程傳鵬，萬開元，陶勇，湯雷雷，潘俊峰,3，陳防*

1. 中國科學院武漢植物園 中國科學院水生植物與流域生態(tài)重點實驗室, 湖北 武漢 430074；2. 中國科學院大學，北京 100049；

3. 安徽農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，安徽 合肥 230036；4. 國際植物營養(yǎng)研究所武漢辦事處，湖北 武漢 430074

農(nóng)田雜草作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，可以與作物競爭多種資源（光照、土壤養(yǎng)分、水分等），是導致作物減產(chǎn)的重要因素之一[1-3]。另外，有研究報道也指出，雜草在促進田間養(yǎng)分循環(huán)，維持土壤生物多樣性，減少土壤流失、酸化等方面具有重要作用[4-5]。因此，我們在進行田間雜草控制的同時，應考慮如何通過保持一定的田間雜草生物多樣性來利用雜草的生態(tài)保護功能。

施肥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的養(yǎng)分管理措施可以影響土壤養(yǎng)分狀況，改變作物與雜草之間的競爭關(guān)系，顯著影響農(nóng)田雜草群落組成，是潛在控制雜草的有效農(nóng)田管理措施[6-7]。關(guān)于長期施肥方式對農(nóng)田雜草群落和作物生長的影響研究已開展較多，結(jié)果表明長期不同施肥方式對田間雜草密度、物種組成、生物多樣性及作物產(chǎn)量等都有顯著影響[8-10]。但至今關(guān)于不同施肥方式對雜草群落的影響，國內(nèi)外仍沒有一個統(tǒng)一的結(jié)論。Kandasamy等[6]研究認為，平衡施肥處理（無論是無機肥配施還是施加有機肥）和未施肥處理時雜草干物質(zhì)量較低，而N、P配施時雜草干物質(zhì)質(zhì)量較高。但Blackshaw等[9]研究卻發(fā)現(xiàn)未施肥處理時雜草密度和干物質(zhì)質(zhì)量最低，而雜草密度和干物質(zhì)質(zhì)量較高的為撒施無機肥或堆肥的處理。另外，不同研究中對雜草發(fā)生及其生物多樣性影響起主要作用的養(yǎng)分元素的報道差異也較大。Bittman等[11]在加拿大北部平原的研究表明，N對牧場雜草物種組成影響較大。Andreasen等[12]研究卻發(fā)現(xiàn)土壤中P含量是影響大多數(shù)雜草發(fā)生的主要因素。趙鋒等[13]的研究也表明，施磷是導致紅壤稻田田間雜草總密度變化的原因之一。

以上結(jié)果之間有共同之處，同時也存在差異，其差異可能是由各研究者所在位點其他田間生產(chǎn)條件的不同引起的，尤其是作物輪作制度及土壤條件的差異，這可能會在一定程度上改變施肥對雜草群落的影響，而這其中輪作制度差異的影響可能更大[14-16]。輪作可以改變土壤營養(yǎng)水平[17-18]、土壤酶含量和活性[19]、土壤微生物和動物的種群與數(shù)量[3]，這些條件的差異可以直接或間接地影響雜草群落和作物產(chǎn)量。不同輪作制度下作物屬性的較大差異也是輪作影響雜草群落的重要原因，例如，特殊的生長習性和不同的資源競爭模式[3,20]。作物快速萌發(fā)和出苗、較快的葉面積和冠層發(fā)展、高葉面積指數(shù)和較長持續(xù)時間、較大植株高度等都有助于增加作物對雜草的競爭力[21]，因為作物冠層覆蓋可以通過減少光照、降低土壤表面溫度、物理阻止雜草生長來抑制雜草。另外，還有不同輪作制度下化感作用[22]對雜草生長及雜草種子庫影響[23-24]的差異的報道。

因此，我們認為不同輪作制度下這些條件的差異會在一定程度上改變不同輪作制度中不同施肥模式對雜草群落的影響。我們的研究選擇3種輪作制度下的冬小麥田為研究對象，研究不同輪作制度下冬小麥田雜草群落與冬小麥生長變化規(guī)律，以期闡明不同輪作制度下施肥對田間雜草群落及作物生長的影響差異，為合理選擇輪作制度及不同輪作制度下合理施肥模式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況和試驗設(shè)計

本研究的長期田間肥效試驗定位點分別位于中國安徽省蒙城縣（33°13′38?N, 116°36′58?E和33°14′1?N, 116°31′43?E）和湖北省武漢市(30°29′23?N，114°19′13?E)，3個長期定位點分布位置如圖1所示。

1.1.1 安徽蒙城試驗點

2個長期定位田間肥效試驗點分別位于安徽省蒙城縣馬店村和七里許村，分別為冬小麥-大豆輪作和冬小麥-夏玉米輪作。試驗點地處皖北平原中部，屬暖溫帶半濕潤季風氣候；年平均氣溫14.8 ℃、降水量872.4 mm；土壤類型為砂漿黑土。

冬小麥-大豆輪作田間試驗自1994年開始進行，前5年為冬小麥-夏玉米輪作，后改為冬小麥-大豆輪作至今。該處土壤N和P素缺乏，尤其是P素缺乏嚴重，K素相對較充足。實驗處理為：（1）CK，對照；（2）PK；（3）NP；（4）NK；（5）NPK；（6）N1/2PK，施半量P肥和全量N、K肥。每年N、P和K肥僅在冬小麥播種前以底肥一次性施入，施肥量分別為N 187.5 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2和K2O 135 kg·hm-2，大豆種植期間不施肥。試驗處理小區(qū)面積20 m2，3次重復，隨機區(qū)組排列。采用除草劑對田間雜草進行控制，冬小麥季雜草三葉期每公頃噴施120 g苯磺隆（Tribenuron-methyl）1次，大豆播后苗前每公頃噴施1500 g乙草胺（Acetochlor）1次。

圖1 長期田間肥效試驗位點圖 Fig. 1 Locations of the long-term field fertilization trials

冬小麥-夏玉米輪作試驗自2000年夏玉米季開始。該處土壤N、P和K素都缺乏，尤其是P素缺乏嚴重。實驗處理為：（1）NP，N180P90，N225P90；（2）NPK，N180P90K90，N225P90K120；（3）NP7/3K，N180P90K210,N225P90；（4）NP(7/3)K，N180P90，N225P90K210；（5）N2/3PK，N180P60K90，N225P60K120；（6）N3/2PK，N180P120K90，N225P120K120。每一處理中前面部分為冬小麥季施肥量，后面部分為夏玉米季施肥量，元素后面數(shù)字為N、P2O5和K2O施肥量（單位kg·hm-2）。試驗處理小區(qū)面積40 m2，4次重復，隨機區(qū)組排列。采用除草劑對田間雜草進行控制，冬小麥季雜草三葉期每公頃噴施120 g苯磺隆1次，玉米播后苗前每公頃噴施1500 g乙草胺1次。

1.1.2 湖北武漢試驗點

該長期田間肥效試驗點設(shè)在湖北省農(nóng)科院南湖試驗站，為冬小麥-中稻輪作。試驗點處在北亞熱帶向中亞熱帶過渡型的地理氣候帶，年平均氣溫16.7 ℃，年降雨量1300 mm左右；土壤類型為黃棕壤發(fā)育的黃泥田；地形為壟崗平原。

該試驗于1981年中稻季開始，水旱輪作。該處土壤有效N較充足，P素不足，K素也不豐富。試驗共設(shè)9個處理，本研究只選取其中的5個處理進行觀察：（1）CK，對照；（2）N；（3）NP；（4）NPK；（5）OM+NPK，施常量有機肥、N、P和K肥。無機肥料用量為每年全年施用N 150 kg·hm-2，P2O575 kg·hm-2，K2O 150 kg·hm-2。有機肥料為鮮豬糞，堆置田頭一周后施用，施用量為11 250 kg·hm-2。無機肥料的施用量中，稻占60%，小麥占40%；有機肥料的施用量中，稻、小麥各占一半。肥料的施用方式：在水稻和小麥上P和K肥、有機肥料均采用移栽播種前一次全層基施，氮肥在水稻上基肥40%、分蘗肥40%、穗肥20%；小麥基肥50%、臘肥25%、拔節(jié)肥25%。試驗處理小區(qū)面積40 m2，3次重復，隨機區(qū)組排列。采用除草劑對田間雜草進行控制，冬小麥苗期每公頃噴施150 g苯磺隆1次，中稻苗期每公頃噴施1600 g芐嘧·丙草胺（Pretilachlor）1次。

1.2 田間調(diào)查

于2012年冬小麥成熟期進行田間雜草調(diào)查，每小區(qū)隨機設(shè)置3個50 cm×50 cm樣方，記錄所有雜草物種數(shù)、每種數(shù)量，并將地上所有雜草植株取出，置烘箱內(nèi)70 ℃烘干后稱量，測定其地上生物量。同時，使用照度計（型號T-1H）分別準確測量地表和冬小麥冠層頂部的光照強度，計算光照透過率。在冬小麥收獲時測產(chǎn)和進行室內(nèi)考種，測定冬小麥地上生物量和產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

研究數(shù)據(jù)使用Excel 2003、Arcgis 9.3和SigmaPlot 10.0進行處理、繪圖，并使用SPSS 17.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，測定各處理間的差異顯著性。

雜草密度為單位面積雜草株數(shù)。相對密度以每處理中某給定雜草密度除以該處理所有雜草的總密度來計算。通過計算不同的生物多樣性指標來評估雜草群落物種多樣性。物種豐富度S為每處理平均雜草物種數(shù)。雜草群落的香農(nóng)物種多樣性指數(shù)H’（Shannon-Wiener Index），辛普森指數(shù)D（Simpson Index）和均勻度指數(shù)E（Evenness Index）按如下方程計算：

式中，N表示處理內(nèi)所有雜草物種個體的總數(shù)目，n表示處理內(nèi)每種雜草物種個體的數(shù)目。田間光照透過率（%）用來表示雜草可獲得的光照強度的大小，以地表光照強度與冠層上方光照強度的比值來表示。

2 結(jié)果

2.1 雜草密度和地上生物量

3種輪作制度的冬小麥田中共觀察到雜草16科33種，其中冬小麥-大豆輪作中有12科17種；冬小麥-中稻輪作中有9科15種（表1）；冬小麥-夏玉米輪作中有6科10種。在冬小麥-大豆輪作中刺兒菜Cirsium segetum、鵝觀草Roegneria kamoji、小飛蓬Conyza canadensis、野老鸛草Geranium carolinianum、大巢菜Vicia sativa、波斯婆婆納Veronica persica 6種雜草發(fā)生較多，占田間雜草的90%。冬小麥-中稻輪作中發(fā)生較多的雜草物種有水蓼Polygonum hydropiper、菵草Beckmannia syzigachne、鱧腸Eclipta prostrata、斑種草Bothriospermum chinense、牛筋草Gramineae 5種，其比例也達到了90%（表1）。而在冬小麥-夏玉米輪作中豬殃殃Galium aparine占到了絕對優(yōu)勢，其密度比例高達95%。

在冬小麥-大豆輪作中，PK處理的雜草總密度最高（335.11株·m-2），除NK處理外，顯著高于其他各個處理。施N和P肥的處理雜草總密度相對較低，其中以NP處理雜草總密度最低(29.33株·m-2)。雜草地上生物量趨勢與雜草總密度基本一致，差別較大的是NP和NPK處理，NPK處理雜草地上生物量最小(9.57 g·m-2)。在冬小麥-中稻輪作中，OM+NPK處理的雜草總密度最低(88.44株·m-2)；NP處理的總雜草密度最高(449.33株·m-2)。其他各處理的雜草總密度差異不顯著；而且雜草地上生物量趨勢與雜草總密度趨勢基本相同，最小的為OM+NPK處理，只有1.95 g·m-2（表1）。在冬小麥—夏玉米輪作中雜草總密度都較低，最低的NPK處理為22.00株·m-2，最高的NP7/3K處理也只有48.00株·m-2；而且雜草地上生物量趨勢與總密度趨勢基本相同，最低的NPK處理為13.43 g·m-2，最高的NP7/3K處理為29.07 g·m-2（表2）。

以上結(jié)果表明，在不同輪作制度下，施肥模式對冬小麥田雜草密度和雜草地上生物量的影響是基本一致的。平衡施用N、P、K肥或者NPK肥配施有機肥均可以顯著降低田間雜草密度和地上生物量，但是不同輪作制度下施肥模式對雜草密度和雜草地上生物量影響的程度有較大差異（表1、2）。雜草密度和地上生物量相對值對比表明，在平衡施肥條件下，冬小麥-中稻輪作中施肥對雜草密度和地上生物量的影響小于冬小麥-大豆輪作中施肥的影響，并且除NP處理外，冬小麥-中稻輪作與冬小麥-大豆輪作相比其他施肥處理對雜草密度和地上生物量的影響與平衡施肥處理相比差異程度也較小。冬小麥-夏玉米輪作中施肥對雜草密度和地上生物量的影響略小于冬小麥-大豆輪作冬小麥田中施肥的影響。綜上所述，3種輪作制度改變冬小麥田中施肥對雜草密度和地上生物量影響程度的順序為：冬小麥-中稻輪作＞冬小麥-夏玉米輪作＞冬小麥-大豆輪作。

表1 不同輪作制度下施肥對冬小麥田間雜草相對密度、總密度和地上生物量的影響 Table 1 Weed species relative density, total density and aboveground biomass in different treatments under different rotations

2.2 優(yōu)勢雜草種類和雜草群落生物多樣性

長期不同施肥處理不僅會改變田間雜草總密度，也改變各種雜草在群落中所占的相對比例（表1）。在冬小麥-大豆輪作中，優(yōu)勢雜草種類較多的為PK和N1/2PK處理，都有4種。其中PK處理優(yōu)勢雜草為鵝觀草、小飛蓬、大巢菜和波斯婆婆納；N1/2PK處理為刺兒菜、小飛蓬、野老鸛草和薺菜Capsella bursa-pastoris。優(yōu)勢雜草種類較少的為CK和NK處理，都只有2種，而且都是刺兒菜和鵝觀草。其余2個處理（NP和NPK處理）都有刺兒菜、小飛蓬和野老鸛草3種優(yōu)勢雜草。在冬小麥-中稻輪作中，OM+NPK處理優(yōu)勢雜草種類最多，高達4種，分別為水蓼、菵草、牛筋草和空心蓮子草Alternanthera philoxeroides。其次為N處理和NPK處理，都有3種，分別為水蓼、菵草、斑種草和水蓼、菵草、鱧腸。優(yōu)勢雜草種類最少的為CK和NP處理，都只有2種，都是水蓼和菵草。由此可見，在2種輪作制度中，平衡施用N、P、K肥或者NPK肥配施有機肥處理的優(yōu)勢雜草種數(shù)較多，且種類更加多樣，而在CK處理中優(yōu)勢雜草種類很少且種類單一，一般為總田間雜草群落優(yōu)勢物種。而且2種輪作制度改變施肥對優(yōu)勢雜草種類數(shù)影響的程度基本相同。冬小麥-夏玉米輪作中各施肥處理優(yōu)勢雜草種類只有豬殃殃1種，這可能是因為該輪作中施肥處理差異較少。

表2 冬小麥-夏玉米輪作制度下施肥對冬小麥田間雜草密度、地上生物量、冬小麥產(chǎn)量、地上生物量和光照透過率的影響 Table 2 Weed species density, aboveground biomass, winter wheat yield, aboveground biomass and light transmittance in different treatments under winter wheat – summer maize rotation

表3 冬小麥-大豆輪作和冬小麥-中稻輪作制度下冬小麥田間雜草群落物種豐富度S、 物種多樣性指數(shù)H'、均勻度指數(shù)J和辛普森優(yōu)勢度指數(shù)D Table 3 Weed species richness (S), Shannon-Wiener Index (H'), Evenness Index (, J) and Simpson Index (D) of weed communities in different treatments under winter wheat – soybean rotation and winter wheat - mid-season rice rotation

長期施肥處理對田間雜草總密度和分布的影響，可能改變各處理田間雜草群落的生物多樣性。在冬小麥-夏玉米輪作制度中，田間雜草以豬殃殃占絕對優(yōu)勢，而其他雜草種類在各處理中的分布較隨意，未計算其田間雜草生物多樣性指數(shù)。另外2種輪作制度下，各施肥處理田間雜草生物多樣性指數(shù)明顯不同（表3）。在冬小麥-大豆輪作中雜草群落物種豐富度以PK和NK處理的最高，達10種，除N1/2PK處理（7～8種），顯著高于其他各處理（4～6種）。物種多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均以N1/2PK處理最高，相反，其優(yōu)勢度指數(shù)較低，而CK和NP處理具有較高的雜草群落物種優(yōu)勢度。在冬小麥-中稻輪作中雜草群落物種豐富度最高的為N處理，達11種，顯著高于其他各處理（5～9種）；其次為CK和NPK處理（8～9種），最低的OM+NPK處理只有5～6種。物種多樣性指數(shù)較高的為N、NPK和CK處理，顯著高于其他各處理。均勻度指數(shù)較高的為N、NPK和OM+NPK處理，但各處理間差異不顯著。優(yōu)勢度指數(shù)趨勢與均勻度指數(shù)趨勢也相反，但各處理間差異性并不顯著。由此可見，在2種輪作的冬小麥田中，盡管平衡施用N、P、K肥的處理雜草群落物種豐富度并不最高，但其物種多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均較高，并且優(yōu)勢度指數(shù)也較低。不同輪作制度下雜草生物多樣性指數(shù)相對值對比表明，2種輪作制度改變冬小麥田中施肥對雜草生物多樣性影響的程度差別不大。

表4 冬小麥-大豆輪作和冬小麥-中稻輪作制度下施肥對冬小麥產(chǎn)量及地上生物量的影響 Table 4 Winter wheat yield and aboveground biomass in different treatments under winter wheat – soybean rotation and winter wheat – mid-season rice rotation

2.3 冬小麥產(chǎn)量及生長

施肥作為增加作物產(chǎn)量的一項主要措施，在增加冬小麥產(chǎn)量和地上生物量上具有重要作用。由表2、4可知，在3種輪作制度下，施肥均可以對冬小麥產(chǎn)量和地上生物量造成影響。而且在3種輪作制度中施肥對冬小麥產(chǎn)量和地上生物量影響趨勢基本相同，只在冬小麥-夏玉米輪作中施肥對冬小麥地上生物量的影響大于產(chǎn)量。在冬小麥-大豆輪作中，冬小麥產(chǎn)量和地上生物量均以N1/2PK和NPK處理較高，CK和PK處理較低，NP和NK處理居中；在冬小麥-中稻輪作中，冬小麥產(chǎn)量和地上生物量均以O(shè)M+NPK和NP處理較高，其次為NPK處理，而CK和N處理較低；在冬小麥-夏玉米輪作中，冬小麥產(chǎn)量和地上生物量均以NPK處理最高，但其他處理產(chǎn)量和地上生物量差異較小，其地上生物量差異大于產(chǎn)量。以上結(jié)果表明，3種輪作制度下，平衡施用N、P、K肥或者NPK配施有機肥均可以提高冬小麥產(chǎn)量和地上生物量。不同輪作制度下冬小麥產(chǎn)量和地上生物量相對值對比表明，供試條件下,3種輪作制度改變施肥對冬小麥產(chǎn)量和地上生物量影響程度的順序為：冬小麥-中稻輪作>冬小麥-大豆輪作>冬小麥-夏玉米輪作。

2.4 光照透過率

圖2 冬小麥-大豆輪作和冬小麥-中稻輪作制度下施肥 對冬小麥田間光照透過率的影響 Fig. 2 Light transmittance of winter wheat field in different treatments under winter wheat – soybean (WS) rotation and winter wheat –mid-season rice (WR) rotation

施肥對作物生長的影響會進一步改變作物冠層透過的光照。圖2顯示了冬小麥-大豆和冬小麥-中稻2種輪作制度下施肥對冬小麥田地表光照透過率的影響。結(jié)果表明，2種輪作制度下施肥對冬小麥田地表光照透過率影響基本一致。在冬小麥-大豆輪作中，CK處理光照透過率顯著高于其他各處理；施肥處理對冬小麥田光照透過率影響較大的為NPK、NP和N1/2PK處理，顯著大于其他2個處理。在冬小麥-中稻輪作中，CK和N處理光照透過率都顯著高于其他各處理，施肥處理對冬小麥田光照透過率影響最大的為OM+NPK處理，其光照透過率顯著低于其他處理；NPK和NP處理對作物各冠層光照透過率的影響基本相同?？偟膩碚f，在2種輪作制度下，施加N肥和P肥的處理都可以降低冬小麥田光照透過率，并且平衡施用N、P、K肥或者NPK配施有機肥對冬小麥田光照透過率影響較大。由圖2還可知，施肥對冬小麥田間光照透過率的影響在冬小麥-中稻輪作中小于在冬小麥-大豆輪作中的影響。對比位于同一地點的冬小麥-夏玉米輪作和冬小麥-大豆輪作發(fā)現(xiàn)，冬小麥-夏玉米輪作中施肥對冬小麥田間光照透過率的影響略低。綜上所述，供試條件下3種輪作制度中，施肥對冬小麥田間光照透過率影響程度的順序為：冬小麥-中稻輪作＞冬小麥-夏玉米輪作＞冬小麥-大豆輪作。這與3種輪作制度中施肥對雜草密度和地上生物量影響程度的順序相同。

地表獲得光輻射的差異會顯著影響雜草的種子萌發(fā)和幼苗生長，進而影響田間雜草發(fā)生量。圖3給出了冬小麥-大豆輪作和冬小麥-中稻輪作制度下雜草密度與田間光照透過率之間的相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)，2種輪作制度下田間雜草密度都隨著田間光照透過率的增加而增加；而且冬小麥-大豆輪作中田間光照透過率與雜草密度的相關(guān)性（R=0.840 6）比冬小麥-中稻輪作（R=0.790 6）中要大，其直線斜率也較大，但兩種輪作制度中的高相關(guān)性都顯示了田間光照透過率在影響雜草發(fā)生中的作用。由于冬小麥-夏玉米輪作的冬小麥田中小麥生長較好，對田間光照透過率影響都較大，導致冬小麥田間光照透過率都較小，基本都在10%以下，其田間雜草密度與田間光照透過率相關(guān)性不明顯，故未作分析。

圖3 冬小麥-大豆輪作和冬小麥-中稻輪作制度下雜草密度 與冬小麥田間光照透過率之間的相關(guān)性 Fig. 3 Relationship between weed density and light transmittance of winter wheat fields under winter wheat – soybean (WS) rotation and winter wheat – mid-season rice (WR) rotation

3 討論

施肥作為一項重要的農(nóng)田養(yǎng)分管理措施，可以顯著影響土壤養(yǎng)分狀況，并在一定程度上改變作物與農(nóng)田雜草之間的相互關(guān)系，形成具有不同豐饒水平特點和雜草生物多樣性的雜草群落[6-7]。本研究中，施肥對3種輪作制度中冬小麥田雜草密度和地上生物量的影響趨勢是基本一致的，平衡施用N、P、K肥或者NPK肥配施有機肥均可以顯著降低田間雜草總密度和地上生物量；因為在平衡施用N、P、K肥或者NPK肥配施有機肥時，適宜的養(yǎng)分條件能改變作物與雜草以及雜草與雜草之間的競爭關(guān)系，有利于作物生長，抑制雜草生長。而在N、P和K肥單施或者兩兩配施時，施肥對冬小麥田間雜草密度和地上生物量的影響差異較大，這可能與3種輪作條件下土壤養(yǎng)分含量特征有關(guān)。此結(jié)果與Kandasamy等[6]和Nie等[25]的研究結(jié)果一致。但3種輪作制度改變冬小麥田中施肥對雜草密度和地上生物量影響的程度是不同的，這可能與3種輪作制度下不同作物輪作對土壤水肥狀況改變的差異[24]、輪作作物對雜草化感作用的不同[22]以及前季輪作作物在形態(tài)特征、生長特點上的差異[14,26]有關(guān)。這些條件下的差異會影響冬小麥與雜草的競爭關(guān)系，改變兩者對田間養(yǎng)分的吸收量和吸收效率，進而改變田間雜草密度和地上生物量。另外，輪作中其他作物對雜草種子庫影響的差異對此也有一定的影響[23,27]。施肥對3種輪作制度下冬小麥田雜草群落優(yōu)勢雜草種類和生物多樣性的影響略有差異，在冬小麥-大豆輪作和冬小麥-中稻輪作制度下平衡施用NPK肥的處理田間雜草群落優(yōu)勢雜草種數(shù)較多，且優(yōu)勢度指數(shù)較低，說明在這兩種輪作制度下平衡施用N、P、K肥可以在控制雜草密度的同時保持一個生物多樣性較高的雜草群落。但在冬小麥-夏玉米輪作制度下，優(yōu)勢雜草種類只有1種，這可能是因為在該輪作制度下冬小麥田施肥處理對冬小麥生長促進作用較強，使得冬小麥比其他田間雜草更具競爭力，而豬殃殃由于其特殊的生長特性（具有蔓生攀援性等構(gòu)型特點）可以正常生長，導致了田間雜草群落的單一化。另外，研究也表明輪作制度改變冬小麥田中施肥對優(yōu)勢雜草種類數(shù)和雜草生物多樣性影響的程度差別不大。這可能是因為輪作只是改變了施肥對田間雜草生長發(fā)育的影響程度，并沒有達到引起田間雜草物種消亡的程度。

施肥在促進作物生長和增加作物產(chǎn)量上的作用早已被人們所認識[1,11,17,28]。本研究結(jié)果表明，在3種輪作制度下，平衡施用N、P、K肥或者NPK肥配施有機肥均可以提高冬小麥產(chǎn)量和地上生物量。因為在平衡施肥條件下，冬小麥獲得營養(yǎng)元素較充足，也更加均衡，而適宜的養(yǎng)分條件有利于冬小麥生長發(fā)育和果實成熟。但3種輪作制度改變施肥對冬小麥產(chǎn)量和地上生物量影響的程度并不相同。這可能與3種輪作制度下不同作物輪作對土壤水、氣、肥等狀況改變的差異有關(guān)。例如在冬小麥-中稻輪作制度下，水旱輪作改變了田間的水濕環(huán)境，前季作物中稻需水較多，降低了后續(xù)作物冬小麥田中土壤氧氣濃度、微生物種類和數(shù)量、土壤酶活性等，減少了冬小麥對土壤養(yǎng)分元素的吸收利用[23-24,27]。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，雜草除與作物競爭養(yǎng)分、水分等資源外，對光照的競爭也很劇烈[25-26,29-30]。因為雜草可獲得R/FR(Red to far-red photo ratio)比率的改變對雜草種子萌發(fā)、植株定植以及生長發(fā)育和結(jié)實都有顯著影響，這可以在很大程度上改變田間雜草群落及其生物多樣性[12,31]。研究表明，不同光輻射R/FR 比率影響單位面積雜草植株數(shù)目[29]。在本研究中，冬小麥-大豆輪作和冬小麥-中稻輪作制度下田間雜草密度都隨著田間光照透過率的增加而增加，并且雜草密度與冬小麥田間光照透過率之間的高相關(guān)系數(shù)也表明了雜草可獲得光照對田間雜草發(fā)生的影響，這與前人的研究結(jié)果是一致的。另外，在3種輪作制度下，不同施肥處理都可顯著影響冬小麥田光照透過率，并且3種輪作制度改變施肥對冬小麥田間光照透過率影響程度的順序與3種輪作制度改變冬小麥田中施肥對雜草密度和地上生物量影響程度的順序是一致的，這也在另一方面證明了田間光照透過率對田間雜草的顯著影響。由此可見，施肥對冬小麥田間光照透過率的改變可能是施肥影響冬小麥田間雜草群落的主要途徑之一。

因此，在不同輪作制度的冬小麥田中，平衡施用N、P和K肥，不僅可以促進冬小麥生長，保證產(chǎn)量，還可以維持一定的田間雜草生物多樣性，發(fā)揮其在維持生態(tài)平衡中的作用。掌握不同輪作制度下施肥對雜草群落及作物生長影響的差異還有利于科學合理地選擇輪作制度，并在不同輪作制度中合理施肥。本研究對指導輪作制度的合理選擇和科學合理施肥，從而兼顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境兩方面的需要具有重要意義，對于后續(xù)研究的進行也有很好的借鑒意義。

4 結(jié)論

3種輪作制度下，施肥對冬小麥田間雜草群落及小麥生長的影響趨勢是基本一致的。平衡施用N、P、K肥或者NPK肥配施有機肥均可以在促進小麥生長抑制田間雜草群落的同時，保證一定的田間雜草生物多樣性。但不同輪作制度對施肥在冬小麥田中的作用有一定的影響，這與不同輪作制度下土壤條件和田間光照的差異有關(guān)。

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