耕作和有机物料还田对黑土区坡耕地田间杂草群落和生物量的影响

　　摘要：农田管理对杂草群落变化影响是现代生态农业关注的热点问题，但耕作和有机物料还田作为最常见的农田管理方式对杂草群落和生物量的交互影响尚未探明。以黑龙江省海伦市一块连续3年施行不同耕作方式[免耕(NT)、旋耕(RT)、旋耕+深松(RTS)、翻耕(PT)、翻耕+深松(PTS)、深翻耕(DPT)]和不同有机物料还田方式[无物料还田(0)、秸秆还田(1)、牛粪还田(2)]的玉米轮作农田为研究样地，调查并比较了不同耕作与有机物料还田管理模式下农田春季杂草群落特征。研究发现，经过3年耕作配施有机物料还田，玉米地的田间杂草群落结构基本稳定，常见杂草有稗草、灰菜、节骨草、蓼吊子和鸭拓草，且这5种常见杂草占杂草群落总量的72.2%～81.9%，田间偶发杂草仅占杂草群落总量的18.1%～27.8%。但耕作配施有机物料还田后，玉米地常见杂草的出现频次和种类在不同的年际间有一定的差异，耕作方式明显影响稗草、灰菜和蓼吊子在杂草群落中的占比。无物料还田条件下，翻耕相较于免耕(NT)，明显降低农田杂草的生物量;且这一降低效益随着翻耕措施的加强而加剧，即翻耕(PT)< 翻耕+深松(PTS)<深翻耕(DPT)。在秸秆还田的条件下，旋耕+深松(RTS)相较于免耕，在一定程度上增加了田间杂草的生物量;而在牛粪还田的条件下，旋耕(RT)及旋耕+深松(RTS)相较于免耕，显著地增加了田间杂草的生物量(P<0.05)。在不同的耕作配施有机物料还田条件下，土壤的容重和含水量是造成杂草群落组成年际差异的主要农田环境因素。

　　关键词：黑土坡耕地;耕作方式;有机物料还田;杂草群落;年度变化

　　作者简介：吕倩倩

　　通信作者：尧水红

　　近年来由于土地的分散经营，大动力及大型农机具在生产上的应用急剧下降，机械化深翻、深耕面积越来越少，浅旋、深松和免耕等小动力甚至无动力的保护性耕作措施在我国北方农业中逐渐占据重要的地位[1-2]。有机物料的施用可以提高土壤有机质，改善土壤结构，在一定程度上减少耕作带来的水土流失[3]。目前，针对免耕、深松等保护性耕作配施有机物料还田的研究已经涉及作物产量[4]、土壤理化性状和微生物群落[5]等多个方面。关于耕作配施有机物料还田的研究也多从农田土壤水分和营养条件着手[6-8]，考虑农田管理措施的蓄水保墒及节本增效能力。但是新的农田综合管理措施出现后，原有的生态系统和生物体系，特别是病虫草害的危害规律均会随之发生改变[9-10]。

　　农田杂草与作物竞争光照、土壤养分与水分等资源，是影响作物生长导致减产的重要因素之一[2，11-12]。因而，为保证作物良好生长，就必须全面衡量杂草存在的利弊，在农田管理的过程中采用合理措施控制农田杂草的群落状态[2]。Légère等通过多年研究发现，不同耕作措施对杂草多样性影响不大，但在决定杂草群落组成方面起主要作用[13]。韩惠芳等的研究表明，秸秆还田条件下新型耕作方式提高杂草群落的多样性[14]。李儒海等研究发现，长期单施化肥、配施猪粪或秸秆均能显著改变田间杂草的群落组成[15];且王能伟等进一步研究发现，在不同耕作配施氮肥条件下，杂草的物种丰富度和均匀度随施肥量的增加而升高[8]。因此，监测新的农田综合管理措施(免耕、深松等保护性耕作配施有机物料还田)下杂草群落和生物量的变化，对作物生长及产地环境杂草防控都有重要的意义。

　　东北黑土区坡耕地是我国玉米的黄金生产带[16-17]，在区域乃至全国粮食生产安全起着十分重要的作用。耕作、秸秆的直接或过腹还田将改变土壤的温度、湿度及养分，影响农田杂草的生长发育过程[7，14]，改变田间杂草群落组成，导致部分草害孳生，影响作物产量，因此有必要对其进行专门的研究。国内外学者在研究农田管理措施对杂草群落变化的影响时，大多仅分析了不同耕作[4，18]、秸秆还田[19-20]或综合管理措施下[14，21]杂草群落的当季现状，甚少有研究监测不同农田管理措施下杂草群落的多年动态。本研究选取典型黑土区坡耕地农田为试验对象，连续3年监测不同耕作配合有机物料还田处理后，玉米田杂草的群落组成和生物量的变化，以期探明新农田综合管理措施下杂草群落演变的主控因素，为建立杂草综合防控技术提供数据支撑，为黑土区农业可持续发展提供理论依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 试验区概况

　　试验地点为黑龙江省海伦市中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土水土流失监测站(47°21′N，126°50′E)，试验地块为东北典型的漫岗坡耕地，坡度约为3°，海拔210 m，处于温带大陆性季风气候区，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，年均气温为1.5 ℃，年均降水量为530 mm，有效积温 2 450 ℃，日照时间2 600～2 800 h，无霜期约 120 d。土壤类型为黄土母质发育的典型黑土，2015年试验开始前0～20 cm土壤的理化性质为pH值5.92、有机质含量20.16 g/kg、全氮含量1.53 g/kg、速效钾含量226.2 mg/kg、有效磷含量31.3 mg/kg。

　　1.2 试验设计

　　试验采用裂区设计，耕作方式为主处理，包括免耕(NT)、旋耕(RT)、旋耕+深松(RTS)、翻耕(PT)、翻耕+深松(PTS)和深翻耕(DPT)6种方式。有機物料还田为副处理，包括无物料还田(0)、秸秆还田(1)和牛粪还田(2)3种方式。每个处理设3次重复，共18个主处理区，54个裂区，每个裂区面积为55 m2。其中，免耕+无物料还田的NT0处理为其他处理的对照。

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文章名称： 耕作和有机物料还田对黑土区坡耕地田间杂草群落和生物量的影响

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