全 文 ：长期施用含硫和含氯化肥对稻田杂草
生长动态的影响*
沈摇 浦1,2 摇 高菊生1 摇 徐明岗1**摇 李冬初1 摇 牛德奎2 摇 秦道珠1
( 1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 /农业部作物营养与施肥重点开放实验室, 北京 100081; 2 江西农业大学国土
资源与环境学院, 南昌 330045)
摘摇 要摇 利用湖南祁阳红壤稻田长期定位试验,研究了在等量氮磷钾养分条件下,长期施用
含 Cl-、SO4 2-和 Cl-+SO4 2-化肥水稻生育期间杂草种类和生物量的变化.结果表明: 施肥 34 年
后,施用含 Cl-化肥处理水稻生育期间杂草的种类最多、总生物量(浮生杂草和湿生杂草的生
物量之和)最大,早稻期间杂草平均总干物质量分别比含 SO4 2-和 Cl- +SO4 2-化肥处理增加了
51郾 4%和 17郾 6% ,晚稻期间分别增加了 144%和 242% .含 SO4 2-和 Cl-+SO4 2-化肥处理稻田中
浮生杂草生物量较大,而含 Cl-化肥处理田间几乎没有浮生杂草生长.杂草总干物质量和湿生
杂草干物质量均与土壤 Cl-含量呈显著正相关(相关系数分别为 0郾 764**和 0郾 948**),与土
壤 SO4 2- 鄄S含量呈显著负相关(相关系数分别为 0郾 849**和 0郾 641*) .土壤碱解氮和有效磷受
土壤 SO4 2- 鄄S、Cl-及 pH的共同作用对杂草总干物质量产生影响.通过各种施肥措施维持土壤
适宜 pH及碱解氮、有效磷含量,提高土壤 SO4 2- 鄄S 含量、降低 Cl-含量,能有效抑制南方红壤
稻田中湿生杂草的生长,降低杂草总生物量.
关键词摇 含硫化肥摇 含氯化肥摇 长期施肥摇 杂草摇 稻田
*国家“十一五冶科技支撑计划重点项目(2006BAD05B09,2006BAD02A14)、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(2008鄄4,
2010鄄26)和国家基础性研究专项(2007FY220400)资助.
**通讯作者. E鄄mail: mgxu@ caas. ac. cn
2010鄄10鄄09 收稿,2011鄄01鄄26 接受.
文章编号摇 1001-9332(2011)04-0992-07摇 中图分类号摇 S154. 1,S158. 3摇 文献标识码摇 A
Effects of long鄄term applying sulfur鄄 and chloride鄄containing chemical fertilizers on weed
growth in paddy field. SHEN Pu1,2, GAO Ju鄄sheng1, XU Ming鄄gang1, LI Dong鄄chu1, NIU De鄄
kui2, QIN Dao鄄zhu1 ( 1 Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy
of Agricultural Sciences / Ministry of Agriculture Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization,
Beijing 100081, China; 2College of Land Resources and Environment, Jiangxi Agricultural Universi鄄
ty, Nanchang 330045, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(4): 992-998.
Abstract: An investigation was made at a double鄄rice paddy field in the Qiyang Red Soil Field Ex鄄
perimental Station, Hunan Province, China to study the species and biomass of weeds growing in
rice (Oryza sativa L. ) growth season after 34鄄year application of sulfur ( SO4 2- ) and chloride
(Cl-)鄄containing chemical fertilizers under the same application rates of nitrogen (N), phosphorus
(P), and potassium (K). Long鄄term application of Cl- 鄄containing chemical fertilizer resulted in
the greatest species number of weeds and the highest biomass of floating weeds and wet weeds, com鄄
pared with long鄄term application of SO4 2- and Cl- +SO4 2- 鄄containing chemical fertilizers. In early
rice growth season, the biomass of weeds after applying Cl- 鄄containing chemical fertilizer was
51郾 4% and 17郾 6% higher than that after applying Cl-+SO4 2- and SO4 2- 鄄containing chemical fertil鄄
izers, respectively; in late rice growth season, the increment was 144% and 242% , respectively.
More floating weeds were observed after applying Cl-+SO4 2- and SO4 2- 鄄containing chemical fertiliz鄄
ers, but few of them were found after applying Cl- 鄄containing chemical fertilizer. The total dry mass
of weeds and the dry mass of wet weeds were positively correlated with soil Cl- content ( r=0郾 764,
P<0郾 01 and r=0郾 948, P<0郾 01, respectively), but negatively correlated with soil SO4 2- 鄄S content
( r=0郾 849, P<0郾 01 and r=0郾 641, P<0郾 05). Soil alkali鄄hydrolyzable N and available P, under
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 4 月摇 第 22 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2011,22(4): 992-998
the co鄄effects of soil SO4 2- 鄄S, Cl-, and pH, had indirect effects on the total dry mass of weeds. By
adopting various fertilization measures to maintain proper soil pH and alkali鄄hydrolyzable N and
available P contents, increase soil SO4 2- 鄄S content, and decrease soil Cl- content, it could be pos鄄
sible to effectively inhibit the growth of wet weeds and to decrease the total biomass of weeds in
double鄄rice paddy field.
Key words: sulfur鄄containing chemical fertilizer; chloride鄄containing chemical fertilizer; long鄄term
fertilization; weed; paddy field.
摇 摇 在现代农田生态系统中,人类把自然界的植物
群落改造成大面积种植的特定作物以满足自身的需
要[1],而大规模、集约化的农田管理措施在提高农
作物产量的同时,也造成了环境污染、生物多样性减
少、生产成本增加等生态问题,致使区域生态承载力
下降[2-3] .杂草是农田生态系统的重要组成部分[4],
如何既能维持较高的土壤肥力以满足作物增产的需
求,又能合理管理田间杂草以保持农田生态系统的
平衡? 这些问题引导人们对田间杂草管理策略进行
新的思考.张福锁[5]研究指出,农田中保持一定数
量的杂草能够防止水分和肥料流失,并能提高化肥
利用率.但是杂草生长过多时,其又成为限制作物产
量的一个重要因素[6-8] .
研究表明,在不同农田管理措施下红壤稻田杂
草种类发生显著变化,以施肥措施对杂草种群组成
的影响最大[7] .不同施肥处理不仅对农作物生长发
育及产量产生影响,也使田间杂草的种群及生物量
产生很大差异.李儒海等[9]对水稻鄄油菜轮作下稻田
杂草群落进行研究发现,单施化肥、化肥配施有机肥
均能改变杂草群落及某些杂草的优势地位. 侯红乾
等[10]发现,与不施肥对照相比,单施氮肥能增加麦
田杂草密度和生物量,而氮磷配施下,随着施氮量的
增加,杂草生物量呈显著下降趋势. 张学友等[11]认
为,单施氮肥造成了土壤养分失衡,进而使稻田杂草
种类及生物量明显低于不施肥对照及施用有机肥处
理.研究表明,不同杂草对土壤养分状况的适应性有
很大差异,且不同施肥措施下土壤养分的变化是引
起田间杂草种类及优势杂草种类发生变化的原
因[12-13] .国内外关于施用氮磷化肥的生态环境效应
及对杂草生长的影响已有一些研究,但不同氮磷化
肥的养分有效性不同,带入土壤的离子不同,对土壤
性质的影响也有很大差异. 硫和氯是植物生长发育
必需的营养元素,但很多研究者往往会忽略伴随氮
磷钾肥料带入土壤的 SO4 2-、Cl-等阴离子养分[14] .
近年来,很多国家和地区报道了施用含硫和含氯肥
料有增产及改善土壤环境的效果[15],但也有研究证
明土壤 SO4 2-累积过多可对土壤性质和植物生长造
成不良影响[16] . 杂草生活在农田生态系统中,硫和
氯也是杂草生长必需的元素. 因此,研究施用含
SO4 2-、Cl-化肥对土壤性质和杂草生长的影响及其
相互关系也非常必要. 本文利用在湖南省祁阳县红
壤稻田上开展的长期定位试验,研究施用含 Cl-、Cl-
+SO4 2-和 SO4 2-化肥 34 年后杂草种类和生物量的变
化,探讨土壤养分含量及 pH 变化对稻田杂草生长
的影响,以期阐明长期施肥对南方红壤稻田生态系
统的影响,并为稻田杂草的有效管理提供依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验设计
中国农业科学院红壤实验站稻田含硫与含氯化
肥长期定位试验始于 1975 年,实验站地处湖南省祁
阳县文富市镇官山坪村(26毅45忆36义 N,111毅52忆12义
E),试验地概况详见文献[17]. 试验开始时(1975
年) 土壤基本性质为: pH 6郾 85, 有机质 22郾 3
g·kg-1,全氮 1郾 29 g·kg-1,全磷 0郾 28 g·kg-1,碱解
氮 183郾 9 mg·kg-1,有效磷 18郾 2 mg·kg-1,速效钾
124郾 2 mg·kg-1,缓效钾 218郾 2 mg·kg-1, SO4 2- 鄄S
30郾 1 mg·kg-1,Cl- 31郾 8 mg·kg-1 .试验处理设置及
施肥情况见表 1,其中 Cl-和 SO4 2-处理重复 4 次,Cl-
+SO4 2-处理重复 2 次,小区之间采用水泥埂隔开,试
验小区面积为 25 m2 .所用的肥料为:过磷酸钙以含
P2O5 12% 、 S 9% [16] 计 算, KH2PO4 以 含 P2O5
52郾 2% 、K2O 34郾 6% [18]计算. 早稻品种主要为金优
974,晚稻品种主要为金优 207,种植制度为早稻-晚
稻-冬闲,稻田采用人工除草,不使用化学除草剂.
1郾 2摇 样品采集与测定
2009 年早稻和晚稻生育期间分别采集分蘖期、
孕穗期、乳熟期、成熟期 4 个生育时期 0 ~ 20 cm 耕
层土壤样品.早稻土壤样品采集时间分别为 5 月 22
日、6 月 12 日、6 月 26 日和 7 月 14 日,晚稻分别为 8
月 13 日、8 月 31 日、9 月 18 日和 10 月 11 日.
3994 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 沈摇 浦等: 长期施用含硫和含氯化肥对稻田杂草生长动态的影响摇 摇 摇 摇 摇
表 1摇 红壤稻田长期定位试验各处理的施肥量
Table 1摇 Fertilization rates of long鄄term double鄄rice experiment in different treatments
处理
Treatment
肥料种类
Fertilizer type
每季养分施入量 Nutrient input for each season (kg·hm-2)
N P2O5 K2O S Cl
Cl- NH4Cl + KCl + KH2PO4 150 75 225 0 516
Cl-+SO4 2- 尿素+KCl+过磷酸钙
Urea+KCl+Calcium superphosphate
150 75 225 56 176
SO4 2- (NH4) 2SO4 +K2SO4 +过磷酸钙
(NH4) 2SO4 +K2SO4 +Calcium superphosphate
150 75 225 302 摇 0
摇 摇 在早稻和晚稻上述生育时期,每小区采集有代
表性的 1 m2 水面及土壤中的杂草,计算杂草种类
后,分为湿生杂草和浮生杂草分别称取干物质量.其
中,Cl-处理和 SO4 2-处理各采集 3 个小区的植株和
杂草样品,Cl- +SO4 2-处理采集 1 个小区的样品. 湿
生杂草为生长在稻田土壤上的杂草,维持一定土壤
含水量即可生存,主要有鸭舌草(Monochoria vagina鄄
lis)、牛毛毡(Eleocharis yokoscensis)、异型莎草(Cype鄄
rus difformis)、节节菜(Rotala indica)、稗草(Echino鄄
chloa crusgalli)、绿藻(Chlorella)和空心莲子草(Al鄄
ternanthera philoxcroides);浮生杂草为生长在稻田水
中的杂草,主要有浮萍 ( Lemna minor)和四叶萍
(Marsilea quadrifolia).
土壤 SO4 2- 鄄S用 Ca(H2PO4) 2 鄄乙酸提取,硫酸钡
比浊法测定;Cl-用水土比为 5 颐 1 的浸提液提取,
AgNO3 滴定法测定;土壤常规分析项目均参照文献
[19]测定.
1郾 3摇 数据处理
用 Excel 2003 和 DPS 6郾 5 软件对试验数据进行
统计分析,不同施肥处理间采用 LSD 法进行差异显
著性检验(琢=0郾 05).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 长期施用含硫和含氯化肥对稻田杂草生长动
态的影响
2郾 1郾 1 对稻田杂草种类的影响摇 施用含硫和含氯化
肥 34 年后稻田杂草种类发生了明显变化(表 2).水
稻生育期间以 Cl-处理稻田杂草种类较多,早稻期
间有鸭舌草、牛毛毡、异型莎草、节节菜、稗草、绿藻、
空心莲子草、浮萍和四叶萍 9 种,杂草种类平均比
SO4 2-和 Cl-+SO4 2-处理多 14郾 3%和 46郾 7% . 晚稻生
育期间各处理杂草种类比相应早稻处理减少 1 ~ 2
种,可能与晚稻生育期间的气候条件有关,杂草种类
也以 Cl-处理最多,平均比 SO4 2-和 Cl-+SO4 2-处理多
21郾 9%和 81郾 4% .
田间调查发现,施用不同化肥农田的优势杂草
(相对密度>5郾 5% )种类也发生改变. Cl-处理稻田
中以鸭舌草生长密度最大,而 Cl- +SO4 2-和 SO4 2-处
理除鸭舌草外,稻田水面上浮萍的覆盖面积在 40%
以上.
2郾 1郾 2 对稻田杂草干物质量的影响 摇 由图 1 可知,
杂草总干物质量以 Cl-处理最高,早稻生育期间
Cl-、Cl-+SO4 2-和 SO4 2-处理平均杂草总干物质量分
别为 54郾 0、45郾 9 和 35郾 9 g·m-2,Cl-处理比 SO4 2-和
Cl-+SO4 2-处理分别高 50郾 4%和 17郾 6% ,差异显著;
晚稻生育期间 3 处理杂草的平均总干物质量分别为
54郾 9、16郾 1 和 22郾 5 g·m-2,Cl-处理比 SO4 2-和 Cl- +
SO4 2-处理分别高 144%和 242% ,差异显著.
方差分析结果(表 3)表明,施肥、水稻季别和生
育时期 3 个因素都对稻田杂草生物量产生显著影
响,且施肥和水稻季别、水稻季别和生育时期之间有
表 2摇 2009 年水稻生育期间稻田杂草种类
Table 2摇 Weed species number at different growing stages of rice in 2009
季别
Season
处 理
Treatment
杂草种类 Weed species number
分蘖期
Tillering stage
孕穗期
Booting stage
乳熟期
Milk stage
成熟期
Maturing stage
平均
Mean
优势杂草
Dominant weed species
早稻 Cl- 8郾 7依0郾 6 8郾 7依0郾 6 9郾 0依0 9郾 0依0 8郾 8依0郾 1 鸭舌草 M. vaginalis
Early rice Cl-+SO4 2- 6郾 0依0 6郾 0依0 6郾 0依0 6郾 0依0 6郾 0依0 浮萍、鸭舌草 L. minor, M. vaginalis
SO4 2- 7郾 0依1郾 0 7郾 7依0郾 6 8郾 0依0 8郾 0依0 7郾 7依0郾 4 浮萍、鸭舌草 L. minor, M. vaginalis
晚稻 Cl- 8郾 0依0 7郾 3依0郾 6 7郾 7依0郾 6 8郾 0依0 7郾 8依0郾 4 鸭舌草 M. vaginalis
Late rice Cl-+SO4 2- 5郾 0依0 4郾 0依0 4郾 0依0 4郾 0依0 4郾 3依0 浮萍、鸭舌草 L. minor, M. vaginalis
SO4 2- 6郾 3依0郾 6 6郾 3依0郾 6 6郾 7依0郾 6 6郾 3依0郾 6 6郾 4依0郾 3 浮萍、鸭舌草 L. minor, M. vaginalis
499 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
图 1摇 2009 年水稻生育期间杂草干物质量动态变化
Fig. 1摇 Dynamic changes of weed dry mass at different growing stages of rice in 2009.
a)早稻 Early rice; b)晚稻 Late rice. TS:分蘖期 Tilling stage; BS:孕穗期 Booting stage; MK:乳熟期 Milk stage; MS:成熟期 Maturing stage. 下同
The same below.
显著交互作用.其中以施肥对稻田杂草总干物质量
的影响最大.
不同施肥处理对稻田湿生杂草和浮生杂草干物
质量的影响有明显差异(图 1),而且湿生杂草对浮
生杂草有明显的竞争和抑制作用. Cl-处理湿生杂草
干物质量在早、晚稻各个时期都大于 Cl- +SO4 2-和
SO4 2-处理,但其浮生杂草干物质量仅为 Cl- +SO4 2-
和 SO4 2-处理的 2%左右.各处理浮生杂草干物质量
随着早、晚稻生育时期的推进,呈逐渐下降趋势.
2郾 2摇 长期施用含硫和含氯化肥后稻田土壤有效养
分及 pH动态变化
表 3摇 施肥、水稻季别和生育时期 3 因素对杂草总干物质量
的影响
Table 3 摇 Effects of fertilization, rice season and growing
stages on total dry mass of weeds
变异来源
Source of
variation
自由度
Degree of
freedom
平方和
Sum of
squares
均方
Mean
square
F值
F value
P值
P value
F 2 3191郾 5 1595郾 7 37郾 07 0郾 0004
S 1 1195郾 5 1195郾 5 27郾 77 0郾 0019
G 3 1261郾 8 420郾 6 9郾 77 0郾 0100
F伊S 2 944郾 8 472郾 4 10郾 97 0郾 0099
F伊G 6 124郾 9 20郾 8 0郾 48 0郾 8010
S伊G 3 2027郾 9 676郾 0 15郾 70 0郾 0030
误差 Error 6 258郾 3 43郾 0
总和 Total 23 9004郾 6
F:施肥 Fertilization; S:水稻季别 Rice season; G:生育时期 Growing
stage.
摇 摇 由图 3 可知,土壤碱解氮、有效磷、SO4 2- 鄄S 和
Cl-含量在水稻的分蘖期较高,这主要与施肥初期肥
料带入养分有关,且随着作物的不断吸收,土壤养分
含量逐渐减少.土壤碱解氮和 Cl-含量以 Cl-处理最
高,早稻生育期间平均比 SO4 2-处理增加 13郾 7%和
124% ;晚稻生育期间平均比 SO4 2-处理增加 10郾 3%
和 92郾 8% .施用含硫化肥后,土壤 SO4 2- 鄄S 含量显著
增加,早、晚稻生育期间 SO4 2-处理比不施硫的 Cl-处
理平均增加 120%和 172% .由于 SO4 2-是致酸离子,
其在土壤中的累积会引起土壤酸化,致使土壤 pH
下降,所以 SO4 2-处理土壤 pH 较低,早、晚稻生育期
间比 Cl-处理平均降低 5郾 4%和 6郾 8% .
施用不同化肥使土壤有效磷含量也产生显著差
异.早稻生育期间 Cl-、Cl- +SO4 2-和 SO4 2-处理土壤
有效磷平均含量分别为 17郾 70、 63郾 08 和 66郾 31
mg·kg-1,在晚稻生育期间分别为 18郾 36、65郾 81 和
71郾 18 mg·kg-1 .可见,施硫处理显著增加了土壤有
效磷含量,这可能与所施肥料种类及其有效性有关.
2郾 3摇 长期施用含硫和含氯化肥后土壤有效养分及
pH与杂草生长的关系
相关分析(表 4)表明,土壤不同养分含量变化
对杂草生长有明显影响. 土壤碱解氮、Cl-及 pH 与
杂草总干物质量呈显著正相关关系;而土壤有效磷
和 SO4 2- 鄄S含量与杂草总干物质量呈极显著负相关
关系 . 各土壤养分及pH对湿生杂草干物质量的影
5994 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 沈摇 浦等: 长期施用含硫和含氯化肥对稻田杂草生长动态的影响摇 摇 摇 摇 摇
图 2摇 2009 年早稻和晚稻不同生育时期土壤养分及 pH动态变化
Fig. 2摇 Dynamics of soil available nutrient contents and pH at different growing stages of rice in 2009.
表 4摇 早稻和晚稻生育期间土壤有效养分及 pH与杂草干物质量的相关关系
Table 4摇 Correlations of available nutrient contents (mg·kg-1) and soil pH with dry mass of weeds (g·m-2) during early
and late rice season (n=14)
土壤养分
Soil nutrient
杂草总干物质量
Total weed dry mass
r 湿生杂草干物质量
Wet weed dry mass
r 浮生杂草干物质量
Floating weed dry mass
r
碱解氮 Alkali鄄hydrolyzable N y=1郾 327x-135郾 9 0郾 718** y=2郾 160x-255郾 4 0郾 849** y=-0郾 838x+120郾 0 0郾 614*
有效磷 Available P y=-0郾 515x+64郾 17 0郾 888** y=-0郾 783x+67郾 74 0郾 980** y=0郾 271x-3郾 77 0郾 632*
SO4 2- 鄄S y=-0郾 681x+68郾 38 0郾 849** y=-0郾 708x+60郾 65 0郾 641* y=0郾 030x+7郾 55 0郾 051
Cl- y=1郾 127x+7郾 40 0郾 764** y=1郾 924x-24郾 74 0郾 948** y=-0郾 803x+32郾 24 0郾 737**
pH y=48郾 91x-228郾 8 0郾 633* y=82郾 80x-424郾 1 0郾 778** y=-34郾 07x+196郾 2 0郾 597*
*P<0郾 05; ** P<0郾 01.
表 5摇 土壤有效养分及 pH对杂草总干物质量的影响
Table 5摇 Effects of available nutrient contents (mg·kg-1) and pH of paddy soil on dry mass (g·m-2) of weeds
因素
Factor
直接通径
Direct path
间接通径 Indirect path
碱解氮
Alkali鄄
hydrolyzable N
有效磷
Available
P
SO4 2- 鄄S Cl- pH
r
碱解氮 Alkali鄄hydrolyzable N 0郾 116 0郾 086 0郾 436 0郾 746 -0郾 666 0郾 718
有效磷 Available P -0郾 101 -0郾 100 -0郾 557 -0郾 835 0郾 704 -0郾 888
SO4 2- 鄄S -0郾 736 -0郾 069 -0郾 076 -0郾 589 0郾 622 -0郾 849
Cl- 0郾 894 0郾 097 0郾 094 0郾 485 -0郾 806 0郾 764
pH -0郾 877 0郾 088 0郾 081 0郾 522 0郾 821 0郾 636
决定系数=0郾 924,剩余通径系数=0郾 277 Determination coefficient =0郾 924, Residual path coefficient =0郾 277.
响与对杂草总干物质量的影响一致. 浮生杂草对有
效磷含量变化非常敏感,增加土壤有效磷含量能促
进浮生杂草的生长.
由表 5 可知,直接通径系数以土壤 pH、Cl-和
SO4 2- 鄄S较大,表明三者对杂草总干物质量的直接影
响最大.其中,SO4 2- 鄄S与 Cl-对杂草总干物质量的影
699 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
响效应相反,SO4 2- 鄄S 对杂草总干物质量起负作用,
且经过其他间接作用的影响,仍然起负作用,而 Cl-
对杂草总干物质量起正作用. 这进一步证明了增加
土壤 SO4 2- 鄄S 含量及降低 Cl-含量能有效减少稻田
杂草生长量. pH对杂草总干物质量的直接影响效应
为负作用,但受 SO4 2- 鄄S 和 Cl-的影响,对杂草总干
物质量的综合作用为正. 土壤中碱解氮和有效磷对
杂草总干物质量的直接影响较小,但在 SO4 2- 鄄S、Cl-
和 pH的影响下,碱解氮对杂草总干物质量起正作
用,而有效磷对杂草总干物质量起负作用.
3摇 讨摇 摇 论
农田生态系统中杂草的生长能够反映土壤环境
状况,当杂草大量发生和生长时,会与作物竞争养
分、水分和阳光等,对作物生长不利[8] . 杂草的种类
及生物量受土壤性质的影响.研究表明,土壤养分和
pH 与杂草生物量存在显著的相关关系[12-13,20] . 本
试验进行 34 年后,Cl-处理稻田中杂草的种类最多,
生物量最大,早稻和晚稻生育期间杂草种类平均比
SO4 2-和 Cl- +SO4 2-处理增加 14郾 3% ~ 81郾 4% ,杂草
总干物质量平均比 SO4 2-和 Cl- + SO4 2-处理增加
17郾 6% ~242% .不同施肥处理土壤养分及 pH 的变
化可能是造成杂草种类和生物量产生差异的主要原
因.施用硫酸铵和过磷酸钙等含 SO4 2-化肥 34 年后,
早稻和晚稻生育期间土壤 SO4 2- 鄄S 含量显著增加,
SO4 2-处理平均比 Cl-处理分别增加 120%和 172% .
由于 SO4 2-在土壤中的累积,致使土壤 pH 呈下降趋
势[16],从而进一步影响了稻田杂草的发生和生长.
施用氯化铵或氯化钾等含 Cl-化肥 34 年后,土壤 Cl-
含量显著增加.相关分析表明,土壤 SO4 2- 鄄S 含量与
稻田杂草总干物质量呈显著负相关关系,而土壤
Cl-与稻田杂草总干物质量呈显著正相关关系. 因
此,长期施用含 Cl-化肥稻田杂草种类多、总干物质
量大,而施用 SO4 2-和 Cl- +SO4 2-化肥杂草总干物质
量较小.
本试验中,Cl-处理稻田浮生杂草的覆盖面积很
小、生物量极低,早稻和晚稻生育期间浮生杂草平均
干物质量仅为 SO4 2-和 Cl- +SO4 2-处理的 2%左右,
而 SO4 2-和 Cl-+SO4 2-处理浮生杂草的发生面积广、
生物量大.但是,Cl-处理湿生杂草生物量却显著高
于 SO4 2-和 Cl-+SO4 2-处理.研究表明,田间杂草生长
与氮磷化肥的施用有密切关系[11] .由于本试验各处
理的氮磷化肥用量相等,随肥料带入的不同离子
(Cl-、Cl-+SO4 2-和 SO4 2-)可能是造成土壤氮磷养分
及杂草种类和生物量差异的重要原因. 稻田土壤碱
解氮主要以 NH4 +形态存在,易吸附于带负电荷的土
壤胶体上,有利于湿生杂草的生长,因此,施用含
Cl-化肥处理湿生杂草的干物质量较大. 施用含
SO4 2-化肥处理能促进作物对氮素的吸收利用[21],
致使土壤中氮素减少.施用含 SO4 2-和 Cl- +SO4 2-化
肥处理,土壤中 SO4 2-的累积增加了对 H2PO4 -的置
换,且有利于闭蓄态磷的活化[22],从而使土壤有效
磷含量增加.当土壤有效磷含量增高时,稻田中的磷
浓度也相应增加[23],易引起水体富营养化.因此,施
用含 SO4 2-和 Cl-+SO4 2-化肥处理能提高土壤速效磷
含量,促进稻田浮生杂草的生长.不同杂草对土壤养
分状况的适应性有很大差异,且不同施肥措施下土
壤养分的变化是引起田间杂草种类及优势杂草种类
发生变化的原因[7,12-13] .
稻田中浮生杂草和湿生杂草的生长存在相互抑
制作用,施用 SO4 2-和 Cl- +SO4 2-化肥处理在促进浮
生杂草生长的同时,其湿生杂草干物质量比 Cl-处
理低.另外,各施肥处理的杂草种类和生物量在早稻
和晚稻生育期间有明显差异. 这可能是由于早稻生
育期间雨水较多、降雨量较大,有利于稻田中浮萍和
四叶萍的生长;而晚稻生育期间降雨量较少,稻田易
干旱.这种生育期间的气候条件差异[24]也是引起早
稻和晚稻杂草干物质量差异以及不同生育时期杂草
干物质量差异的原因之一.
长期施用含 Cl-、Cl- +SO4 2-和 SO4 2-化肥后,土
壤碱解氮、有效磷、SO4 2- 鄄S、Cl-和 pH 都与杂草总干
物质量呈显著相关关系.通径和逐步回归分析表明,
土壤 SO4 2- 鄄S、Cl-及 pH对稻田杂草干物质量的影响
为直接作用. 其中,SO4 2- 鄄S 对杂草总干物质量起负
作用,Cl-对杂草总干物质量起正作用. 而碱解氮和
有效磷是通过 SO4 2- 鄄S、Cl-及 pH的影响而对杂草干
物质量起间接作用. 因此,在农业生产中,采用各种
施肥措施维持土壤适宜 pH 及碱解氮和有效磷含
量,提高土壤 SO4 2-含量,降低 Cl-含量,能够有效抑
制稻田湿生杂草的发生,使杂草总生物量减少.
致摇 谢摇 本文修改过程中得到美国马里兰大学王秀君教授
和中国农业科学院张会民研究员的指导和帮助,深表感谢!
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作者简介摇 沈摇 浦,男,1986 年生,博士研究生.主要从事土
壤肥力与培育研究. E鄄mail: shenpuych@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
899 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷