Effect of fertilization patterns on the assemblage of weed communities in an upland winter wheat field

Aims Understanding the response of farmland weed community assembly to fertilization is important for designing better nutrient management strategies in integrated farmland ecological systems. Many studies have focused on weed characteristics, mainly crop–weed competition responses to fertilization or weed communities alone. However, weed community assembly in association with crop growth is poorly understood in the agroecosystems, but is important for the determination of integrated weed management. Biodiversity promotes ecosystem productivity in the grassland, but whether it applies to the agroecosystems is unclear. Based on an 11-year field experiment, the cumulative effects of different fertilization patterns on the floristic composition and species diversity of farmland weed communities along with wheat growth in a winter wheat–soybean rotation were investigated.Methods The field trial included five fertilization patterns with different combinations of N, P and K fertilizers. Species composition and diversity of weed communities, aboveground plant biomass and nutrient accumulation of weeds and winter wheat, light penetration to the ground surface and wheat yield were measured at each plot in 2009 and 2010. Multivariate analysis, regression and analysis of variance were used to analyze the responses of these parameters to the different fertilization treatments.Important findings Four dominant weeds (Galium aparine L., Veronica persica Poir., Vicia sativa L. and Geranium carolinianum L.) accounted for ~90% of the total weed density in the 2 years of experimental duration. The residual weed community assembly was influenced primarily by topsoil available nutrients in the order P> N> K. Competition for nutrients and solar radiation between crops and weeds was the main indirect effect of fertilization on the changes in weed community composition and species diversity. The indices of species diversity (species richness, Shannon–Wiener, Pielou and Simpson indices) showed significant linear relationships with wheat yield. The balanced fertilization treatment was more efficient at inhibiting the potential growth of weeds because of solar radiation being intercepted by wheat. These results support the conclusion that wheat yield is favored by balanced fertilization, whereas the weed community is favored by PK fertilization in terms of density and diversity. However, the negative effects on wheat yield may be compromised by simultaneous positive effects of weed communities in the fertilization treatments, for instance, the NP and NK treatments, which are intermediate in terms of increasing wheat production and to a level maintaining a diverse community.     

长期不同施肥方式对麦田杂草群落的影响

以太湖地区农业科学研究所31a的长期肥料定位试验田为材料,分别于2011—2012年小麦苗期、拔节期和收获期进行了杂草群落调查,研究杂草类型与密度的分布、杂草多样性指数的变化,并对杂草种群分布与土壤养分因子进行冗余分析。结果表明:小飞蓬、看麦娘、大巢菜、稻槎菜、通泉草是本地区小麦生长期的主要杂草类型;随着小麦的生长以及氮肥、有机肥的施入,杂草密度呈下降趋势;施入有机肥降低了麦季杂草的群落多样性指数,在小麦生长的不同时期均衡施肥的CNPK处理以及不施肥的C0处理的群落各项多样性指数能维持在一个较高的水平。RDA分析显示土壤氮含量以及有机质含量与第一排序轴相关性大,是对杂草分布影响最大的两个土壤养分因子。太湖地区稻麦两熟制条件下,长期有机无机肥料单一或配合投入可显著影响麦田杂草的群落组成,其中氮肥和有机肥的施入能显著降低杂草密度;土壤养分的差异影响田面杂草密度和优势种群,均衡施肥能降低优势杂草种群的优势地位,抑制其发生危害程度,提高农田生态系统的生产力及稳定性。     

施肥和杂草多样性对土壤微生物群落的影响

常年使用化肥和除草剂以及农业新技术的高投入,使我国粮食主产区耕地出现了生产力降低、土壤生物多样性失调和污染严重等生态问题。采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法来评估施肥和杂草多样性对冬小麦土壤微生物群落结构的影响。实验采用裂区实验设计,施肥作为主因素,杂草多样性作为次因素。化肥和有机肥两个施肥处理,在两个施肥处理中进行杂草多样性设置,实验盆中心种植作物(冬小麦8株),四周种植杂草(8株),杂草种类选择野燕麦、苜蓿、菊苣、播娘蒿。杂草多样性处理设为0、1、2、4种杂草处理,0种杂草处理仅种植作物,有6盆;1种杂草处理为每盆种1种杂草,有12盆;2种杂草处理为每盆种两种杂草,有12盆;4种杂草处理为每盆种4种杂草,有6盆。结果表明:在两种施肥处理中,增加杂草多样性显著增加了土壤碳氮比和p H值,碳氮比都是在4种杂草处理中最高。施化肥处理中,增加杂草多样性显著影响真菌和细菌比,真菌和细菌比在4种杂草处理中最大,显著高于0、1、2种杂草处理。在施有机肥处理中,增加杂草多样性显著影响阳性菌和阴性菌比,阳性菌和阴性菌比在0种杂草处理中最低,显著低于1、2、4种杂草处理。在两个施肥处理中,土壤碳氮比与各类群微生物量显著相关,杂草多样性通过改变土壤碳氮比改变微生物群落构成,并且微生物群落结构转变方式不同。     

微山湖鸟类多样性特征及其影响因子

2010年10月至2011年9月期间,使用样线法对微山湖鸟类多样性进行研究.共发现鸟类132种,隶属13目39科,其中留鸟39种,夏候鸟33种,冬候鸟14种,旅鸟46种,分别占全部种类的29.6％、25.0％、10.6％和34.85％;国家二级保护鸟类有12种,省级重点保护鸟类16种,另外50种和16种鸟类分别列入中日、中澳候鸟保护协定.灰鹤、乌雕、沙鵖和白顶鵖4种鸟类在南四湖首次记录.根据微山湖的地理和植被状况,将研究区域划分为水域、次生林、农田和居民区4生境,不同生境中鸟类群落的Shannon-Wiener指数高低为沼泽水域＞次生林＞农田＞居民区,Pielou指数高低为沼泽水域＞农田＞次生林＞居民区.次生林和农田鸟类群落的相似性指数最高,沼泽水域与居民区的相似性最低.春季末期鸟类多样性指数和均匀性指数最高,秋季末期最低.冬季鸟类种类最多、密度最大,春初鸟类种类最少、密度最小.距居民区的距离、距公路的距离、植被盖度、人工池塘数目、水面积比例和深水面积比例等对鸟类多样性影响显著.     

稻鸭共作及其它控草措施对稻田杂草群落的影响

运用群落生态学方法研究了稻鸭共作、人工除草、化学除草3种控草措施对稻田杂草群落特征的影响及其对田间杂草的控制作用.结果表明,稻鸭共作显著降低了田间杂草的发生密度,对稻田主要杂草鸭舌草(Monochoriavaginalis)、异型莎草(Cyperusdifformis)、矮慈姑(Sagittariapygmaea)的防效均达到95%以上,总体控草效果显著优于化学除草和人工除草.稻鸭共作使稻田杂草群落的物种丰富度及Shannon-Wiener多样性指数略有降低,但Pielou均匀度指数显著提高,表明群落物种组成有了很大的改变,降低了原来优势杂草的发生危害.在不同控草措施作用下,稻田杂草群落的结构组成也发生了一定的变化,稻鸭共作区群落组成为陌上菜(Linderniaprocumbens)+异型莎草+水虱草(Fimbristylismiliacea),Whittaker群落指数显著高于化学除草、人工除草及对照区,表明稻鸭共作对田间杂草群落结构影响较大.从Sorensen群落相似性指数及以其为距离测度指标的聚类分析结果中也可得到同样的结论.     

戴云山物种多样性与系统发育多样性海拔梯度分布格局及驱动因子

生物多样性的海拔分布格局是生态学研究的热点。海拔作为综合性因子驱动着植物群落的物种、系统发育与功能多样性的空间分布。以戴云山南坡900-1600 m森林植物群落为研究对象,探讨物种多样性、系统发育指数与环境驱动因子的相互关系以及环境因子在群落构建与多样性维持中的重要意义。结果表明：（1）森林植物群落的系统发育多样性与物种多样性沿海拔均呈现中间高度膨胀格局。（2）物种多样性Margalef指数、Shannon-Wiener指数与系统发育多样性指数呈显著正相关,表明物种多样性越高,系统发育多样性也越高。Shannon-Wiener指数与物种多样性指数（Margalef、Pielou、Simpson指数）、系统发育多样性及系统发育结构都存在显著相关性,一定程度上Shannon-Wiener指数可以代替其他指数。Pielou指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数与系统发育结构NRI （Net relatedness index）指数、NTI （Net nearest taxa index）指数存在显著正相关,表明群落优势度、均匀度与系统发育结构相关性较强。（3）土壤全磷含量是影响系统发育多样性和物种多样性的主要驱动因子,土壤含水量是影响Shannon-Wiener、Pielou、Simpson指数的最显著因子,海拔是影响群落系统发育结构的主要因素。海拔是影响系统发育结构变化的主要环境因子,而土壤因子是影响物种多样性与系统发育多样性的主要因素,进一步验证了物种多样性与系统发育多样性的高度相关,结果旨在揭示物种群落空间分布规律。     

不同施肥方式对稻麦两熟制小麦田杂草群落的影响

为揭示不同施肥方式对稻麦两熟制区麦田杂草的影响,以连续4年固定施肥田为对象,于2014年小麦收获前进行了杂草群落调查,研究不同施肥、秸秆还田小麦田间杂草种类、密度、高度、杂草多样性指数的差异,并对杂草种群分布与肥料因子进行典范分析. 结果表明：36个试验小麦田中共记录杂草20种,分属11科19属. 其中,菵草、泥胡菜、牛繁缕、蛇床广泛分布于各试验田块. 长期施肥可减少麦田杂草种类及发生密度,但会增加麦田杂草高度,其中阔叶杂草在试验设定的各施肥措施下种类及发生密度均显著下降;纯施化肥、有机肥配施化肥,特别是施用有机无机复混肥的田块中,杂草群落多样性指数和均匀度指数低,优势度指数较高,容易使单一优势杂草种类暴发,造成严重危害;秸秆还田配施有机肥化肥处理麦田环境中杂草多样性指数、均匀度指数相对较高,优势度指数相对较低,杂草群落的结构较复杂,群落相对稳定,且杂草密度较低,对小麦生长危害较轻.     

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。     

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.     

皇甫川流域大型土壤动物对不同水土治理措施的响应

为了解大型土壤动物对不同水土治理措施的响应,于2008年5～9月,采用手拣法采集大型土壤动物,以内蒙古皇甫川流域人工工松树林、人工杨树林、人工锦鸡儿灌木林、人工沙打旺草地、撂荒地和农田6种不同土地利用方式为采样地,分析了大型土壤动物群落的组成、多样性和季节动态特征.共捕获大型土壤动物1 653只,隶属于1门3纲8目34...     

空心莲子草对南京春季杂草群落组成和物种多样性的影响

空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)是目前我国危害最为严重的外来植物之一。利用样方法调查了南京市春季有空心莲子草分布的不同生境下杂草的种类和分布情况,用主成分分析及聚类分析法进行数据处理分析,目的是研究空心莲子草对杂草群落组成和物种多样性的影响。结果表明,南京市春季有空心莲子草分布的样点杂草有36科142种,其中禾本科、菊科、蓼科最多;影响空心莲子草及伴生杂草分布、发生的主要因素是土壤水分条件和人为干扰强度。依据这两个因素的不同,可将样点划分为4个聚类群,比较了各聚类群物种多样性指数,结果显示:各聚类群里随着空心莲子草重要值的升高,Simpson优势度指数也逐步上升,表明空心莲子草的优势度得到加强;Shannon-Weiner指数和Pielou均匀度指数均逐渐下降,说明了群落的物种多样性持续降低,原来的优势种危害加大,空心莲子草的入侵影响群落结构,使物种多样性降低。     

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.     

浑善达克沙地植物群落物种多样性与土壤因子的关系

2004年8月,以浑善达克沙地植物群落样方调查资料为基础,对流动-半流动沙丘、固定沙丘、丘间低地和淖尔边缘4种生境的21种群落类型的物种丰富度指数、物种多样性指数、生态优势度指数和均匀度指数进行比较分析,并通过相关分析对各种指数与土壤因子的关系进行了研究.结果表明:分布在流动-半流动沙丘的植物群落的物种丰富度指数和物种多样性指数最低,生态优势度指数较高,群落均匀度指数高于其它3种生境;固定沙丘的物种丰富度指数、物种多样性指数最高,优势度指数最低;丘间低地和淖尔边缘的植物群落的丰富度指数和多样性指数低于固定沙丘,但高于流动-半流动沙丘,优势度指数高于固定沙丘,均匀度指数低于流动-半流动沙丘.相关分析表明,均匀度指数与土壤pH以及全氮含量显著相关,丰富度指数与有机质含量显著相关.     

芜湖市冬夏季鸟类多样性分析

2004年5月至2005年2月,对芜湖市4种典型生境（农田居民区、城市园林、河漫滩湿地和河流湿地）的冬夏季鸟类进行调查,并探讨4种生境冬夏两季鸟类多样性指数.共记录鸟类117种,隶属于15目31科.农田居民区、城市园林和河漫滩湿地夏季鸟的种类数、G-F指数高于冬季,河流湿地冬季鸟的种类数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数均明显高于夏季.城市园林鸟的种类数、G-F指数最高,河漫滩湿地Shannon-Wiener指数、Pielou指数最高.夏季的农田居民区和冬季的城市园林鸟类密度最大,分别为31.1140和42.9160 ind·hm^-2,而河流湿地鸟的种类数、密度、Shannon-Wiener指数、G-F指数均最低.增加栖息地异质性、减少人为干扰可以提高鸟类多样性.     

丛枝菌根真菌群落对白三叶草生长的影响

不同施肥处理影响AMF(Arbuscular mycorrhizal fungi)群体结构,然而不同AMF群体结构对植物的生长以及养分吸收的影响尚未见报道,试验利用盆栽实验研究了7种不同来源的丛枝菌根真菌(AMF)群落对白三叶草生长和N、P、K以及微量元素Cu、Zn、Mn的吸收的影响。7种AMF群落分离自长期定位施肥试验地,分别为NPK、OM、CK、1/2OM、NP、NK和PK。每年施肥量是300kg N/hm2,135kg P2O5/hm2,300kg K2O/hm2。有机肥处理的N、P、K养分量与试验地NPK处理含量相同,原料以粉碎的麦秆为主,加上适量的大豆饼和棉仁饼,有机肥经堆制发酵后施用。试验土壤采用封丘试验地土壤,经灭菌处理。试验结果表明,接种不同AMF群落均能促进三叶草的生长,对养分吸收则表现不同。分离自CK试验地的AMF群落对三叶草侵染率显著低于其它6种AMF群落。分离自1/2OM和OM试验地的AMF群落较分离自NPK、CK、NP和NK的AMF群落显著促进了三叶草对P的吸收;各种AMF群落都促进了对N和K的吸收;分离自OM、CK、1/2OM、NP、NK试验地的降低了三叶草植株N含量;分离自NPK试验地的AMF群落提高了三叶草植物K含量;对于Cu、Zn、Mn元素的吸收,不同处理存在较大的差异。AMF群落对三叶草生长以及养分吸收贡献不同,这与不同施肥管理下不同AMF群落的优势种属的侵染率、养分转化以及菌丝发育及分布有关。     

晋、陕、宁、蒙柠条锦鸡儿群落物种多样性对放牧干扰和气象因子的响应

根据晋、陕、宁、蒙地区13个样地的野外调查资料,采用丰富度指数、物种多样性指数以及均匀度指数,研究了柠条锦鸡儿群落物种多样性对放牧干扰和气象因子的响应。结果表明：（1）晋、陕、宁、蒙地区柠条锦鸡儿群落组成成分简单,共记录种子植物111种,分属25科,64属,灌木层优势种为柠条锦鸡儿,草本层优势种集中于禾本科、豆科、菊科蒿属和藜科;（2）受人为干扰、土壤和气候等影响,群落的组成、结构及其综合性质具有一定差异性,主要表现在群落的Patrick指数与Simpson指数、Shannon-wiener指数出现较大的波动,且波动趋势基本一致,Pielou指数表现较为稳定;（3）放牧干扰强度与群落Simpson指数、Shannon-wiener指数呈极显著相关（P＜0.01）,与Patrick指数、Pielou指数呈显著相关（P＜0.05）,群落丰富度随放牧干扰强度的增大而下降,群落多样性和均匀度指数在D2和D3时呈现峰值,表明适度干扰可以提高群落物种多样性和均匀度;（4）Patrick指数、Simpson指数和Shannon-wiener指数均与年均降水量呈极显著正相关(P＜0.01),与相对湿度呈显著正相关（P＜0.05）,共同体现了水分条件是制约柠条锦鸡儿群落物种多样性的决定性因子。     

芜湖市三种生境夏季鸟类多样性分析

1引言鸟类群落结构在一定程度上是鸟类之间相互关系的综合反映.一些鸟类对城市生态环境的变化反应非常敏感,因而对城市生态平衡和环境质量的变化能起到指示剂的作用[8].目前我国正处在城市化加速发展的时期,许多中等城市正在向大城市发展,城市生态建设面临巨大的压力和挑战.鸟类多样性是城市生物多样性的重要组成部分,对维持城市生态平衡具有重要的意义[13],而城市鸟类多样性研究能为城市的生态建设提供重要的参考依据.国内对城市鸟类群落的研究主要集中在北京、武汉、杭州等少数大城市,而对中小城市的研究不多[5,16～19].王宗英等[11]曾对…     

轻型栽培技术对稻田潜杂草群落多样性的影响

为明确轻型栽培技术对稻田潜杂草群落多样性的影响,研究了旱直播、水直播、抛秧、机插秧、麦套稻5种轻型栽培稻作模式及传统手插秧模式下稻田杂草种子库的数量特征.结果表明：旱直播稻田种子库密度显著高于其他模式,达228416粒·m^-2,麦套稻模式其次.另外,旱直播稻田莎草类杂草与麦套稻稻田阔叶类杂草种子密度显著高于其他模式的各类杂草种子.传统手插秧稻田具有最高的物种丰富度,Margalef指数达1.86; 麦套稻与水直播模式中,Shannon-Wiener指数、Gini指数、Pielou群落均匀度指数明显高于旱直播和机插秧等模式.与传统手插秧相比,各轻型栽培稻作模式具有不同的潜杂草群落优势种.为防治稻田杂草的持续危害,应轮流实施不同轻型栽培稻作模式.     

商洛山区人工油松群落物种多样性与环境因子关系研究

在陕西省商洛山区人工油松群落分布集中的地段设置16个样地,对其分布的乔木、灌木和草本植物进行了调查,并对样地附近土壤理化指标进行了测定;采用α多样性指数对研究区域的物种多样性进行测度,并分析了12个环境因子与3个物种多样性指数的关系。结果表明:(1)研究区群落样地共记录植物48科84属95种,油松林下灌草组成丰富,分布较广的物种有木兰科、菊科、蔷薇科、百合科和莎草科,群落Shannon-Wiener多样性指数计算结果与Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数的变化趋势基本一致。(2)群落Margalef丰富度指数与年龄的二项式回归达显著水平(P=0.023 7)、与20～40cm土壤速效N含量的二项式回归达极显著水平(P=0.003 3);Pielou均匀度指数与0～20cm土壤pH值二项式回归达显著水平(P=0.014 4);Shannon-Wiener多样性指数与标准化坡向的直线回归达显著水平(P=0.049 6)、与40～60cm土壤pH值的二项式回归达显著水平(P=0.029 0)。研究表明,该群落物种多样性主要受年龄、土壤速效N、坡向、以及土壤pH值影响。     

Community Structure of Ammonia-Oxidizing Bacteria under Long-Term Application of Mineral Fertilizer and Organic Manure in a Sandy Loam Soil

The effects of mineral fertilizer (NPK) and organic manure on the community structure of soil ammonia-oxidizing bacteria (AOB) was investigated in a long-term (16-year) fertilizer experiment. The experiment included seven treatments: organic manure, half organic manure N plus half fertilizer N, fertilizer NPK, fertilizer NP, fertilizer NK, fertilizer PK, and the control (without fertilization). N fertilization greatly increased soil nitrification potential, and mineral N fertilizer had a greater impact than organic manure, while N deficiency treatment (PK) had no significant effect. AOB community structure was analyzed by PCR-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) of the amoA gene, which encodes the α subunit of ammonia monooxygenase. DGGE profiles showed that the AOB community was more diverse in N-fertilized treatments than in the PK-fertilized treatment or the control, while one dominant band observed in the control could not be detected in any of the fertilized treatments. Phylogenetic analysis showed that the DGGE bands derived from N-fertilized treatments belonged to Nitrosospira cluster 3, indicating that N fertilization resulted in the dominance of Nitrosospira cluster 3 in soil. These results demonstrate that long-term application of N fertilizers could result in increased soil nitrification potential and the AOB community shifts in soil. Our results also showed the different effects of mineral fertilizer N versus organic manure N; the effects of P and K on the soil AOB community; and the importance of balanced fertilization with N, P, and K in promoting nitrification functions in arable soils.