度hannon指数值与有机无机复混肥施用MOI1处理间有显著差异，其他处理间无差异。各处理间的杂草群落Pielou均匀度指数值无差异。

[1][]讨论

肥料的施用能提高土壤中相应营养元素的含量，作物的生长通常能抑制绝大部分杂草的发生，通过增加作物竞争优势和培育农田生境来综合治理杂

草的方法越来越受到关注，施肥是最有效直接的措施，肥料在增加作物产量的同时能有效减少杂草密度[0-1]。本研究结果表明，不同施肥、秸秆还田等措施显著影响了水稻田间的杂草种类组成和分布。增施有机肥及秸秆还田水稻田环境中杂草种类明显下降，在各种施肥措施下阔叶杂草和莎草科杂草为主要减少的杂草种类。施肥与否、施肥的种类对稻田禾本科杂草、阔叶杂草、莎草科杂草生长的影响不尽相同：施肥可显著降低稻田杂草密度，主要是降低了阔叶杂草、莎草科杂草密度。这可能是由于施肥使得水稻的种群生长量大，有效占领了有效的生态位，使得杂草剩余的生态位减少，从而有效压低了田间杂草密度。推测造成杂草种类及密度下降原因，肥料的施用显著增加了土壤中氮磷钾的含量，改变农田养分环境，使土壤微生物的多样性提高[-4]，从而加大了微生物对杂草种子的腐解作用；另外秸秆还田降解时会产生一些抑制杂草种子萌发的物质，从而导致杂草密度降低[17]。在不同施肥措施下，稻田阔叶杂草和莎草科杂草高度均显著增加，杂草与作物之间存在对光照、土壤养分与水分等资源竞争，肥料施用后，水稻迅速生长，株高和生物量必然会显著增加，杂草为保持与作物的竞争力必然在株高上产生一定的补偿效应，以利于截获和转化更多的光能，提高光能利用率。不同肥料的施用及秸秆还田不仅仅是提高土壤中相应营养元素的含量，更为关键的是改善了土壤的物理、化学和生物性状，从而改变土壤的资源环境，促进作物的健壮生长，对杂草生长产生影响。

不同的田间施肥使杂草种类、优势杂草组成、各种杂草密度和相对多度均发生变化，导致物种多样性指数和物种丰富度指数的不同[]。生物多样性分析结果表明，不同肥料施用导致稻田杂草物种多样性指数降低，杂草优势度指数提高，均匀度指数趋低，容易造成危害。杂草物种丰富度、多样性、均匀度与优势度是从不同角度衡量群落稳定性的重要指标，杂草物种丰富度、群落物种多样性与均匀度越大，优势度越小，则物种群落的结构越复杂，其反馈系统也就越强大，对于环境的变化或来自物种群落内部种群波动的缓冲作用越强，物种群落也就越稳定，这样的杂草群落优势种不太突出，杂草也就不容易严重发生[]。本研究结果表明，秸秆还田配施化肥、有机肥配施化肥、有机无机复混肥+穗肥尿素和纯施化肥的稻田中，杂草群落多样性指数低，均匀度指数相对较低，优势度指数较高，容易使单一优势杂草种类暴发，造成较严重危害；秸秆还田配施有机肥化肥、有机无机复混肥一次施用的稻田环境中，杂草群落多样性指数较高，均匀度指数较高，优势度指数较低，杂草群落结构较复杂，群落相对较稳定，且杂草密度较低，对水稻的生长危害较轻。因此，均衡的施肥措施更容易形成稳定的农田生态系统，配合科学的杂草防除策略，保持农田的生产力和稳定性。

事实上水稻田植物的生态竞争，主要是农作物与杂草的竞争，通过不同施肥增加了农作物的生物量，形成生态位竞争，而影响杂草生长。化肥、有机肥和秸秆的施用直接改变土壤理化性状，不同类型化肥有机肥的配施在提高作物竞争优势的同时影响不同杂草的种内和种间竞争，导致不同的处理间杂草分异[7]。该试验研究虽然是长期不同类型肥料施用对水稻田生态过程的一个片段，但已可以阐明，合理、科学施肥可在一定程度上抑制农作物田杂草的危害。

参考文献：

[1][（#] 林新坚，王飞，王长方，等 长期施肥对南方黄泥田冬春季杂草群落及其 C、N、P 化学计量的影响[] 中国生态农业学报，01，0（）：7-77

[]沈浦，高菊生，徐明岗，等 长期施用含硫和含氯化肥对稻田杂草生长动态的影响[] 应用生态学报，011，（4）：99-99

[]Gajei P R，Gill ，ingh R，et al Effect of pre-planting tillage on crop yields and weed bioass in a rice-wheat syste on a sandy loa soil in Punjab[] oil and illage Research，1999，（1/）：-9

[4]李照全，尹力初，周卫军，等 农田管理措施对红壤稻田系统杂草种群结构的影响[] 农业现代化研究，00，9（）：9-41，4-4

[]erksen A，Anderson R L，lackshaw R E，et al eed dynaics and anageent strategies for cropping systes in the northern great plains[] Agronoy ournal，00，94：174-1

[]李儒海，强胜，邱多生，等 长期不同施肥方式对稻油两熟制油菜田杂草群落多样性的影响[] 生物多样性，00，1（）：11-1

[7]olzner eed species and weed counities[] Vegetatio，197，（1）：1-0

[]rick ，hoas A G eed surveys in different tillage systes in southwestern Ontario field crops[] Canadian ournal of Plant cience，199，7（4）：17-147

[9]冒宇翔，李贵，沈俊明，等 玉米秸秆覆盖还田结合化学除草剂对水稻田杂草的控制效果及对水稻产量的影响[] 江苏农业学报，014，0（）：1-144[）]

[10][（#]高婷，王红春，石旭旭，等 小麦秸秆还田及水层深度对水稻机械化插秧田主要杂草种群发生规律的影响[] 江苏农业学报，014，0（1）：-7

[11]Yeates G ，ongers Neatode diversity in agroecosystes[] Agriculture Ecosystes & Environent，1999，74（1//）：11-1[）]

[1][（#]蒋敏，沈明星，沈新平，等 长期不同施肥方式对麦田杂草群落的影响[] 生态学报，014，4（7）：174-17

[1]u C，i Y C Effect of copost and cheical fertilizer on soil neatode counity in a Chinese aize field[] European ournal of oil iology，010，4（/4）：0-

[14]ohnston A E he significance of long-ter experients to agricultural research[C] he Askov Long-er Experients on Anial Manure and Mineral ertilizers 100th Anniversary orkshop Askov Experiental tation，1994：19-

[1]Neve P，Vila-Aiub M M，Roux Evolutionary-thinking in agricultural weed anageent[] New Phytologist，009，14（4）：7-79

[1]aid R，rouddin A M Long-ter effects of crop rotation and fertilizers on weed counity in spring barley[] urkish ournal of Agriculture and orestry，009，（）：1-

[17]李儒海，强胜，邱多生，等 长期不同施肥方式对稻油轮作制水稻田杂草群落的影响[] 生态学报，00，（7）：-4

[1]张学友，金丽华，陈柏森，等 氮磷钾对杂草生长影响的研究[] 西北农林科技大学学报：自然科学版，00，1（）：109-111

[19]黄爱军，赵锋，陈雪凤，等 施肥与秸秆还田对太湖稻-油复种系统春季杂草群落特征的影响[] 长江流域资源与环境，009，1（）：1-1

[0]Major ，teiner C，itoaso A，et al eed coposition and cover after three years of soil fertility anageent in the central razilian Aazon：copost，fertilizer，anure and charcoal applications[] eed iology and Manageent，00，（）：9-7

[1]Everaarts A P Response of weeds to the ethod of fertilizer application on low-fertility acid soils in urinae[] eed Research，199，（）：91-97

[]艾玉春，董月，汪吉东，等 水稻产量主要养分限制因子及养分运筹应对技术研究[] 江苏农业学报，01，1（）：-

[]李妍，席运官，张纪兵，等 太湖流域水稻生产的氮、磷投入阈值[] 江苏农业学报，01，1（）：1017-10

[4]hoas A C eed survey syste used in askatchewan for cereal and oilseed crops[] eed cience，19，（1）：4-4

[]强胜 杂草学[M] 北京：中国农业出版社，001

[]王英姿，纪明山，祁之秋，等 辽宁省果园杂草发生情况调查[] 植物保护，00，4（4）：9-101

[7]Putan R ，ratten Principles of ecology[M] California：University of California Press，194：0-

[]Parish ，Lakhani ，parks Modelling the relationship between bird population variables and hedgerow and other field argin attributes Ⅰ pecies richness of winter，suer and breeding birds[] ournal of Applied Ecology，1994，1（4）：74-77

[9]ill M O iversity and evenness：a unifying notation and its consequences[] Ecology，197，4（）：47-4

[0]hen M X，Yang L ，Yao Y M，et al Long-ter effects of fertilizer anageents on crop yields and organic carbon storage of a typical rice-wheat agroecosyste of China[] iology and ertility of oils，007，44（1）：17-00

[1]arek A E Cheical fertilizers could offer a real solution for iniizing over consuption of herbicides for controlling weeds in faba bean （Vicia faba L）[] rends in Applied ciences Research，00，（）：14-1

[]刘婷，叶成龙，陈小云，等 不同有机肥源及其与化肥配施对稻田土壤线虫群落结构的影响[] 应用生态学报，01，4（1）：0-1

[]hao ，hang R ，Xue C，Xun ，et al Pyrosequencing reveals contrasting soil bacterial diversity and counity structure of two ain winter wheat cropping systes in China[] Microbial Ecology，014，7（）：44-4

[4]hao ，Ni ，Li Y，et al Responses of bacterial counities in arable soils in a rice-wheat cropping syste to different fertilizer regies and sapling ties[] Plo One，014，9：e01

[]古巧珍，杨学云，孙本华，等 不同施肥条件下黄土麦地杂草生物多样性研究[] 应用生态学报，007，1（）：10-104

[]向佐湘，单武雄，何秋虹，等 两种生态控草措施对丘陵茶园杂草群落及物种多样性的影响[] 中国生态学业学报，009，17（）：7-1

[7]Yin L C，Cai C，hong Changes in weed counity diversity of aize crops due to long-ter fertilization[] Crop Protection，00，（9）：910-914[）][][][L）]