全 文 ：第 34 卷第 24 期
2014年 12月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.24
Dec.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:中低产田障碍因子消减与地力提升共性关键技术研究(2012BAD05B06); 公益性行业(农业)科研专项经费 (201103005)
收稿日期:2013鄄03鄄14; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄03鄄19
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: gjusheng@ 163.com
DOI: 10.5846 / stxb201303140422
董春华, 曾闹华, 高菊生, 刘强, 徐明岗, 文石林.长期有机无机肥配施对稻田杂草生长动态的影响.生态学报,2014,34(24):7329鄄7337.
Dong C H, Zeng N H, Gao J S, Liu Q, Xu M G, Wen S L.Effects of long鄄term organic and inorganic fertilizer combined application on weed growth
dynamic in paddy field.Acta Ecologica Sinica,2014,34(24):7329鄄7337.
长期有机无机肥配施对稻田杂草生长动态的影响
董春华1,2,3, 曾闹华3, 高菊生2,3,*, 刘摇 强1, 徐明岗3, 文石林2,3
(1. 湖南农业大学资源环境学院,长沙摇 410128;
2. 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 祁阳农田生态系统国家野外试验站,祁阳摇 426182;
3. 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,北京摇 100081)
摘要:利用中国农业科学院红壤实验站红壤稻田长期定位试验,于 2011年研究了在以无机肥(化肥 NPK)与有机肥(M)氮磷钾
养分等量条件下,长期有机无机肥配施水稻生育期间杂草种类和生物量变化。 结果表明:30a后,早稻和晚稻施肥处理中:PK+
M处理下杂草种类最多,NPK+M处理下杂草种类和优势杂草种类较少,且种类数量稳定,早稻和晚稻杂草种类数量前者比后
者分别高出 19.7%和 9.8%;施肥处理中:两季杂草总生物量 NPK+M 处理最高,NP+M 处理最低,且 NPK+M、NK+M、PK+M 和
CK处理比 NP+M处理分别高出 31.3%、26.5%、8.3%和 5.6%,早稻 NPK+M处理杂草总生物量和浮生杂草总生物量最多,NK+M
处理湿生杂草总生物量最多,晚稻 NK+M处理杂草总生物量和湿生杂草总生物量最多,NPK+M 处理浮生杂草总生物量最多;
土壤碱解氮和有效磷与杂草总生物量、湿生杂草总生物量、浮生杂草总生物量显著正相关(相关系数依次分别为 0.508*和
0郾 578**、0.552*和 0.453*、0.410*和 0.802**),pH值与三者显著负相关(相关系数依次分别为-0.516*、-0.531*和-0.698*)。
土壤 pH受土壤有效磷和碱解氮及其他因子的共同作用对杂草总生物量产生影响。 通过施肥措施调节土壤适宜 pH 及碱解氮
和有效磷含量,能有效调控农田中湿生和浮生杂草生长,使杂草种类和生物量在农业生产中达到有益平衡。
关键词:长期试验;有机无机配施;稻田;杂草动态
Effects of long鄄term organic and inorganic fertilizer combined application
on weed growth dynamic in paddy field
DONG Chunhua1,2,3, ZENG Naohua3, GAO Jusheng2,3,*, LIU Qiang1, XU Minggang3, WEN Shilin2,3
1 College of Resource and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
2 Qiyang Agro鄄ecosystem of National Field Experimental Station, Institute of Agricultural Resources and Regional Planning Chinese Academy of Agricultural
Sciences Chinese Academy of Agricultural Sciences, Qiyang country 426182, China
3 Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization, Ministry of Agriculture of China, Institute of Agricultural Resources and Regional Planning CAAS,
Beijing 100081, China
Abstract: Long鄄term located fertilization test has been conducted to evaluate how fertilization affects the growth and yield of
crops particularly rice over 30 years in the Red Soil Field Experimental Station, Chinese Academy of Agricultural Sciences,
Qi Yang, China. However, how and why However, how and why fertilization influences the growth of crops in the field
particularly in the paddy field has not been assessed. Consequently, an investigation was carried out in a double鄄rice paddy
field to study the species and biomass of weeds found in rice (Oryza sativa L.) growth season after 30鄄year combined
application of organic and chemical fertilizer with the same application rates of nitrogen ( N), phosphorus ( P ), and
potassium (K) contained in organic and chemical fertilizer in 2011. Results indicated that in both rice growth season among
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all fertilizer treatments, compared with other treatments, long鄄term application of PK +M resulted in the most species
number of weeds, and the species number of weeds in early rice was 19.7% higher than that in late rice, the combined
application of NPK+M showed in the fewest species number of weeds which was stable in number, and the species number
of weeds in early rice was 9.8% higher than that in late rice. In the current investigation, results also demonstrated in the
fewest species number of dominant weeds. Among all fertilizer treatments, the highest total biomass of weeds was founding
the treatment of the combined application of NPK+M while the lowest biomass was obtained in the treatment of the combined
application of NP+M in both rice growth season, subsequently, the biomass in the treatments of NPK+M, NK+M, PK+M
and CK was 31.3%, 26.5%, 8.3% and 5.6% higher than the treatment of NP+M, respectively, The highest total biomass
of weeds and floating weeds were found in the treatment of combined application of NPK+M while the highest total biomass
of wet weeds in early rice growth season was viewed in the treatment of the combined application of NK+M, and the highest
total biomass of weeds and wet weeds was found in the treatment of the combined application of NK+M, comparatively, the
highest total biomass of floating weeds was obtained in the treatment of the combined application of NPK+M in late rice
growth season. In the present study, soil alkali鄄hydrolyzable N and available P were found to be significantly positively
correlated with total dry biomass of weeds, wet weeds and floating weeds ( r= 0.508 and r= 0.578, r= 0.552 and r= 0.453,
r = 0.410 and r= 0.802, the same of P<0.05, respectively), whereas they were found negative correlation with soil pH ( r=
-0.516, r = - 0.531 and r = - 0.698, the same of P< 0.05, respectively) . Soil pH was commonly affected by the soil
available P, alkali鄄hydrolyzable N and other factors, where soil directly affects on the total dry biomass of weeds. By
fertilization to maintain proper soil pH and contents of alkali-hydrolyzable N and available P, the growth of wet weeds and
floating weeds in red soil paddy of south China could effectively be managed, to keep the beneficial balance between the
weed species and biomass in agricultural practice.
Key Words: long鄄term located fertilization experiment; combined application of organic and chemical fertilizer; red paddy
field; weeds dynamic
摇 摇 杂草是农业生态系统的重要组成部分,与作物
在光照和水肥等方面竞争激烈,是制约作物产量的
重要因子[1鄄4]。 人们过去对杂草的研究更多地注重
其危害性和防治途径,甚至对杂草予以根除,造成其
生物多样性大大降低。 近年来,杂草的生物多样性
在农业生态系统中的作用逐渐得到重视[5鄄6]。 有研
究表明:保持农田一定的杂草生物多样性,在保护天
敌、控制害虫、防止土壤侵蚀、促进养分循环、维持生
态系统功能的正常发挥和保持生态平衡等方面有着
不可忽视的作用[7鄄8]。
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[9鄄10]。 其中,施肥作为重要的农
田管理措施之一,对农田生物多样性及其杂草组成
的影响,国内报道较少,国外研究结果也很不
一致[11鄄14]。
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[15],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。
李昌新等[16]研究表明,有机肥施用和秸秆还田对冬
闲田春冬季杂草群落调控效应显著,而且调控效应
强弱与施肥时期和方式关系密切。 李儒海等[17]和
张学友等[18]研究证实,单施化肥(平衡施用 N、P、K
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。 黄爱军等[19]研究表明,通过合理施肥和秸秆还
田措施,可对稻油复种模式中春季杂草群落进行有
效调控。 南方是我国双季稻粮食主产区,农业生态
环境开发潜力巨大。 为此,本文通过对中国农业科
学院红壤实验站双季稻区有机无机肥配施的长期定
位试验进行研究,通过监测不同有机无机配施模式
下早晚稻杂草群落特征,以期阐明长期有机无机肥
配施对南方红壤稻田生态系统的影响,并为稻田杂
草多样性的管理提供理论依据和技术参考。
0337 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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1摇 材料与方法
1.1摇 自然条件
试验地点设在湖南省祁阳县官山坪中国农业科
学院红壤试验站内,东经 111毅 52忆23义,北纬 26毅 45忆
12义,海拔高度约 120 m,年平均温度 18.0 益,最高温
度 36.6—40 益,逸10.0 益的积温 5 600 益,年降雨量
1 250 mm,年蒸发量 1 470 mm,无霜期约为 300 d,年
日照时数 1 610—1 620 h,太阳辐射量 4 550 MJ / m2,
温、光、热资源丰富。
1.2摇 供试土壤与试验设计
试验始于 1982年,供试土壤为第四纪红土母质
发育稻田,土壤质地为壤质粘土,耕层土壤属中低肥
力水平。 试验开始时土壤肥力状况:有机质含量为
19.8 g / kg,全氮、全磷、全钾含量分别为 1.44、0.48、
14.20 g / kg,速效氮、速效磷、速效钾含量分别为 82.
8、9.6、65.9 mg / kg,pH值为 5.2。
试验选取 5 个处理:淤化肥氮磷钾配施有机肥
(NPKM);于化肥氮磷配施有机肥(NPM);盂化肥氮
钾配施有机肥 ( NKM);榆化肥磷钾配施有机肥
(PKM);虞不施肥(CK)。 小区长面积 15 m,宽 1.8
m,3次重复,随机区组排列,小区均用 60 cm(土壤表
面以上 20 cm,土壤表面以下 40 cm)的水泥埂隔离。
作物为一年两熟双季稻,肥料施用量见表 1。 早稻和
晚稻施肥量相等,施肥量为:尿素(N 46%)157.5 kg /
hm2,过磷酸钙(P 2O5 12%) 450. 4 kg / hm2,氯化钾
(K2O 60%)56.3 kg / hm2,有机肥为腐熟的牛粪 22
500 kg / hm2(折合养分含量:N 72.0 kg / hm2,P 2O5
56.3 kg / hm2,K2O 33.8 kg / hm2),牛粪养分含量为
多年测定的平均值。 所有肥料均作底肥一次施入。
试验水稻品种为当地常用品种,3—5a更换 1 次。 试
验小区采取人工除草,不施用除草剂。
表 1摇 试验处理及肥料施用量
Table 1摇 Treatments with different fertilizers (kg / hm2)
处理
Treatments
肥料施用量 Amount of fertilizer applied*
化肥施用量 Chemical fertilizer applied*
N P2O5 K2O
有机肥用量*
Manure applied
肥料养分含量 Nutrients content in fertilizer*
N P2O5 K2O
CK 0 0 0 0 0 0 0
M 0 0 0 22 500 72.5 56.3 33.8
PKM 0 56.3 33.8 22500 72.5 112.6 67.6
NKM 72.5 0 33.8 22500 145 56.3 67.6
NPM 72.5 56.3 0 22500 145 112.6 33.8
NPKM 72.5 56.3 33.8 22500 145 112.6 67.6
摇 摇 *每季水稻施肥量; CK: 对照 control, N: 尿素中氮 in urea, P: 过磷酸钙中磷 in calcium superphosphate, K: 氯化钾中钾 in potassium
chloride, M: 腐熟的牛粪 decomposed cow dung
1.3摇 测定项目及方法
于 2011 年早稻和晚稻生育期间分别采集始分
蘖期、分蘖盛期和成熟期 3 个生育期 0—20 cm 耕层
土壤样测定项目为碱解氮、速效磷、速效钾含量及
pH值。 早稻土壤样品采集时间分别为 5 月 27 日、6
月 18日和 7月 15日,晚稻分别为 8月 15 日、9月 10
日和 10月 11日。
在早稻和晚稻上述生育时期,每小区采集有代
表性的 0.25 m2水面及土壤上杂草样方 4 个,计数杂
草种类后,分为湿生杂草和浮生杂草分别称取干物
质量。 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 vagi鄄nalis)、牛毛毡(Eleocharis yokoscen鄄
sis)、异型莎草(Cyperus difformis)、节节菜(Rotala in鄄
dica)、稗草(Echinochloa crusgalli)、绿藻(Chlorella)
和空心莲子草(Alternanthera 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) [2]。
碱解氮用扩散法,速效磷用 Olsen法,pH采用水
土比为 2.5 进行,速效钾用 1 mol / L NH4OAc 浸提鄄
火焰光度法[20]。
1.4摇 分析方法
数据处理和分析采用 Excel 2003、SPSS13.0;不
同施肥处理间采用 LSD 法进行差异显著性检验(琢=
0.05)。
1337摇 24期 摇 摇 摇 董春华摇 等:长期有机无机肥配施对稻田杂草生长动态的影响 摇
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2摇 结果与分析
2.1摇 长期不同施肥对稻田杂草生长动态的影响
2.1.1摇 对稻田杂草种类的影响
摇 摇 长期施肥 30 年后稻田杂草变化明显(表 2)。
从表 2 可知,早稻杂草种类 CK 处理最多,其次是
NKM处理,NPKM处理最少,CK、PKM、NPM和 NKM
处理比 NPKM 种类数量分别高出 31. 1%、16. 4%、
13郾 1%和 19.7%,仅 NPKM 处理杂草种类数量在早
稻生育过程中呈下降趋势,其他处理呈大致成先升
后降趋势;晚稻杂草种类 CK处理最多,其次是 NKM
处理,NPKM、NKM、NPM 和 PKM 处理分别是 CK 处
理的 76.3%、91.3%、86.3%和 88.8%,各处理杂草种
类数量在晚稻生育过程中大致呈上升趋势。 NKM
处理杂草种类数量早晚稻都高于其他施肥处理,这
说明减少化肥磷的用量可以增加稻田杂草种类,
NPKM 处理杂草种类数据量早晚稻变化不大,且种
类数量非常低,这说明均衡施肥能降低杂草种类,并
使杂草种类数量维持稳定。
表 2摇 2011年水稻生育期田间稻田杂草种类
Table 2摇 Weed species number at different growing stages of rice in 2011
季别
Season
处理
Treatments
杂草种类数 Weed species number
分蘖始期
Initial
tillering
stage
分蘖盛期
Active
tillering
stage
成熟期
Maturing
stage
平均
Mean
优势杂草 Dominant weed species
分蘖始期
Initial tillering
stage
分蘖盛期
Active tillering
stage
成熟期
Maturing stage
早稻
Early rice NPKM 6.7依1.2 6.0依0.0 5.7依1.2 6.1依0.5 浮萍 L. minor 四叶萍 M. quadrifolia
四叶萍、鸭舌草
M. quadrifolia,
M. vaginalis
NKM 7.0依 1.0 8.0依0.0 7.0依1.0 7.3依0.6 浮萍、矮慈姑L. minor, S p Miq
鸭舌草、牛毛毡
M. vaginalis,
E. yokoscensis
鸭舌草 M. vaginalis
NPM 6.0依1.0 8.7依0.6 6.0依1.0 6.9依1.6
浮萍、牛毛毡
L. minor,
E. yokoscensis
鸭舌草、牛毛毡
M. vaginalis,
E. yokoscensis
鸭舌草
M. vaginalis
PKM 7.3依0.6 7.7依1.2 6.3依0.6 7.1依0.7 浮萍、矮慈姑L. minor, S p Miq
四叶萍、牛毛毡
M. quadrifolia,
E. yokoscensis
四叶萍、鸭舌草
M. quadrifolia,
M. vaginalis
CK 7.7依0.6 7.7依0.6 8.7依0.6 8.0依0.6 绿藻 Chlorella
节节菜、牛毛毡
R. indica,
E. yokoscensis
节节菜、牛毛毡
R. indica,
E. yokoscensis
晚稻
Late rice NPKM 5.3依1.2 6.3依0.6 6.7依0.6 6.1依0.7
四叶萍
M. quadrifolia 四叶萍 M. quadrifolia 四叶萍 M. quadrifolia
NKM 6.7依0.6 6.3依2.1 7.0依0.0 6.7依0.4
四叶萍、鸭舌草
M. quadrifolia,
M. vaginalis
鸭舌草 M. vaginalis
鸭舌草、狗牙根
M. vaginalis,
B. grass
NPM 4.7依0.6 6.0依1.0 7.3依0.6 6.0依1.3
四叶萍、鸭舌草
M. quadrifolia,
M. vaginalis
四叶萍 M. quadrifolia
四叶萍、狗牙根
M. quadrifolia,
B. grass
PKM 4.7依1.2 6.3依0.6 7.0依1.0 6.0依1.2
四叶萍、鸭舌草
M. quadrifolia,
M. vaginalis
四叶萍 M. quadrifolia 四叶萍 M. quadrifolia
CK 8.0依0.0 8.7依0.6 8.7依0.6 8.5依0.4 牛毛毡 E. yokoscensis 节节菜 R. indica 节节菜、狗牙根R. indica, B. grass
摇 摇 *NPKM: 化肥氮磷钾配施有机肥, NKM: 化肥磷钾配施有机肥, NPM: 化肥氮磷配施有机肥, PKM: 化肥磷钾配施有机肥, CK: 不施肥
2.1.2摇 对稻田杂草干物质量的影响
图 1—图 7表示的是 2011年稻田杂草干物质量
的变化。 由图 1可知,各施肥处理下,早稻以 NPKM
处理杂草总干物质量高,NPM 处理最低,NPKM、
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NKM、NPM 和 PKM 处理分别比 CK 处理高出
117郾 4%、83.5%、61.9%和 74.2%;晚稻 NKM 处理杂
草总干物质量高,NPM 处理最低,NPKM、NKM、NPM
和 PKM 处理分别是 CK 处理的 76. 5%、 87. 0%、
60郾 1%和 65.7%;两季杂草总干物质量以 NPKM 处
理最高,NPM处理最低,NPKM、NKM、PKM 和 CK 处
理比 NPM 处理分别高出 31. 3%、26. 5%、8. 3%和
5郾 6%。 各施肥处理下,杂草总干物质量都以 NPM
处理最低,说明长期施肥状态下,钾素的缺乏对杂草
总生物量的抑制最大,两季杂草总干物质量 NPKM
处理最高,说明均衡施肥能提高杂草总生物量。
图 1摇 不同季别杂草总干物质量
Fig.1摇 Total weeds dry biomass in deferent rice seasons
*NPKM: 化肥氮磷钾配施有机肥, NKM: 化肥磷钾配施有机肥,
NPM: 化肥氮磷配施有机肥, PKM: 化肥磷钾配施有机肥, CK: 不
施肥;同一柱状图上不同字母表示差异显著
由图 2可知,早稻各生育时期杂草干物质总量
NPKM处理最高,CK处理最低,且在始分蘖期、分蘖
盛期和成熟期 NPKM处理杂草干物质总量比 CK 处
理分别高出 76.8%、289.7%和 63.5%。 由图 3 可知,
晚稻始分蘖期、分蘖盛期和成熟期杂草干物质总量
最低的分别是 PKM、NPM和 PKM处理,各生育时期
CK处理均最高,且同一生育时期比 PKM、NPM 和
PKM处理分别高出 63.8%、68.6%和 119.1%。
图 2摇 早稻不同生育时期杂草干物质总量
Fig.2摇 Total weeds dry biomass in three stages of early rice
图 3摇 晚稻不同生育时期杂草干物质总量
Fig.3摇 Total weeds dry biomass in three stages of late rice
不同处理下稻田湿生杂草干物质量(图 4,图 5)
和浮生杂草干物质量(图 6,图 7)差异明显。 各施肥
处理中,早稻和晚稻各生育时期湿生杂草干物质量
都以 NKM处理最高,PKM 处理普遍最低,说明磷肥
和氮肥的施用与湿生杂草生物量关系密切;各施肥
处理中,早稻和晚稻各生育时期浮生杂草干物质量
都以 NKM处理最低,NPKM 处理最高,其次是 PKM
处理,这说明有机无机平衡施肥中,磷素和氮素与稻
田浮生杂草生长关系密切。
图 4摇 早稻不同生育时期湿生杂草干物质总量
Fig.4摇 Wet weeds dry biomass in three stages of early rice
图 5摇 晚稻不同生育时期湿生杂草干物质总量
Fig.5摇 Wet weeds dry biomass in three stages of late rice
3337摇 24期 摇 摇 摇 董春华摇 等:长期有机无机肥配施对稻田杂草生长动态的影响 摇
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图 6摇 早稻不同生育时期浮生杂草干物质总量
Fig.6摇 Floating weeds dry biomass in three stages of early rice
摇 摇 通过比较图 4和图 6、图 5和图 7,同一时期湿生
杂草生物总量与浮生杂草生物总量呈消长变化,这
充分说明浮生杂草与湿生杂草间抑制和竞争作用
激烈。
图 7摇 晚稻不同生育时期浮生杂草干物质总量
Fig.7摇 Floating weeds dry biomass in three stages of late rice
摇 摇 方差分析结果(表 3)表明,施肥和生育时期 2
个因素都对稻田杂草生物量产生显著影响,且施肥
与生育时期之间有着显著的交互作用。 其中以生育
时期对稻田杂草总干物质量的影响最大。
表 3摇 施肥、水稻季别、生育时期 3因素对杂草干物质总量的影响
Table 3摇 Effects of fertilization, rice season and growing stages on total dry mass of weeds
偏差来源
Source
偏差平方和
Type III Sum
of Squares
df 均方Mean Square
效应项与
误差项均方比
F
P
F 2563.4 29 88.4 2.67 0.0377
G 18531.2 1 18531.2 559.70 0.0000
S 334.2 6 55.7 1.68 0.2086
F伊G 1303.9 2 652.0 19.69 0.0002
F伊S 94.7 1 94.7 2.86 0.1165
G伊S 264.7 12 22.1 0.67 0.7538
误差 Error 500.5 6 83.4 2.52 0.0817
总变异 Total 65.4 2 32.7 0.99 0.4008
摇 摇 a. R2 = 0.866 (修正 R2 = 0.542); *F:施肥 Fertilizer;S:水稻季别 Rice season;G:生育时期 Growing stage
2.2摇 长期不同施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
对杂草生长有显著影响。 土壤碱解氮与杂草总干物
质量显著正相关,有效磷与杂草总干物质量极显著
正相关,速效钾、pH 与杂草总干物质量极显著负相
关;土壤中速效氮含量对湿生杂草生长的促进作用
较大,浮生杂草对土壤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生长,但 pH与浮
生杂草干物质量极显著负相关。
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) and soil pH with dry mass of weeds (g / 0.25m2) during early and late rice season
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= 3.3757x+101.44 0.508* y= 2.3246x+120.24 0.552* y= 2.2185x+135.62 0.410*
有效磷 Available P y= 2.6422x+8.6161 0.578** y= 2.6534x+25.609 0.453* y= 6.724x+2.5578 0.802**
速效钾 Available K y= 鄄2.6397x+224.11 -0.441** y= 鄄4.3701x+227.19 -0.650** y= 0.3276x+165.71 0.039
pH y=-0.0142x+6.228 -0.516** y=-0.0143x+6.096 -0.531* y=-0.0478x+6.2517 -0.698**
摇 摇 *P<0.05, **P<0.01
4337 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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摇 摇 由表 5可知,直接通径系数以土壤 pH和碱解氮
较大,表明二者对杂草总干物质量直接影响最大。
pH值对杂草总干物质量的影响为负效应,但经过其
他因子影响,对杂草总干物质量的间接效应皆起到
了正作用,而且其间接效应最大,但最终表现为极显
著负效应;土壤碱解氮和有效磷对杂草总干物质量
的直接和间接影响皆为正效应,且影响作用较大。
因此调控土壤 pH值和碱解氮、有效磷含量能有效控
制稻田杂草生物量。
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) and pH of paddy soil on dry mass (g / 0.25m2) of weeds
因素
Factor r
直接通径
Direct path
间接通径 Indirect path
碱解氮
Alkali-hydrolyzable N
有效磷
Available P
速效钾
Available K pH
合计
total
碱解氮 Alkali鄄hydrolyzable N 0.508 0.217 0.1114 -0.0004 -0.0887 0.0222
有效磷 Available P 0.578 0.329 0.1689 0.0794 -0.1867 0.0616
速效钾 Available K -0.441 -0.069 0.0001 -0.0167 0.0074 -0.0092
pH -0.516 -0.343 0.1402 0.1946 0.0366 0.3714
3摇 讨论
牛粪等有机肥养分含量丰富,但肥效缓慢,结合
无机化肥施用,在保证作物前期养分供给的同时更
能体现其养分的后继供给能力,然而农业生产中偏
施无机氮肥和磷肥,忽视钾肥,以及过多施用化肥而
忽视有机肥,造成水稻农田养分不平衡的现象普遍
存在[21]。
本试验进行 30a 后,早稻和晚稻 NPKM 处理下
不仅杂草种类少,而且早晚稻杂草种类数量较稳定,
优势杂草种类较少,这可能与施肥中无机化肥养分
是否平衡有关,NKM处理中的杂草种类数量就明显
增加,这个结果与前人的研究基本一致[17]。 施肥处
理中,NPKM处理两季杂草生物量最高,其次是 NKM
处理,最低是 NPM 处理,这说明养分平衡施肥能提
高杂草总生物量,不施化肥磷对杂草总量影响较少,
不施化肥钾对杂草总量抑制较大;晚稻杂草总干物
质量以 CK处理最高,这可能是因为,CK处理下水稻
长势稀疏,透光性强,增加了杂草的光合作用而导致
杂草生物量增加,这充分说明,光照对杂草生物量增
加有显著效应,相关分析结果显示,土壤氮素更多地
影响湿生杂草生长,土壤磷素极显著影响浮生杂草
生长,同时,从图 1 至图 7 中,也可以发现浮生杂草
与湿生杂草的强烈竞争更主要的体现在光照方面。
不同处理不同生育期杂草种类数量不一样,出现不
同优势杂草群落,杂草生物量也不一样,这可能是因
为不同施肥模式下农田生态环境和养分状况等不
同,进而影响作物与杂草以及杂草与杂草之间的竞
争关系,而使杂草群落趋势演变不一致,同时也可能
是因为杂草对养分利用具有选择性,进而影响杂草
生长,也可能与杂草生育周期有关[22鄄23],当然生育期
间的气候条件差异也是引起杂草干物质量差异的原
因之一,尤其是杂草之间及杂草与水稻之间对光照
的竞争值得进一步研究。
本研究借助长期定位试验,发现长期有机无机
配施后,土壤 pH值与速效养分都与杂草总干物质量
显著相关,与湿生杂草干物质量显著相关,尤其是土
壤 pH值和速效磷与浮生杂草干物质量极显著相关,
这与前人的研究有相似之处[24鄄25]。 通径和逐步回归
分析表明,土壤碱解氮和速效磷对稻田杂草干物质
量的影响为直接正效应,通过其他因子影响后还是
起到了正效应;土壤 pH 值的直接作用为负效应,通
过其他因子的影响间接起到了正效应。 因此,在农
业生产中,采用各种措施维持土壤适宜 pH值及有效
磷和碱解氮含量,能有效控制稻田湿生杂草和浮生
杂草的发生,使杂草与作物之间的生长达到一个有
益的平衡。
致谢:感谢刘更另院士的帮助! 研究得到中国农业
科学院农业资源与农业区划研究所黄鸿翔研究员等
的支持,中国农业科学院农业环境与可持续发展研
究所曾希柏研究员帮助写作,特此致谢。
References:
[ 1 ] 摇 Lin X, Wang F, Wang C F, Lin C, Li Q H, He C M, Li Y.
5337摇 24期 摇 摇 摇 董春华摇 等:长期有机无机肥配施对稻田杂草生长动态的影响 摇
http: / / www.ecologica.cn
Effects of long鄄term fertilization on weed community characteristics
and carbon, nitrogen and phosphorus stoichiometry during winter鄄
spring season in yellow鄄clay paddy fields of South China. Chinese
Journal of Eco鄄Agriculture, 2012, 20(5): 573鄄577.
[ 2 ] 摇 Shen P, Gao J S, Xu M G, Li D C, Niu D K, Qin D Z. Effects of
long鄄term applying sulfur鄄and chloride鄄containing chemical
fertilizers on weed growth in paddy field. Chinese Journal of
Applied Ecology, 2011, 22(4): 992鄄998.
[ 3 ] 摇 Gajei P R, Gill K S, Singh R, Gill B S. Effect of pre鄄planting
tillage on crop yields and weed biomass in a rice鄄wheat system on
a sandy loam soil in Punjab. Soil and Tillage Research, 1999, 52
(1鄄2): 83鄄89.
[ 4 ] 摇 Li Z Q, Yin L C, Zhou W J, Zhang Y Z, Xie J M. Influence of
different agricultural practices on weed community composition of
late rice in redlish rice鄄cropping ecosystems. Research of
Agricultural Modernization, 2008, 29(2): 239鄄241, 245鄄245.
[ 5 ] 摇 Mclaughlin A, Mineau P. The impact of agricultural practices on
biodiversity. Agriculture, Ecosystems and Environment, 1995, 55
(3): 201鄄212.
[ 6 ] 摇 Zhang F S. Plant nutrition Ecological Physiology and Genetics.
Beijing: China Science and Technology Press, 1993.
[ 7 ] 摇 Altieri M A. How best can we use biodiversity in agroecosystems.
Outlook on Agriculture, 1991, 20(1): 15鄄23.
[ 8 ] 摇 Chen X, Wang Z S, Tang J J. The ecological functions of weed
biodiversity in agroecosystem. Chinese Journal of Ecology, 2000,
19(4): 50鄄52.
[ 9 ] 摇 Holzner W. Weed species and weed communities. Vegetatio,
1978, 38(1): 13鄄20.
[10] 摇 Frick B, Thomas A G. Weed surveys in different tillage systems in
southwestern Ontario field crops. Canadian Journal of Plant
Science, 1992, 72(4): 1337鄄1347.
[11] 摇 Mountford J O, Lakhani K H, Kirkham F W. Experimental
assessment of the effects of nitrogen addition under hay鄄cutting and
aftermath grazing on the vegetation of meadows on a somerset pear
moor. Journal of Applied Ecology, 1993, 30(2): 321鄄332.
[12] 摇 Theaker A J, Boatman N D, Froud鄄Williams R J. The effect of
nitrogen fertiliser on the growth of Bromus sterilis in field boundary
vegetation. Agriculture, Ecosystems and Environment, 1995, 53
(2): 185鄄192.
[13] 摇 Stevenson F C, Anne L, Simard R R, Angers D A, Pageau D,
Lafond J. Weed species diversity in spring barley varies with crop
rotation and tillage, but not with nutrient source. Weed Science,
1997, 45(6): 798鄄806.
[14] 摇 Andersson T N, Milberg P. Weed flora and the relative importance
of site, crop, crop rotation, and nitrogen. Weed Science, 1998,
46(1): 30鄄38.
[15] 摇 Johnston A E. The significance of long鄄term experiments to
agricultural research / / The Askov Long鄄Term Experiments on
Animal Manure and Mineral Fertilizers. 100th Anniversary
Workshop, Askov Experimental Station, 8th鄄 10th September.
1994: 19鄄23.
[16] 摇 Li C X, Zhao F, Rui W Y, Hang Q R, Yu X C, Zhang W J. The
long鄄term effects of returning straw and applying organic fertilizer
on weed communities in a paddy field with a double rice cropping
system. Acta Prataculturae Sinica, 2009, 18(3): 142鄄147.
[17] 摇 Li R H, Qiang S, Qiu D S, Chu Q H, Pan G X. Effects of long鄄
term fertilization regimes on weed communities in paddy fields
under rice鄄oilseed rape cropping system. Acta Ecologica Sinica,
2008, 28(7): 3236鄄3243.
[18] 摇 Zhang X Y, Jin L H, Chen B S, Han J, Mao Y X. Study on
effects of N. P. K. fertilizer on weeds growing. Journal of Northwest
Sci鄄Tech University of Agriculture and Forestry, 2003, 31(2):
109鄄111.
[19] 摇 Huang A J, Zhao F, Chen X F, Zhang L, Yang F, Zhang W J.
Long鄄term effects of straw returning & fertilization on community
characteristics of spring weed in rice鄄rape seed cropping system.
Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2009, 18(6):
515鄄521.
[20] 摇 Lu R K. Analysis Methods of Soil Agricultural Chemistry. Beijing:
China Agricultural Science and Technology Press, 2000: 107鄄
109, 147鄄149, 150鄄152, 166鄄168, 179鄄181, 191鄄195.
[21] 摇 Zhou Y M, Yu X B, Yan B Y. Balance and change trend of
cropland soil nutrients in Jiangxi province during 1949 to 2005.
Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis, 2008, 30 ( 5 ):
919鄄926.
[22] 摇 Zhang L, Ouyang Z, Dong Y H, Zhang Z C, Pan G Y. Ecological
effects of weeds on soil water and soil nutrient in farmland
ecosystem. Journal of Soil Water Conservation, 2005, 19 ( 2):
69鄄74.
[23] 摇 Colbach N, D俟rr C, Chauvel B, Richard G. Effect of
environmental conditions on Alopecurus myosuroides germination.
II. Effect of moisture conditions and storage length. Weed
Research, 2002, 42(3): 210鄄221.
[24] 摇 Yin L C, Cai Z C, Zhong W H. Changes in weed community
diversity of maize crops due to long鄄term fertilization. Crop
Protection, 2006, 25(9): 910鄄914.
[25] 摇 Li H, Chen Y X, Liang X Q, Ni W Z, Tian G M. Influence of
duckweed on N conversion and dissolved N in floodwater after urea
application into paddy field. Journal of Soil and Water
Conservation, 2006, 20(5): 92鄄94, 129鄄129.
参考文献:
[ 1 ] 摇 林新坚, 王飞, 王长方, 林诚, 李清华, 何春梅, 李昱. 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, 2012, 20(5): 573鄄577.
[ 2 ] 摇 沈浦, 高菊生, 徐明岗, 李冬初, 牛德奎, 秦道珠. 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,
2011, 22(4): 992鄄998.
6337 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
http: / / www.ecologica.cn
[ 4 ]摇 李照全, 尹力初, 周卫军, 张杨珠, 谢建明. 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, 2008,
29(2): 239鄄241, 245鄄245.
[ 6 ] 摇 张福锁. 植物营养生态生理学和遗传学. 北京: 中国科学技术
出版社, 1993.
[ 8 ] 摇 陈欣,王兆骞,唐建军. 农业生态系统杂草多样性保持的生态
学功能. 生态学杂志, 2000, 19(4): 50鄄52.
[16] 摇 李昌新, 赵锋, 芮雯奕, 黄欠如, 余喜初, 张卫建. 长期秸秆
还田和有机肥施用对双季稻田冬春季杂草群落的影响. 草业
学报, 2009, 18(3): 142鄄147.
[17] 摇 李儒海, 强胜, 邱多生, 储秋华, 潘根兴. 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, 2008, 28
(7): 3236鄄3243.
[18] 摇 张学友, 金丽华, 陈柏森, 韩娟, 冒宇翔. 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, 2003, 31
(2): 109鄄111.
[19] 摇 黄爱军, 赵锋, 陈雪凤, 张莉, 杨菲, 张卫建. 施肥与秸秆还
田对太湖稻鄄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, 2009, 18(6): 515鄄521.
[20] 摇 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法. 北京: 中国农业科技出版
社, 2000: 107鄄 109, 147鄄 149, 150鄄 152, 166鄄 168, 179鄄 181,
191鄄195.
[21] 摇 周杨明, 于秀波, 鄢帮有. 1949鄄2005 年江西省农田养分平衡
动态的宏观分析. 江西农业大学学报, 2008, 30(5): 919鄄926.
[22] 摇 张磊, 欧阳竹, 董玉红, 张志诚, 潘国艳. 农田生态系统杂草
的养分和水分效应研究. 中国水土保持学报, 2005, 19(2):
69鄄74.
[25] 摇 李华, 陈英旭, 梁新强, 倪吾钟, 田光明. 浮萍对稻田田面水
中氮素转化与可溶性氮的影响. 水土保持学报, 2006, 20
(5): 92鄄94, 129鄄129.
7337摇 24期 摇 摇 摇 董春华摇 等:长期有机无机肥配施对稻田杂草生长动态的影响 摇