種植不同冷季型草對稻田冬閑田雜草群落的影響

趙宇虹，王 華，徐華勤，鄒應(yīng)斌，成小琳，李 果

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙410128）

種植不同冷季型草對稻田冬閑田雜草群落的影響

趙宇虹，王 華，徐華勤*，鄒應(yīng)斌，成小琳，李 果

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙410128）

選擇長沙、寧鄉(xiāng)、湘陰三個地區(qū)的雙季稻田，從2012年至2013年，以冬閑田為對照，冬季種植黑麥草、燕麥、紫云英、白三葉和油菜，研究不同冷季型草對冬閑田雜草群落結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，與冬閑相比，種植不同冷季型草后雜草群落均有所減少，其中種植黑麥草小區(qū)雜草種類與數(shù)量最少，寧鄉(xiāng)試驗點減少3個種類共552株，長沙試驗點減少6個種類共718株，湘陰試驗點減少7個種類共452株。種植不同冷季型草對防控稻田冬閑田的雜草均有一定效果，而以種植黑麥草效果最佳。而種植燕麥后雜草群落數(shù)量分布較均勻，最有利于保護(hù)雜草多樣性。

稻田；冬閑；冷季型草；雜草群落

中國南方大多數(shù)雙季稻田在每年11月至次年的3、4月期間有5～6個月的寒冷季節(jié)，農(nóng)田閑置導(dǎo)致雜草生長茂盛，危害翌年早稻的生長。農(nóng)田雜草是制約農(nóng)作物高產(chǎn)、良好品質(zhì)的主要生物災(zāi)害［1］。目前雜草防治主要以化學(xué)除草為主，但是除草劑的大量使用會造成環(huán)境的污染，且因其分子結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定使其長時間存留于土壤中難以分解，而種植冷季型草可有效防治雜草且對環(huán)境無污染。當(dāng)前茶果園種草防控雜草已經(jīng)得到大量研究證實并廣泛應(yīng)用，如在果園種植二月蘭能夠?qū)Σ煌s草有一定的抑制作用［2］。在茶園間作三葉草降低了茶園行間雜草的總密度，以及群落中優(yōu)勢雜草的相對密度，有利于維持田間雜草的生物多樣性，有效控制雜草的生長［3］。而在稻田冬閑田種植冷季型草，不但可以補(bǔ)充部分牧草資源，同時也可防控冬閑田的雜草。有研究表明，冬季種植黑麥草等冷季型牧草，可使一年生雜草密度比對照減少41%～78%［4］。豆科作物不僅有固氮功能，對雜草生長同樣具有抑制作用［5，6］。Odhiambo等［7］研究5種豆科牧草和小麥輪作表明：與冬閑相比，種植豆科牧草能顯著提高玉米產(chǎn)量，同時抑制了雜草的生長。

不同地區(qū)的雜草群落特征不同，種植冷季型草后雜草群落多樣性特征所受的影響也不同。Dhima等［8］通過兩年田間試驗表明種植翻壓牧草能夠抑制稗草和一些闊葉雜草的生長。高菊生等［9］調(diào)查表明，長期稻—稻—紫云英輪作能夠明顯降低田間雜草密度，減少早稻田間雜草的種類，對晚稻田間雜草種類的影響并不明顯。但目前關(guān)于湖南不同土壤環(huán)境下種植不同冷季型草后對冬閑稻田雜草群落的影響研究尚不夠深入。本試驗選取湖南具有代表性的雙季稻產(chǎn)區(qū)3個典型地域，在稻田種植不同冷季型作物后并對冬閑期間的稻田雜草群落開展調(diào)查，探討不同類型冷季型草的種植對冬閑稻田雜草群落的影響，旨在通過冬閑田種草模式有效防除雜草。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗設(shè)置在湖南省雙季稻主產(chǎn)區(qū)3個代表性地域：長沙縣、寧鄉(xiāng)縣和湘陰縣。長沙屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，氣候溫和，降水充沛，四季分明，年平均氣溫17.2℃，年積溫5457℃，市區(qū)年均降水量1361.6 mm。寧鄉(xiāng)縣屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，四季分明，寒冷期短，炎熱期長，年平均氣溫16.8℃，平均相對濕度81%，年均降水量1358 mm，平均日照時數(shù)達(dá)1739.2 h，年平均無霜期274 d。湘陰縣位于季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，四季分明，光照長，氣溫高，高溫期同多雨期一致，年平均氣溫為17℃，全年無霜期223～304 d，年日照1399.9～2058.9 h，年平均降水量1392.62 mm。試驗地皆地勢平坦，肥力均勻。

1.2 試驗材料

白三葉（產(chǎn)地阿根廷）、一年生黑麥草（產(chǎn)地美國）、湘雜油763油菜（產(chǎn)地湖南）、燕麥、紫云英，購買于市場。

1.3 田間試驗設(shè)計

田間試驗在長沙（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園試驗區(qū)）、寧鄉(xiāng)（白馬橋鄉(xiāng)）、湘陰（關(guān)公譚鄉(xiāng)）3個雙季稻產(chǎn)區(qū)進(jìn)行。冷季型草選擇黑麥草（Lolium perenne）、燕麥（Avena sativa）、紫云英（Astragalus sinicus）、白三葉（Trifolium repens）、油菜（Brassica napus）5種，對照為冬季休閑，不種植任何作物。各設(shè)3次重復(fù)，共計18個小區(qū)。

小區(qū)長6 m，寬5 m，面積30 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。2012年10月晚稻收獲后播種。播種期：寧鄉(xiāng)10月22日，湘陰10月24日，長沙10月25日。播種量：黑麥草90 kg/hm2、燕麥150 kg/hm2、紫云英30 kg/hm2、白三葉15 kg/hm2、油菜7.5 kg/hm2。小區(qū)四周分別設(shè)立保護(hù)行。冬季管理方式一致，均不再施肥。2013年3月15～25日在3個地點分別開展雜草群落調(diào)查。

1.4 調(diào)查方法

用木框設(shè)1 m2樣方，采用倒置“W”9點取樣方法，詳細(xì)調(diào)查樣框內(nèi)雜草種類及數(shù)量。對于已明確的雜草種類，在表中記入各雜草的學(xué)名以及相關(guān)信息，不能現(xiàn)場明確的雜草種類制成標(biāo)本后帶回實驗室鑒別。

1.5 計算公式與數(shù)據(jù)處理

利用Shannon多樣性指數(shù)（H′）、Shannon均勻度指數(shù)（E）、Margalef物種豐富度指數(shù)（DMG）3個指標(biāo)來計算雜草生物多樣性［10，11］。計算公式如下：

式中：N為各小區(qū)中1 m2內(nèi)所有雜草的總株數(shù)；n為各小區(qū)中1 m2內(nèi)某種雜草的數(shù)量；S為各小區(qū)中1 m2內(nèi)雜草種類數(shù)。采用相對密度（處理小區(qū)中某種雜草的密度除以所有雜草密度之和）作為衡量某種雜草重要程度的指標(biāo)。

數(shù)據(jù)經(jīng)過Excel2007整理后，采用SPASS軟件進(jìn)行分析。

2 冬閑田種植冷季型草對雜草群落的影響

2.1 雜草總密度

從3個試驗區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，種植黑麥草、燕麥、紫云英、白三葉、油菜后，田間出現(xiàn)的雜草隸屬4科9種，分別為禾本科的看麥娘（Alopecurus aequalis Sobol）、菵草（Beckmannia syzigachne（Steud.）Fernald）、早熟禾（Poa annua L.）、稗草（Echinochloa crusgalli（L.）Beauv）、狗牙根（Cynodondactylon（Linn.）Pers.）；玄參科的通泉草（Mazus japonicus（Thunb.）O.Kuntze）、婆婆納（Veronica didyma Tesnore）；蓼科的齒果酸模（Rumex dentatus L.）；茜草科的豬殃殃（Galium aparine Linn.var.tenerum（Gren.et Godr.））。

3個試驗點對照組的雜草密度表現(xiàn)為：寧鄉(xiāng)＜湘陰＜長沙。種植不同冷季型草后田間雜草密度皆明顯少于對照。3個試驗區(qū)結(jié)果較一致，均為種植黑麥草后田間雜草密度最小；寧鄉(xiāng)和湘陰試驗點種植白三葉的小區(qū)雜草密度最大，長沙試驗點種植油菜的小區(qū)雜草密度最大，種植白三葉次之。

寧鄉(xiāng)試驗點種植黑麥草的雜草密度是62.5株/m2，僅為對照組的10%，減少3個種類共552株。種植白三葉后田間雜草主要為看麥娘、稗草、菵草、齒果酸模、通泉草和石龍芮（Ranunculus sceleratus L.），密度為312.49株/m2，為對照組的50%，雜草密度最大。

表1 寧鄉(xiāng)試驗點不同種草小區(qū)雜草種類及密度（株/m2）Table1 W eed species and densities in different grass plot in Ningxiang

湘陰試驗點種植黑麥草后雜草密度為122.92株/m2，僅為對照組的21%，減少7個種類共452株。雜草密度最大的是白三葉，為368.75株/m2，是對照組的64%。雜草主要為看麥娘、千金子（Leptochloa chinensis（L.）Nees）、稗草、泥胡菜（Hemistepta lyrata（Bunge）Bunge）、婆婆納、小飛蓬（Conyza canadensis（L.）Cronq.）、通泉草和齒果酸模。

表2 湘陰試驗點不同種草小區(qū)雜草種類及密度（株/m2）Table 2 W eed species and densities in different grass p lot in Xiangyin

（續(xù)表2）

長沙試驗點種植黑麥草的雜草密度是143.74株/m2，僅為對照組的17%，減少6個種類共718株；雜草密度最大的是油菜小區(qū)，為620.83株/m2，是對照組的72%。雜草主要為看麥娘、千金子、稗草、野油菜（Brassica juncea（L.）Czern.Et Coss.）、齒果酸模、空心蓮子草（Alternanthera philoxeroides）、通泉草、泥胡菜、小飛蓬、茴茴蒜（Ranunculus chinensis Bunge）和石龍芮。

表3 長沙試驗點不同種草小區(qū)雜草種類及密度（株/m2）Table3 W eed species and densities in different grass plot in Changsha

2.2 雜草相對密度

由表4～6可以看出，在不同處理中，玄參科的通泉草皆為田間優(yōu)勢雜草（相對密度＞10%），寧鄉(xiāng)、湘陰、長沙3個區(qū)域在種植黑麥草以后，田間雜草總密度減少，但通泉草仍為優(yōu)勢雜草，均大于40%，相對密度分別是86.67%、47.46%和40.58%。除通泉草外，寧鄉(xiāng)試驗點雜草以看麥娘、稗草為主，湘陰試驗點和長沙試驗點以千金子、稗草為主。與對照相比，在種植燕麥、紫云英、白三葉、油菜后，田間雜草種類增加，而雜草相對密度減少。

表4 寧鄉(xiāng)試驗點不同小區(qū)各種雜草的相對密度（%）Table 4 The relative density of each weed in differen t grass p lot in Ningxiang

表5 湘陰試驗點不同小區(qū)各種雜草的相對密度（%）Table 5 The relative density of each w eed in different grass p lot in Xiangyin

表6 長沙試驗點不同小區(qū)各種雜草的相對密度（%）Table 6 The relative density of each weed in different grass p lot in Changsha

（續(xù)表6）

2.3 雜草多樣性

本試驗采用3個應(yīng)用比較普遍的生物多樣性指數(shù)對田間雜草多樣性進(jìn)行量度。其中Shannon多樣性指數(shù)（H′）是對田間雜草物種均勻度和物種豐富度的綜合量度；Margalef物種豐富度指數(shù)（DMG）是對一定總數(shù)量的田間雜草中各種類數(shù)的量度；而Shannon均勻度指數(shù)（E）是對田間雜草群落中不同雜草之間數(shù)量均勻分布程度的量度。

從表7可以看出，在不同地域種植燕麥、紫云英、白三葉、油菜后，Shannon均勻度指數(shù)（E）略高于對照和黑麥草處理。種植黑麥草后雜草群落的Shannon多樣性指數(shù)（H′）、Margalef物種豐富度指數(shù)、Shannon均勻度指數(shù)（E）均比對照低；從地域上來看，黑麥草的Shannon多樣性指數(shù)（H′）依次為寧鄉(xiāng)＜長沙＜湘陰，與對照相比分別減少了26.8%、29.1%和62.4%，Margalef物種豐富度指數(shù)（DMG）與對照相比分別減少了1.2%、0.5%和1.2%。在種植燕麥后，Shannon均勻度指數(shù)（E）略高于其他處理以及對照，說明在種植燕麥后雜草的總密度較小，但雜草種類多，雜草群落數(shù)量上分布較均勻，對田間雜草多樣性的保護(hù)更加有利。

表7 不同試驗點各種草小區(qū)雜草多樣性指數(shù)比較Table 7 Differences of weed biodiversity in different grass p lot in Ningxiang

3 討論與結(jié)論

相對密度在一定程度上能反映雜草種群間的重要程度以及優(yōu)勢度［10］。有研究表明，雜草密度在種植冷季型草后變異很大，而相對密度在同一種植方式下也有差異，從而導(dǎo)致生物多樣性的變化［11］。本研究發(fā)現(xiàn)，不同試驗區(qū)域在種植了黑麥草、燕麥、紫云英、白三葉和油菜后，雜草總密度表現(xiàn)出寧鄉(xiāng)＜長沙＜湘陰，通泉草為3個區(qū)域的優(yōu)勢雜草；冬閑田間雜草的相對密度都有所降低，降低幅度依次為黑麥草＞紫云英＞燕麥＞油菜＞白三葉。

孫雪等［12］研究發(fā)現(xiàn)，由于黑麥草生長旺盛、分蘗力強(qiáng)、產(chǎn)量高、蓋度大，對農(nóng)田土壤中雜草的萌發(fā)、生長都具有相當(dāng)強(qiáng)的抑制作用。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，種植冷季型草后與冬季休閑相比，稻田雜草群落均有所減少，其中種植黑麥草小區(qū)雜草種類與數(shù)量最少，寧鄉(xiāng)試驗點雜草減少3個種類共552株，長沙試驗點減少6個種類共718株，湘陰試驗點減少7個種類共452株，表明黑麥草抑制雜草的效果最好。

3個試驗點以種植燕麥以后的Shannon均勻度指數(shù)為最高，說明種植燕麥后雜草群落在數(shù)量上分布比較均勻，對雜草的生物多樣性保持效果比較好，最有利于保護(hù)雜草多樣性。

［1］ 古巧珍，楊學(xué)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(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2007，18（5）：1038-1042.

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Effect of Planting Different Cool-season G rasses on Weed Community in Fallow Paddy Field

ZHAO Yuhong，WANG Hua，XU Huaqin*，ZOU Yingbin，CHEN Xiaolin，LIGuo
（College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

The effects of planting different cool-season grassspecies including ryegrass，oat，milk vetches，white clover and oilseed rape on the structure of weed community in winter-fallow paddy field were investigated in typical double-cropping paddy fields in Changsha，Ningxiang and Xiangyin from 2012 to2013.The results showed thatweed communities in all the experimental siteswere decreased after the planting of different cool-season grass species，as compared with thewinter -fallow paddy field.The leastweed species and lowestweed number was in the sites of planting ryegrass.Theweed communities were decreased by 3 specieswith 552 plants in Ningxiang，and decreased by 6 specieswith 718 plants in Changsha site，and decreased by 7 specieswith 452 plants in Xiangyin.In general，planting different cool-season grasses，especially ryegrass can effectively protect and control the weeds in winter-fallow paddy field.While planting oat can significantly balance the number and distribution ofweed communities，which is beneficial to protectweed diversity.

paddy field；winter-fallow；cool-season grass；weed community

S451；S54

A

1001-5280（2017）03-0282-07

10.16848/j.cnki.issn.1001-5280.2017.03.15

2017- 02- 27

趙宇虹（1991-），女，碩士研究生，Email：zhao.yuhong＠hotmail.com。*通信作者：徐華勤，副教授，主要研究方向為土壤生態(tài)學(xué)，Email：xu7541＠163.com。

國家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-1-30）；湖南省科技廳區(qū)域合作項目（2016WK2009）。