全 文 ：中国生态农业学报 2015年 9月 第 23卷 第 9期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sep. 2015, 23(9): 11501157


* 中低产田障碍因子消减与地力提升共性关键技术研究 (2012BAD05B06)、长江中下游水旱轮作区高效施肥技术研究与示范 (2015
BAD23B03)和国家科技支撑计划课题(2012 BAD14B02-4)资助
** 通讯作者: 曾希柏, 主要从事农业环境变化、土壤肥力、土壤退化及恢复重建等研究。E-mail: zengxibai@caas.cn
† 同等贡献者: 董春华, 研究方向为植物营养与施肥, E-mail: dch1001@126.com; 高菊生, 研究方向为耕作栽培, E-mail: gjusheng@163.com
收稿日期: 20150326 接受日期: 20150629
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.150351
长期施肥对红壤双季稻冬闲田春季杂草群落的影响*
董春华1,2† 曾希柏3** 文石林2 高菊生2†
(1. 湖南省农业科学院土壤肥料研究所 长沙 410125; 2. 中国农业科学院衡阳红壤实验站 祁阳 426100;
3. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农业环境重点开放实验室 北京 100081)
摘 要 利用始于 1982年的红壤双季稻田长期施肥定位试验, 于 2012年采用田间调查法研究了在无机肥(化
肥 NPK)与有机肥(M)氮磷钾养分等量条件下, 长期施用有机肥、无机化肥和有机肥无机肥配施模式下红壤双
季稻冬闲田春季杂草生物量及群落密度和群落多样性的变化。结果表明: 有机肥无机肥配施改变了优势杂草
种类, 增加了杂草总密度和总生物量。化肥氮钾配施有机肥(NKM)处理的杂草种类数量最多, 化肥氮磷配施有
机肥(NPM)处理的最少。施肥处理中, M处理的杂草群落多样性指数、均匀度指数和优势度指数均最高, 分别为
1.118 6、0.732 3和0.629 7; 其杂草总密度最低, 为297.0株0.25m2。NPK处理的杂草总生物量最低, 为58.0 g0.25m2。
NPM 处理的杂草群落多样性指数值、均匀度及优势度指数值均显著低于其他处理; 其杂草总密度和杂草总生
物量均最高, 分别为 539.7 株0.25m2和 109.5 g0.25m2; 其优势杂草日本看麦娘的密度为 428.0 株0.25m2,
相对密度为 79.31%, 明显高于其他处理优势杂草的密度和相对密度。春季杂草总干物质量与土壤碱解氮正相
关(相关系数为 0.703), 与土壤 pH 负相关(相关系数为 0.697), 相关性不显著; 与土壤有效磷显著正相关(相关
系数为 0.758*)。长期不同施肥模式下红壤稻田磷素是导致田间春季杂草群落特征变化的主要因素, 通过改变土
壤有效磷和碱解氮含量及土壤 pH, 能有效调控红壤双季稻冬闲田春季杂草生物量及群落密度和生物多样性。
关键词 长期施肥 红壤 双季稻 冬闲田 杂草群落 生物多样性
中图分类号: S181 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)09-1150-08
Effects of long-term fertilization on spring season weed community in winter
fallow paddy field in red soil area under double-rice cropping system
DONG Chunhua1,2, ZENG Xibai3, WEN Shilin2, GAO Jusheng2
(1. Institute of Soils and Fertilizers, Hunan Academy of Agricultural Sciences, Changsha 410125, China; 2. Hengyang Red Soil
Experiment Station of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Qiyang 426100, China; 3. Institute of Agricultural Environment
and Sustainable Development, Chinese Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Agro-Environment, Ministry of
Agriculture of China, Beijing 100081, China)
Abstract An investigation in winter fallow field of double-rice cropping system in the red soil area was carried out in 2012
in a long-term fertilization experiment (started in 1982) site in Hengyang Red Soil Experiment Station of Chinese Academy of
Agricultural Sciences to study the species, biomass and biodiversity of weed communities during spring season. The
investigated long-term fertilization experiment included five fertilization treatments of application of organic fertilizer,
chemical fertilizer and combined application of organic and inorganic fertilizers with the same rates of nitrogen (N),
phosphorus (P) and potassium (K) in both the organic and chemical fertilizers, which were no fertilizer (CK), organic fertilizer
(composted cattle manure, M), combined application of P and K inorganic fertilizer and organic fertilizer (PKM), application
of inorganic N, P, and K fertilizer (NPK), combined application of N, K inorganic fertilizer and organic fertilizer (NKM),
combined application of N, P inorganic fertilizer and organic fertilizer (NPM), and combined application of N, P, K inorganic
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fertilizer and organic fertilizer (NPKM). The results showed that the dominant weed species changed and the total density and
total biomass of weed communities increased under combined application of organic and inorganic fertilizers. NKM treatment
had the largest number of weed species, while the least weed species number was under NPM treatment. Species diversity
index (1.118 6), evenness index (0.732 3) and dominance index (0.629 7) of weed communities under M treatment were larger
than those under the other treatments. However, M treatment had the lowest total weed density (297.0 plant0.25m2). Also
NPK treatment had the lowest total weed biomass (58.0 g0.25m2). Compared with other treatments, NPM treatment
significantly decreased diversity, evenness and dominance indexes of weed communities, and had the highest total weed
density (539.7 plant0.25m2) and total weed biomass (109.5 g0.25m2), respectively. Alopecurus japonicas was the dominant
weed species, and had weed density of 428.0 plant0.25m2 and relative weed density of 79.31% under NPM treatment, which
were significantly higher than those of dominant weeds under other treatments. It was noted in this study that total dry biomass
of weeds was positively correlated with content of soil alkali-hydrolyzable N (r = 0.703), negatively correlated with soil pH
(r = –0.697), and significantly positively correlated with soil available P content (r = 0.758). Thus soil P was considered as the
main factor responsible for the characteristic changes in weed communities under long-term fertilization modes. The proper
regulation of soil pH and contents of soil alkali-hydrolyzable N, soil available P and especially soil available P through
different long-term fertilization schemes could effectively managed biomass, density, and biodiversity of weed communities
during spring season in winter fallow paddy field in the red soil area.
Keywords Long-term fertilization; Red soil; Double-rice cropping system; Winter fallow field; Weed community;
Biodiversity
(Received Mar. 26, 2015; accepted Jun. 29, 2015)
杂草是农田生态系统的重要组成部分, 在与作
物竞争影响高产的同时, 又能有效维持农田正常生
态功能[12]; 同时, 杂草的生长与翻压能改善稻田土
壤结构, 提升土壤肥力[3]。农田杂草种群组成存在差
异, 且影响因素较多, 但以施肥措施对杂草群落组
成影响最大[45]。施肥能促使农田土壤肥力演变[67],
并直接影响农田杂草的生长和加速其群落演替与遗
传进化[8]。合理施肥不仅能协调作物与杂草间的竞
争关系 , 减少杂草负面影响 [9], 还可控制杂草的生
物多样性[10]。Wan等[11]研究表明, 晚稻田土壤中氮、
磷、钾以及有机质含量都会影响杂草的群落结构 ;
Nie 等[12]研究表明, 影响晚稻田间杂草种群组成的
因素主要是土壤速效氮与田间地面光照条件, 而土
壤速效磷也能在一定程度上对杂草种群组成产生影
响[13]; Yin 等[14]在 14 年的施肥研究中则发现, 影响
杂草种类发生的关键因素是磷, 而决定优势杂草群
落的主要因素是氮素; 更多研究表明[5,15], 氮磷钾养
分施用的种类和施用量能显著影响农田杂草群落 ,
平衡施加化肥和实行养分循环均能抑制杂草, 且能
获得更高的作物产量。田间杂草密度、群落组成、
物种多样性及作物生长和产量等都受到施肥方式的
显著影响[16], 但至今关于不同养分管理措施对杂草
群落特征的影响, 国内外仍没有统一的结论[17]。
南方红壤双季稻区冬闲田面积达 400 万 hm2以
上, 且随着经济的发展有进一步扩大的趋势, 进行
冬季农业开发的潜力巨大[18]。掌握冬闲田杂草在长
期不同施肥模式下的群落演变特征, 不仅对稻田生
物多样性管理和冬季养分的保持至关重要, 还可为
冬季农业开发、进一步挖掘农田生态系统的综合效
益提供参考。然而, 以往稻田杂草的研究多集中在
水稻生长季节, 而对冬闲田杂草的研究不够。为此,
本研究借助湘南红壤双季稻区长期不同施肥定位试
验, 通过监测冬闲田春季杂草群落特征, 以明确不
同施肥模式下冬闲田春季杂草群落结构演变结果 ,
为冬闲田开发和稻田生物多样性管理提供依据和技
术参考。
1 材料与方法
1.1 试验地点概况
试验地点设在湖南省祁阳县与祁东县交界处 ,
地处 111º52′23″E, 26º45′12″N, 海拔约 120 m, 年平
均气温 18.0 ℃, 最高气温 36.6~40 ℃, ≥10.0 ℃积温
5 600 ℃, 年降雨量 1 250 mm, 年蒸发量 1 470 mm,
无霜期约 300 d, 年日照时数 1 610~1 620 h, 太阳辐
射量 4 550 MJ·m2, 温、光、热资源丰富。供试土壤
为第四纪红土母质发育稻田, 土壤质地为壤质黏土,
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 19.8 gkg1, 全氮、全磷、全钾含量分别
为 1.44 gkg1、0.48 gkg1、14.20 gkg1, 速效氮、速
效磷、速效钾含量分别为 82.8 mgkg1、9.6 mgkg1、
65.9 mgkg1, pH为 5.2。
1.2 试验设计
试验始于 1982 年, 共设 7 个处理: ①不施肥
(CK); ②单施有机肥(M); ③单施化肥(NPK); ④化
1152 中国生态农业学报 2015 第 23卷


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肥磷钾配施有机肥(PKM); ⑤化肥氮钾配施有机肥
(NKM); ⑥化肥氮磷配施有机肥(NPM); ⑦化肥氮
磷钾配施有机肥(NPKM)。小区长 15 m, 宽 1.8 m, 3
次重复, 随机区组排列, 均用 60 cm 深(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hm2,
过磷酸钙(P2O5 12%)450.4 kghm2, 氯化钾(K2O 60%)
56.3 kghm2, 有机肥为腐熟的牛粪 22 500 kghm2
(折合养分含量: N 72.0 kghm2, P2 O5 56.3 kghm2,
K2O 33.8 kghm2), 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, 3~5年更换一次。试验小区采取人
工除草, 不施用除草剂, 除草时间在始分蘖期和分
蘖盛期。各小区水分管理一致, 其他按当地常规管
理进行。
表 1 红壤区双季稻区不同长期施肥处理的单季水稻肥料用量
Table 1 Fertilizers application amounts for one growth season of rice of long-term different fertilization treatments of the
experiment of double-rice cropping system in red soil area kghm2
肥料施用量
Amount of fertilizer applied
肥料养分含量
Nutrients content in fertilizer
化肥 Chemical fertilizer
处理
Treatment
代码
Code
N P2O5 K2O
有机肥
Organic
fertilizer
N P2O5 K2O
不施肥 No fertilizer CK 0 0 0 0 0 0 0
单施有机肥 Organic fertilizer (composted cattle manure) M 0 0 0 22 500 72.5 56.3 33.8
化肥磷钾配施有机肥
Combined application of P and K inorganic fertilizer and organic
fertilizer
PKM 0 56.3 33.8 22 500 72.5 112.6 67.6
单施化肥 Application of inorganic N, P, and K fertilizer NPK 72.5 56.3 33.8 0 72.5 56.3 33.8
化肥氮钾配施有机肥
Combined application of N, K inorganic fertilizer and organic
fertilizer
NKM 72.5 0 33.8 22 500 145.0 56.3 67.6
化肥氮磷配施有机肥
Combined application of N, P inorganic fertilizer and organic
fertilizer
NPM 72.5 56.3 0 22 500 145.0 112.6 33.8
化肥氮磷钾配施有机肥
Combined application of N, P, K inorganic fertilizer and organic
fertilizer
NPKM 72.5 56.3 33.8 22 500 145.0 112.6 67.6

1.3 测定项目及方法
于 2012 年 4 月 2 日, 即春耕翻压前期, 分别采
集各处理 0~20 cm 耕层土样, 测定其碱解氮、速效
磷、速效钾含量及 pH。同时, 每小区设置 0.25 m2
杂草样方 5 个, 计数杂草种及株数后, 分别称取干
物质量。
碱解氮用扩散法测定, 有效磷用 Olsen 法测定,
pH采用水土比 2.5︰1进行测定, 有效钾用 1 molL1
NH4OAc浸提火焰光度法测定[19]。
1.4 分析方法
数据处理和分析采用 Excel 2007、SPSS13.0; 不
同施肥处理间采用 Duncan’s新复极差法进行差异显
著性检验 (α=0.05), 作图采用 Excel 2007。利用
Shannon多样性指数(H′)、Simpson优势度指数(D)、
Pielou 均匀度指数(J)和 Margalef 物种丰富度指数
(D′)4个指标计算杂草生物多样性[20]。测算公式如下:
H′=∑Pi·lnPi (1)
Pi=Ni/N (2)
D=1∑Pi2 (3)
J=H′/lnS (4)
D′=(S1)/lnN (5)
式中: Ni为样方中第 i物种的个体数, N为样方总个
体数, S为样方内杂草种类数量。
2 结果与分析
2.1 长期不同施肥处理下双季稻冬闲田春季杂草
种类数量与优势杂草
长期施肥 31年后红壤双季稻冬闲田春季杂草
变化明显(表 2)。从表 2 可知 , 春季杂草种类 NKM
处理最多 , NPM 处理最少 , 前者比后者高 50.0%。
与有机肥无机肥均衡配施 [21]处理 (NPKM)相比较 ,
不施化肥钾最能降低春季杂草种类 , 其次是不施
化肥氮 , 不施化肥磷最能提高春季杂草种类 ,
NKM 处理的杂草种类数量比 CK、M、NPK、PKM、
NPM、NPKM 处理分别高 16.3%、6.4%、6.4%、
25.0%、51.5%、6.4%。单施化肥或有机肥及不施
肥处理的优势杂草都是十字花科 (Cruciferae)的荠
菜(Capsella bursa-pastoris), 配施处理的优势杂草
都是禾本科 (Gramineae)的日本看麦娘 (Alopecurus
japonicus)。
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表 2 长期不同施肥处理下双季稻冬闲田春季稻田杂草
种类及优势杂草
Table 2 Weed species number and dominant weeds in spring
season in winter fallow paddy field in red soil area under
double-rice cropping system with different long-term
fertilization treatments
处理
Treatment
种数
Species
number
优势杂草
Dominant species
科
Family
CK 4.3±0.6a 荠菜
Capsella bursa-pastoris
十字花科
Cruciferae
M 4.7±0.6a 荠菜 C. bursa-pastoris 十字花科
Cruciferae
NPK 4.7±0.6a 荠菜 C. bursa-pastoris 十字花科
Cruciferae
PKM 4.0±0.0ab 日本看麦娘
Alopecurus japonicus
禾本科
Gramineae
NKM 5.0±0.0a 日本看麦娘 A. japonicus 禾本科 Gramineae
NPM 3.3±0.6b 日本看麦娘 A. japonicus 禾本科 Gramineae
NPKM 4.7±0.6a 日本看麦娘 A. japonicus 禾本科 Gramineae
同列不同小写字母表示在 5%水平差异显著(邓肯氏多重比较),
下同。Different small letters in the same column mean significant
difference at 5% level (Duncan’s multiple range test). The same
below.
2.2 长期不同施肥处理下双季稻冬闲田春季杂草
种群与密度
2.2.1 杂草种群与密度
杂草是农田生态系统的重要组成部分, 其群落由
不同种类和密度的杂草种群构成。通过春季田间杂草
调查, 红壤双季稻冬闲田有 5 种杂草, 隶属于 4 个科,
分别为十字花科、禾本科、石竹科(Caryophyllaceae)、
菊科(Compositae)(表 3)。其中, 不同处理中日本看麦
娘、荠菜和繁缕(Stellaria media)的密度普遍相对较大,
而禾本科的狗牙根(Cynodon dactylon)、菊科的小飞蓬
(Conyza canadensis)等杂草数量普遍相对较少。NPM
处理有 4 种杂草, 狗牙根未出现, 其他处理有 5 种杂
草。CK、M和 NPK 处理的杂草总密度较低, M 处理
的最低, 配施处理的较高; 配施处理中, NPKM处理的
杂草总密度最低, NPM处理的最高。NPM处理的杂草
总密度较 CK、M、NPK、PKM、NKM、NPKM处理
分别高 48.7%、81.7%、50.2%、28.3%、19.7%、40.1%。
表 3 长期不同施肥处理下双季稻冬闲田春季稻田杂草种及密度
Table 3 Species and densities of weeds in spring season in winter fallow paddy field in red soil area under double-rice cropping
system with different long-term fertilization treatments plant0.25m2
处理
Treatment
繁缕
Stellaria media
荠菜
Capsella bursa-pastoris
日本看麦娘
Alopecurus japonicus
小飞蓬
Conyza canadensis
狗牙根
Cynodon dactylon
总密度
Total weed density
CK 26.0±2.8ab 178.7±20.9ab 138.7±12.3bc 5.3±1.4ab 14.3±1.2a 363.0±34.6b
M 56.0±5.0ab 144.3±14.9abc 87.7±11.5c 7.3±1.4a 1.7±0.9b 297.0±22.6b
NPK 9.7±1.2b 256.3±19.9a 79.0±12.7c 2.7±0.6b 11.7±2.8a 359.4±24.1b
PKM 123.3±15.8a 121.0±16.4bc 174.0±18.3bc 1.0±0.0b 1.3±0.0b 420.6±32.3ab
NKM 102.3±12.7ab 72.3±10.2bc 269.7±23.9b 3.3±0.7b 3.3±0.6b 450.9±36.1ab
NPM 84.3±14.7ab 24.7±3.7c 428.0±25.9a 2.7±0.6b 0.0±0.0b 539.7±28.8a
NPKM 104.3±19.6ab 95.3±15.3bc 171.7±13.3c 2.0±0.6b 12.0±2.4a 385.3±32.0b

2.2.2 杂草种群相对密度
相对密度在一定程度上能反映杂草种群间的相
对重要程度或优势度。由表 4 可知, 不同施肥模式
下杂草相对密度差别很大。长期不施肥春季田间杂
草日本看麦娘、荠菜、繁缕相对密度均较大; 小飞
蓬和狗牙根相对密度较小, 都未超过 4%, 可见春季
杂草中小飞蓬和狗牙根的生长受到了严重的竞争抑
制。CK、M 和 NPK 处理下荠菜和日本看麦娘的相
对密度较大, 且都超过了 20%; 其中 NPK 处理的荠
菜相对密度达 71.34%; 配施处理中, PKM和 NPKM
表 4 长期不同施肥处理下双季稻冬闲田春季稻田杂草种及其相对密度
Table 4 Species and relative densities of weeds in spring season in winter fallow paddy field in red soil area under double-rice
cropping system with different long-term fertilization treatments %
处理
Treatment
繁缕
Stellaria media
荠菜
Capsella bursa-pastoris
日本看麦娘
Alopecurus japonicus
小飞蓬
Conyza canadensis
狗牙根
Cynodon dactylon
CK 7.16 49.22 38.20 1.47 3.95
M 18.86 48.60 29.52 2.47 0.56
NPK 2.69 71.34 21.99 0.74 3.25
PKM 29.32 28.76 41.36 0.24 0.32
NKM 22.69 16.04 59.79 0.74 0.74
NPM 15.63 4.57 79.31 0.49 0.00
NPKM 27.08 24.74 44.55 0.52 3.11
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处理下荠菜、日本看麦娘和繁缕的相对密度较大 ,
NKM处理下日本看麦娘和繁缕的相对密度较大, NPM
处理下日本看麦娘的相对密度最大, 达 79.31%。所
有处理中日本看麦娘的相对密度都超过了 21%,
NPM 处理下的荠菜及 CK 和 NPK 处理下的繁缕的
生长也都受到了严重竞争抑制。
2.3 长期不同施肥处理下双季稻冬闲田春季杂草
多样性指数
杂草密度在不同施肥模式间变异很大, 而相对
密度在同一施肥模式下也有差异, 从而导致生物多
样性的变化。本研究以 4 个应用比较普遍的指数来
对田间杂草的生物多样性进行量度。Shannon 指数
(H′)是基于物种数量反映群落种类多样性; Simpson
指数(D)用来描述杂草优势度, 可以反映杂草群落中
主要杂草发生危害的情况, 优势度降低说明优势种
杂草地位的降低及危害的减轻; Pielou 指数(J)反映
杂草群落均匀度, 反映了各种杂草在群落中所处的
地位, 群落均匀度的提高表明田间杂草趋于均匀分
布, 没有优势种发生危害[22]。
由表 5可以看出, NPM处理的 Shannon指数、
Simpson指数和 Pielou指数显著低于其他处理, 说明
此处理的杂草群落结构相对简单, 同种杂草呈聚集
分布, 优势杂草的危害较小。M 处理的 Shannon 指
数、Simpson指数和 Pielou指数均高于其他处理, 说
明此处理的杂草群落结构相对复杂, 杂草分布相对
均匀, 虽然优势杂草突出, 但危害较小。CK、NPK、
PKM、NKM、NPKM 处理之间的 Shannon 指数、
Simpson 指数和 Pielou 指数差异都不显著, 其中,
NPK 处理的 Shannon 指数、Simpson 指数和 Pielou
指数最低, 其次是 CK处理, NPKM处理的 Simpson
指数最高, NKM处理的 Shannon指数最高, PKM处
理的 Pielou指数最高。由此可见, 与 CK处理相比较,
表 5 长期不同施肥处理下双季稻冬闲田春季稻田杂草
多样性指数
Table 5 Weed biodiversity indexes in spring season in winter
fallow paddy field in red soil area under double-rice
cropping system with different long-term fertilization
treatments
处理
Treatment
优势度指数(D)
Simpson index
多样性指数(H)
Shannon index
均匀度指数(J)
Pielou evenness index
CK 0.466 5b 0.863 5b 0.588 5ab
M 0.629 7a 1.118 6a 0.732 3a
NPK 0.440 8b 0.798 7b 0.526 7b
PKM 0.546 4ab 0.930 1ab 0.670 9ab
NKM 0.551 3ab 0.973 1ab 0.604 6ab
NPM 0.340 4c 0.596 2c 0.491 9c
NPKM 0.559 7ab 0.971 9ab 0.631 2abc
单施有机肥最能促进红壤双季稻冬闲田春季杂草群
落 Shannon 指数、Simpson 指数和 Pielou 指数提高,
NPM 处理最能降低这些指数, 其次是单施无机化肥
处理; 以施用有机肥为基础, 无机化肥的组合配施
能显著影响春季杂草群落结构特点, 与 CK 处理相
比较, 氮磷钾均衡组合配施(NPKM)、磷钾组合配施
(PKM)和氮钾组合配施(NKM)能提高杂草群落生物
多样性、优势度和均匀度, 氮磷组合配施(NPM)能显
著降低杂草群落生物多样性、优势度和均匀度。
2.4 长期不同施肥处理下双季稻冬闲田春季杂草
生物量
不同施肥模式下, 红壤双季稻冬闲田春季杂草
生物量差异显著(图 1)。由于养分不足, CK处理的春
季杂草生物量最低, 仅次于 NPK 处理, M 处理的高
于 NPK处理, M处理的春季杂草干物质总量分别较
CK 和 NPK 处理高 23.6%和 22.8%。有机肥无机肥
配施处理能明显提高春季杂草干物质总量, NPM 处
理杂草干物质总量最高, 为 109.5 g0.25m2, 其次依
次为 NKM、NPKM和 PKM处理, 且 NPM处理的春
季杂草干物质总量比 PKM、NKM、NPKM 处理分
别高 31.9%、5.1%和 23.3%。

图 1 长期不同施肥处理下春季稻田杂草干物质总量
Fig. 1 Total dry biomass of weed in spring season in winter
fallow paddy field in red soil area under double-rice cropping
system with different long-term fertilization treatments
图中不同字母表示在 5%水平差异显著(邓肯氏多重比较)。
Different small letters in the figure mean significant difference
among treatments at 5% level (Duncan’s multiple range test).

2.5 长期不同施肥处理下土壤有效养分及 pH 与春
季杂草生长的关系
相关分析表明, 土壤不同养分含量及 pH 对杂
草生长有明显影响(表 6)。土壤碱解氮和有效磷含量
与杂草总干物质量明显正相关, 其中土壤有效磷与
杂草总干物质量的相关性达到显著水平, 土壤 pH
与杂草总干物质量明显负相关。这表明, 增加土壤
有效磷含量能显著促进红壤双季稻冬闲田春季杂草
第 9期 董春华等: 长期施肥对红壤双季稻冬闲田春季杂草群落的影响 1155


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表 6 双季稻冬闲田春季杂草干物质总量与土壤有效养
分及 pH的相关性
Table 6 Correlations of soil available nutrients contents and
soil pH with dry biomass of weeds in spring season in winter
fallow paddy field in red soil area under double-rice
cropping system
化学性质
Chemical property
线性回归方程
Regression equation
相关系数
Correlation
coefficient (r)
碱解氮 Alkali-hydrolyzable N y=0.712 7x+90.636 0.703
有效磷 Available P y=0.364 3x13.501 0.758*
有效钾 Available K y=0.124 6x+110.53 0.010
pH y=94.43x+685.03 0.697
*P<0.05. 下同 The same below.
的生长, 其次是增加土壤碱解氮含量。一定范围内,
土壤 pH升高能明显抑制春季杂草生长。
由表 7可知, 直接通径系数以土壤 pH和有效磷
较大, 表明二者对杂草生长的直接影响最大。pH对
杂草总干物质量的影响为负效应, 但经过土壤其他
因子的影响, 对杂草总干物质量的间接效应皆起到
了正作用, 碱解氮对杂草总干物质量的影响为正效
应, 但经过土壤其他因子的影响, 对杂草总干物质
量的间接效应皆起到了负作用。因此调控土壤有效
磷和碱解氮含量及土壤 pH, 能有效控制红壤双季稻
冬闲田春季杂草生长。
表 7 双季稻冬闲田春季稻田土壤有效养分及 pH对杂草总干物质量的影响
Table 7 Effects of soil available nutrients contents and pH on dry biomass of weeds in spring season in winter fallow paddy field in
red soil area under double-rice cropping system
间接通径 Indirect path
因素
Factor
r 直接通径
Direct path pH 速效钾
Available K
有效磷
Available P
碱解氮
Alkali-hydrolyzable N
合计
Total
pH 0.697 0.728 0.032 5 0.214 3 0.068 1 0.249 9
速效钾 Available K 0.102 0.254 0.011 3 0.006 7 0.035 6 0.017 5
有效磷 Available P 0.758* 0.435 0.189 2 0.011 5 0.020 9 0.221 7
碱解氮
Alkali-hydrolyzable N
0.703 0.398 0.307 6 0.195 8 0.067 2 0.436 1

3 讨论及结论
长期施肥对红壤双季稻冬闲田春季杂草群落的
作用, 是通过影响土壤理化性质(包括养分体系、土
壤氧化还原状况、土壤结构等)产生影响的[2325]; 同
时, 作物和杂草以及杂草之间对养分、光照、水分
等环境资源也存在着激烈的竞争 [26]。有研究表明 ,
土壤养分和 pH与杂草生长存在显著相关关系[21,27]。
有机肥的施用, 对土壤养分的影响随其输入量和配
比的改变而不同[28], 且由于有机肥转化过程中有机
酸的产生, 一定程度上改变了土壤的酸碱度[29]。
本研究中, 以施有机肥为基础, 无机化肥氮磷
钾与有机肥的组合配施对春季杂草种类起着决定作
用 , 其中 , 氮磷组合与有机肥(NPM)配施的杂草种
类显著低于其他处理 , 其次是磷钾组合与有机肥
(PKM)配施 , 氮钾组合与有机肥(NKM)配施的杂草
种类最多。与不施肥和单施化肥或有机肥相比较 ,
长期有机肥无机肥配施不仅改变了优势杂草的种类,
还提高了杂草种群总密度和杂草总生物量, 且所有
处理中不同种类杂草的密度及相对密度都发生了较
大的改变, 这可能与施肥用量及杂草对养分利用和
对土壤生境具有选择性有关[30]。配施处理中, 氮磷
组合与有机肥配施的春季杂草总密度和杂草总生物
量均最高, 其次是氮钾组合与有机肥配施, 氮磷钾
均衡组合与有机肥(NPKM)配施处理的杂草总密度
最低, 其杂草总生物量仅高于不施化肥氮处理, 这
可能与施入的养分是否均衡有关[17]。作物生长需摄
入均衡氮磷钾养分, 缺施其中的一种养分可能致使
作物不能健康生长, 进而导致施入养分在土壤中累
积。本试验中施用的有机肥(腐熟牛粪)富含氮、磷等
养分 , 磷的移动性较差 , 很容易被土壤固定 , 具有
明显的累积效应[31]。单施化肥(NPK)和单施有机肥
(M)处理, 氮磷钾养分配比相对均衡, 且施入量较小,
从而导致土壤残留量也较小, 限制了春季杂草的生
长, 尽管有机肥无机肥均衡配施处理的施肥量最高,
是单施有机肥或单施化肥处理的 2 倍养分量, 但由
于养分较为均衡, 被作物吸收较多, 土壤养分残留
较少, 因而其春季杂草总密度和总生物量并不是最
高; 长期不施化肥氮或磷或钾的配施处理, 作物生
长受到限制, 进而致使作物对其施入的养分吸收较
少, 土壤残留量较大。有机无机肥配施处理中, 化肥
氮磷组合与有机肥配施处理的春季杂草总密度和总
生物量最高, 杂草群落种类多样性显著降低, 氮钾
组合与有机肥配施处理的杂草总密度和总生物量仅
次于氮磷组合, 杂草群落种类多样性相对较高, 这
可能与磷素的累积有关, 因此磷素的大量残留能显
著影响杂草群落特征, 其次才是氮素, 这与表 5 和
表 6 分析的结果一致, 也与赵锋等[18]和 Yin 等[14]的
1156 中国生态农业学报 2015 第 23卷


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研究基本一致, 但与林新坚等 [3]和李昌新等 [32]研究
结果相左, 其原因可能与区域气候、农田地力水平、
耕作方式及观测时间差异等因素有关。单施有机肥
处理的春季杂草群落种类多样性和均匀度最高, 说
明长期使用有机肥能改善土壤生态环境, 致使各类
杂草均衡生长, 更多地体现了杂草种间竞争, 这与
李昌新等 [32]的研究一致, 与之相比较, 长期单施无
机化肥则能致使稻田生态环境恶化。
农田杂草不仅是昆虫的栖息之所, 也是农田休
闲期土壤速效养分的持久保持者[3234]。因此, 研究
红壤双季稻冬闲田春季杂草群落结构, 对农田养分
的生物截获、生物多样性保护和农田杂草的高效综
合防治意义重大。同时, 研究不同施肥模式下红壤
双季稻冬闲田杂草演变结果, 还可为南方冬季农业
开发提供杂草综合防治的技术途径。本研究借助 30
余年的红壤区长期施肥定位试验, 发现长期不同施
肥后, 春季杂草总干物质量与土壤碱解氮和有效磷
含量明显正相关, 与土壤 pH明显负相关, 但相关性
未达显著水平; 与有效磷含量达显著水平, 并因此
进一步影响杂草种群密度和群落多样性。因此, 通
过不同施肥措施改变土壤有效磷和碱解氮含量及
土壤 pH, 能有效调控红壤双季稻冬闲田春季杂草
生长。
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