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.     

不同有机肥源及其与化肥配施对稻田

比较了不同施肥方式对江苏金坛(31°39′41.8″ N, 119°28′23.5″ E)稻麦轮作体系下稻季土壤线虫群落结构的影响.试验共设CK(不施肥)、F(100%化肥)、PF(猪粪堆肥配施50%化肥)、SF(秸秆全量还田配施100%化肥)、PSF(猪粪堆肥和秸秆全量还田配施50%化肥)和PMF(猪粪商品有机无机复合肥)6个处理,在秋季水稻收获后进行采样.连续两年的试验结果表明: 线虫种群在不同处理和年份间存在变化.配施有机肥能够增加线虫总数,降低食细菌线虫的丰度,显著提高杂食/捕食性线虫的丰度;各处理食真菌线虫的丰度无显著差异;单施化肥和猪粪商品有机无机复合肥对植食性线虫的抑制作用不明显.第二年配施有机肥的食细菌线虫丰度较第一年相对提高,植食性线虫(潜根属Hirschmanniella)丰度相对降低.从土壤线虫生态学指数来看,配施有机肥处理第二年的土壤线虫多样性均显著提高,丰富度指数有上升的趋势,而线虫通路比值几乎没有变化.第二年瓦斯乐斯卡指数较第一年相对提高,而植食性线虫成熟指数相对降低.施用有机肥能够提高土壤食微线虫的丰度,使土壤环境趋于健康.     

长期不同施肥方式对稻油轮作田土壤杂草种子库多样性的影响

施肥等人为管理下农田生态系统生物多样性的变化规律及其保护是生态系统研究的重要内容之一。我们通过镜检法对太湖地区一个长期肥料定点试验稻油轮作田表层(0–15cm)土壤中杂草种子的种类进行了鉴定,分析了长期不同施肥方式对稻油轮作田土壤杂草种子库群落结构及多样性的影响,讨论了杂草种子库多样性与农田生态系统生产力和稳定性的关系。4种施肥方式分别为不施肥(NF)、单施化肥(CF)、化肥配施猪粪(CMF)以及化肥配施秸秆(CSF)。结果表明:无论水稻种植季还是油菜种植季,与长期不施肥、单施化肥及化肥配施猪粪相比,化肥配施秸秆条件下的田间土壤杂草种子库密度均最低,但其总物种数和多样性较高;同时,这种施肥方式下水稻与油菜的年平均产量也较高,而且年际波动小。可见,施肥方式的不同会影响杂草种子库的多样性,而多样性的高低与农作物产量高低及稳定性有着一定的相关关系:即均衡的施肥方式有利于维持土壤杂草种子库多样性,提高农作物产量,并降低产量年际间的波动性。在本文研究的4种施肥方式中,化肥配施秸秆可以作为提高农田生态系统生产力和稳定性并保持生物多样性的农田施肥管理方式。     

连续13年稻鸭共作兼秸秆还田的稻麦连作麦田杂草种子库物种多样性变化

稻鸭共作能有效控制稻田杂草的危害, 但是它对后茬小麦田杂草的影响及其控制作用尚没有详细的报道。我们于2000-2012年对江苏丹阳稻鸭共作兼秸秆还田的有机稻麦连作田土壤杂草种子库进行了连续13年的观察实验。结果显示, 稻鸭共作兼秸秆还田的措施使看麦娘(Alopecurus aequalis)、通泉草(Mazus japonicus)、碎米荠(Cardamine hirsuta)等18种麦田主要杂草的种子库均有较大幅度的降低, 总体的降低幅度高达97%。除了Pielou指数处于小幅波动状态外, 麦田杂草群落多样性指数整体呈下降趋势。丰富度下降表明杂草种子库向种类少、多样性低的方向演变。从Bray-Curtis指数和Jaccard相似性指数也可以得到同样的结论。可见, 连续稻鸭共作兼秸秆还田能够降低下茬的麦田土壤里杂草种子密度及多样性, 控制杂草危害。     

长期不同施肥方式对稻油两熟制油菜田杂草群落多样性的影响

为揭示长期不同施肥管理措施下农田生态系统生物多样性的变化规律,作者于2006年4月在太湖地区一个长期肥料试验定位监测田,运用群落生态学方法研究了7种长期不同施肥处理持续20年后对水稻-油菜两熟制油菜田杂草群落多样性的影响。试验区共记录到杂草17种,隶属于11科。不同施肥处理小区中杂草种类以单施化肥区（6种）和施化肥＋全年秸秆区（5种）最少,纯氮肥区最高（12种）;以看麦娘（Alopecurus aequalis）、日本看麦娘（A.japonicus）、菵草（Beckmannia syzigachne）、牛繁缕（Malachium aquaticum）、野老鹳草（Geranium carolinianum）等5种发生密度较大,它们分别在不同施肥小区中占据优势。长期不同施肥措施下,田间杂草群落的物种多样性有明显差异：纯氮肥区Shannon-Wiener指数显著大于其他小区,但Simpson优势度指数最低;不施肥区（对照区）和纯氮肥区Pielou均匀度指数显著高于其他施肥处理区;施化肥＋秸秆还田显著提高了田间杂草的优势度。田间杂草群落的优势种组成也发生了一定变化,Whittaker指数表明施化肥＋夏季秸秆还田和单施化肥的影响最显著,常规施肥和施化肥＋秋季秸秆还田次之,而施化肥＋全年秸秆还田和单施氮肥没有显著影响。Sφrenson群落相似性指数及聚类分析结果也得到同样的结论。本文研究结果表明,单施化肥（平衡施用N、P、K肥）、常规施肥和化肥配施秸秆处理均能显著改变田间杂草群落的组成,降低某些优势杂草在群落中的优势地位,从而抑制其发生危害程度。     

不同有机类肥料对小麦和水稻根际土壤线虫的影响

国内外对土壤线虫的研究绝大部分都是基于旱地的非根际土壤,对水田土壤,尤其是水旱轮作下根际土壤线虫对有机肥的响应研究非常地有限。因此,探讨在稻麦轮作体系中以猪粪堆肥和秸秆为原料的不同有机类肥料,对水稻和小麦根际土壤线虫的影响。田间试验处理为:CK(不施肥)、F(100%化肥)、PF(猪粪堆肥+50%化肥)、SF(秸秆全量还田+100%化肥)、PSF(猪粪堆肥+秸秆全量还田+50%化肥)、PMF(猪粪商品有机无机复合肥)。结果表明:小麦根际主要线虫优势属为头叶属(Cephalobus)、拟丽突属(Acrobeloides)和丝尾垫刃属(Filenchus);水稻根际则为杆咽属(Rhabdolaimus)、潜根属(Hirschmanniella)和丝尾垫刃属(Filenchus)。小麦根际土壤线虫总数显著高于水稻根际;SF和PSF对两季土壤线虫总数的提高显著高于PF和PMF,F对线虫总数没有显著影响。线虫营养类群表现为小麦根际食真菌线虫相对丰度显著高于水稻根际,植食性线虫和杂食/捕食性线虫丰度显著低于水稻根际。有机肥对稻季线虫群落的影响远大于麦季,秸秆配施有机肥显著提高麦季瓦斯乐斯卡指数(WI);施肥均显著提高稻季的多样性指数(H'),降低优势度指数(λ)。土壤线虫对肥料的响应取决于作物及肥料的质量和养分含量;在稻麦轮作系统下,同时添加秸秆和猪粪对提高土壤线虫数量和食微线虫丰度更有益。     

减磷配施有机肥对水旱轮作紫色水稻土磷素淋失的消减效应

为探索长江流域稻油轮作系统水稻季减少农田磷素流失的最佳施肥模式和有效耕作措施,降低其对长江水质的威胁。采用渗漏池长期田间原位定点试验并结合室内实验分析,研究了化肥配施猪粪有机肥和水稻秸秆还田对土壤磷素淋溶迁移的影响。结果表明在水稻生长期内土壤淋溶水中磷素浓度随时间延长呈逐渐下降的趋势,前期波动幅度大且下降迅速,到55d之后逐步稳定达到平衡。总可溶性磷(TDP)是渗漏水磷素的主要形态。土壤淋溶水中总磷(TP)和总可溶性磷(TDP)含量均表现为优化施肥+猪粪有机肥(MP)优化施肥+秸秆还田(SP)优化施肥(P)优化施肥量磷减20%+猪粪有机肥(MDP)优化施肥量磷减20%+秸秆还田(SDP)不施磷肥(P0)。土壤总磷(TP)淋失负荷在0.295—0.493 kg/hm2之间。施用有机肥提高了淋溶水中的磷素含量,促进了土壤中磷素的淋失,同时显著提高了土壤中有效磷的含量,猪粪有机肥的促进作用比水稻秸秆大。减少化肥施用量有利于降低土壤磷素淋失。在综合考虑农业生产省本增效和控制农田面源污染的情况下,可以采取减量化肥配施有机肥的施肥模式。     

长期施肥条件下黄土高原黑垆土作物产量与土壤碳氮的关系

通过设置在黄土高原黑垆土区的长期定位试验系统,研究了长期施肥条件下作物产量与土壤碳氮的互馈关系.试验设不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、秸秆与氮磷配施(SNP)、施有机肥(M)和有机肥与氮磷配施(MNP)6个处理.结果表明: 与对照相比,长期平衡施用化肥、单施有机肥、化肥与有机肥配合施用和秸秆还田配施化肥显著增加了作物产量及其稳定性, NP、SNP、M、MNP处理玉米和小麦产量分别增加92%、97%、93%、141%和147%、164%、139%、214%.NP处理玉米和小麦年均产量与当地常规施肥作物产量相当且稳定,小麦-玉米轮作体系施肥量为N 90 kg·hm^-2、P₂O₅ 75 kg·hm^-2能够满足作物需要.秸秆还田与隔年施磷相配合的SNP处理与NP处理作物产量相似,且可减少磷肥施用量50%.平衡施用化肥、有机肥、化肥与有机肥配施和秸秆还田配施化肥均可显著增加土壤有机碳含量,而施用化肥对土壤全氮含量影响不明显,综合所有处理,土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关.不同处理土壤有机碳固存率在15%～41%.SNP处理土壤有机碳累积投入量增加1 t·hm^-2,土壤有机碳含量增加0.06 g·kg^-1,而CK、N、NP、M和MNP处理的增幅在0.12～0.15 g·kg^-1.玉米和小麦产量都与土壤全氮含量呈显著正相关,玉米产量随土壤有机碳含量的增加而增加,但小麦产量随土壤有机碳含量的增加先快速增加后趋于平稳,拐点出现在6.8 g·kg^-1.长期平衡施用化肥、有机肥、有机肥与化肥配合施用及秸秆还田配施化肥可显著增加黄土高原黑垆土土壤有机碳和全氮含量、作物产量和根茬还田量,根茬还田量的增加又进一步增加了土壤有机碳和全氮含量,形成了相互促进的互馈关系.     

长期施肥对早稻产量和杂草群落的影响

利用1982年布置的双季稻红壤稻田长期施肥定位试验,于2011年研究了在无机肥(化肥NPK)与有机肥(M)氮磷钾养分等量条件下,长期施用有机肥、无机化肥和有机无机肥配施模式下早稻生长发育、早稻产量及稻田杂草群落变化。结果表明:施肥能促进早稻生长发育,显著提高早稻产量,增加施肥用量和均衡肥料及养分种类在一定程度上能促进早稻生长发育和稻谷增产;在施用有机肥的基础上,优先考虑施用氮肥,其次是磷肥,才能使红壤稻田早稻增产。施肥处理中,单施有机肥最能提高早稻杂草密度和促进早稻杂草生长,配施处理中,有机无机均衡配施最能促进早稻杂草生长,还能遏制恶性杂草繁殖;与单施有机肥或化肥相比较,有机无机肥配施能普遍降低早稻杂草群落多样性、优势度和均匀度,在施用有机肥的基础上,化肥尤其是化肥氮的施用对早稻杂草群落的多样性、优势杂草和均匀度起着决定性作用;早稻分蘖盛期杂草生物量一定程度上还能表征早稻稻谷产量。     

连续施肥对农田黑土微生物功能多样性的影响

应用Biolog Eco微平板培养法研究了中国科学院海伦农业生态试验站20余年连续不同施肥处理(对照、氮磷钾、氮磷钾+秸秆、氮磷钾+猪粪1、氮磷钾+猪粪2和氮磷钾+猪粪3)下土壤微生物代谢功能多样性的变化。结果表明:长期施肥条件下,单施化肥和有机肥与化肥配施对土壤细菌、真菌数量影响不明显,但高量有机肥与化肥配施可以显著增加放线菌数量。Biolog结果表明,施用有机肥的平均颜色变化率高于单施化肥和对照。Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数均是有机肥和化肥配施高于化肥单施与对照。主成分分析结果表明,对照、NPK与其他几种处理有较明显的距离,说明有机肥的连年施用导致了土壤微生物代谢功能多样性的变化。     

Influence of long-term different fertilization on soil weed seed bank diversity of a paddy soil under rice/rape rotation

A long-term fertilized paddy field under rice/ rape rotation in the Taihu Lake Region was selected to investigate the dynamics of soil weed seed diversity.Four fertilizer treatments were performed,including non-fert-ilizer (NF),chemical fertilizer only (CF),chemical fert-ilizer combined with pig manure (CMF) and chemical fertilizer plus crop stalk (CSF).We recorded the seed numbers and crop yields,estimated the weed seed bank density and identified the kinds of weed seeds in the top-soil (0-15 cm) in the study area using a stereomicroscope.Based on the records,we analyzed the effect of long-term fertilization on soil weed seed bank diversity and the rela-tionship between weed seed diversity and crop yields.Comparing the four treatments,it was found that in the cultivating seasons of both rice and rape,the density of soil weed seed bank was the lowest with the treatment of chemical fertilizer plus crop stalk.Whereas,the total num-ber of species and the weed seed bank diversity was the highest.Furthermore,the crop yields were at maximum and kept constant with this treatment.There was a def-inite correlation between fertilizer treatment and soil weed seed bank diversity and crop yields.It was concluded that balancing the fertilizer management was helpful in main-taining soil weed seed bank diversity,increasing crop yields and alleviating crop yield fluctuation.Therefore,among the four fertilizer treatments,chemical fertilizer plus rice crop stalk treatment was the best one to stimulate the productivity of agricultural ecosystems and simulta-neously protect biodiversity.     

Influence of long-term different fertilization on soil weed seed bank diversity of a paddy soil under rice/rape rotation

A long-term fertilized paddy field under rice/rape rotation in the Taihu Lake Region was selected to investigate the dynamics of soil weed seed diversity. Four fertilizer treatments were performed, including non-fertilizer (NF), chemical fertilizer only (CF), chemical fertilizer combined with pig manure (CMF) and chemical fertilizer plus crop stalk (CSF). We recorded the seed numbers and crop yields, estimated the weed seed bank density and identified the kinds of weed seeds in the topsoil (0–15 cm) in the study area using a stereomicroscope. Based on the records, we analyzed the effect of long-term fertilization on soil weed seed bank diversity and the relationship between weed seed diversity and crop yields. Comparing the four treatments, it was found that in the cultivating seasons of both rice and rape, the density of soil weed seed bank was the lowest with the treatment of chemical fertilizer plus crop stalk. Whereas, the total number of species and the weed seed bank diversity was the highest. Furthermore, the crop yields were at maximum and kept constant with this treatment. There was a definite correlation between fertilizer treatment and soil weed seed bank diversity and crop yields. It was concluded that balancing the fertilizer management was helpful in maintaining soil weed seed bank diversity, increasing crop yields and alleviating crop yield fluctuation. Therefore, among the four fertilizer treatments, chemical fertilizer plus rice crop stalk treatment was the best one to stimulate the productivity of agricultural ecosystems and simultaneously protect biodiversity. __________ Translated from Biodiversity Science, 2006, 14(6): 461–469 [译自:生物多样性]     

苏南地区稻麦轮作系统对不同有机无机复混肥的响应

通过田间试验,研究了苏南地区2006-2007年稻麦轮作体系下,施用菜粕堆肥有机无机复混肥(RCC)、猪粪堆肥有机无机复混肥(PMC)、中药渣堆肥有机无机复混肥(CMC)和化肥(CF)对小麦和水稻;产量及氮素利用率的影响.结果表明:各施肥处理的小麦和水稻产量均显著高于对照;RCC、PMC和CMC处理的小麦产量分别比化肥处理(6760 kg·hm-2)减少了13.1％、32.2％和39.3％;而不同有机无机复混肥处理的水稻产量(8504～9449 kg·hm-2)则显著高于化肥处理(7919 kg·hm-2),增产率达7.4％～19.3％.在小麦季,RCC、PMC和CMC处理的地上部干物质量、氮素积累量、氮素利用率普遍低于化肥处理,而水稻季则显著高于化肥处理或与之相当.综上,在苏南稻麦轮作体系下,3种有机无机复混肥均能提高水稻产量及氮素利用率,其中菜粕堆肥处理提高效果最为显著.     

陕北黄土丘陵沟壑区水土保持耕作及施肥下农田土壤种子库特征

为了探明多年免耕下农田恶性杂草发生的机理,提高保护性耕作下作物对农田恶性杂草持久稳定的抑制效果,依据陕西安塞田间4a的定位试验, 采用小区调查取样和室内实验相结合的方法,从物种组成、密度特征、多样性以及相似性特征等方面,研究了黄土丘陵旱作农区大豆(Glycine max)、玉米(Zea mays)、红小豆(Semen Phaseoli)、马铃薯(Solanum tuberosum)在翻耕化肥(CF)、翻耕有机肥(CM)、翻耕无肥(CN)、免耕化肥(NF)、免耕有机肥(NM)、免耕无肥(NN)等水平下的农田土壤种子库.结果表明: (1) 4种作物24种土样中共萌发出12个物种1965株幼苗,隶属于7科12属.1年生杂草占94%,棒头草(fugax nees ex steud)、苋菜(Acalypha australis)、马唐(Digitaria sanguinalis)、早熟禾(Poa sphondylodes)为优势种,占87%.(2)在0～20cm土层不同处理间,土壤种子库的密度变动于(282.9±63.4)～(7482.5±1078.3)粒·m- 2,其中,红小豆小区＞马铃薯小区＞大豆小区＞玉米小区;翻耕小区＞免耕小区;有机肥小区＞化肥小区＞无肥小区,差异极显著. (3)土壤种子库密度NM红小豆最高,NN玉米最低;丰富度指数CF大豆为2.30;NN红小豆为0.29;多样性指数NN大豆为5.56,CF红小豆为0.45;生态优势度NF玉米为1.35,CF大豆为0.17.玉米、大豆是黄土丘陵沟壑旱作农区免耕下农田抑制杂草最为适宜的作物, NM玉米、NF大豆和NM大豆是黄土丘陵沟壑旱作农区较优的耕作管理方式,其农田的生态效应是能够竞争性抑制恶性杂草的蔓延,优化土壤环境,杂草的多样性高且比较均衡,杂草的土壤种子库密度低.     

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。     

旱地红壤反硝化功能基因丰度对长期施肥的响应

农田施肥会影响土壤微生物驱动的氮素转化和氧化亚氮(N₂O)排放。基于32年的长期肥料定位试验,研究了旱地红壤反硝化功能基因(nirS、nirK、nosZ I和nosZ II)对不同长期施肥处理的响应及其关键影响因素。试验包括6个处理,分别为不施肥(CK)、单施化肥、化肥+花生秸秆、化肥+水稻秸秆、化肥+萝卜菜和化肥+猪粪。结果表明: 与单施化肥相比,化肥和有机物料配施可以有效缓解红壤酸化、提高土壤有机碳含量,其中以化肥和猪粪配施的效果最好。长期施肥对nirK基因丰度没有显著影响,但显著影响nirS基因丰度;与CK相比,长期单施化肥可显著增加nirS基因丰度,增幅达426%,但与单施化肥相比,化肥和有机物料配施降低了nirS基因丰度。旱地红壤中nosZ I基因丰度远高于nosZ II基因丰度,表明nosZ I在酸性红壤中占主导地位;长期施肥对nosZ II基因丰度没有显著影响。但长期施用化肥+猪粪显著提高了nosZ I基因丰度,增幅为138%。逐步回归分析表明,有效磷含量是影响nosZ I基因丰度的关键环境因子,而nosZ II基因丰度则主要受硝态氮含量的影响。化肥和猪粪配施处理的(nirS+nirK)/(nosZ I+nosZ II)值最低,表明化肥和猪粪配施可能会降低旱地红壤的N₂O排放能力。     

农肥和化肥施用对大豆根瘤菌多样性的影响

基于6年的黑土培肥定位试验,从大豆根瘤中提取根瘤菌DNA,采用PCR-DGGE与克隆测序技术相结合的方法,分析了施用农肥和化肥对根瘤菌多样性的影响。DGGE图谱分析表明:对照(不施肥)处理的nifH基因条带数和多样性指数最大,各处理多样性指数差异显著,大小顺序为:对照>农肥高量>农肥低量=农化1:1>化肥高量>化肥低量。聚类分析显示,施用化肥的处理与其他处理相似性仅为66%,说明施用化肥的处理与其他处理相比大豆根瘤菌群落结构差异较大,显著改变了根瘤菌的群落结构。DGGE测序结果显示,大部分根瘤菌属于慢生根瘤菌属。农肥和化肥的施用均降低了大豆根瘤菌多样性,其中化肥处理更明显地降低了根瘤菌多样性。