王慧敏 蘇元紅 李有良

摘要：田間雜草是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，直接或間接影響著農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。為明確不同耕作及秸稈還田方式對(duì)春小麥田雜草群落結(jié)構(gòu)及作物生產(chǎn)的影響，設(shè)置免耕秸稈還田（no-till with residue retention，簡(jiǎn)稱NT）、旋耕秸稈還田（rotary tillage with residue incorporation，簡(jiǎn)稱RT）、翻耕秸稈還田（plow tillage with residue incorporation，簡(jiǎn)稱PT）、翻耕秸稈不還田（plow tillage with residue removed，簡(jiǎn)稱PT0）4種耕作處理對(duì)春小麥田雜草種類、密度、群落結(jié)構(gòu)物種多樣性以及春小麥產(chǎn)量進(jìn)行研究分析。結(jié)果表明，河套灌區(qū)春小麥田雜草群落結(jié)構(gòu)以野燕麥所占比例最大，平均占比達(dá)到80%;免耕處理各生育期雜草密度較翻耕處理顯著提高54%～73%（P<0.05），而PT與PT0處理之間雜草密度差異不顯著。NT和RT處理春小麥田2017年雜草Shannon多樣性指數(shù)分別達(dá)0.453、0.342，較PT處理分別提高29.1%、19.3%，而春小麥生物產(chǎn)量較翻耕處理減少22.7%、10.3%。內(nèi)蒙古河套灌區(qū)濕地免耕及秸稈還田技術(shù)具有促進(jìn)春小麥田多年生雜草增生的特征，而翻耕具有降低一年生雜草密度的特征;雜草多樣性與作物高產(chǎn)性相悖演化。

關(guān)鍵詞：河套灌區(qū);春小麥;耕作方式;雜草群落;生物多樣性;環(huán)境友好型;農(nóng)作方式

中圖分類號(hào)：S451 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2019）14-0127-05

田間雜草是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，不僅能夠促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的增加，也能防止農(nóng)田水土流失、促進(jìn)土壤碳氮循環(huán)等，從而促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育[1]。但農(nóng)田雜草的存在，會(huì)壓縮農(nóng)作物的生存空間，存在光照、土壤養(yǎng)分和水分等資源的競(jìng)爭(zhēng)，從而阻礙作物健康的生長(zhǎng)，導(dǎo)致作物減產(chǎn)[2]。因此，在農(nóng)田管理的過(guò)程中，如何控制雜草密度，全面衡量雜草存在的利弊，尋求合理有效的農(nóng)田管理措施顯得尤為重要。

目前，國(guó)內(nèi)外研究了施肥方式[2]、養(yǎng)分管理[3]、耕作方式和秸稈還田[3-8]等措施對(duì)農(nóng)田雜草群落特征及生物多樣性的影響。研究表明，合理有效的農(nóng)田管理能夠顯著降低雜草的危害，促進(jìn)作物健康良好地生長(zhǎng)。

近年來(lái)，保護(hù)性耕作措施越來(lái)越受到各國(guó)的關(guān)注及青睞，其通過(guò)少耕、免耕、地表微地形改造技術(shù)及地表覆蓋、合理種植等綜合配套措施，減少農(nóng)田土壤侵蝕，保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，從而獲得生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益協(xié)調(diào)發(fā)展。對(duì)于保護(hù)性耕作的農(nóng)田土壤，其農(nóng)田雜草群落的研究也日益受到關(guān)注。楊榮等指出耕作方式通過(guò)改變土壤的表層理化特性、土壤溫度和濕度等農(nóng)田環(huán)境來(lái)影響農(nóng)田雜草的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，進(jìn)而影響農(nóng)田雜草的分布和群落結(jié)構(gòu)[9]。也有研究學(xué)者持不同意見(jiàn)，Derksen等研究認(rèn)為，雜草密度和耕作措施之間并不存在清晰關(guān)系，他們認(rèn)為雜草農(nóng)田群落更多受地理位置、環(huán)境和管理措施的影響[10]。另外，部分學(xué)者指出秸稈覆蓋還田不僅能減少土壤水分蒸發(fā)、提高濕度、增加土壤養(yǎng)分從而促進(jìn)雜草生長(zhǎng)，又能影響雜草幼苗采光而對(duì)雜草進(jìn)行抑制[11]。因此，有必要針對(duì)特定地區(qū)不同耕作及秸稈覆蓋條件下的雜草發(fā)生及生長(zhǎng)進(jìn)行研究，以指導(dǎo)當(dāng)?shù)剞r(nóng)田雜草的科學(xué)管理。

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是亞洲最大的“一首制”自流引水灌區(qū)，多年平均過(guò)境水流量為315億m3，年日照時(shí)數(shù)在3 110～3 300 h 之間，是我國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地，2000年被國(guó)家確定為全國(guó)優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)基地[12]。春小麥?zhǔn)窃搮^(qū)域主要的糧食作物，近年來(lái)，小麥播種面積為20萬(wàn)hm2左右，年平均單產(chǎn)已達(dá)5 250 kg/hm2。當(dāng)前，傳統(tǒng)的耕作以翻耕和翻埋雜草為主要的農(nóng)作方式，不僅帶來(lái)農(nóng)田的風(fēng)水侵蝕、溫室氣體超額排放，也較易引起耕種作物群體系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，因此河套灌區(qū)亟須探索替代以翻耕為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)耕作方式的新技術(shù)?；诖?，本研究以內(nèi)蒙古河套灌區(qū)一熟春小麥田為研究對(duì)象，以傳統(tǒng)的翻耕秸稈不還田方式為對(duì)照，通過(guò)監(jiān)測(cè)免耕秸稈還田、旋耕秸稈還田、翻耕秸稈還田長(zhǎng)期作用下春小麥田的雜草群落特征及它們對(duì)作物生產(chǎn)的影響，明確耕作方式及秸稈還田等人為選擇因素對(duì)共棲雜草群落結(jié)構(gòu)的影響，從而為篩選出環(huán)境友好型農(nóng)作方式提供科學(xué)依據(jù)及數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地情況

本試驗(yàn)地點(diǎn)位于內(nèi)蒙古烏拉特中旗德嶺山鎮(zhèn)蘇獨(dú)侖嘎查，該地塊位于107°16′～109°42′E，41°07′～41°28′N，為典型的溫帶干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均日照時(shí)數(shù)約為3 174 h，氣溫約為4.9 ℃，≥10 ℃的有效積溫為3 048 ℃，無(wú)霜期為123 d。該區(qū)降水量少蒸發(fā)量大，年降水量約為183 mm，而年蒸發(fā)量達(dá)到2 200 mm。農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)（4—9月）太陽(yáng)輻射量為93.3～98.0 kJ/cm2，占全年的64%左右。試驗(yàn)區(qū)土壤類型為灌淤土，耕作前0～20 cm土壤基礎(chǔ)理化性狀為土壤容重為1.23 g/cm3，有機(jī)質(zhì)含量為9.10 g/kg，全氮含量為 0.85 g/kg，速效磷含量為16.5 mg/kg，速效鉀含量為 90.4 g/kg，pH值為7.6。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理，分別為免耕秸稈還田（no-till with residue retention，簡(jiǎn)稱NT）、旋耕秸稈還田（rotary tillage with residue incorporation，簡(jiǎn)稱RT）、翻耕秸稈還田（plow tillage with residue incorporation，簡(jiǎn)稱PT）和翻耕秸稈不還田（plow tillage with residue removed，簡(jiǎn)稱PT0）耕作處理。田間作業(yè)工序：常規(guī)耕作采用鏵式犁耕翻，作業(yè)深度為20 cm;旋耕為普通旋耕機(jī)旋耕2次，作業(yè)深度為8～10 cm;免耕為聯(lián)合收獲機(jī)25 cm留茬，收獲后不進(jìn)行任何土壤管理。秸稈還田處理為春小麥?zhǔn)斋@后小麥秸稈全量還田。2016、2017年在每個(gè)處理區(qū)預(yù)留樣方1 m×1 m，監(jiān)測(cè)農(nóng)田雜草群落動(dòng)態(tài)。試驗(yàn)采用裂區(qū)處理，設(shè)置3個(gè)重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為40 m2。本試驗(yàn)供試春小麥品種為永良4號(hào)，分別于2016年3月20日和2017年3月25日播種，播種密度均為6×106株/hm2，播種時(shí)一次性施入尿素150 kg/hm2，磷酸二銨300 kg/hm2作種肥，出苗期分別為2016年4月10日和2017年4月13日，其他管理措施與當(dāng)?shù)刎S產(chǎn)小麥田相同。