全 文 ：耕作方法和除草剂对玉米田杂草群落的影响 3
刘方明1 ,2 　梁文举1 3 3 　闻大中1
(1 中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110016 ;2 中国科学院研究生院 ,北京 100039)
【摘要】　应用群落生态学方法 ,在中国科学院沈阳生态实验站对玉米田杂草群落进行了调查研究 ,探讨了
耕作方法和除草剂对杂草群落组成、多样性和生物量的影响. 结果表明 ,玉米田优势种杂草为野黍、苘麻、
大狼把草和鸭趾草 ,其中野黍重要值最高 ;免耕不施加除草剂处理 6 月下旬杂草生物量较大 ,5 月末到 8
月中旬物种丰富度较高 ( S ) ,7 月 14 日和 8 月 1 日均匀度 ( J) 较低 ,优势集中性 ( C) 较高 ,均与常规施加除
草剂处理有显著差异. 施用除草剂可减少免耕玉米田杂草种类 ,抑制杂草生物量的增长. 耕作方法和除草
剂可对杂草群落组成、多样性及稳定性产生影响.
关键词 　杂草群落 　耕作方法 　除草剂 　玉米田 　多样性
文章编号 　1001 - 9332 (2005) 10 - 1879 - 04 　中图分类号 　S365 　文献标识码 　A
Effects of tillage method and herbicide on cornf ield weed community. L IU Fangming1 ,2 ,L IAN G Wenju1 ,WEN
Dazhong1 (1 Institute of A pplied Ecology , Chinese Academy of Sciences , S henyang 110016 , China ; 2 Graduate
School of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100039 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2005 ,16 (10) :1879～
1882.
By the method of community ecology ,this paper surveyed the weed community in a cornfield at the Shenyang
Experimental Station of Ecology ,CAS ,and studied the effects of tillage method and herbicide on the weed com2
position , species diversity , and biomass at the experimental site. The results showed that the dominant weed
species in the cornfield were Eriochloa villosa , A butilon theophrasti , Bidens f rondosa and Com melina com m u2
nis ,of which , Eriochloa villosa had the highest important value. In non2tillage field without herbicide applica2
tion ,the weed community had larger biomass ,higher richness( S ) and concentration ( C) ,but lower species diver2
sity( D) and species evenness(J) . Herbicide could decrease weed species and inhibit biomass growth significantly
in non2tillage field. It was clear that tillage method and herbicide could affect the weed composition ,diversity and
stability significantly.
Key words 　Weed community , Tillage method , Herbicide , Cornfield , Diversity.
3 国家自然科学资金资助项目 (30270271) .3 3 通讯联系人.
2004 - 11 - 26 收稿 ,2005 - 03 - 24 接受.
1 　引 　　言
随着免耕技术的推广和应用 ,我国免耕面积不
断扩大 ,仅河北省就计划在“十五”期间发展免耕种
植面积 110 ×106 hm2 [6 ] . 免耕作为一种可减少水土
流失和风蚀作用的耕作方法 ,对田间杂草群落的组
成结构产生影响[3 ,20 ] . 我国玉米种植面积 210 ×107
hm2 左右 ,仅低于水稻、小麦 ,居全国第三位 ,田间主
要杂草有马唐、牛筋草、稗草、狗尾草和反枝苋
等[18 ] .免耕玉米田中杂草与作物矛盾较突出 ,管理
不善易引起草荒[10 ] . 目前 ,玉米田杂草防除方式以
化学防除为主 ,除草剂品种及其杀草谱选择性决定
杂草群落改变程度和演替方向. 农业生产中连续施
用除草剂可使杂草种子数量明显减少 ,但当除草剂
施用量减少时杂草数量迅速增加[1 ] . 而除草剂长期
施用可产生杂草抗药性、环境污染及除草剂残毒等
问题[9 ,12 ] .
国外对农田杂草群落动态及其影响因素已进行
了较系统的研究[1 ,3 ,20 ] . 我国对农田杂草群落的研
究主要集中在种类调查、群落消长规律和化学防除
方面[8 ,10 ,14 ,16 ,17 ] ,对杂草群落影响因素中种植方法
与耕作方法的研究也较多[19 ,22 ] . 在杂草群落的影响
因素研究方面 ,耕作方法对杂草群落的多样性及稳
定性研究较少[2 ,23 ] . 探讨玉米田常规耕作和免耕两
种耕作方法对杂草群落的影响及除草剂的防除效
果 ,分析杂草群落在不同耕作条件下群落组成与多
样性的变化 ,为研究玉米田 (特别是对免耕玉米田)
杂草群落防除有一定理论和实践意义.
2 　材料与方法
211 　试验地概况
本试验在中国科学院沈阳生态实验站进行 ,该站处于下
辽河平原东部 ,位于沈阳南郊苏家屯区十里河镇十里河村
应 用 生 态 学 报 　2005 年 10 月 　第 16 卷 　第 10 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY , Oct . 2005 ,16 (10)∶1879～1882
(41°31′N ,123°22′E) ,属于暖温带半湿润大陆性气候 ,平均
海拔 31 m ,年平均温度 7～8 ℃,年降雨量为 700 mm ,无霜
期为 147～164 d ,土壤类型为潮棕壤.
试验地为玉米连作地 (连作 4 年) ,自 2003 年 4 月开始
免耕试验. 免耕处理玉米留茬 (人工操作 ,留茬高度 10 cm 左
右) 、秸秆覆盖 ,秸秆覆盖量为 22189 ×103 kg·hm - 2左右 ;常
规耕作处理 4 月 20 日翻地 ,秸秆堆沤后于 6 月下旬还田.
2004 年 4 月 28 日播种玉米 ,玉米品种为富友 1 号 ,播量 60
kg·hm - 2 . 播种同时施加底肥 ,缓释尿素 300 kg·hm - 2 ,磷酸
二铵 150 kg·hm - 2 ,氯化钾 75 kg·hm - 2 . 5 月 6 日施用乙草
胺与莠去津混合除草剂 ,施用量为 9 kg·hm - 2 (配比为 1∶1)
封闭除草. 玉米生长期其它时间不施除草剂 ,无人工除草.
212 　试验设计
采用随机区组设计 ,4 种处理 ,3 次重复. 小区面积 102
m
2
,长 12 m ,宽 815 m. 玉米行距 57 cm ,株距 40 cm. 各处理
分别为 :1) C1 ,常规耕作施除草剂 ;2) C2 ,常规耕作不施除草
剂 ,C1 和 C2 为裂区 ; 3) N T1 ,免耕秸秆覆盖施除草剂 ; 4)
N T2 ,免耕秸秆覆盖不施除草剂.
213 　研究方法
21311 调查取样方法 　从 2004 年 5 月 3 日玉米出苗到 9 月
初玉米乳熟期 ,每 2 周调查一次. 采用固定样方法 3～5 点取
样 ,取样面积为 0125 m2 ,记录杂草种类和数量. 同时结合方
格网法测定杂草群落的基盖度 [13 ] ,并测定杂草地上部分生
物量. 杂草鉴定参照杂草志 [11 ] .
21312 计算公式与数据处理 　对各处理的杂草种类、数量、
生物量与盖度进行统计 ,并计算 :
1) 重要值 ( IV ) , IV = ( RA % + R F % + R P %) / 300 ,
RA %为相对多度 , R F %为相对频度 , R P %为相对盖度. 重
要值显示出不同植物在群落中的作用和地位 [15 ] .
2)物种丰富度 ( S )即杂草群落中的物种数 ;
3) 群落多样性 ( D) 用 Shannon2Wiener 公式测定 , D =
- ∑Pilog2 Pi ;
4)均匀度 (J) 用 J = H′/ H′MAX = - ∑Pilog2 Pi/ (log2 S )公
式测定. H′为 Shannon2Wiener 信息指数 , H′= - ∑Pilog2 Pi ,
H′MAX为 H′的最大值[15 ] ;
5)优势集中性 ( C)用 Simpson 公式测定 [2 ] , C = ∑P2i .
上述公式中 i 取值范围 1～ S , Pi 是第 i 物种的个体数
( N i) 占群落总个体数 ( N ) 的比例. 采用 SPSS 1110 和 DpsV
3111 数据处理系统进行试验数据分析处理.
3 　结果与分析
311 　杂草群落组成及优势种
根据田间调查 ,玉米田杂草有野黍 ( Eriochloa
villosa) 、苘麻 ( Abutilon theophrasti) 、大狼把草 ( Bidens
f rondosa) 、鸭趾草 ( Com melina com munis) 、无芒稗
( Echinochloa crusgalli) 、苍耳 ( Xanthium sibiricum)
等 , 共 10 科 16 属 17 种 ,其中以菊科和禾本科的种类
较多.玉米田中野黍、苘麻、大狼把草和鸭趾草的重要
值较高为优势种 (表 1) .
表 1 　玉米田主要杂草种群的重要值( 7 月 15 日)
Table 1 IV of main weeds populations in corn f ield( 15th July)
种名
Species
重要值 IV
C1 C2 N T1 N T2
野黍 Eriochloa villosa 0194 0194 1152 1143
苘麻 A butilon theophrasti 0168 0140 0178 0116
大狼把草 Bidens f rondosa 0147 0176 0151 0141
鸭趾草 Com melina com m unis 0130 0125 0105 0100
苍耳 Xanthium sibi ricum 0121 0105 0136 0120
小蓟 Cephalanoplos seget um 0115 0109 0109 0109
柳叶刺蓼 Polygonum bungeanum 0109 0113 0103 0113
无芒稗 Echinochloa crusgalli 0100 0108 0105 0115
铁苋菜 Acalypha aust ralis 0114 0105 0100 0112
黎 Chenopodium album 0100 0109 0106 0108
反枝苋 A maranthus ret rof lex us 0100 0111 0111 0100
萝摩 Metaplexis japonica 0100 0100 0105 0111
312 　杂草群落特征分析
31211 杂草数量 　由表 2 可看出 ,各处理杂草发生
动态呈一致性 ,且杂草发生与降雨量密切相关. 6 月
中旬后杂草迅速增加出土 ,7 月中旬达到高峰 ,而
2004 年降雨集中在 6 月末到 7 月中旬和 7 月末到 8
月上旬两个阶段. 各处理杂草数量排序 : 7 月之前 ,
N T2 > C2 > C1 > N T1 ;7 月中旬到 8 月初 ,N T2 > C2
> N T1 > C1 ;8 月中旬到 9 月初 ,N T1 和 C2 较高 ,C1
次之 ,N T2 较低. 结果表明 ,5 月中旬到 8 月初免耕
不施加除草剂处理杂草较多 ,8 月中旬后杂草减少 ,
但与其它处理无显著性差异 ,说明免耕不施加除草
剂处理杂草高峰期明显 ,随着玉米和杂草的生长 ,玉
米遮荫和杂草内部竞争影响到杂草生长 ,杂草数量
迅速减少.
表 2 　不同时期各处理的杂草总数量
Table 2 Total weed numbers in every treatment during different periods
( plant·0125 m - 2)
处理
Treatments
日期 Date
5114 5131 6114 6128 7114 811 8115 911
C1 13a 16a 16a 21a 22a 17a 14a 13a
C2 15a 16a 16a 26a 55a 25a 21a 16a
NT1 9a 10a 10a 22a 49a 30a 20a 19a
NT2 26a 40a 40a 44a 58a 32a 10a 8a
注 :应用 LSD法检验差异程度 ,不同字母表示处理间差异达 5 %显著性水平 The LSD
method was used to test the significance of difference ,different letter indicate si gnificant difference at
P < 0105 among treatments. 下同 The same below.
31212 杂草生物量 　不同处理各时期杂草生物量比
较见表 3. 免耕不施加除草剂处理的杂草生物量较
高 ,与施加除草剂处理有显著性差异 (6 月 23 日) ,
说明在杂草迅速生长时期 (6～7 月) 免耕田施用除
草剂可显著抑制杂草生物量的增加 ,控制杂草生长 ,
减少杂草危害.
31213 杂草群落的物种丰富度 　通过各时期杂草群
落物种丰富度比较 (表 4) 可看出 ,N T2 杂草物种丰
0881 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
富度高于其它 3 个处理 (5 月末到 7 月中旬) ,说明
不施加除草剂条件下 ,免耕处理杂草种类多于常规
处理 ;免耕处理施加除草剂可明显减少杂草种类.
表 3 　不同时期杂草生物量变化
Table 3 Weed biomass change in different stage( g·0125 m - 2)
处理
Treatments
日期 Date
6123 7123 8123
C1 5139b 37102a 56185a
C2 10146ab 45176a 93117a
N T1 4116b 38132a 83171a
N T2 17105a 66155a 107112a
表 4 　不同处理杂草群落的物种多样性
Table 4 Species2diversity of weed communities in different treatments
日期
Date
处 　理
Treatments
物种丰富度
Species
richness
Shannon2Wiener
指数
Shannon2Wiener
index (D)
均匀度指数
Species
evenness
(J )
优势集中性
Concentration
(C)
　
5114 C1 4a 112367a 016183a 014457a
C2 5a 116634a 017164a 013724a
N T1 3a 110795a 016811a 015847a
N T2 8a 018287a 012762a 017427a
5131 C1 5b 115761a 016788a 013887a
C2 8b 116486a 015495a 014018a
N T1 6b 111039a 014270a 016093a
N T2 12a 018295a 012314a 017714a
6114 C1 5b 115761a 016788a 014023a
C2 8b 116486a 015495a 014347a
N T1 6b 111039a 014270a 015866a
N T2 12a 018294a 012314a 017345a
6128 C1 7b 119280a 016868a 012991a
C2 8b 118822a 016274a 013155a
N T1 9b 119312a 016092a 016238a
N T2 12a 110304a 012874a 017111a
7114 C1 7b 210673a 017364a 012741b
C2 9b 117240a 015439ab 013529ab
N T1 7b 115552a 015540bc 014041a
N T2 13a 113545a 013660c 015679a
811 C1 8b 210729a 016910a 012882b
C2 8b 118784a 016261ab 013290ab
N T1 12ab 115843a 014419bc 014436ab
N T2 13a 113277a 013588c 016050a
8115 C1 10b 212575a 016796a 012810a
C2 9b 211535a 016794a 013031a
N T1 11b 119181a 015545a 012765a
N T2 12a 210164a 015625a 013633a
911 C1 9a 211961a 016928a 012992a
C2 10a 210976a 016315a 013460a
N T1 13a 210953a 015662a 013229a
N T2 13a 214603a 016649a 012632a
31214 杂草群落物种多样性、均匀度与优势集中性
　从表 4 可看出 ,5 月中旬到 8 月初 ,常规耕作两个
处理杂草群落 D 较高 ,免耕不施加除草剂处理 D 较
低 ,但无显著差异 ;7 月 14 日和 8 月 1 日 ,免耕两个
处理的杂草群落 J 较低 ,与常规施加除草剂处理有
显著差异 ;7 月 14 日 ,免耕两个处理的杂草群落 C
较高 ,8 月 1 日 ,免耕不施加除草剂处理的杂草群落
C 较高 ,均与常规施加除草剂处理有显著差异. 由此
可见 ,7 月中旬到 8 月初 ,常规施加除草剂处理杂草
群落较稳定 ,免耕不施加除草剂处理杂草群落稳定
性较差.
4 　讨 　　论
411 　野黍成为玉米试验田杂草优势种的原因
野黍为一年生禾本科杂草 ,生长期为 5～9 月 ,
主要分布在东北地区 ,多为果园、茶园和路埂常见杂
草且发生量小 ,农田不常见. 野黍可成为难防治的大
豆田杂草之一[21 ] ,但在玉米田分布较少. 野黍成为
玉米试验田杂草优势种的原因可能有两方面 :其一 ,
土壤处理除草剂除草效果不理想. 本试验未进行人
工除草 (包括中耕除草) ,苗期也未施加茎叶处理除
草剂 ,单一施加土壤处理除草剂对已出土的杂草抑
制较弱. 其二 ,气候条件 (降雨) 影响除草剂发挥.
2004 年 5 月、6 月较干旱 (5 月降雨 0100 mm ,6 月降
雨 2918 mm)影响除草剂发挥作用 ,降雨集中在 7、8
月份 ,杂草随着降雨分批出土 ,而此时除草剂作用也
有减弱. 野黍具有种子粒大、分蘖强与竞争力强等生
物学特性 ,可抑制其它种类杂草生长 ,成为试验田杂
草优势种.
412 　耕作方法与除草剂对玉米田杂草群落的影响
已有研究表明 ,翻耕、深松耕与免耕 3 种耕作方
法相比较 ,玉米田杂草种子密度随耕作强度增加而
减少 ,免耕田杂草种子密度较高[3 ] . 少耕、免耕与常
规耕作农田的杂草种类相比较 ,免耕中多年生杂草
如加拿大蓟、苣苦菜的数量较多[20 ] . 施用除草剂可
明显减少杂草种类 ,杂草耐药性强弱不同影响到种
群的多度、存在度和相对显著度[7 ] . 本研究表明 ,免
耕玉米田不施加除草剂杂草种类较高 ,除草剂可减
少免耕玉米田杂草种类 ,抑制杂草生物量增加.
413 　免耕对玉米田杂草群落多样性的影响
群落的物种多样性、均匀度与优势集中性这 3
个指标是从不同角度衡量群落稳定性的重要尺度.
群落多样性参数值与均匀度越大 ,优势集中性越小 ,
群落也就越稳定. 本研究结果表明 ,不施加除草剂条
件下 ,常规耕作玉米田杂草群落较稳定 ,免耕玉米田
杂草群落较不稳定.
从环境和人类健康方面考虑 ,有必要减少对合
成除草剂的严重依赖. 种植豆科覆盖作物可以抑制
玉米田杂草萌发和生长[4 ] ,但要实现保证作物产量
的同时减少或取代化学除草剂的施用较困难 ,此方
面需要进一步深入研究[5 ] .
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作者简介 　刘方明 ,女 ,1976 年生 ,在读博士生. 主要从事农
业生态学研究. E2mail :liufamgming924 @hotmail. com
2881 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷