全 文 ：收稿日期:2007-02-28
基金项目:湖南农业大学人才引进基金(06YJ08)资助
作者简介:尹力初(1973-),男,湖南慈利人,博士,讲师,从事农田生态系统杂草生物多样性研究。E-mail:lcyin0418@sohu.com
不同施肥条件下婆婆纳、小花糖芥、离子草三种
麦田杂草根际养分状况研究
尹力初
(湖南农业大学 资源环境学院,湖南 长沙 410128)
摘 要:利用根袋法研究了不同施肥条件下婆婆纳、小花糖芥、离子草三种麦田杂草根际养分状况。结果表明:无论施
用N肥与否,婆婆纳比其它两种杂草有着更强地利用非根际土壤中速效 N的能力;不施用 P肥时,离子草比其它两种杂草
有着更强地活化根际土壤中 P素养分的能力;无论施用 K肥与否,婆婆纳根际土壤速效 K水平要明显低于其它两种杂草。
因而,三种杂草中,婆婆纳更能适应低N养分土壤,离子草更能适应低P养分土壤,而小花糖芥与离子草则比婆婆纳更能适
应低K养分土壤。
关 键 词:杂草;根际;速效N;速效P;速效K
中图分类号:Q945.12 文献标识码:A 文章编号:0564-3945(2008)03-0558-04
Vol.39,No.3
Jun.,2008
土 壤 通 报
ChineseJournalofSoilScience
第39卷第3期
2008年6月
根际是受根系影响而在物理、化学和生物学性质
等方面均不同于土体的极小部分土壤区域。研究表
明:由于植物根系的影响,使得根际土壤的化学性质
产生了很大的变化,引起根际土壤pH发生改变,土壤
养分出现累积或亏缺,从而深刻地影响根系对土壤养
分、水分的吸收[1]。因此,通过对根际养分的研究,可以
预测养分的供应水平,了解植物对土壤养分和肥料的
利用特性以及植物对不良土壤环境的适应性。近年来
就小麦、玉米、油菜、水稻、番茄等作物根际微域的 N、
P、K、Fe、Mn、Zn等营养元素状况及胁迫效应进行了广
泛的研究,并取得了很多成果[2~5]。但针对杂草根际养
分状况的研究还未见报道。而开展杂草根际养分状况
的研究,弄清杂草对土壤养分的利用特性,不仅有利
于更有效地对田间杂草进行控制,而且能充分利用杂
草资源,筛选那些能适应不良土壤养分条件的杂草品
种,为作物的遗传改良提供条件。
婆婆纳(VeronicaagrestisL.)、小花糖芥(Erysimum
cheiranthoidesL.)、离子草(Chorisporatenela(pal).)是小
麦田间的三种主要杂草。在田间的调查中,我们发现
在不同土壤养分状况下,它们的发生状况存在显著差
异[6]。由此,在本试验中我们拟通过研究在不同施肥条
件下它们的根际与非根际土壤中N、P、K养分状况,探
讨土壤养分状况对它们生长的影响以及它们对土壤
养分的吸收利用特性。
1 材料与方法
供试杂草种子(婆婆纳、小花糖芥与离子草)与土
壤均采自中国科学院封丘农业生态实验站小麦试验
田。土壤为轻质黄潮土,土壤有机 C5.83gkg-1,全
P0.50gkg-1,全K18.6gkg-1,速效N12.8mgkg-1,速效
P1.64mgkg-1,速效K82.5mgkg-1。
根际试验采用根袋法:用 300目尼龙筛网制成根
袋,直径6cm,高12cm。设(1)NPK(N、P、K全施);(2)
PK(不施用 N肥);(3)NK(不施用 P肥);(4)NP(不施
用 K肥)4个施肥处理,N、P、K肥分别为(NH4)2SO4、
NaH2PO4与 KCl,其用量分别为 160、87.3、110mgkg-1
土壤,重复4次。土壤与肥料混合均匀后,每根袋装入
150g,埋入盛有1kg相同处理土壤的盆钵中,然后在根
袋中播种杂草,出苗后每盆定苗15株,植株生长45天
后收获地上部分,在70℃下烘干48小时后称重。同时
取出根袋,采取根际土与非根际土,分析其速效 N、P、
K的含量。速效N用2NKCl浸提,在连续流动分析仪
上测定NO3-+NO2-+NH4+的总量;速效P用Olsen法测
定;速效K用1N的NH4Cl浸提,在火焰光度计上测
定。
数据处理采用SPSS10.0软件进行。同一杂草在不
同处理下的单株生物量、同一处理下三种杂草根际或
非根际土壤速效 N、P、K养分含量之间的差异进行
LSD(P<0.05)多重比较;同一杂草在同一施肥处理下
根际与非根际土壤速效 N、P、K养分含量的差异进行
配对T检验。同时,利用“施肥效应指数”(I)指示杂草
对 N、P、K肥的敏感程度,指数越小,表示施肥对某杂
草生长的促进作用越小。
施肥效应指数(I)=(A-B)/B
3期
表3施N与不施N情况下三种杂草根际与非根际土壤速效N含量及T检验
Table3TheavailableNinrhizosphericandnon-rhizosphericsoilofthreeweedspeciesandTtestunderNfertilizationandnon-Nfertilization
杂草
Weedspecies
婆婆纳
小花糖芥
离子草
施N根际土
Rhizospheric
soilunderN
fertilization
174.6b
118.0a
136.3a
施N非根际土
No-rhizospheric
soilunderN
fertilization
115.4b
133.8a
129.4a
T值
Thevalue
of‘T’
7.45**
1.48
0.66
不施 N根际土
Rhizosphericsoil
under
noNfertilization
5.7a
8.8b
3.8a
其中:A为“施肥时某杂草单株地上部分干生物量”,B
为“不施肥时某杂草单株地上部分干生物量”
2 结果与分析
2.1 杂草生物量
与NPK处理相比较,不施用 N肥时不影响婆婆
纳、小花糖芥的的生长(表1),但显著限制了离子草的
生长;不施用P肥时,三种杂草的生物量都急剧降低;
不施用 K肥时,小花糖芥、离子草的生物量不受到影
响,但婆婆纳的生长却受到明显限制。
从施肥效应指数来看(表2),婆婆纳、小花糖芥对
N肥不敏感,为负数;而离子草则对N肥敏感,随着 N
肥的施用,其生长状况大为改善。三种杂草对 P肥都
十分敏感,但婆婆纳和小花糖芥的敏感程度要比离子
草大。小花糖芥和离子草对K肥不敏感,而婆婆纳则
比较敏感,施用K肥,其生长得更好。
2.2 土壤速效N
施用N肥时,婆婆纳根际土壤的速效N含量显著
高于非根际土壤(表 3),而小花糖芥或离子草根际和
非根际土壤的速效N水平却不存在显著差异。同时,
婆婆纳根际土壤速效 N水平要显著高于小花糖芥和
离子草,但其非根际土壤的速效 N水平却显著低于小
花糖芥和离子草。
不施用N肥时,婆婆纳根际土壤的速效N含量与
非根际土壤差异不显著,但小花糖芥和离子草根际土
壤的速效N水平却显著低于非根际土壤。同时,小花
糖芥根际与非根际土壤速效 N含量要显著高于婆婆
纳和离子草。
2.3 土壤速效P
施用P肥时,三种杂草根际土壤中的速效P要低
于非根际土壤(表4),其中,婆婆纳和离子草达到显著
水平,而小花糖芥则不存在统计上的差异。同时,小花
糖芥根际土壤速效 P含量要显著高于婆婆纳与离子
草,但三者非根际土壤速效P含量却不存在显著差异。
不施用P肥时,婆婆纳与小花糖芥的根际土壤速
效 P含量要低于非根际土壤,但差异不显著;而离子
草根际土壤的速效P要显著高于非根际土壤。同时,
离子草根际土壤中速效 P水平要显著高于婆婆纳与
小花糖芥。
2.4 土壤速效K
施用K肥时,三种杂草根际土壤的速效K含量要
低于非根际土壤(表5),其中,婆婆纳和离子草达到显
著水平,而小花糖芥则不存在统计上的差异。同时,小
花糖芥根际土壤的速效 K水平显著高于婆婆纳和离
子草,但非根际土壤的速效K含量在三者之间却不存
在显著差异。
表1三种杂草在不同施肥处理下单株地上部分干生物量
Table1Thedryabovegroundbiomassofthreeweedspeciesunderdiferent
fertilization
杂草
weedspecies
婆婆纳
小花糖芥
离子草
NPK
71.1c
16.3b
38.3c
NP
52.5b
18.1b
48.5c
NK
1.8a
1.5a
10.4a
PK
77.3c
16.7b
26.9b
生物量biomass
(mgplant-1)
注:同行间不同字母表示差异达5%显著水平。
表2 三种杂草对N、P、K肥的“施肥效应指数”(I值)
Table2TheIvalueofthreeweedspeciesunderN,P,orKfertilization
杂草
Weedspecies
婆婆纳
小花糖芥
离子草
N
-0.08
-0.02
0.43
P
38.50
9.87
2.68
K
0.35
-0.10
-0.21
I值
ThevalueofI
注:I=(A-B)/B,A为“施肥时某杂草单株地上部分干生物量”,
B为“不施肥时某杂草单株地上部分干生物量”。
不施N非根际土
No-rhizospheric
soilunderno
Nfertilization
6.4a
13.1c
11.0b
T值
The
valueof‘T’
1.40
3.78*
13.30**
注:同列间不同字母表示差异达5%显著水平,*表示根际与非根际差异达5%显著水平,下同。
尹力初:不同施肥条件下婆婆纳、小花糖芥、离子草三种麦田杂草根际养分状况研究 559
第39卷土 壤 通 报
表5 施K与不施K情况下三种杂草根际与非根际土壤速效K含量及T检验
Table5TheavailableKinrhizosphericandnon-rhizosphericsoilofthreeweedspeciesandTtestunderKfertilizationandnon-Kfertilization
杂草
Weedspecies
婆婆纳
小花糖芥
离子草
施K根际土
Rhizospheric
soilunderK
fertilization
88a
136b
98a
不施用K肥时,三种杂草根际速效K含量都显著
低于非根际土壤。同时,婆婆纳根际土壤的速效K含
量要显著低于小花糖芥和离子草,但非根际土壤的速
效K含量在三者之间却不存在显著差异。
3 讨论
只有根际土壤中的速效养分才是植物直接吸收
的“实际有效养分”,而非根际土壤中的养分并不真正
代表土壤养分的供应水平,它们只有通过传质过程迁
移到根表以后才能被植物吸收利用[7]。土壤养分向植
物根系的迁移途径主要有两条:一是由于植物蒸腾作
用引起的养分向根系迁移的质流过程;二是植物根表
面的养分浓度与土壤溶液养分浓度的差异引起的养
分向根表面的扩散过程。而养分能否在植物的根际发
生亏缺或累积,则取决于前两个迁移过程与植物根系
对养分的吸收过程的相对速率大小[8]。本试验中,无论
施用N肥与否,婆婆纳非根际土壤的速效N含量要明
显低于小花糖芥和离子草(表3),从而说明:与其它两
种杂草相比,婆婆纳非根际土壤中的速效N更容易向
根际迁移。施用N肥时,婆婆纳根际速效N含量要高
于非根际土壤,产生富集,而离子草和小花糖芥根际
土壤速效N和非根际土壤之间则没有显著差异;不施
用N肥时,婆婆纳根际土壤速效N和非根际土壤没有
显著差异,但小花糖芥和离子草根际土壤速效N却显
著低于非根际土壤,产生亏缺。究其原因,这是由于土
壤中的速效 N绝大部分为 NO3-,而NO3-在土壤中的
迁移主要通过质流途径[9],婆婆纳无论是单株生物量
或叶片数都要明显大于其它两种杂草,其蒸腾作用相
应也大,从而,婆婆纳非根际土壤中的 NO3-则更易随
植物的蒸腾吸水迁移到根系表面。施用N肥时,土壤
溶液中 NO3-浓度高,由于婆婆纳的蒸腾作用强,其根
系吸收NO3-的速率可能要低于NO3-随蒸腾吸水而迁
人的速率,从而 NO3-在根际产生富集;但小花糖芥和
离子草则由于蒸腾作用弱,其根系吸收NO3-的速率可
能要高于NO3-随蒸腾吸水而迁入的速率,从而根际没
有产生富集。在不施用N肥时,土壤溶液中NO3-的含
量低,三种杂草根系吸收 NO3-的速率要高于NO3-随
蒸腾吸水而迁入的速率,从而根际土壤中速效N的含
量要比非根际土壤有所降低;但由于婆婆纳蒸腾作用
强,根际 NO3-更易得到非根际土壤的补充,其根际速
效N亏缺的程度就低于其它两种杂草。所以婆婆纳将
比其它两种杂草更能适应低N土壤养分环境。
无论施用P、K肥与否,三种杂草根际土壤中的速
效P、速效K都要低于非根际土壤;虽然三种杂草根际
土壤中的速效P、速效K含量存在差异,但它们非根际
土壤中的速效P、速效K含量却不存在任何差异(表
4、5)。从而说明婆婆纳、小花糖芥和离子草主要吸收
利用根际土壤中的速效P、速效K,对非根际土壤中的
速效P、速效K吸收利用得少。这是因为:土壤中K+、
H2PO4-1或HPO42-在土壤的迁移主要通过扩散过程。但
由于它们容易被土壤固定,其通过扩散作用在土壤中
的迁移速率极慢[10],不足以供植物吸收利用。不施用P
表4 施P与不施P情况下三种杂草根际与非根际土壤速效P含量及T检验
Table4TheavailablePinrhizosphericandnon-rhizosphericsoilofthreeweedspeciesandTtestunderPfertilizationandnon-Pfertilization
杂草
Weed
species
婆婆纳
小花糖芥
离子草
施P根际土
Rhizospheric
soilunderP
fertilization
14.4a
16.8b
14.6a
施P非根际土
No-rhizospheric
soilunderP
fertilization
19.6a
20.1a
19.4a
T值
Thevalue
ofT
4.12*
2.52
4.00*
不施P根际土
Rhizospheric
soilunderno
Pfertilization
1.1a
1.2a
2.5b
不施P非根际土
No-rhizospheric
soilunderno
Pfertilization
1.6a
1.7a
1.6a
T值
Thevalue
ofT
0.69
3.74
4.28*
施K非根际土
No-rhizospheric
soilunderK
fertilization
164a
158a
153a
T值
Thevalue
ofT
9.75**
2.00
7.42**
不施K根际土
Rhizospheric
soilunder
noKfertilization
38a
56b
55b
不施K非根际土
No-rhizospheric
soilunderno
Kfertilization
83a
82a
80a
T值
The
valueofT
12.69**
7.96**
7.24*
560
3期
NutrientContentinRhizosphericSoilofThreeWeedSpecies(Veronica
agrestisL.,ErysimumcheiranthoidesL.,andChorisporatenela(pal).)in
WinterWheatFieldunderDiferentFertilizationTreatments
YINLi-chu
(ResourcesandEnvironmentalColege,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,China)
Abstract:VeronicaagrestisL.,ErysimumcheiranthoidesL.,andChorisporatenela(pal).arethreeimportantweed
speciesinwinterwheatfield.Inourpreviousstudy,Thethreeweedspecieswerefoundtobecomedominantunder
diferentfertilizationinweedcommunity,respectively.Suchas,V.agrestiswasthemostdominantweedspecieswhen
noNfertilizerwasapplied,however,itwasC.tenela(pal)whennoPfertilizerwasapplied,andC.tenela(pal)and
E.cheiranthoidesbecamemoreabundantthanV.agrestisinthefieldwithnoKfertilizerapplied.Toelucidatetheir
happeninginthefield,theavailableN,P,andKinrhizosphericandnon-rhizosphericsoilofV.agrestis,C.tenela
(pal).andE.cheiranthoideswerestudiedwithpottrialsingreenhouse.TheresultshowedV.agrestisabsorbedmore
availableNfromnon-rhizosphericsoilthanC.tenela(pal).andE.cheiranthoideswithorwithoutNfertilizer
applying;theavailablePinrhizosphereofC.tenela(pal).washigherthanthatoftheothertwoweedspecieswhen
noPwasapplied;andtheavailableKinrhizosphereofC.tenela(pal.)andE.cheiranthoideswasmoreabundant
thanthatofV.agrestisinKfertilizationornoKfertilizationtreatments.So,itsuggestedV.agrestishadthebest
advantagetogrowinsoilwithlowavailableNcontentamongthethreeweedspecies,butitwasC.tenela(pal.)inP-
deficientsoil,andC.tenela(pal.)andE.cheiranthoidesinK-deficientsoil.
Keywords:Rhizosphere;Weed;AvailableN;AvailableP;AvailableK
肥时,由于供试土壤速效 P含量极低,严重限制了三
种杂草的生长,但相对比较,离子草比婆婆纳和小花
糖芥所受到的影响要小。分析其原因,我们发现只有
离子草根际土壤中的速效 P含量显著高于非根际土
壤中的速效P含量,这就说明离子草在土壤P素养分
较低时活化根际土壤难溶性 P素养分的能力要大于
婆婆纳和小花糖芥,使其更能适应速效 P含量低的土
壤。不施用K肥时,小花糖芥和离子草的生长未受到
影响,而婆婆纳的单株生物量却显著降低。这可能是
由于小花糖芥和离子草对K的需求量比婆婆纳低,或
前两者对土壤中的缓效K活化能力较后者强,以致于
前两者根际土壤中的速效K要显著高于后者,从而使
得小花糖芥和离子草比婆婆纳更能适应较低的土壤K
素养分条件。
参考文献:
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尹力初:不同施肥条件下婆婆纳、小花糖芥、离子草三种麦田杂草根际养分状况研究 561