耕作方式对华北寒旱区燕麦田杂草群落结构的影响

为了明确不同耕作方式对燕麦田杂草群落结构及作物生产的影响,依托华北寒旱区定位10年的免耕、深松、翻耕田间试验,并设置10年免耕后翻耕和10年深松后翻耕处理,监测了2种土壤类型下燕麦田不同耕作方式的杂草总密度、优势杂草种类、杂草多样性指数和生物量以及燕麦产量.结果表明: 区域杂草群落结构以狗尾草为主;长期免耕下燕麦田不同生育期杂草密度为翻耕的2.20～5.14倍,而长期免耕或深松后翻耕处理的杂草密度与翻耕差异不显著.免耕下砂质栗钙土与壤质草甸栗钙土燕麦田的杂草Shannon多样性指数分别达0.429和0.531,免耕下杂草生物量是翻耕处理的1.35和2.26倍,而燕麦生物产量较翻耕处理减少22.3%和46.2%.表明耕作方式与土壤类型共同决定杂草群落特征.华北寒旱区长期免耕具有促进农田植物群落自然演化、容蓄多年生宿根类杂草的特征,而翻耕具有降低一年生杂草密度、灭除浅位性宿根杂草、激发深位性宿根杂草的特征;杂草多样性与作物高产性相悖演化.     

土壤耕作及秸秆还田对夏玉米田杂草生物多样性的影响

于2008年夏玉米(Zea mays)生长期间,在连续5a秸秆全量还田的免耕、旋耕、耙耕、深松和常规耕作试验地中,研究了杂草总密度、优势杂草种类、生物多样性指数、杂草生物量和夏玉米产量。调查共记录杂草种类13种,秸秆全量还田时,免耕显著提高杂草的总密度;无秸秆还田时,常规耕作的杂草密度高于免耕、旋耕、耙耕和深松。秸秆全量还田后,免耕和深松条件下,杂草优势种为马唐和旱稗,旋耕和耙耕条件下为马唐、旱稗和牛筋草;常规耕作条件下,优势杂草为马唐、苘麻、旱稗和香附子。无秸秆还田条件下,免耕和常规耕作增加了杂草优势种的数量。秸秆全量还田后,免耕、耙耕和深松等耕作措施导致杂草群落的物种丰富度及均匀度均较高。无论哪种耕作条件,5a连续秸秆还田能够显著提高夏玉米籽粒产量和生物学产量,其中尤以常规耕作秸秆全量还田处理产量最高,且田间杂草的生物学产量与夏玉米的生物学产量呈显著负相关关系。     

耕作和养分管理方式对冬小麦-夏玉米轮作农田春季杂草群落的影响

保护性耕作和杂草多样性是现代生态农业关注的热点问题.尽管保护性耕作下农田杂草多样性有所提高,但耕作方式与养分管理方式对农田杂草群落多样性的交互影响尚未探明.本研究以山东省济南市一块连续3年施行不同耕作方式(免耕、深松、旋耕、深耕)和不同养分管理措施(农户常规:年施氮肥480 kg·hm^-2,高产高效:年施氮肥360 kg·hm^-2,优化管理:年施氮肥300 kg·hm^-2)的冬小麦-夏玉米轮作农田为研究样地,调查并比较了不同管理模式下农田春季杂草群落特征.结果表明: 该冬小麦-夏玉米农田春季杂草群落共发现杂草15种,其中优势物种为马唐和稗;与深耕和旋耕相比,免耕和深松下杂草密度较高.在群落多样性方面,深耕处理下的物种丰富度和均匀度最低,而群落优势度高于其余3种耕作方式;在养分管理中,随着施肥量的增加,物种丰富度和均匀度均升高;深耕和旋耕处理下,随着施肥量的增加,群落优势度升高;而在免耕深松处理下,群落优势度会随着施肥量的增加而减少.在杂草群落生物量方面,免耕和深松的生物量显著高于深耕和旋耕,农户常规处理均高于其余两种养分管理方式,杂草生物量最高的组合是免耕+农户常规.免耕和施肥将提高农田春季杂草群落丰富度、均匀度和生产力.     

不同耕作措施对冬小麦根系时空分布和产量的影响

在田间定位试验的基础上,研究了内陆河绿洲灌区不同耕作措施对冬小麦根系时空分布和产量的影响.结果表明:免耕秸杆覆盖(NTS)和免耕立茬(NTSS)措施下冬小麦根系总干重和总根长都大于传统耕作(T),且差异显著;开花期各处理总根干重和总根长都达到最大,之后开始下降;NTS和NTSS处理0～10cm土层的根长密度和根干重密度显著高于T处理,表现出根系表层分布的特征;拔节期, NTS、NTSS和NT处理10～30cm的根长密度和干重密度都小于T,而拔节后NTS 和NTSS各土层根长密度和根干重密度增长幅度大于T.产量研究结果表明,NTS和NTSS能显著提高冬小麦产量,与T 相比,产量分别提高16.84%～30.59%和12.76%～24.32%.     

除草剂对杂草微观进化及多样性的影响

本文归纳了除草剂作用下杂草种下分化的机理及影响这一过程的内外因素,指出除草剂作用下农田杂草多样性的特点及杂草遗传和多样性变化研究的理论意义。     

农业活动及转基因作物对农田生物多样性的影响

农田生物多样性是生态系统生物多样性的重要组成部分,但较少受到关注.近50年来,由于农业活动引起的环境污染、生境破碎和单一化种植等严重威胁着农田生物多样性.为了了解各因素对农田生物多样性的影响程度,优化农田管理措施,以提高农作物产量并降低环境影响,本文综述了种植方式、地膜覆盖、农药和化肥使用等农业活动及转基因作物对我国农田生物多样性的影响.农药和化肥的过度使用对农田生物多样性的影响最大;而转基因作物对农田生物多样性的影响受诸多因素影响,如携带的转基因性状等.需要加强转基因作物生态环境影响评价研究,特别是对农田生物多样性的潜在影响.农业生产活动应当与农田生物多样性保护密切结合,不仅有利于提高农作物产量,同时也可减少对环境的负面影响.     

耕作方法和除草剂对玉米田杂草群落的影响

应用群落生态学方法,在中国科学院沈阳生态实验站对玉米田杂草群落进行了调查研究,探讨了耕作方法和除草剂对杂草群落组成、多样性和生物量的影响.结果表明,玉米田优势种杂草为野黍、苘麻、大狼把草和鸭趾草,其中野黍重要值最高;免耕不施加除草剂处理6月下旬杂草生物量较大,5月末到8月中旬物种丰富度较高(S),7月1日和8月1日均匀度(J)较低,优势集中性(C)较高,均与常规施加除草剂处理有显著差异.施用除草剂可减少免耕玉米田杂草种类,抑制杂草生物量的增长.耕作方法和除草剂可对杂草群落组成、多样性及稳定性产生影响.     

保护性耕作和杂草管理对冬小麦农田土壤水分及有机碳的影响

在秸秆全量还田的试验田中(从2004年起),于2008-2009年及2009-2010年冬小麦生育期间,研究了不同耕作措施(旋耕、耙耕、免耕、深松和常规耕作)和杂草管理对冬小麦田土壤水分及有机碳的影响.结果表明:在未除草条件下,免耕、深松的杂草总密度显著提高;而在除草条件下,杂草密度显著下降.小麦从拔节期到灌浆期0～60 cm土层水分含量呈明显波动变化,田间保留一定量的杂草可增加不同耕作方式0～20 cm的土壤水分含量,表现出一定的土壤水分保持效应.保留杂草仅提高了拔节期0～20 cm土层的土壤有机碳含量;而在抽穗期和灌浆期,0～20、20～40和40～60 cm土层有机碳含量均低于去除杂草处理.去除杂草条件下,深松显著提高了冬小麦籽粒产量;保留杂草条件下,旋耕的籽粒产量最高,常规耕作产量最低.     

城市郊区外来杂草生态位特点及对生物多样性影响研究

采用样方法调查金华市郊春夏季节非农田生境的外来杂草和主要"土著性"杂草的种类和分布,分析外来杂草和其他主要杂草的生态位关系,定量分析了外来杂草对城市郊区植物多样性的影响。结果表明:(1)50个样地中共出现21种外来杂草,其中以野塘蒿、一年蓬、北美车前的生态位宽度最大,分别达到0.7819、0.6915、0.5237;(2)大致可将50种杂草分成3大类,其中21种外来杂草根据其对环境资源利用的差异又可分为4组;(3)人为干扰因素和土壤水分条件是影响外来杂草分布、危害的主要因素;(4)样地聚类群VI、I、III、II的外来杂草丰富度递增,并与物种丰富度成正比,说明外来杂草在一定程度上丰富了局部环境的物种多样性;(5)外来杂草重要值与物种丰富度呈线性显著负相关,表明金华市郊外来杂草的入侵对生物多样性有不利的影响;(6)外来杂草重要值较外来杂草丰富度更为适合衡量外来杂草对生物多样性的影响。     

不同耕作与施肥方式对有机玉米田杂草群落和作物产量的影响

农田杂草是农业生态系统的重要组成部分。有机农田杂草控制是农业生产的一大难题,通过施肥方式改变杂草的竞争格局有望成为杂草控制的新途径。以暖温带有机玉米田为研究对象,设置了5种不同处理,即不施肥对照处理（CK）、施用牛粪处理（CM）、施用蚯蚓处理过的牛粪处理（EM）、免耕秸秆不覆盖处理（NT）和免耕秸秆覆盖处理（NS）,研究不同耕作和施肥方式对田间杂草密度、生物量、生物多样性及作物产量的影响。结果表明,在有机玉米农田内共发现杂草17种,CK杂草总密度最高,但杂草总生物量和生物多样性指数较低。EM杂草总生物量和牛筋草（Eleusine indica）生物量最高,分别比CK增加了192.6%和224.8%（P〈0.01）,物种丰富度和生物多样性指数较低,优势集中度指数较高。NS杂草总密度、总生物量和生物多样性与NT相比显著降低。此外,EM玉米（Zea mays）产量比CK高40.2%（P〈0.01）,比CM高19.6%（P〈0.01）。施用蚯蚓处理过的牛粪不仅提高了玉米产量,而且可以促进优势种杂草的生长,提高杂草群落的优势集中度。     

不同施肥条件下黄土麦地杂草生物多样性

采用倒置“W”9点取样法,研究了黄土区9种不同施肥处理长期肥料定位试验小麦田间杂草的生物多样性.结果表明,不同施肥条件下小麦田间杂草组成有一定差异,试验区共有杂草16种,隶属10科16属,约占陕西省麦田杂草种数的34%.随着土壤养分状况的改善,杂草的物种多样性逐渐减少,氮磷钾及其与有机物料配合施用处理（NPK、SNPK、M1NPK、M2NPK）的杂草种群为3～5个,对照及氮、氮磷、氮钾处理(CK、N、NP、NK)杂草种群为6～8个;不同施肥处理杂草相对丰度为0～73%,Shannon多样性指数为0.2～1.08,Shannon均匀度指数为0.05～0.26,Margalef物种丰富度指数为0.26～1.26.不平衡施肥处理的3个多样性指数都高于平衡施肥处理,且大部分达到显著水平.     

不同耕作方式和秸秆还田对麦田土壤有机碳含量的影响

通过两个生长季试验,研究了不同耕作方式和秸秆还田及其交互效应对小麦全生育期0～20 cm土壤有机碳含量的影响.结果表明：小麦不同生育时期0～20 cm土层有机碳含量呈明显的动态变化;秸秆还田各处理的有机碳含量都高于无秸秆还田处理;保护性耕作措施土壤有机碳增加量显著高于传统翻耕.除传统翻耕处理外,各处理0～10 cm土层的有机碳含量都高于10～20 cm土层,秸秆还田各处理0～10 cm土层有机碳含量表现为深松(PS)＞旋耕(PR)＞免耕(PZ)＞耙耕(PH)＞传统翻耕(PC),而10～20 cm土层表现为传统翻耕(PC)＞深松(PS)＞旋耕(PR)＞耙耕(PH)＞免耕(PZ),说明保护性耕作措施能提高0～10 cm土层的有机碳含量.多因素方差分析表明：耕作因素、秸秆因素和两者交互效应在不同生育期对0～20 cm土层的有机碳含量都有显著影响.     

夏闲期轮耕对小麦田土壤水分及产量的影响

2007-2010年在宁南旱区研究了夏闲期免耕/深松/免耕(T1)、深松/免耕/深松(T2)、连年翻耕(CT)3种耕作方式对麦田土壤水分及产量的影响.结果表明:经过3年夏闲期T1和T2处理后,农田土壤蓄水效率平均分别较连年翻耕处理提高15.2％和26.5％;T1和T2处理的降水潜在利用率较高,分别达到37.8％和38.5％,降水生产效率平均分别较连年翻耕处理提高9.9％和10.7％.夏闲期轮耕能显著降低休闲期的土壤无效蒸发,有效保蓄小麦生长期的土壤水分.在冬小麦生长前期,T1和T2处理0～200 cm土层土壤水分平均分别较连年翻耕处理增加6.8％和9.4％;在拔节-抽穗-灌浆期,与连年翻耕处理相比,两处理可显著提高0 ～ 200 cm土层土壤蓄水量,对作物产量的贡献率较高.不同轮耕模式在增加作物耗水量的同时也提高了作物产量及水分利用效率,与CT处理相比,3年T1和T2处理作物耗水量平均分别提高5.2％和6.1％,产量分别增加9.9％和10.6％,作物水分生产效率分别提高4.5％和4.3％.相关分析表明,在干旱缺水的宁南地区,冬小麦播种期、拔节-抽穗-灌浆期的土壤蓄水量可显著影响产量,尤其抽穗期的土壤蓄水量对产量的影响更大.     

不同耕作方式对内蒙古旱作农田土壤性状及作物产量的影响

2005—2008年在内蒙古清水河县进行了定位试验,研究了不同耕作方式下土壤微生物量及土壤营养指标、作物产量的年际变化。结果表明:免耕有利于提高土壤微生物量碳、氮、磷含量,2007和2008年不同耕作方式0～10cm土层土壤微生物量均表现为免耕留高茬覆盖>免耕留低茬覆盖>免耕留高茬>免耕留低茬>传统耕作;免耕有利于提高土壤有机质和土壤养分含量,2007和2008年不同耕作方式0～10cm土层土壤有机质和养分含量均表现为免耕留高茬覆盖>免耕留低茬覆盖>免耕留高茬>免耕留低茬>传统耕作,实施免耕的前3年,玉米产量不稳定,甚至造成玉米减产,第4年免耕增产效应有所显现;不同保护性方式下土壤指标与玉米产量之间的相关度较好,通径分析得知土壤全氮、全磷、速效磷及微生物量碳对玉米产量起直接作用,其中尤以土壤微生物量碳的作用最大;免耕有利于改善内蒙古农田旱作区的土壤生态环境,提高土壤肥力。     

不同水分状况下追施氮肥对冬小麦产量及其构成因素的影响

通过盆栽试验研究了不同水分状况下追施氮肥对冬小麦产量及其构成因素的影响,结果表明,干旱胁迫条件下,氮肥早施比晚施好,低量氮肥比高量氮好,而且不同施氮处理对有效穗数和每穗粒数的影响差异达显著水平,但对千粒重无明显影响;水肥配合条件下,氮素的作用得到充分发挥,产量得到大幅度提高,而且对有效穗数,每穗粒数和千粒重都产生显著的影响,拔节期是冬小麦对水肥效应的关键期和亏缺敏感期,这个时期供水供肥可以显著提高产量,同时增加了穗粒数和千粒重。     

Effects of tillage systems on wheat and weed water relationships over time when growing together,in semiarid conditions

Water availability directly influences interactions and competition between weeds and crops. This article is based on the idea that relative water content (RWC) indicates the water uptake within plants and that it is possible to explain the water relationships between plants that are growing together. A field experiment carried out for 3 years (2013–2014, 2014–2015 and 2015–2016) compared the short-term effects of years and tillage systems on wheat grain yield, weed density, wheat-RWC, weed-RWC and soil water content (SWC), at tillering and flowering stages in a winter wheat monoculture system. The three tillage treatments were conventional tillage (CT), minimum tillage (MT) and no-tillage (NT). Wheat grain yield was low all years of study, because of low interannual rainfall, and we did not observe differences between tillage systems. Weed density was also affected by year and not by tillage systems. Lowest winter rainfall (73.4 mm from Nov to Feb) in the last year of the study (2015–2016), decreased the weed density in all tillage systems. Despite the rainfall variability over the 3 years of study, the NT system presented higher weed density (73 plants/m²) than MT and CT systems (39.83 and 46.33 plants/m²). We also observed a higher number of weed species for the NT system, facilitated by a high soil water storage in this system. The wheat-RWC, at tillering stage, varied with years and tillage systems; we found that high winter rainfall (2013–2014) led to higher values in CT (64.5%) compared with MT (52.9%) and NT plots (52.9%). Weed-RWC values did not vary and SWC was greater in NT than in CT and MT. At flowering stage, the year (2015–2016) with highest spring rainfall favoured higher wheat-RWC in NT (56.9%) compared with CT (48.3%). However, the lowest spring rainfall coincided with the lowest weed-RWC, (18% in NT plots) and SWC was always higher in NT soils. The results showed that climatic conditions affected the water competence dynamics between weeds and wheat in different ways. Seemingly, weeds can tolerate a lack of water availability until crop tillering stage independently of tillage system; however, the competition for water was not a problem as crops overcame the high weed density by flowering stage.     

渭北旱塬保护性耕作对冬小麦-春玉米轮作田蓄水保墒效果和产量的影响

通过2007—2010年田间定位试验,研究了平衡施肥、常规施肥和无肥(或低肥)条件下,免耕、深松和翻耕处理对渭北旱塬冬小麦-春玉米轮作田土壤贮水量、作物产量、水分利用效率(WUE)和纯收益的影响.结果表明:休闲期免耕处理蓄水保墒效果最好,深松次之,翻耕最差;轮作田生育期内免耕和深松处理0~200 cm平均土壤贮水量分别较翻耕提高6.7%和1.9%;各施肥条件下作物产量、WUE和纯收益均以深松处理最高,且以平衡施肥深松处理表现最好,2007—2008年冬小麦、2009年春玉米、2009—2010年冬小麦产量分别为6909、9689、5589 kg.hm-2,WUE分别为18.5、25.2、23.0 kg.hm-2.mm-1,纯收益分别为5034、5045、7098元.hm-2.因此,平衡施肥与深松组合处理的蓄水保墒和增产增收效果最好,是渭北旱塬冬小麦-春玉米轮作田较适合的施肥耕作模式.