不同施肥量對稻茬冬小麥田當季雜草群落的影響

李儒海， 褚世海， 魏守輝， 黃紅娟， 張朝賢

(1.湖北省農業科學院植保土肥研究所/農業部華中作物有害生物綜合治理重點實驗室/農作物重大病蟲草害防控湖北省重點實驗室，

湖北武漢 430064；2.中國農業科學院植物保護研究所，北京 100094)

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不同施肥量對稻茬冬小麥田當季雜草群落的影響

李儒海1， 褚世海1， 魏守輝2， 黃紅娟2， 張朝賢2

(1.湖北省農業科學院植保土肥研究所/農業部華中作物有害生物綜合治理重點實驗室/農作物重大病蟲草害防控湖北省重點實驗室，

湖北武漢 430064；2.中國農業科學院植物保護研究所，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季雜草群落的影響，通過田間小區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、拔節期、穗期)田間雜草密度和生物量的變化。結果表明，在冬小麥越冬期，3種不同施肥量處理(氮磷鉀復合肥562.5、750 kg/hm2、937.5 kg/hm2；復合肥的N、P2O5、K2O含量均為16%)對當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量、單位面積有效穗數、每穗實粒數的影響差異顯著，對千粒質量的影響差異較小。

關鍵詞：施肥量；稻茬冬小麥；當季；雜草群落；密度；生物量

農田雜草與作物競爭光照、土壤養分與水分等資源，是影響作物生長導致減產的主要因素之一[1]。因而，為保證作物生長良好，就必須對田間雜草進行合理防控。農田雜草群落組成直接受到農業栽培措施的影響，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育產生影響，同時也能影響田間各種雜草的生長，從而對農田雜草群落產生影響[2]。

關于長期不同施肥方式對農田雜草群落結構和多樣性的影響研究已開展較多，結果均表明長期不同施肥方式對田間雜草群落組成、群落結構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生變化，且各處理間Shannon多樣性指數、Shannon均勻度指數和Margalef物種豐富度指數均存在差異[6]；隨著土壤養分狀況的改善，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低于非平衡施肥處理[7]；上層土壤有效養分含量對雜草群落的影響依次為P>N>K[8]。這些結果是長期不同施肥處理對雜草群落的持續累計效應導致的，對揭示雜草群落對長期不同施肥的響應規律具有重要意義。然而，麥田不同施肥對當季田間雜草群落的影響更為劇烈，其結果對制定麥田當季雜草防控策略更具指導價值；但是，目前僅見在黃土高原旱作麥區進行的此方面研究[9]，尚未見在長江中下游稻茬麥區進行的類似研究報道。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季雜草群落的影響，期望能為該地區稻茬麥區通過采取合理施肥措施來兼顧保障小麥產量與控制雜草危害提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗區自然條件

湖北省位于中國中部，長江中游，東經108°21′～116°07′、北緯29°01′～33°16′，屬亞熱帶季風氣候區，地貌類型復雜。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]，試驗即在位于該區域的湖北省農業科學院南湖試驗站進行。

1.2試驗設計及栽培管理

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3個不同施肥量處理，即Ⅰ：復合肥750 kg/hm2×75%、Ⅱ：復合肥750 kg/hm2、Ⅲ：復合肥750 kg/hm2×125%。每個處理設16次重復(供4個不同時期采集雜草樣本，每個時期4次重復)，共48個小區，小區面積為4 m2，隨機區組排列。復合肥(N、P2O5、K2O的含量均為16%，俄羅斯產，羅斯托夫化肥進出口有限公司)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調查方法及數據處理

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。在每個小區隨機設置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，帶回室內識別種類、計數，并稱量鮮質量。小麥產量結構和實產測定在穗期調查取樣的12個小區中進行，于小麥收獲期在每小區取3點，每點面積0.25 m2(50 cm×50 cm)，考察各小區冬小麥的產量結構并測實產。

試驗數據使用Excel進行處理，并使用SPSS 13.0進行統計分析，測驗各處理間的差異顯著性。

2結果與分析

2.1施肥量對雜草密度的影響

據4次采樣調查，各試驗小區共發現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種發生密度較大，群體數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，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(復合肥750 kg/hm2×75%)中為379.5株/m2，顯著大于施肥量處理Ⅱ(復合肥750 kg/hm2)，也顯著大于施肥量處理Ⅲ(復合肥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缺肥的環境，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系與拔節期類似。

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：復合肥750 kg/hm2×75%，施肥量處理II：復合肥750 kg/hm2，施肥量處理III：復合肥750 kg/hm2×125%。在每一生育期同一列數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，表現為Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ(表2)。

在小麥拔節期，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：復合肥750 kg/hm2×75%，施肥量處理Ⅱ：復合肥750 kg/hm2，施肥量處理Ⅲ：復合肥750 kg/hm2×125%。在每一生育期同一列數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對小麥產量結構的影響

總體上看，不同施肥量對冬小麥產量結構的影響差異顯著。冬小麥的單位面積有效穗數、每穗實粒數及小區實際產量在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)。由此可以發現，施肥主要通過影響冬小麥單位面積有效穗數、每穗實粒數導致產量差異。

表3　不同施肥處理的稻茬冬小麥產量結構

注：施肥量處理Ⅰ：復合肥750 kg/hm2×75%，施肥量處理Ⅱ：復合肥750 kg/hm2，施肥量處理Ⅲ：復合肥750 kg/hm2×125%。在每一生育期同一列數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。本研究結果與侯紅乾等的結果[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節作物與雜草的競爭關系實現的：供肥充足時，作物生長旺盛，在與雜草的競爭中處于優勢，有效遮擋了陽光，抑制了雜草的光合作用，從而導致雜草長勢減弱、競爭力下降[2，6-9，11]。

戴曉琴等研究發現，分次施肥促進了麥田雜草的萌發和生長，返青期灌溉追肥促進雜草快速生長，對播娘蒿(Descurainiasophia)和麥家公(Lithospermumarvense)生物量的影響達到顯著水平[12]。本研究中不同施肥量處理的復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、每穗實粒數導致產量差異，但對千粒質量的影響較小。

作物施肥管理是雜草管理系統的重要組成部分，為了更安全生態地防控田間雜草，要充分利用施肥對作物與雜草競爭關系的調節作用，施用適量的肥料，達到保障作物產量與品質，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，節約成本，降低除草劑污染農田的風險。至于肥料的施用方式、環境條件和雜草群落之間的關系仍需要進一步研究。

參考文獻：

[1]李揚漢.中國雜草志[M]. 北京：中國農業出版社，1998：1-32.

[2]李儒海，強勝，邱多生，等.長期不同施肥方式對稻油輪作制水稻田雜草群落的影響[J]. 生態學報，2008，28(7)：3236-3243.

[3]Ciuberkis S，Bernotas S，Raudonius S. Long-term manuring effect on weed flora in acid and limed soils[J]. Acta Agriculturae Scandinavica Section B-Soil and Plant Science，2006，56(2)：96-100.

[4]Nie J，Yin L C，Liao Y L，et al. Weed community composition after 26 years of fertilization of late rice[J]. Weed Science，2009，57(3)：256-260.

[5]Wan Kai Yuan，Tao Yong，Li Ru Hai，et al. Influences of long-term different types of fertilization on weed community biodiversity in rice paddy fields[J]. Weed Biology and Management，2012，12(1)：12-21.

[6]尹力初，蔡祖聰.長期定位施肥小麥田間雜草生物多樣性的變化研究[J]. 中國生態農業學報，2005，13(3)：57-59.

[7]古巧珍，楊學云，孫本華，等.不同施肥條件下黃土麥地雜草生物多樣性[J]. 應用生態學報，2007，18(5)：1038-1042.

[8]Tang L L，Wan K Y，Cheng C P，et al. Effect of fertilization patterns on the assemblage of weed communities in an upland winter wheat field[J]. Journal of Plant Ecology，2014，7(1)：39-50.

[9]侯紅乾，李世清，南維鴿.冬小麥播種密度和施肥方式對麥田雜草群落組成及生長的影響[J]. 西北植物學報，2007，27(9)：1849-1854.

[10]《湖北農業地理》編寫組. 湖北農業地理[M]. 武漢：湖北人民出版社，1980：2-179.

[11]李儒海，強勝，邱多生，等.長期不同施肥方式對稻油兩熟制油菜田雜草群落多樣性的影響[J]. 生物多樣性，2008，16(2)：118-125.

[12]戴曉琴，歐陽竹，李運生.耕作措施和施肥方式對麥田雜草密度和生物量的影響[J]. 生態學雜志，2011，30(2)：234-240.

《雜草科學》2015年影響因子為0.838

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

《雜草科學》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查[J]. 雜草科學，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，博士生導師，主要從事農田草害可持續治理研究。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學及綜合治理研究。E-mail：ruhaili73@163.com。

基金項目：公益性行業(農業)科研專項(編號：201303022)；湖北省農業科技創新中心資助項目(編號：2014-620-003-003)。

收稿日期：2015-08-10

中圖分類號：S451

文獻標志碼：A

文章編號：1003-935X(2015)03-0011-05