不同施肥量對稻茬冬小麥田當(dāng)季雜草群落的影響

李儒海， 褚世海， 魏守輝， 黃紅娟， 張朝賢

(1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所/農(nóng)業(yè)部華中作物有害生物綜合治理重點實驗室/農(nóng)作物重大病蟲草害防控湖北省重點實驗室，

湖北武漢 430064；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，北京 100094)

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不同施肥量對稻茬冬小麥田當(dāng)季雜草群落的影響

李儒海1， 褚世海1， 魏守輝2， 黃紅娟2， 張朝賢2

(1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所/農(nóng)業(yè)部華中作物有害生物綜合治理重點實驗室/農(nóng)作物重大病蟲草害防控湖北省重點實驗室，

湖北武漢 430064；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，北京 100094)

摘要：為明確不同施肥量對長江中下游稻茬冬小麥田當(dāng)季雜草群落的影響，通過田間小區(qū)試驗研究了不同施肥量條件下冬小麥田間雜草群落的組成以及在4個生育期(越冬期、返青期、拔節(jié)期、穗期)田間雜草密度和生物量的變化。結(jié)果表明，在冬小麥越冬期，3種不同施肥量處理(氮磷鉀復(fù)合肥562.5、750 kg/hm2、937.5 kg/hm2；復(fù)合肥的N、P2O5、K2O含量均為16%)對當(dāng)季麥田主要雜草密度和鮮生物量的影響差異不顯著。從小麥返青期到穗期，在供肥更充足的937.5 kg/hm2處理中雜草的總密度和總鮮生物量顯著低于其他2個較低施肥量處理。3種不同施肥量對冬小麥產(chǎn)量、單位面積有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)的影響差異顯著，對千粒質(zhì)量的影響差異較小。

關(guān)鍵詞：施肥量；稻茬冬小麥；當(dāng)季；雜草群落；密度；生物量

農(nóng)田雜草與作物競爭光照、土壤養(yǎng)分與水分等資源，是影響作物生長導(dǎo)致減產(chǎn)的主要因素之一[1]。因而，為保證作物生長良好，就必須對田間雜草進(jìn)行合理防控。農(nóng)田雜草群落組成直接受到農(nóng)業(yè)栽培措施的影響，其中施肥是一項很重要的管理措施。通過施肥，不僅對作物的生長發(fā)育產(chǎn)生影響，同時也能影響田間各種雜草的生長，從而對農(nóng)田雜草群落產(chǎn)生影響[2]。

關(guān)于長期不同施肥方式對農(nóng)田雜草群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響研究已開展較多，結(jié)果均表明長期不同施肥方式對田間雜草群落組成、群落結(jié)構(gòu)和多樣性等都有顯著影響[3-5]。依托小麥田長期定位施肥試驗的研究表明，不同施肥處理田間雜草種類與各雜草相對豐度均發(fā)生變化，且各處理間Shannon多樣性指數(shù)、Shannon均勻度指數(shù)和Margalef物種豐富度指數(shù)均存在差異[6]；隨著土壤養(yǎng)分狀況的改善，雜草的物種多樣性逐漸減少，平衡施肥處理的雜草群落多樣性指數(shù)低于非平衡施肥處理[7]；上層土壤有效養(yǎng)分含量對雜草群落的影響依次為P>N>K[8]。這些結(jié)果是長期不同施肥處理對雜草群落的持續(xù)累計效應(yīng)導(dǎo)致的，對揭示雜草群落對長期不同施肥的響應(yīng)規(guī)律具有重要意義。然而，麥田不同施肥對當(dāng)季田間雜草群落的影響更為劇烈，其結(jié)果對制定麥田當(dāng)季雜草防控策略更具指導(dǎo)價值；但是，目前僅見在黃土高原旱作麥區(qū)進(jìn)行的此方面研究[9]，尚未見在長江中下游稻茬麥區(qū)進(jìn)行的類似研究報道。為此，我們選擇長江中下游典型稻茬麥田，研究不同施肥量對冬小麥當(dāng)季雜草群落的影響，期望能為該地區(qū)稻茬麥區(qū)通過采取合理施肥措施來兼顧保障小麥產(chǎn)量與控制雜草危害提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗區(qū)自然條件

湖北省位于中國中部，長江中游，東經(jīng)108°21′～116°07′、北緯29°01′～33°16′，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，地貌類型復(fù)雜。其中江漢平原、武漢市及周邊雨量充沛，年均降水量1 100～1 400 mm，作物旺盛生長期內(nèi)的活動積溫為5 100～5 400 ℃，旱地、水田并重，以水稻—小麥連作為主[10]，試驗即在位于該區(qū)域的湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院南湖試驗站進(jìn)行。

1.2試驗設(shè)計及栽培管理

供試土壤為中等肥力水稻土，前茬為水稻，含有機質(zhì)1.65%、堿解氮105.5 mg/kg、有效磷 8.7 mg/kg、速效鉀82.4 mg/kg，pH值6.9。小麥品種為“鄂麥596”，2013年10月20日播種，播種量為165 kg/hm2，2014年5月20日收獲。試驗設(shè)3個不同施肥量處理，即Ⅰ：復(fù)合肥750 kg/hm2×75%、Ⅱ：復(fù)合肥750 kg/hm2、Ⅲ：復(fù)合肥750 kg/hm2×125%。每個處理設(shè)16次重復(fù)(供4個不同時期采集雜草樣本，每個時期4次重復(fù))，共48個小區(qū)，小區(qū)面積為4 m2，隨機區(qū)組排列。復(fù)合肥(N、P2O5、K2O的含量均為16%，俄羅斯產(chǎn)，羅斯托夫化肥進(jìn)出口有限公司)在小麥播種前一次性作種肥混施入0～20 cm 土層。試驗期間未除草，其他田間管理同一般大田試驗，全生育期未補充灌溉。

1.3調(diào)查方法及數(shù)據(jù)處理

分別于冬小麥越冬期(2013年12月25日)、返青期(2014年2月7日)、拔節(jié)期(2014年3月25日)和穗期(2014年4月15日)4 個時期采集雜草樣本。在每個小區(qū)隨機設(shè)置3個0.25 m2(50 cm×50 cm)的樣方，將樣方中的所有雜草拔出、裝袋，帶回室內(nèi)識別種類、計數(shù)，并稱量鮮質(zhì)量。小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)和實產(chǎn)測定在穗期調(diào)查取樣的12個小區(qū)中進(jìn)行，于小麥?zhǔn)斋@期在每小區(qū)取3點，每點面積0.25 m2(50 cm×50 cm)，考察各小區(qū)冬小麥的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)并測實產(chǎn)。

試驗數(shù)據(jù)使用Excel進(jìn)行處理，并使用SPSS 13.0進(jìn)行統(tǒng)計分析，測驗各處理間的差異顯著性。

2結(jié)果與分析

2.1施肥量對雜草密度的影響

據(jù)4次采樣調(diào)查，各試驗小區(qū)共發(fā)現(xiàn)8種雜草，包括牛繁縷(Malachiumaquaticum)、泥胡菜(Hemisteptalyrata)、稻槎菜(Lapsanaapogonoides)、菵草(Beckmanniasyzigachne)、棒頭草(Polypogonfugax)、日本看麥娘(Alopecurusjaponicus)、看麥娘(A.aequalis)和野燕麥(Avenafatua)。其中牛繁縷、菵草、棒頭草和日本看麥娘等4種發(fā)生密度較大，群體數(shù)量占整個雜草群落的95%以上。

在小麥越冬期，主要雜草的密度和所有雜草的總密度在3種施肥量處理間差異均不顯著。其中菵草的密度最高，大于390株/m2；牛繁縷的密度次之，大于100株/m2；棒頭草與日本看麥娘的密度相當(dāng)，為35株/m2左右(表1)。在小麥越冬期，小麥和雜草植株均很矮小，需肥量很小，此時肥料不是雜草生長的限制因子，因而不同施肥處理間雜草密度差異不顯著。

在小麥返青期，菵草的密度在施肥量處理Ⅰ(復(fù)合肥750 kg/hm2×75%)中為379.5株/m2，顯著大于施肥量處理Ⅱ(復(fù)合肥750 kg/hm2)，也顯著大于施肥量處理Ⅲ(復(fù)合肥750 kg/hm2×125%)；牛繁縷的密度在各施肥量處理間的差異與菵草相似。棒頭草和日本看麥娘的密度在3種施肥量處理間差異不顯著。所有雜草的總密度在施肥量處理I中為556.1株/m2，顯著大于施肥量處理II和施肥量處理III(表1)。小麥在返青期的需肥量開始增加，在供肥更充足的處理III中長勢更旺盛，在與雜草的競爭中優(yōu)勢較大，抑制了雜草的生長，因而該施肥量處理中雜草的總密度顯著低于其他2個處理。

在小麥拔節(jié)期，菵草的密度在施肥量處理I中為357.5株/m2，顯著大于處理II和處理III，但處理II與處理III間差異不顯著。牛繁縷、棒頭草和日本看麥娘的密度在3種施肥量處理間差異不顯著。所有雜草的總密度在施肥量處理I中為497.9株/m2，顯著大于處理II和處理III，但處理II與處理III間差異不顯著(表1)。拔節(jié)期是小麥需肥旺盛期，在供肥不足的處理I中小麥長勢較弱，對雜草的抑制作用較小，而且雜草比小麥更能適應(yīng)缺肥的環(huán)境，因而該處理中雜草的總密度顯著高于其他2個處理。

在小麥穗期，菵草的密度在施肥量處理I中為303.6株/m2，顯著大于處理II和處理III，但處理II與處理III間差異不顯著。牛繁縷、棒頭草和日本看麥娘的密度在3種施肥量處理間差異不顯著。所有雜草的總密度在施肥量處理I中為439.1株/m2，顯著大于處理II和處理III(表1)。穗期也是小麥需肥旺盛期，各處理小麥的長勢及與雜草的競爭關(guān)系與拔節(jié)期類似。

表1　小麥不同生育期不同施肥量處理稻茬麥田雜草的密度

注：施肥量處理I：復(fù)合肥750 kg/hm2×75%，施肥量處理II：復(fù)合肥750 kg/hm2，施肥量處理III：復(fù)合肥750 kg/hm2×125%。在每一生育期同一列數(shù)字后的小寫或大寫字母不同表示在5%或1%水平上不同施肥量處理間差異顯著。

2.2對雜草鮮生物量的影響

在小麥越冬期，主要雜草的鮮生物量和所有雜草的總鮮生物量在3種施肥量處理間差異均不顯著。其中菵草的鮮生物量最高，大于37 g/m2；牛繁縷的鮮生物量次之，大于7 g/m2；棒頭草與日本看麥娘的鮮生物量均較小，為4 g/m2左右(表2)。

在小麥返青期，各施肥量處理中雜草的鮮生物量較越冬期均有所增加。菵草鮮生物量在施肥量處理I中為55.6 g/m2，顯著大于在處理II中的46.4 g/m2，也顯著大于處理III中的40.7 g/m2。牛繁縷的鮮生物量在3個施肥量處理間的差異顯著性與菵草類似。棒頭草與日本看麥娘的鮮生物量均較小，為5 g/m2左右，在3個施肥量處理間的差異均不顯著。所有雜草的總鮮生物量在3個施肥量處理間差異顯著，表現(xiàn)為Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ(表2)。

在小麥拔節(jié)期，各施肥量處理中雜草的鮮生物量較越冬期和返青期均大幅增加。菵草鮮生物量在施肥量處理Ⅰ中為202.7 g/m2，顯著大于處理Ⅱ和處理Ⅲ。牛繁縷、棒頭草、日本看麥娘的鮮生物量在3個施肥量處理間均無顯著差異。所有雜草的總鮮生物量在施肥量處理Ⅰ中為318.4 g/m2，均顯著大于處理Ⅱ和處理Ⅲ，但處理Ⅱ與處理Ⅲ間差異不顯著(表2)。

在小麥穗期，各施肥量處理中雜草的鮮生物量較拔節(jié)期均有所增加。菵草鮮生物量在施肥量處理Ⅰ中為272.4 g/m2，顯著大于處理Ⅱ和處理Ⅲ。棒頭草在施肥量處理Ⅰ中為38.0 g/m2，與處理Ⅱ無顯著差異，但顯著高于處理Ⅲ。牛繁縷和日本看麥娘的鮮生物量在3個施肥量處理間均無顯著差異。所有雜草的總鮮生物量在施肥量處理Ⅰ中為436.1 g/m2，顯著高于處理Ⅱ和處理Ⅲ，處理Ⅱ也顯著高于處理Ⅲ(表2)。

表2　小麥不同生育期不同施肥量處理稻茬麥田雜草的鮮生物量

注：施肥量處理Ⅰ：復(fù)合肥750 kg/hm2×75%，施肥量處理Ⅱ：復(fù)合肥750 kg/hm2，施肥量處理Ⅲ：復(fù)合肥750 kg/hm2×125%。在每一生育期同一列數(shù)字后的小寫或大寫字母不同表示在5%或1%水平上不同施肥量處理間差異顯著。

2.3對小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響

總體上看，不同施肥量對冬小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響差異顯著。冬小麥的單位面積有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)及小區(qū)實際產(chǎn)量在3種施肥量處理間的大小順序為：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，且3種處理間差異顯著。施肥量處理Ⅲ中冬小麥的千粒質(zhì)量為47.28 g，與處理Ⅱ(47.17 g)差異不顯著，二者均顯著大于處理Ⅰ(46.25 g)(表3)。由此可以發(fā)現(xiàn)，施肥主要通過影響冬小麥單位面積有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)導(dǎo)致產(chǎn)量差異。

表3　不同施肥處理的稻茬冬小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

注：施肥量處理Ⅰ：復(fù)合肥750 kg/hm2×75%，施肥量處理Ⅱ：復(fù)合肥750 kg/hm2，施肥量處理Ⅲ：復(fù)合肥750 kg/hm2×125%。在每一生育期同一列數(shù)字后的小寫或大寫字母不同表示在5%或1%水平上不同施肥量處理間差異顯著。

3結(jié)論與討論

不同施肥量對小麥田雜草密度和鮮生物量的影響有顯著差異。在小麥越冬期，小麥和雜草植株均很矮小，需肥量很小，此時肥料不是雜草生長的限制因子，且小麥與雜草間幾乎沒有競爭，因而不同施肥量處理間雜草密度和鮮生物量差異不顯著。從小麥返青期到穗期，小麥需肥量逐漸增大，在供肥更充足的處理III中小麥長勢更旺盛，在與雜草的競爭中優(yōu)勢較大，抑制了雜草的生長，因而該施肥量處理中雜草的總密度和總鮮生物量顯著低于其他2個處理。本研究結(jié)果與侯紅乾等的結(jié)果[9]一致。實際上，施肥量對雜草群落的影響很大程度上是通過調(diào)節(jié)作物與雜草的競爭關(guān)系實現(xiàn)的：供肥充足時，作物生長旺盛，在與雜草的競爭中處于優(yōu)勢，有效遮擋了陽光，抑制了雜草的光合作用，從而導(dǎo)致雜草長勢減弱、競爭力下降[2，6-9，11]。

戴曉琴等研究發(fā)現(xiàn)，分次施肥促進(jìn)了麥田雜草的萌發(fā)和生長，返青期灌溉追肥促進(jìn)雜草快速生長，對播娘蒿(Descurainiasophia)和麥家公(Lithospermumarvense)生物量的影響達(dá)到顯著水平[12]。本研究中不同施肥量處理的復(fù)合肥在小麥播種前均一次性作種肥混施入0～20 cm土層中，沒有追肥，因而避免了追肥對麥田雜草群落造成的影響。

不同施肥量對冬小麥產(chǎn)量的影響差異顯著。不同施肥量主要通過影響冬小麥單位面積有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)導(dǎo)致產(chǎn)量差異，但對千粒質(zhì)量的影響較小。

作物施肥管理是雜草管理系統(tǒng)的重要組成部分，為了更安全生態(tài)地防控田間雜草，要充分利用施肥對作物與雜草競爭關(guān)系的調(diào)節(jié)作用，施用適量的肥料，達(dá)到保障作物產(chǎn)量與品質(zhì)，同時有效防控雜草，盡可能用最少量的除草劑有效地防除雜草，節(jié)約成本，降低除草劑污染農(nóng)田的風(fēng)險。至于肥料的施用方式、環(huán)境條件和雜草群落之間的關(guān)系仍需要進(jìn)一步研究。

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《雜草科學(xué)》2015年影響因子為0.838

根據(jù)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所和北京萬方數(shù)據(jù)股份有限公司發(fā)布的《2015年版中國期刊引證報告(擴刊版)》，《雜草科學(xué)》的影響因子為0.838。

《雜草科學(xué)》編輯部

車晉滇，胡彬，賈峰勇. 北京市韭菜田雜草種類及危害調(diào)查[J]. 雜草科學(xué)，2015，33(3)：16-19.

Effects of Fertilizer Application Rates on In-season Weed Community

in Rice-wheat rotated Winter Wheat Fields

LI Ru-hai1，CHU Shi-hai1，WEI Shou-hui2，HUANG Hong-juan2，ZHANG Chao-xian2

(1. Institute of Plant Protection and Soil Science，Hubei Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Integrated Pest

Management on Crops in Central China，Ministry of Agriculture / Hubei Key Laboratory of Crop Diseases，Insect Pests and Weeds

Control，Wuhan430064，China；2. Institute of Plant Protection，China Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100094，China)

Abstract:To elucidate the effects of the application levels of nitrogen-phosphorus-potassium compound fertilizer (937.5 kg/hm2，750 kg/hm2，and 562.5 kg/hm2) on weed community in rice-wheat rotated winter wheat fields in the middle and lower reaches of Yangtze River valley，plot trials on weed community composition and the changes of density and biomass of weeds at 4 growth stages，overwintering stage，returning green stage，jointing stage and panicle stage，were carried out. The results showed that at overwintering stage of winter wheat，the effects of fertilizer rates did not differ significantly on density and fresh biomass of weeds. From returning green stage to panicle stage of winter wheat，the gross density and gross fresh biomass of weeds in heavier fertilization treatment (937.5 kg/hm2) were significantly less than those in other two fertilization treatments. The effects of compound fertilizer application rates varied significantly on winter wheat yield，effective panicle number per unit area and filled grain number per panicle，but insignificantly on 1000-grain weight.

Key words:fertilizer application rate；rice-rotated winter wheat；in season；weed community；density；biomass

通訊作者：張朝賢，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)田草害可持續(xù)治理研究。E-mail：cxzhang@wssc.org.cn。

作者簡介：李儒海(1973—)，男，湖北十堰人，博士，副研究員，主要從事雜草生物生態(tài)學(xué)及綜合治理研究。E-mail：ruhaili73@163.com。

基金項目：公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(編號：201303022)；湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心資助項目(編號：2014-620-003-003)。

收稿日期：2015-08-10

中圖分類號：S451

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1003-935X(2015)03-0011-05