冬油菜與雜草對長期不同施肥的差異性適應(yīng)①

唐 靜，黃 菲，李繼福，肖 克，鄒家龍，朱建強，秦亞平

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冬油菜與雜草對長期不同施肥的差異性適應(yīng)①

唐 靜1，黃 菲1，李繼福1*，肖 克1，鄒家龍2，朱建強1，秦亞平1

(1 濕地生態(tài)與農(nóng)業(yè)利用教育部工程研究中心/長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北荊州 434025；2 湖北省荊州市荊州區(qū)土肥站，湖北荊州 434025)

研究長期水旱輪作條件下，施肥模式對田間冬油菜、雜草、土壤養(yǎng)分及冬油菜–雜草空間分布的影響，為長江流域冬油菜輕簡化生產(chǎn)提供依據(jù)。2011年在湖北省糧油主產(chǎn)區(qū)——江漢平原布置水稻–冬油菜輪作肥效定位試驗。2016年冬油菜收獲期，調(diào)查農(nóng)田雜草群落多樣性和分析油菜–雜草–土壤養(yǎng)分三者狀況。結(jié)果表明，長期土壤養(yǎng)分虧缺會顯著影響油菜–雜草的生長和空間分布、形成不同的雜草優(yōu)勢群落。平衡施肥（NPK處理）有助于增加冬油菜根莖粗、有效分枝數(shù)、角果數(shù)和最終產(chǎn)量，降低雜草總生物量，提高雜草群落多樣性Shannon-Wiener指數(shù)。與NPK處理相比，–N、–P和–K均會不同程度地降低籽粒、莖稈、角殼和雜草的養(yǎng)分吸收量，尤以–P處理降幅最為明顯。與土壤養(yǎng)分含量的初始值相比，長期不施用化肥會引起土壤氮磷鉀有效含量下降，尤其對于土壤鉀，現(xiàn)有平衡施肥措施不足以彌補農(nóng)田鉀素虧缺，應(yīng)重視秸稈還田的補鉀效果?？傊?，長期科學(xué)的農(nóng)田養(yǎng)分管理與調(diào)控措施，不僅可以降低雜草對冬油菜的危害、增強生物多樣性和形成良性的油菜-雜草競爭環(huán)境，也有利于減少化學(xué)藥劑使用、推動冬油菜的輕簡化生產(chǎn)。

平衡施肥；冬油菜；雜草群落；土壤；養(yǎng)分吸收；生態(tài)防控

田間雜草作為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，一方面它與作物競爭光照、土壤養(yǎng)分和生存空間成為作物減產(chǎn)的主要因素之一；另一方面，保持適當(dāng)數(shù)量的雜草多樣性對于防止土壤侵蝕、促進養(yǎng)分循環(huán)和降低某些優(yōu)勢雜草的群落優(yōu)勢有著不可或缺的作用[1-4]。近年來，隨著農(nóng)村青壯年勞動力轉(zhuǎn)移和規(guī)模農(nóng)場的出現(xiàn)，長江流域冬油菜輕簡化生產(chǎn)模式，諸如減少施肥次數(shù)、移栽改為直播和減少雜草化控等已成為油菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路[5-7]。施肥作為提高作物產(chǎn)量的重要農(nóng)藝措施，也是控制油菜田雜草生長的有效手段[8-9]。對農(nóng)作物進行合理施肥能夠起到增產(chǎn)、節(jié)本和增效等諸多功能。已有研究表明通過施用氮磷鉀肥不但有助于控制雜草危害，還能使田間雜草保持生物多樣性[10-11]。

然而，冬油菜主產(chǎn)區(qū)以水稻-油菜輪作為主，在長期水旱耕作施肥過程中，土壤肥力呈周期性變化，比較穩(wěn)定[10]。雜草群落也會適應(yīng)土壤環(huán)境這一變化過程，出現(xiàn)某些雜草適宜在某些特定的土壤肥力環(huán)境中生長，并形成具有相對優(yōu)勢的雜草種群[12]。同時，特定養(yǎng)分環(huán)境下形成的雜草優(yōu)勢種群也具有一定的肥力水平指示作用[13]。例如野老鶴草(L.)和鼠鞠草(L.)能夠在有效磷含量較低的土壤中生長，而牛繁縷(L.)則需要肥沃的土壤才能正常生長[13-14]。此外，固氮類雜草或者綠肥如紫云英(L.)、光葉苕子(L.)等能夠?qū)⑽盏牟糠值毓?yīng)給作物，實現(xiàn)作物與雜草良性平衡，也有利于降低氮肥用量，提高肥料利用率[15-16]。因此，本文著重于長期不同施肥模式下形成的特定養(yǎng)分對作物、雜草的差異性影響，揭示作物與雜草對農(nóng)田養(yǎng)分-空間的競爭效應(yīng)，以期尋求適宜的養(yǎng)分調(diào)控措施，為長江流域冬油菜輕簡化生產(chǎn)和田間雜草防治提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗區(qū)位于湖北省荊州市荊州區(qū)川店鎮(zhèn)(30°33′24″N，112°4′56″E，海拔52 m)，為江漢平原河流沖積物發(fā)育的水稻土，2011年水稻季開始進行水旱輪作肥效定位試驗，采用一年兩熟的中稻-冬油菜輪作模式。試驗前耕層(0 ~ 20 cm)土壤基本理化性質(zhì)為：pH 6.4、有機質(zhì)28.8 g/kg、全氮0.6 g/kg、堿解氮 275.3 mg/kg、有效磷4.44 mg/kg，速效鉀96.6 mg/kg和緩效鉀528.2 mg/kg。本研究截取2016年度油菜季相關(guān)數(shù)據(jù)，研究長期平衡施肥對油菜生長和田間雜草生態(tài)多樣性的影響。

1.2 試驗設(shè)計

本研究共選取其中4個處理，分別為：①施磷鉀肥(–N)、②施氮鉀肥(–P)、③施氮磷肥(-K)、④施氮磷鉀肥(NPK)。各處理3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2，隨機區(qū)組排列。水稻和油菜除缺素處理不施相應(yīng)養(yǎng)分外，其他處理每季的養(yǎng)分施用量均保持一致，即：N 180 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2、硼砂 15 kg/hm2。肥料品種有尿素(46% N)、過磷酸鈣(12% P2O5)、氯化鉀(60% K2O)和硼砂(11% B)。水稻季氮肥分3次施用，基肥∶蘗肥∶穗肥= 2∶1∶1；磷肥和鉀肥在水稻移栽前一次性基施。冬油菜季氮肥分3次施用，基肥∶越冬肥∶蕾薹肥= 3∶1∶1；磷、鉀和硼肥一次性基施。

試驗所用水稻和油菜品種均為當(dāng)?shù)刂魍破贩N，分別為鄂科1號和華油雜15號。冬油菜采用移栽方式，密度10萬株/hm2。田間管理采用當(dāng)?shù)剌p簡化生產(chǎn)技術(shù)，收獲時將農(nóng)作物秸稈移出農(nóng)田以免影響肥料效應(yīng)。油菜生長期間不進行化學(xué)除草，僅在蕾薹期進行菌核病防治。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 土壤樣品 基礎(chǔ)土樣于2011年5月冬油菜收獲后采集，取0 ~ 20 cm耕層土壤，按照“四分法”取1 kg帶回實驗室，風(fēng)干磨細(xì)過0.85 mm篩，保存。油菜收獲后，采集各小區(qū)土壤樣品，處理過程同上述方法，土壤基本理化性質(zhì)按照常規(guī)方法測定[17]。

1.3.2 植物樣品 油菜成熟期，各小區(qū)選取有代表性植株10株，調(diào)查株高、根莖粗、分枝數(shù)、角果數(shù)、千粒重等生長指標(biāo)。油菜收獲前1 d每個小區(qū)取樣10株；雜草按照1.2 m×1.2 m樣方取地上部。油菜分為莖稈、角殼和籽粒三部分并稱重，用以測定氮磷鉀養(yǎng)分含量和估算秸稈生物量；各小區(qū)雜草在分類、烘干稱重后，混勻用于氮磷鉀養(yǎng)分測定。植物樣品采用濃H2SO4-H2O2消解，流動注射分析儀測定植物全氮和全磷含量，火焰光度計法測定植物全鉀含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

雜草多樣性計算方法[18]，Shannon-Wiener指數(shù)：

= –∑PlnP(= 1，2，3，…，)

式中：P為第種物種的比例多度，P= N/，為單位面積全部雜草的總干物質(zhì)量，N為第種物種的干物質(zhì)量，為物種數(shù)。

試驗數(shù)據(jù)采用MS Excel 2010和SPSS Statistics計算和作圖，LSD法檢驗<0.05水平上的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對冬油菜-雜草空間分布影響

圖1結(jié)果顯示油菜成熟期長期養(yǎng)分脅迫會顯著影響油菜和雜草的空間分布。缺氮(–N)條件下，油菜植株多為直立型、角果皮偏黃，出現(xiàn)早熟和早衰的現(xiàn)象；而雜草長勢良好，平均高度為35 cm，地面蓋度可達(dá)56%。缺磷(–P)條件下，油菜植株矮小、細(xì)長，以直立型為主且成活率低于–N處理；同樣，雜草長勢也不如–N處理、平均高度為22 cm，種群分布不均，有枯草，蓋度為38%。長期不施鉀肥的田塊油菜長勢良好，部分角果皮發(fā)黃，株型多為開張型；雜草平均高度和蓋度分別為14 cm和23%。NPK處理的油菜植株長勢良好，角果皮呈綠色，株型多為開張型，可提高光照有效利用率；相比其他3個處理，NPK處理的雜草長勢最弱，分布稀少，其平均高度和蓋度僅為10 cm和12%。

圖1 成熟期冬油菜-雜草長勢和空間分布

2.2 不同施肥處理對冬油菜生長狀況的影響

長期不同施肥處理對油菜生長和發(fā)育產(chǎn)生顯著影響，結(jié)果如表1所示。與NPK處理相比，–N處理的株高、根莖粗、分枝數(shù)、主序和分枝角果數(shù)均顯著降低，而每角粒數(shù)和千粒重?zé)o明顯差異。–P處理除千粒重外，其他各項指標(biāo)均顯著低于NPK處理。–K處理的二級分枝數(shù)和分枝角果數(shù)低于NPK處理，其他指標(biāo)無明顯差異。因此，長期平衡施用NPK肥料能夠顯著促進油菜生長發(fā)育，而油菜對土壤養(yǎng)分缺乏的敏感度表現(xiàn)為P>N>K。

表1 冬油菜成熟期生長指標(biāo)

注：同列數(shù)據(jù)小寫字母不同表示不同種植模式間差異達(dá)到<0.05 顯著水平，下表同。

2.3 不同施肥處理對田間雜草種群密度的影響

由圖2可知，長期缺氮(–N)的條件下，田間雜草主要有5類種群，分別是紫云英、大巢菜(L.)、早熟禾(Linn.)、茴茴蒜(Bunge)和野老鶴草，其中紫云英為優(yōu)勢種，其生物量占雜草總密度的70.1%，而其他雜草分別占比16.9%、8.1%、2.4% 和2.4%。長期缺磷(–P)的條件下，田間形成了野老鶴草、早熟禾、四籽野豌豆(H. W. Kung)、茴茴蒜和紫云英5類種群，其中野老鶴草為優(yōu)勢種，占總密度的47.1%，而其他雜草分別占總生物量的43.1%、3.9%、3.9% 和2.0%。–K處理以早熟禾、牛繁縷、茴茴蒜和空心蓮子草(Griseb.)為主，其中早熟禾為優(yōu)勢種，占總密度的54.8%，其他則分別占25.8%、16.1% 和3.2%。NPK處理的雜草主要有牛繁縷、早熟禾、茴茴蒜、一年蓬(Pers.)、空心蓮子草和野老鶴草6種，其中牛繁縷為優(yōu)勢種，占總密度的26.7%，其他分別為20.0%、20.0%、13.3%、13.3%、6.7%。

(圖中小寫字母不同表示處理內(nèi)各參數(shù)間差異達(dá)到P<0.05 顯著水平，下同)

同時，土壤養(yǎng)分差異對雜草群落的多樣性也產(chǎn)生顯著的影響，雜草多樣性指數(shù)(Shannon-Wiener)結(jié)果顯示NPK處理的雜草群落生物多樣性最高，為1.7，而 –N、–P和–K處理的Shannon-Wiener指數(shù)均有不同程度的下降?？梢?，土壤養(yǎng)分平衡供應(yīng)有助于提高雜草群落的物種多樣性，而養(yǎng)分缺乏則會抑制雜草物種均衡發(fā)展。

2.4 不同施肥處理對冬油菜和雜草干物質(zhì)量的影響

圖3結(jié)果顯示施用氮磷鉀肥料能夠顯著增加油菜生物量，而養(yǎng)分虧缺則會不同程度地降低油菜生物量。與NPK處理相比，–P、–N和–K處理的油菜總生物量分別減少了52.2%、44.8% 和21.1%；就油菜各部位而言，莖稈和籽粒的生物量差異最為明顯。田間雜草對養(yǎng)分脅迫的響應(yīng)與油菜存在一定的差異，圖3結(jié)果表明NKP處理的雜草生物量最低，為102 kg/hm2，而–N處理的雜草生物量最高。

2.5 不同施肥處理對冬油菜和雜草養(yǎng)分吸收量的影響

圖4結(jié)果表明，不同施肥處理下，油菜地上部的氮磷鉀吸收量存在顯著差異，但處理間3種養(yǎng)分吸收量的變化趨勢基本一致，即：NPK＞–K＞–N＞–P。從圖4來看，雜草對農(nóng)田氮磷鉀養(yǎng)分的吸收也不容忽視，且處理間氮磷鉀3種養(yǎng)分的吸收量變化趨勢均為–N＞–P＞–K＞NPK。

圖3 不同處理下的冬油菜和雜草干物質(zhì)量

2.6 不同施肥處理對土壤養(yǎng)分含量的影響

由表2可知，與初始值相比，各處理土壤養(yǎng)分含量均有明顯的變化。堿解氮含量結(jié)果顯示，–N、–P和–K處理的含量均呈下降趨勢，分別降低了9.8%、6.7% 和5.7%，而NPK處理則增加了2.2%。土壤有效磷含量表明，與初始值相比，–P處理顯著降低了13.8%，其他處理并無顯著差異。長期不施用鉀肥和氮磷鉀均衡施肥均會造成土壤速效鉀含量下降，與初始值相比，分別降低了25.8% 和14.3%。處理間土壤緩效鉀含量變化不大，這可能與背景值較高有關(guān)。

圖4 不同處理對冬油菜和雜草養(yǎng)分吸收量的影響

3 討論

3.1 長期不同施肥措施對冬油菜生長及產(chǎn)量的影響

自2005年開展測土配方施肥項目以來，優(yōu)化作物施肥技術(shù)受到普遍重視，但施肥不足或過量、氮磷鉀養(yǎng)分比例不協(xié)調(diào)等現(xiàn)象在長江流域冬油菜主產(chǎn)區(qū)仍然存在。相關(guān)研究表明氮磷鉀肥對油菜籽產(chǎn)量的貢獻率分別為41.9%、21.4% 和11.5%[19]。合理施肥可有效促進油菜生長發(fā)育，改善產(chǎn)量構(gòu)成因素并最終獲得較高產(chǎn)量[20]。本研究表明，長期處于養(yǎng)分虧缺環(huán)境中，油菜成活率下降、植株矮小、冠層縮小、早衰、有效分枝和角果數(shù)顯著減少。通常而言，油菜的養(yǎng)分限制因子順序為N>P>K，這與肥料貢獻率相一致。但本研究長期定位試驗結(jié)果則顯示為–P＞–N＞–K，這一方面與該地區(qū)土壤有效磷含量相對較低有關(guān)，另一方面，旱作水分條件限制也會降低土壤磷的活性、造成土壤供磷能力不足[21-23]。此外，經(jīng)過6年稻油輪作后，NPK處理的速效鉀含量比初始值顯著降低14.2%，而有效氮和有效磷未發(fā)生明顯變化?？梢?，長期平衡施肥雖然可以有效補充土壤氮磷，但對于鉀素平衡仍顯不足。相關(guān)研究表明，長期秸稈還田配施鉀肥可提高土壤有效鉀含量。隨著我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、規(guī)模農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，尤其機械化采收的普及，秸稈還田日益被農(nóng)民認(rèn)可。因此，將平衡施肥與秸稈還田相結(jié)合不失為一種節(jié)本增效、維持農(nóng)田綜合肥力的良好途徑[24]。

3.2 長期不同施肥措施對雜草群體及生物量的影響

通過施肥措施增加作物競爭優(yōu)勢和改善農(nóng)田養(yǎng)分環(huán)境來治理雜草的方法越來越受到關(guān)注。不同施肥措施下會形成差異明顯的雜草群落，使雜草種類、優(yōu)勢雜草組成、雜草密度和相對多度發(fā)生變化，導(dǎo)致物種Shannon-Wiener指數(shù)和生物量不同[25-26]。如本研究結(jié)果表明長期施用氮磷鉀肥后，農(nóng)田雜草群落的物種豐富度增加，而養(yǎng)分缺乏(–N、–P和–K處理)則會不同程度地抑制雜草物種均衡發(fā)展并促使某種雜草形成優(yōu)勢種群，這是雜草長期適應(yīng)土壤條件及與作物競爭的綜合結(jié)果。在–N處理下雜草的生物量最高，達(dá)844 kg/hm2，其中紫云英作為優(yōu)勢種群占總量的70.1%，遠(yuǎn)高于其他處理雜草生物量，這一結(jié)果可能與各處理雜草群里的優(yōu)勢種群及土壤養(yǎng)分脅迫程度有關(guān)。已有研究表明雜草多樣性Shannon-Wiener指數(shù)越大，優(yōu)勢種群越不突出，則雜草群落的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其反饋系統(tǒng)也越強大，對逆境脅迫的緩沖作用越強，雜草也不容易嚴(yán)重發(fā)生[27]。從本研究來看，長期施用氮磷鉀肥料后，油菜長勢好，雜草生長受到抑制，故雜草生物量也最低，為102 kg/hm2，雜草群落多樣性指數(shù)卻最高，優(yōu)勢種群并不明顯，呈均衡發(fā)展，并未對油菜生長及產(chǎn)量形成產(chǎn)生嚴(yán)重危害。因此，長期均衡施肥更易形成穩(wěn)定的農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，提高生物多樣性并顯著抑制優(yōu)勢雜草生長。

3.3 冬油菜和雜草的生態(tài)效應(yīng)

雜草作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，一方面直接與作物競爭養(yǎng)分、光照及生存空間等資源，導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降；另一方面，農(nóng)田雜草多樣性又反映出生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展和土壤肥力特征。本試驗區(qū)，長期缺氮(–N)條件下，紫云英和野豌豆逐漸形成優(yōu)勢種群(圖1)，其生物量與油菜產(chǎn)量基本持平。作為雜草，它們的存在必然會參與生存資源的競爭，但也可以看出紫云英和野豌豆也屬于豆科類植物，自身具有固氮能力，是很好的綠肥，所以，可以通過生物固氮途徑增加土壤氮含量，為油菜提供生長所需的養(yǎng)分氮，緩解氮素虧缺的脅迫作用[15-17]。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，油菜混播適量紫云英，不僅可以有效利用光熱資源、降低氮肥施用量和農(nóng)田氮素流失，還可以避免惡性雜草優(yōu)勢，形成互利共生關(guān)系[28]。但是，在長期缺磷(–P)情況下，油菜和雜草的長勢均明顯減弱，光熱有效利用空間嚴(yán)重縮小(圖1)。–P處理雜草的優(yōu)勢種群為老鶴草和早熟禾(耐貧瘠)，其群落形成預(yù)示著土壤養(yǎng)分含量極低，難以滿足作物對養(yǎng)分吸收的需求。對于–K和NPK處理，雜草群落豐富度提高、雜草生物量下降，尤其在NPK處理中，繁縷形成優(yōu)勢種群，表明土壤肥力較高、養(yǎng)分相對均衡。從油菜-雜草的生長空間來看，長期合理施肥有助于提高油菜植株的光照面積和養(yǎng)分吸收、抑制雜草株高，形成低矮雜草群落，最終控制雜草對農(nóng)田養(yǎng)分的吸收[29]。低矮雜草群落能夠起到增加地表覆蓋、保持水土的作用[30-31]?？梢?，長期合理的農(nóng)田養(yǎng)分管理與調(diào)控措施，不僅可以降低雜草對油菜的危害、穩(wěn)定農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)平衡，還可減少農(nóng)藥使用、推動冬油菜的輕簡化生產(chǎn)。

4 結(jié)論

長期平衡施肥(NPK處理)有助于增加冬油菜根莖粗、有效分枝數(shù)、角果數(shù)和最終產(chǎn)量，降低雜草總生物量，提高雜草群落多樣性。與NPK處理相比，–N、–P和–K均會不同程度地降低籽粒、莖稈、角殼和雜草的養(yǎng)分吸收量，尤以–P處理降幅最為明顯。與土壤養(yǎng)分含量的初始值相比，長期不施用化肥會引起土壤有效養(yǎng)分含量下降，現(xiàn)有平衡施肥措施不足以彌補農(nóng)田鉀素虧缺，應(yīng)重視秸稈還田的補鉀效應(yīng)?？傊L期科學(xué)的農(nóng)田養(yǎng)分管理與調(diào)控措施，不僅可降低冬油菜季草害發(fā)生、減少農(nóng)藥使用量、推動冬油菜的輕簡化生產(chǎn)，還能提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。

[1] Jasieniuk M, Maxwell B D. Plant diversity: New insights from molecular biology and genomics techniques[J]. Weed Science, 2011, 49: 257–262

[2] Davis A S. Nitrogen fertilizer and crop residue effects on seed mortality and germination of eight annual weed species[J]. Weed Science, 2007, 55(2): 123–128

[3] 潘俊峰, 萬開元, 程傳鵬, 等. 農(nóng)田雜草土壤種子庫對施肥模式的響應(yīng)[J]. 土壤, 2014, 46(1): 76–82

[4] Singh G, Singh P S. Effect of integrated weed management on growth and yield of summer mung[J]. Environment & Ecology, 2008, 26: 269–271

[5] 徐華麗, 魯劍巍, 李小坤, 等. 江蘇省油菜施肥狀況調(diào)查[J]. 土壤, 2011, 43(5): 746–750

[6] 朱文達(dá). 湖北省油菜田災(zāi)害性雜草高效防控技術(shù)研究進展[J]. 中國油料作物學(xué)報, 2010, 32(1): 156–162

[7] 官春云. 中國油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向[J]. 糧食科技與經(jīng)濟, 2011, 36(2): 5–6

[8] 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

[9] 陳欣, 王兆騫, 唐建軍. 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)雜草多樣性保持的生態(tài)學(xué)功能[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2000, 19(4): 50–52

[10] 萬開元, 潘俊峰, 陶勇, 等. 長期施肥對農(nóng)田雜草的影響及其適應(yīng)性進化研究進展[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2012, 31(11): 2943–2949

[11] 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

[12] Poggio S L, Satorre E H, Fuente E B. Structure of weed communities occurring in pea and wheat crops in the Rolling Pampa (Argentina) [J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2004, 103: 225–235

[13] Moss S R, Storkey J, Cussans J W, et al. The Broadbalk long-term experiment at Rothamsted: What has it told us about weeds[J]. Weed Science, 2004, 52: 864–873

[14] 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

[15] 張達(dá)斌. 黃土高原地區(qū)種植豆科綠肥協(xié)調(diào)土壤水分和氮素供應(yīng)的效應(yīng)及機理[D]. 西安: 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2016

[16] 樊麗生, 鄭聯(lián)壽, 王俊, 等. 玉米套種綠肥模式對連作田土壤肥力及產(chǎn)量的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 45(10): 89–91, 94

[17] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 3版. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000

[18] 侯紅乾. 冬小麥-雜草氮素營養(yǎng)競爭研究[D]. 西安: 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2007

[19] 王偉妮, 魯劍巍, 陳防, 等. 湖北省水稻施肥效果及肥料利用效率現(xiàn)狀研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2010, 16(2): 289–295

[20] Zhang Q, Wang G H, Feng Y K. Changes in soil phosphorus fractions in a calcareous paddy soil under intensive rice cropping[J]. Plant and Soil, 2006, 288: 141–154

[21] Lan Z M, Lin X J, Wang F, et al. Phosphorus availability and rice grain yield in a paddy soil in response to long-term fertilization[J]. Biology and Fertility of Soils, 2012, 48(5): 579–588

[22] Shigaki F, Sharpley A, Prochnow L I. Rainfall intensity and phosphorus source effects on phosphorus transport in surface runoff from soil trays[J]. Science of the Total Environment, 2007, 373: 334–343

[23] 尹力初, 蔡祖聰. 長期不同施肥對玉米田間雜草種群組成的影響[J]. 土壤, 2005, 37(1): 56–60

[24] 李繼福, 薛欣欣, 李小坤, 等. 水稻-油菜輪作模式下秸稈還田替代鉀肥的效應(yīng)[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2016, 22(2): 317–325

[25] Blackshaw R E, Semach G, Janzen H H. Fertilizer application method affects nitrogen uptake in weeds and wheat[J]. Weed Science, 2002, 50: 634–641

[26] Blackshaw R E, Molnar L J, Janzen H H. Nitrogen fertilizer timing and application method affect weed growth and competition with spring wheat[J]. Weed Science, 2004, 52: 614–622

[27] 王立. 松嫩草地優(yōu)勢禾草生理生態(tài)的適應(yīng)特性及其對模擬氣候變化的響應(yīng)[D]. 長春: 東北師范大學(xué), 2006

[28] 魏云霞. 紫云英與油菜、黑麥草混播種植和利用效應(yīng)研究[D]. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2013

[29] Yin L C, Cai Z C, Zhong W H. Changes in weed composition of winter wheat crops due to long-term fertilization[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2005, 107: 181–186

[30] Kaspar T C, Jaynes D B, Parkin T B, et al. Effectiveness of oat and rye cover crops in reducing nitrate losses in drainage wate[J]. Agricultural Water Management, 2012, 110: 25–33

[31] Restovich S, Aadriulo A, Portel A S I. Introduction of cover crops in a maize–soybean rotation of the Humid Pampas: Effect on nitrogen and water dynamics[J]. Field Crops Research, 2012, 128: 62–70

Different Adaptations of Winter Rapes and Weeds Responding to Long-term Balanced Fertilization

TANG Jing1, HUANG Fei1, LI Jifu1*, XIAO Ke1, ZOU Jialong2, ZHU Jianqiang1, QIN Yaping1

(1 Engineering Research Center of Ecology and Agricultural Use of Wetland, Ministry of Education / College of Agriculture, Yangtze University, Jingzhou, Hubei 434025, China; 2 Soil and Fertilizer Station of Jingzhou, Jingzhou, Hubei 434025,China)

In order to provide a scientific basis for simplified cultivation of rapeseed in the Yangtze River Basin, a long-term (2011—2016) field experiment was carried out in Jianghan Plain to study the effects of different fertilization models on rapes, weeds, soil nutrients, and the spatial distribution of winter rapes-weeds in a rotation system of rice-winter rape. Through field investigation and lab analysis, the data of weed communities and of nutrient status in rape-weed-soil system were obtained during the rape harvest season in 2016. The results showed that soil nutrient deficit significantly affected the growth and spatial distribution of both rapes and weeds, and could influence the formation of different weed communities. However, balanced fertilization obviously increased the thickness of rape roots, the numbers of branch and pod as well as the final yield, and also reduced weed biomass and increased Shannon index. Compared with NPK treatment, separate –N, –P and –K treatments reduced nutrient uptake of rape grain, stem and shell as well as weeds to different degrees, especially for –P treatment. Long-term fertilization deficits reduced soil N, P and K contents compared to the initial values, especially for K. The existing balanced fertilization measures were not sufficient to offset K deficiency, indicating the importance of returning straw K to field. Overall, long-term scientific nutrient management and regulation can not only reduce damage from weeds, strengthen biodiversity of rape, form a favorable competitive environment for rape, but also can reduce pesticide use and promote simplified cultivation of rape in South China.

Balanced fertilization; Winter rape; Weed communities; Soil status; Nutrient uptake; Ecological control

10.13758/j.cnki.tr.2018.02.010

濕地生態(tài)與農(nóng)業(yè)利用教育部工程研究中心開放基金項目(KF201613)，國家重點研發(fā)計劃專項(2016YFD0300907)和長江大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目(2016154)資助。

(jifuli@yangtzeu.edu.cn)

唐靜(1995—)，女，四川巴中人，本科，科研助理，從事糧油作物養(yǎng)分管理研究。E-mail: 2467605269@qq.com

S451.1；S143

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