施肥對油菜及田間雜草物質(zhì)養(yǎng)分積累的影響

陸志峰， 魯劍巍， 魯君明， 任 濤， 劉秀秀， 劉 濤

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北武漢 430070； 2.湖北省荊州市大同湖管理區(qū)農(nóng)技中心，湖北荊州 434300)

施肥對油菜及田間雜草物質(zhì)養(yǎng)分積累的影響

陸志峰1， 魯劍巍1， 魯君明2， 任 濤1， 劉秀秀1， 劉 濤1

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北武漢 430070； 2.湖北省荊州市大同湖管理區(qū)農(nóng)技中心，湖北荊州 434300)

在大田試驗(yàn)條件下，研究了不同施肥處理對油菜和田間雜草物質(zhì)養(yǎng)分積累的影響，以期為油菜田雜草的生態(tài)防控提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，氮磷鉀硼配施(NPKB)處理油菜產(chǎn)量最高，為1 487.1 kg/hm2，其次是缺K(NPB)處理(1 431.2 kg/hm2)，缺P(NKB)和缺N(PKB)處理油菜產(chǎn)量均很低，分別為836.4 kg/hm2和407.7 kg/hm2，油菜干物質(zhì)累積量的變化趨勢與產(chǎn)量的一致。缺P處理雜草的干物質(zhì)累積量最高，為2 751.0 kg/hm2，其次是缺N(1 669.8 kg/hm2)和缺K處理(1 029.4 kg/hm2)，NPKB處理的干物質(zhì)累積量最低，僅為738.8 kg/hm2。施肥對植物養(yǎng)分含量有一定影響，缺P處理油菜N含量最高(2.06%)，但P含量最低(0.22%)；而缺N處理油菜N含量最低(0.89%)，但P含量最高(0.32%)；施肥對油菜K含量的影響不顯著。缺N處理雜草P含量最高(0.50%)，NPKB處理雜草K含量最高(3.39%)，而其他各處理的N、P、K含量沒有明顯差別。NPKB處理和缺K處理油菜的養(yǎng)分累積量遠(yuǎn)大于雜草，缺N條件下雜草的養(yǎng)分累積量明顯大于油菜，缺P處理雜草的N累積量低于油菜，而P和K的累積量都顯著大于油菜。

施肥；油菜；雜草；干物質(zhì)累積量；養(yǎng)分含量；養(yǎng)分累積量

油菜(BrassicanapusL.)是我國主要的糧油作物，常年油菜的播種面積為700萬hm2，總產(chǎn)1200萬t，均居世界首位；產(chǎn)量1 800 kg/hm2，高于世界平均水平[1]。雜草作為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[2-3]，與作物競爭生存空間、光照、養(yǎng)分和水分等資源，嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量。油菜田雜草種類繁多，以看麥娘(AlopecurusaequalisSobol.)、野胡蘿卜(DaucuscarotaL.)、豬殃殃(GaliumaparineL.)、牛繁縷[Malachiumaquaticum(L.) Fries]等雜草最為常見[4-6]。就我國目前雜草的管理而言，多集中于化學(xué)除草、機(jī)械防除等措施，傳統(tǒng)的雜草防除技術(shù)不僅加大了人力資源的消耗，增加了環(huán)境治理的負(fù)擔(dān)，誘導(dǎo)抗藥性雜草的出現(xiàn)，還在一定程度上影響作物生長和產(chǎn)量[7-9]，通?？梢栽斐捎筒藴p產(chǎn)10%～20%，草害嚴(yán)重時減產(chǎn)達(dá)50%以上[10]。為保障生態(tài)環(huán)境和糧食安全，從單純追求高產(chǎn)向以健康、安全為前提的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的轉(zhuǎn)變是我國作物生產(chǎn)的必經(jīng)之路。采取生態(tài)控草技術(shù)，通過農(nóng)業(yè)措施來控制雜草的發(fā)生，創(chuàng)造不利于雜草生長而有利于作物生長的環(huán)境[11]，能有效減少雜草對作物的危害，降低化學(xué)除草劑的不利影響。施肥是實(shí)現(xiàn)油菜增產(chǎn)必不可少的農(nóng)藝措施，同時也是控制油菜田雜草生長的有效手段。有研究表明，單施化肥、常規(guī)施肥和化肥配施秸稈處理均能顯著改變田間雜草群落的組成，增強(qiáng)油菜對雜草的競爭力，降低某些優(yōu)勢雜草在群落中的優(yōu)勢地位，從而抑制其發(fā)生危害的程度[12-13]。然而施肥控制雜草生長、降低雜草危害的機(jī)理并不是很清楚，本研究設(shè)置了不同施肥處理，從施肥對油菜及田間雜草物質(zhì)養(yǎng)分積累的影響入手，旨在揭示油菜和雜草之間的養(yǎng)分競爭關(guān)系，為探究施肥增產(chǎn)的同時，實(shí)現(xiàn)生態(tài)控草提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)區(qū)安排在湖北省荊州市洪湖大同湖農(nóng)場，土壤肥力中等。試驗(yàn)田塊土壤的基本理化性狀為：pH值7.09，有機(jī)質(zhì)29.48 g/kg，全氮1.9 g/kg，速效磷7.38 mg/kg，速效鉀155.76 mg/kg。供試油菜品種為華皖油5號。

試驗(yàn)設(shè)置4個施肥處理，分別為氮磷鉀硼配施(NPKB)、磷鉀硼配施(PKB，缺N)、氮鉀硼配施(NKB，缺P)、氮磷硼配施(NPB，缺K)。采用坂田移栽的播種方式，于2011年9月20日育苗，10月25日移栽，移栽前5 d用41%草甘膦異丙胺鹽水劑作為廣譜除草劑進(jìn)行噴霧除草，用量為 4 500 mL/hm2，移栽后不除草。每小區(qū)15 m2，3次重復(fù)。N、P2O5、K2O施用量分別為180、90、120 kg/hm2，肥料品種分別為尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、氯化鉀(含K2O 60%)，另外補(bǔ)充硼砂 15 kg/hm2(含B 11%)。氮肥60%作基施、20%作越冬肥、20%作薹肥，磷、鉀、硼肥全部基施。

2012年5月11日，每個小區(qū)取油菜樣6株，同時取3個1 m2雜草(闊葉類雜草居多，主要為野胡蘿卜、牛繁縷、豬殃殃)樣方，將油菜和雜草洗凈、烘干、稱重、磨碎后測定養(yǎng)分含量。對各小區(qū)油菜進(jìn)行單收單打，測得實(shí)產(chǎn)，將田間雜草收割后曬干測干重。

1.2 測定方法

植物樣品采用H2SO4-H2O2消煮，利用半微量凱氏定氮法測定全氮含量，鉬銻抗比色法測定全磷含量，火焰光度計(jì)法測定全鉀含量。采用Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對油菜和雜草干物質(zhì)累積的影響

施肥對油菜產(chǎn)量影響顯著，NPKB處理產(chǎn)量最高，比缺N和缺P處理分別增產(chǎn)264.75%和77.80%；缺K處理的產(chǎn)量與NPKB處理的相當(dāng)。施肥對油菜干物質(zhì)的影響與其對產(chǎn)量的影響一致，NPKB處理油菜的干物質(zhì)量是缺N和缺P處理的3.2倍和1.7倍。施肥同樣顯著影響雜草的干物質(zhì)量，NPKB處理雜草的干物質(zhì)量最低，缺N處理雜草干物質(zhì)量是NPKB處理的1.3倍，顯著高于油菜的干物質(zhì)量；缺P處理雜草干物質(zhì)量最高，略高于同一處理油菜的干物質(zhì)量；缺K處理雜草干物質(zhì)量顯著低于油菜的干物質(zhì)量。雖然施肥對油菜和雜草的干物質(zhì)量有顯著影響，但除缺氮處理外，其他各處理的干物質(zhì)總量沒有差異。

2.2 施肥對油菜和雜草養(yǎng)分含量的影響

從分析測定的油菜和雜草的養(yǎng)分含量來看(表2)，施肥對油菜N含量影響顯著，而對雜草N含量的影響不明顯。NPKB處理油菜的N含量比雜草高出9.04%；在缺N條件下，油菜的N含量最低，比雜草的低了32.58%；在缺P條件下，油菜的N含量最高，高出雜草36.42%；在缺K條件下，雜草的N含量比油菜的高16.56%。施肥同樣影響著油菜和雜草的P含量，在缺N和缺K條件下的油菜P含量高于氮磷鉀硼配施(NPKB)和缺P條件下的；在缺N時，雜草的P含量最大，比同一處理下油菜的高56.25%，其他各處理雜草P含量差別不大。缺N、缺P、缺K處理油菜的K含量比NPKB處理的分別低了40.46%、36.64%、22.14%。

表1 施肥對油菜和雜草干物累積的影響Table1 Effects of fertilization on dry matter accumulation of rapeseed and weeds kg/hm2

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。表2、表3同。

表2 施肥對油菜和雜草養(yǎng)分含量的影響(%)Table 2 Effects of fertilization on nutrient content of rapeseed and weeds

2.3 施肥對油菜和雜草養(yǎng)分累積量的影響

表3表明，施肥明顯影響油菜和雜草對養(yǎng)分的積累。在N累積量上，NPKB和缺K處理油菜的N累積量最高，缺N處理油菜的N累積量最低，雜草的N累積量在缺P時最高，其次是缺N處理，NPKB處理最低。除缺N處理雜草的N累積量高于油菜外(高78.88%)，其他各處理油菜的N累積量都高于雜草。在P累積量上，NPKB、缺K處理油菜的P累積量最高，而且都顯著高于雜草的P累積量，分別是雜草P累積量的4.9、3.9倍；缺N、缺P處理雜草的P累積量高于油菜，分別是油菜P累積量的1.8、1.4倍。在K累積量上，NPKB處理油菜K累積量最大，缺N處理油菜的K累積量最小。在氮磷鉀硼配施(NPKB)、缺K時，油菜的K累積量高于雜草，分別是雜草的2.9、2.3倍；而在缺N、缺P時，雜草的K累積量分別是油菜的1.7、1.5倍。

表3 施肥對油菜和雜草養(yǎng)分累積量的影響Table 3 Effects of fertilization on nutrient accumulation of rapeseed and weeds kg/hm2

3 結(jié)論與討論

施肥顯著影響著油菜的產(chǎn)量。有研究報道，施氮后油菜增產(chǎn)顯著，平均增產(chǎn)量為269～1 537 kg/hm2，增產(chǎn)率為22.4%～181.3%；磷肥的增產(chǎn)作用不及氮，平均增產(chǎn)量為161～1 299 kg/hm2，增產(chǎn)率為12.9%～372.9%；不同區(qū)域油菜施鉀增產(chǎn)效果差異較大，增產(chǎn)量和增產(chǎn)率分別為2～862 kg/hm2和0.3%～86.7%[14]。本研究中氮磷鉀硼配施比缺氮、缺磷、缺鉀處理分別增長264.75%、77.80%、3.91%，施氮的增產(chǎn)率高于前人研究，施磷和施鉀的增產(chǎn)率與前人研究一致。從養(yǎng)分對產(chǎn)量的影響可以看出，該地區(qū)油菜的養(yǎng)分限制因子順序?yàn)镹>P>K。造成不同處理間產(chǎn)量上的差異的原因除了養(yǎng)分供應(yīng)外，還應(yīng)包括不同養(yǎng)分條件下雜草的競爭關(guān)系對油菜產(chǎn)量的影響。在油菜生長期間，氮、磷、鉀的使用可促進(jìn)植物對光能的利用和干物質(zhì)生產(chǎn)、分配及轉(zhuǎn)運(yùn)，增強(qiáng)植物的抗逆性，而雜草與油菜競爭氮、磷、鉀和水分，導(dǎo)致油菜植株瘦弱，分枝減少，角果數(shù)降低，嚴(yán)重影響產(chǎn)量[15-18]。

婁群峰等在研究氮肥用量對3種雜草與油菜間競爭關(guān)系的影響時發(fā)現(xiàn)增施氮肥有利于增強(qiáng)油菜對雜草的競爭能力[12]。本研究中，缺氮嚴(yán)重抑制了油菜生長，使其生物量和含氮量都大幅下降，而雜草在生存空間較為寬裕的條件下仍不能充分發(fā)揮其群體優(yōu)勢，說明雜草和油菜都是氮限制型植物，所以在缺氮條件下，油菜和雜草對氮素的競爭最為迫切。在氮磷鉀硼配施時，油菜的干物質(zhì)量是雜草的6.1倍，油菜群體的優(yōu)勢明顯高于雜草。分析其原因，在越冬之前，油菜植株較小，對資源的需求量不大，植株間較為寬泛的空間以及充足的養(yǎng)分有利于雜草的生長，這與小麥等谷類作物前期雜草較多，后期逐漸減少的原因一致[19]。而當(dāng)油菜進(jìn)入蕾薹期后，植株旺盛生長并形成覆蓋層，提高田間郁閉度[20]，對資源和空間的利用程度顯著增加，處在下層空間的雜草因光照不足，無法合成自身生長所必須的營養(yǎng)物質(zhì)，死亡率大大增加[12]。因此在養(yǎng)分充足的條件下，油菜對生存空間以及光照等資源的競爭優(yōu)勢是限制雜草生長的主要因子。與氮磷鉀硼配施相比，缺磷較大程度地限制油菜的生長，卻對雜草的生長有促進(jìn)作用，使兩者生物量相當(dāng)。這是因?yàn)橛筒嗽谌绷讞l件下生長發(fā)育受阻[21-22]，而一定程度的磷素缺乏正好能夠滿足田間雜草生長的需求，在油菜群體優(yōu)勢下降的同時，雜草的優(yōu)勢顯著增加，以數(shù)量上的優(yōu)勢來實(shí)現(xiàn)總體生物量的提升。另外，我們也發(fā)現(xiàn)，雜草在缺磷時的干物質(zhì)累積量是氮磷鉀硼配施時的3.72倍，而植株的磷含量卻沒有因?yàn)槿后w的稀釋效應(yīng)下降很多，說明雜草是磷吸收型植物，這也正是雜草在缺氮和缺磷時磷累積量高的原因之一。由于土壤含鉀量較高，因此施鉀與否對油菜產(chǎn)量和生物量以及雜草的生物量影響較小。在油菜和雜草的干物質(zhì)累積總量上，缺氮時干物質(zhì)累積總量最小是因?yàn)榈厥怯筒撕碗s草生長的共同限制因子；在氮磷鉀硼配施、缺磷和缺鉀時，干物質(zhì)總量保持一致，一方面是因?yàn)橛筒撕碗s草的生長不存在共同的養(yǎng)分限制因子，另一方面可能與資源空間所能容納的最大生物量有關(guān)。

養(yǎng)分的缺乏影響油菜氮、磷、鉀的含量。缺氮處理油菜的氮含量顯著低于缺磷處理和缺鉀處理，其中缺磷處理油菜的氮含量高于氮磷鉀硼配施處理，因此缺磷可以促進(jìn)油菜對氮素的吸收，提高油菜含氮量。缺氮條件下油菜的磷含量顯著高于其他各處理，說明缺氮有利于提高油菜磷含量。這與張輝等的研究結(jié)果一致[23]，對于雜草而言，缺氮使雜草的磷含量增加，卻沒有影響雜草的氮含量，缺氮、缺磷、缺鉀時雜草鉀含量的降低與群體稀釋效應(yīng)有關(guān)。另外，造成作物和雜草養(yǎng)分含量差別的原因與兩者具有不同的生物學(xué)特性和養(yǎng)分需求規(guī)律以及彼此對養(yǎng)分的競爭作用等有關(guān)[24-25]。植株的養(yǎng)分累積量受干物質(zhì)量和養(yǎng)分含量的共同影響。氮磷鉀硼配施和缺鉀時，油菜累積的養(yǎng)分多于雜草；在缺氮條件下，雜草比油菜累積了更多的養(yǎng)分；在缺磷時，雜草對磷和鉀的累積量多于油菜，但對氮的累積量比油菜少。有研究表明雜草和作物對營養(yǎng)的有效性具有不同的反應(yīng)[24]，表現(xiàn)為對養(yǎng)分的敏感程度和對養(yǎng)分的有效利用程度不同。本研究中，油菜對氮肥的敏感程度和有效利用程度要強(qiáng)于雜草，施氮能更有效地促進(jìn)油菜的生長以及對養(yǎng)分的吸收利用。

施肥是最重要和最廣泛的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施之一[26]。從本研究可以看出，平衡施肥可以有效的降低油菜田雜草的群體數(shù)量，減少雜草對空間、光照、水分、養(yǎng)分等的競爭，有利于提高油菜產(chǎn)量和養(yǎng)分的利用效率。但是，長期平衡施肥降低了雜草群落生物多樣性，顯著影響雜草的群落結(jié)構(gòu)[13，27-28]，在施肥增產(chǎn)的同時，如何減小對生物群落多樣性的破壞需進(jìn)一步研究?，F(xiàn)階段生物防除和生態(tài)防除技術(shù)的完善和應(yīng)用仍舊遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，因此實(shí)現(xiàn)雜草的生態(tài)防除，對提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)，減少環(huán)境污染，維持生態(tài)系統(tǒng)平衡，實(shí)現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展有重要意義。

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EffectsofFertilizationonNutrientAccumulationinRapeandWeedsintheField

LU Zhi-feng1， LU Jian-wei1， LU Jun-ming2， REN Tao1， LIU Xiu-xiu1， LIU Tao1

(1.College of Resources and Environment，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China；2.Datonghu Administration District Agro-Technology Extension Service Center of Jingzhou City，Jingzhou 434300，China)

In order to provide a theoretical basis for the ecological control of weeds，the effect of fertilization on nutrient accumulation by rape and weeds were tested in a field trial. The highest rape yield (1 487.1 kg/hm2) was obtained when NPKB was applied，followed by that obtained with the NPB treatment (1 431.2 kg/hm2). Very low yields of only 836.4 and 407.7 kg/hm2were obtained when NKB or PKB were used，respectively. The dry matter accumulation by rape followed the same pattern as yield. The highest accumulation of dry matter by weeds (2 751.0 kg/hm2) occurred when NKB was used followed in decreasing order by treatments with PKB (1 669.8 kg/hm2)，NPB (1 029.4 kg/hm2)，and NPKB (738.8 kg/hm2). Fertilization affected the nutrient content of the rape plant. The highest N content (2.06%) was found in plants treated with NKB but their P content was the lowest (0.22%). Conversely，when PKB was used，the N content was lowest (0.89%) but the P content was highest (0.32%). In weeds，the highest P content (0.50%) and K content (3.39%) were found when PKB and NPKB were used，respectively. The N，P and K contents in weeds did not differ with the application of the other treatments. Rape accumulated more nutrients than weeds when NPKB and NPB were used and likewise weeds treated with PKB accumulated more nutrients than rape. Weeds accumulated less N than rape but P and K accumulation in weeds was significantly higher than that of rape in the NKB treatment.

fertilization；rape；weeds；dry matter accumulation；nutrient content；nutrient accumulation

S565.4；S451

A

1003-935X(2013)01-0010-05

陸志峰，魯劍巍，魯君明，等. 施肥對油菜及田間雜草物質(zhì)養(yǎng)分積累的影響[J]. 雜草科學(xué)，2013，31(1)：10-14.

2013-01-10

國家科技支撐計(jì)劃(編號：2010BAD01B05)；國家油菜現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)(編號：CARS-13)。

陸志峰(1989—)，男，浙江衢州人，碩士研究生，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代施肥技術(shù)。E-mail：luzhifeng@webmail.hzau.edu.cn。

魯劍巍，教授，博士，主要研究方向?yàn)楝F(xiàn)代施肥技術(shù)、土壤肥力。Tel：(027)61379276；E-mail：lunm@mail.hzau.edu.cn。