新型农作措施对稻麦两熟田杂草群落多样性的影响

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通过旱直播、水直播、抛秧、机插秧、麦套稻等水稻轻型栽培、免耕结合秸秆还田以及稻鸭共作等各种新型农作措施,可以达到减轻劳动强度,改善农田生态系统,减少或控制杂草的目的。农作措施通过改变农田生态环境影响着杂草群落,相关的影响方式和程度等尚缺乏系统的调查研究。水稻轻型栽培技术伴随农村产业结构调整得到较快的发展,稻作模式由传统手插秧向轻型栽培方式的转变将直接影响到稻田潜杂草群落的结构。本文研究了旱直播、水直播、抛秧、机插秧、麦套稻等最流行的5种轻型栽培模式稻田及传统手插秧稻田的种子库所构成的稻田潜杂草群落的数量特征。结果表明,在轻型栽培稻作模式中,旱直播稻田杂草种子库总密度高达228,416 seeds/m2,显著高于其他模式,麦套稻居于第二,机插秧、抛秧、水直播三种模式及传统的手插秧稻田种子库密度不足旱直播模式的1/3。纵观各模式间各类杂草种子密度,发现6种稻作模式的杂草种子库中水田杂草种子密度皆高于麦田及秋旱田杂草种子。旱直播田中的莎草科杂草与套种田的阔叶类杂草种子密度显著高于其它模式中的各类杂草种子;除旱直播田外,各稻作模式种子库中的阔叶类杂草密度普遍高于莎草科及禾本科杂草种子密度。研究表明机插秧稻田表层土壤中种子密度显著高于下部土层,而其他模式内各土层中的杂草种子密度差异不显著,同时发现旱直播稻田各土层种子密度显著高于其他模式的对应土层。从Margalef物种丰富度指数可以看出,具有几十年应用历史的传统手插秧稻田具有最高的物种丰富度,而抛秧田最低;套种与水直播两模式稻田中物种多样性指标Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou群落均匀度指数明显高于旱直播与机插秧等稻作模式,手插秧稻田的物种多样性居于中等水平。同时,对各种杂草种子的相对重要值RI降序排列,揭示了每种轻型栽培稻作模式潜杂草群落中的优势杂草种类。分析得知,水分管理的差异是轻型栽培稻田潜杂草群落多样性变化的主要影响因子之一,提出了不同轻型稻作模式间轮流实施,进而达到有效控制稻田潜杂草群落的可持续管理目标。轻型栽培稻作模式与传统的手工插秧在田间耕作与水分管理上有着显著差异,这将直接影响到稻田地上杂草群落的结构。利用“七级目测法”结合定量分析和综合评价对江苏中部的扬州、泰州和南通3个地区6种不同栽培模式稻田的杂草群落进行了调查研究,以期揭示经多年轻型栽培历史的稻田杂草群落结构及杂草危害特点。结果显示,在轻型栽培稻田中共发现杂草36种,隶属于18个科33个属。其中,杂草种类较多的科依次为禾本科、莎草科、菊科、玄参科、泽泻科、千屈菜科等。在三个地区皆表现出较高的优势度与发生频率的杂草有4种:稗、水苋菜、鳢肠与千金子,其发生频率都达到或接近100%。但是,地区间草害水平存在差异,扬州地区的杂草危害最重,泰州地区次之,南通地区相对最轻。不同的稻作模式皆对应着不同的优势杂草:机插秧模式中优势度值与发生频率皆较高的杂草为鸭舌草、水苋菜;麦套稻模式中,主要的优势杂草包括:水苋菜、马唐、鸭舌草、半边莲等;抛秧稻田中,优势杂草为稗、鸭舌草、水苋菜等;水直播稻作模式下优势杂草是稗、水苋菜、鸭舌草等;旱直播模式中其优势杂草为稗、水苋菜、千金子等。与传统的手工插秧相比,轻型栽培稻作模式下的杂草群落中,不仅物种丰富度高,而且其优势度也高。6种稻作模式杂草危害由低到高的顺序为:传统手工插秧<机插秧<抛秧<水直播<旱直播<麦套稻。为有效解决轻型栽培稻田的杂草危害难题,本文通过轻型稻作模式间轮流实施的生态控草手段,研究了旱直播稻作模式转变为水直播、麦套稻、机插秧、手插秧等模式后的杂草发生情况,以期为轻型栽培稻作模式的推广应用及稻田杂草的可持续治理提供依据。研究发现,旱直播转变为水直播、麦套稻等稻作模式后,麦套稻田杂草种类最多,共发现14种杂草,旱直播(对照)、水直播等其他4种稻作模式中皆发现12种杂草。转变后的稻作模式中皆有分布的杂草种类共有10种。稻作模式转变后,水直播模式的杂草发生总量最大,达994株/m2,麦套稻、旱直播模式的杂草发生量仅次于水直播,分别为959株/m2,792株/m2,该三种稻作模式间在杂草发生数量上差异不显著;机插秧与手插秧稻田的杂草密度极显著低于水直播等三种模式,其密度分别为374株/m2,264株/m2;另外,不同稻作模式的出草动态和优势杂草组合也相应发生了变化。总之,水稻轻型栽培模式转变后的稻田杂草群落并未完全沿袭上一年度稻作模式的杂草危害,对当季稻田杂草危害起到了一定的控制作用。在长江流域农业生态区研究了耕作方式(免耕、旋耕)、秸秆是否覆盖还田对农田杂草发生情况的影响。结果发现,按杂草发生密度大小对试验处理进行排序:麦套稻-稻套麦-不还田>麦套稻-稻套麦-秸秆覆盖还田>旋耕栽稻-稻套麦-不还田>旋耕栽稻-稻套麦-秸秆覆盖还田>麦套稻-旋耕种麦-不还田>麦套稻-旋耕种麦-秸秆覆盖还田>旋耕栽稻-旋耕种麦-不还田>旋耕栽稻-旋耕种麦-秸秆覆盖还田。对试验数据进行多因素方差分析表明,上茬作物的耕作方式对本茬作物田杂草密度的影响存在显著差异,旋耕田杂草发生密度为932株/m2,而免耕田的杂草密度则高达1149株/m2;本茬作物的耕作方式中,旋耕田杂草密度为848株/m2,免耕田杂草密度分别为1233株/m2,二者存在极显著差异;实施秸秆还田可使田间杂草发生数量有所减轻,密度为982株/m2,秸秆不还田时杂草发生密度为1099株/m2,分析表明,尽管秸秆还田在在一定程度上减少了杂草发生数量,但并未产生显著影响;本研究涉及的在三个因素中,不存在显著的互作关系。比较不同试验处理中各种杂草的相对重要值RI,可获知各自相对应的优势杂草种类。从各处理的相似性可知,本茬次麦田杂草的群落受上、下两茬耕作方式及是否覆盖还田的影响,其中本茬的耕作方式是决定杂草危害情况的首要因素,上一茬的耕作方式居于次要位置,是否实施覆盖还田,对田间杂草的影响比耕作方式的影响要小。运用群落生态学方法比较研究了连续9年稻鸭共作条件下稻田杂草种子库的动态变化及对地上杂草控制效果,结果发现种子库总密度累计下降了90.73%;其中阔叶杂草、莎草科杂草种子的下降幅度皆在95%左右,然而禾草类则仅下降了76%;稻田杂草的种子密度下降幅度大于麦田杂草;稻鸭共作使得杂草种子的垂直分布趋于均匀。通过各项生态指标可以发现,连续9年稻鸭共作后,种子库已逐渐向种类减少、密度降低、多样性下降的方向演替,种子库的构成已从陌上菜+通泉草+碎米荠+看麦娘变成了看麦娘+节节菜+通泉草+异型莎草。调查稻鸭共作条件下的田间杂草发生情况,发现其密度逐年降低,下降趋势符合阻滞模型y=k+a·ebx,参数6反映了杂草种群的下降速率,连年稻鸭共作有效控制了稻田杂草的危害。分析表明,稻鸭共作条件零灌溉水流可能会携带无法预料的杂草种子进入稻田,进而引起种子库密度的波动,因此应对水源及水渠予以重视以减少杂草种子的输入。研究结果证实连年稻鸭共作能够有效控制杂草,并使杂草种子库密度大大降低,是一种非常有效的生态控草措施。
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