桑園套種大豆和苜蓿對(duì)雜草群落及其生物多樣性的影響

龐建光+姬紅萍+武龍

摘要：以桑園套種大豆（Glycine max L.）和苜蓿（Medicago sativa L.）為研究對(duì)象，探討其對(duì)地上雜草群落及其生物多樣性的影響。結(jié)果表明：在桑園套種大豆、苜蓿后與對(duì)照相比雜草密度分別降低了40.46%、30.50%；雜草的生物量與對(duì)照相比也顯著下降；同時(shí)，套種大豆和苜蓿減少了優(yōu)勢(shì)雜草的密度，從而減輕優(yōu)勢(shì)雜草的危害；套種大豆、苜蓿其地上物種豐富度指數(shù)分別升高了76.92%和70.63%，香農(nóng)指數(shù)分別比對(duì)照升高了133.33%、118.75%，均勻度指數(shù)分別升高了160.00%、130.00%，結(jié)果表明，桑園套種大豆和苜蓿有利于提高雜草生物多樣性。

關(guān)鍵詞：桑園；套種；雜草群落；生物多樣性；大豆；苜蓿

中圖分類號(hào)： S451

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）04-0187-03

雜草是果園生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成成分，也是影響果樹產(chǎn)量的重要因素之一。過去人們一直采用各種措施消滅果園中的雜草，而不恰當(dāng)?shù)某荽胧┛赡軐?dǎo)致生態(tài)災(zāi)害[1]。近年來，許多研究證明了雜草在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的價(jià)值，雜草不但具有防止土壤侵蝕、促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)的重要作用，同時(shí)具有維持農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能正常發(fā)揮和保持生態(tài)平衡的意義[2-6]。

當(dāng)前，許多學(xué)者更多關(guān)注的是如何保護(hù)果園生態(tài)系統(tǒng)中野生植物的多樣性及維持果園生態(tài)系統(tǒng)平衡[7]。桑園套種大豆和苜蓿屬于農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)，該系統(tǒng)在提高生物產(chǎn)量、保護(hù)生物多樣性、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面具有重要的作用[8-9]。有研究表明，果園中植物物種多樣性高時(shí)，害蟲不易成災(zāi)[10]，而且一些植物比如夏至草、苜蓿、三葉草等可提高昆蟲天敵的多樣性，可有效控制害蟲的數(shù)量[11-12]，從而提高果樹的產(chǎn)量。

桑樹（Moros alba L.）為落葉喬木或灌木，屬于多年深根性木本植物，在干旱與半干旱地區(qū)可廣泛種植，而且對(duì)土壤酸堿度的適應(yīng)能力也很強(qiáng)[13]。桑樹與苜蓿（Medicago sativa L.）、大豆（Glycine max L.）套種是一種新型種植方式，桑樹與大豆套種使2者具有明顯的種間促進(jìn)作用[14]，而且套種能減少桑樹的光合午休時(shí)間，從而增加生物產(chǎn)量[15]。目前，關(guān)于桑園套種大豆和苜蓿對(duì)雜草生物多樣性的影響尚未見報(bào)道。本試驗(yàn)是在桑樹收獲果實(shí)后進(jìn)行，并對(duì)套種大豆和苜蓿對(duì)雜草生物多樣性的影響進(jìn)行調(diào)查研究，以期為桑園雜草生物多樣性的保護(hù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本試驗(yàn)在位于邯鄲市邯鄲縣的古石龍風(fēng)景區(qū)桑葚采摘園內(nèi)完成，試驗(yàn)區(qū)西靠太行山，地處117°39′～117°52′E，28°49′～28°57′N。該區(qū)年平均氣溫13.5 ℃，年平均日照時(shí)間 2 556.8 h，年平均降水量569.2 mm，無霜期260 d左右。雨量多集中在7—8月，試驗(yàn)區(qū)的土壤屬于褐土類，呈微堿性，pH值7.45～7.65。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)實(shí)施 試驗(yàn)于2014年5月中下旬在桑葚收獲后進(jìn)行，試驗(yàn)用桑樹品種為紅果2號(hào)，果園平均樹齡6年，樹高2.5 m，桑樹行距3.10 m，株距2.75 m。大豆品種為邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧油作物研究所提供的邯豆7號(hào)。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，分別為：（1）對(duì)照；（2）桑樹-大豆套種；（3）桑樹-苜蓿套種，每個(gè)處理設(shè)2個(gè)重復(fù)，共9個(gè)小區(qū)。

1.2.2 取樣方法 在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取樣1 m2，取3個(gè)點(diǎn)，然后對(duì)各處理內(nèi)的植物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算（包括植物種類、鮮草質(zhì)量與株高），求其平均值，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果計(jì)算其雜草密度、豐富度和多樣性指數(shù)等。雜草干物質(zhì)量的測(cè)定采用1 m2內(nèi)的雜草量在105 ℃下殺青、60 ℃下烘干直到質(zhì)量恒定為準(zhǔn)，測(cè)定其生物量。

1.3 計(jì)算公式與數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值，采用單因素方差分析法（one-way ANOVA）和最小顯著差異法（LSD）比較不同數(shù)據(jù)組之間的差異。使用Excel 2007和SPSS 12.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 桑園套種模式下雜草種類及總密度變化

在桑園內(nèi)常見植物種類有馬齒莧（Portulaca oleracea）、薺菜（Capsella bursa-pastoris）、地黃（Rehmannia glutinosa ）、苦菜（Ixeris chinensis）、蒲公英（Taraxacum mongolicum ）、灰綠藜（Chenopodium glaucum）、蒺藜（Tribulus terresteis）、夏至草（Lagopsis supina）、馬唐（Digitaria sanguinalis）、狗尾草（Setaria viridis ）、香附（Cyperus rotundus）、早熟禾（Poa schoenites）等12種雜草。從表1可以看出，套種大豆和苜蓿的桑園雜草總密度發(fā)生了顯著改變，在3個(gè)處理中，對(duì)照區(qū)植物密度最大為129.5株/m2，其次為套種苜蓿處理的90.0株/m2，套種大豆雜草密度最低，為 77.1株/m2。在桑園套種大豆、苜蓿后，與對(duì)照相比雜草密度分別降低了40.46%、30.50%。結(jié)果表明，桑園套種大豆、苜蓿均能有效抑制雜草的發(fā)生，由于套種造成大豆、苜蓿與雜草之間競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分和空間，從而導(dǎo)致小環(huán)境發(fā)生變化所致。

比較3種處理，與對(duì)照相比套種大豆和苜蓿對(duì)夏至草、蒺藜、狗尾草和早熟禾等優(yōu)勢(shì)雜草有較好的密度防效。

2.2 套種大豆和苜蓿后雜草生物量的變化

由表2還可知，9月調(diào)查的套種大豆和苜蓿后的雜草生物量分別為135.25、124.46 g/m2，與對(duì)照差異顯著，不同處理生物量大小依次為對(duì)照>大豆>苜蓿，與對(duì)照相比套種大豆、苜蓿后雜草生物量分別減少了52.78%、56.54%，套種大豆和苜蓿對(duì)雜草密度和生物量的影響略有不同，但套種大豆和苜蓿雜草的密度和生物量之間差異不顯著。與對(duì)照相比套種大豆和苜蓿對(duì)優(yōu)勢(shì)雜草夏至草、狗尾草和蒺藜的抑制作用明顯，從而減輕了優(yōu)勢(shì)雜草對(duì)桑園的危害。

2.3 套種大豆和苜蓿后雜草生物多樣性指數(shù)

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)是反映植物群落多樣性的指標(biāo)，一般植物多樣性指數(shù)越高，表明群落物種越豐富，種群之間關(guān)系越復(fù)雜，群落系統(tǒng)越穩(wěn)定。均勻度指數(shù)越大，說明優(yōu)勢(shì)物種集中性越小，物種群落的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，越穩(wěn)定，均勻度高的雜草群落優(yōu)勢(shì)種不突出，雜草也就不容易嚴(yán)重發(fā)生。與對(duì)照相比，套種大豆和苜蓿的桑園雜草物種豐富度顯著高于對(duì)照，套種大豆的豐富度為2.53，套種苜蓿的豐富度為2.44。與對(duì)照相比套種大豆、苜蓿的雜草物種豐富度指數(shù)分別升高了76.92%、70.63%，香農(nóng)指數(shù)比對(duì)照分別升高了133.33%、118.75%，均勻度指數(shù)分別升高了160.00%、130.00%（表3）。

從多樣性指數(shù)看，套種大豆和苜蓿的種植方式不但沒有使物種多樣性降低，反而使物種多樣性顯著升高，可能由于套種導(dǎo)致環(huán)境發(fā)生變化（地上、地下環(huán)境）所致。群落均勻度指數(shù)的顯著提高表明，田間雜草趨于均勻分布，從而減弱了優(yōu)勢(shì)種夏至草、狗尾草和蒺藜對(duì)桑園的危害。研究結(jié)果表明，桑園套種大豆和苜蓿能顯著提高桑園雜草的生物多樣性。

3 結(jié)論與討論

當(dāng)前，中國(guó)果園雜草大多采用化學(xué)方法防治，化學(xué)除草會(huì)顯著影響雜草群落的生物多樣性[17]，生物多樣性方面的研究者認(rèn)為，雜草綜合治理的目的不是完全清除農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的雜草，而是控制其危害程度和范圍，利用雜草種群間的競(jìng)爭(zhēng)作用，不使某一惡性雜草占優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到既有利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展又保持果園雜草生物多樣性的目的[18-19]。因此，近年來生物方法防除雜草越來越受到學(xué)者的重視，有研究證明，在丘陵紅壤茶園行間覆蓋稻草和套種三葉草對(duì)雜草有明顯的控制作用[20-21]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，桑園套種大豆和苜蓿后雜草多樣性指數(shù)顯著提高，套種大豆、苜蓿處理地上物種豐富度指數(shù)分別升高了76.92%和70.63%，香農(nóng)指數(shù)比對(duì)照分別升高了13333%、118.75%，均勻度指數(shù)分別升高了160.00%、13000%；而雜草發(fā)生的總密度和生物量顯著下降，在桑園套種大豆、苜蓿后與對(duì)照相比雜草密度分別降低了40.46%、30.50%。由于大豆和苜蓿會(huì)抑制競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)、不耐陰雜草的萌發(fā)和生長(zhǎng)，降低其發(fā)生密度。套種大豆和苜蓿改變了原來的生態(tài)環(huán)境條件，形成了特殊的環(huán)境條件，適合某些雜草的發(fā)生和生長(zhǎng)。同時(shí)又限制了另外某些雜草的發(fā)生和生長(zhǎng)，強(qiáng)勝等研究認(rèn)為，種植制度是導(dǎo)致雜草群落物種組成改變的重要因子[22]。因此，在桑園套種大豆和苜蓿可顯著降低田間雜草的發(fā)生危害，對(duì)優(yōu)勢(shì)雜草夏至草、狗尾草和蒺藜的抑制作用尤其明顯，從而減輕了優(yōu)勢(shì)雜草對(duì)桑園的危害。群落均勻度提高改善了桑園雜草物種結(jié)構(gòu)，提高了雜草生物多樣性。

從保護(hù)桑園植物多樣性考慮，采用套種大豆和苜蓿的種植方式，既能控制雜草危害，又有利于保護(hù)桑園生物多樣性。因此，桑園套種大豆和苜蓿為控制桑園雜草危害及保護(hù)桑園植物多樣性提供了新思路，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了理論依據(jù)。

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