施肥模式对晚稻田杂草群落的影响

【目的】长期不合理施化肥对生态环境的影响已经引起学者和公众的关注,有机肥的施用越来越受到重视。揭示有机肥对农田杂草群落影响的机制、预测有机农业环境下杂草群落的演替趋势十分困难。本文对比研究不同施肥模式下农田杂草的群落特征,探索晚稻田杂草群落结构演变趋势,以期为现代农业中有机肥的合理施用和农田生物多样性保护提供科学依据。【方法】通过田间长期定位施肥试验,运用群落生态学方法研究了晚稻种植季五种施肥处理区杂草群落的结构特征及其生物多样性。在每个小区随机设置5个面积为0.25 m2的样方,记录各样方内杂草物种种类、每个种类杂草的数量,调查杂草的盖度与频度;测定稻谷理论产量;使用照度计测量地表与水稻冠层顶部的光照强度,计算光照透过率;测定耕作层土壤的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量。计算杂草的重要值,采用物种丰富度(S)和Shannon-Wiener指数(H)测定杂草群落的生物多样性;以15个处理小区中的11种常见杂草的重要值构成原始数据矩阵,应用SPSS16.0软件进行主成分分析和典范对应分析。【结果】晚稻田不同施肥处理土壤养分以及光照透过率差异显著,施有机肥的处理晚稻稻谷产量高于CK与NPK纯化肥处理。CK处理区优势种为野荸荠-节节菜-异型莎草-鸭舌草,NPK处理区优势种为双穗雀稗,NPK5/5和NPK3/7处理区优势种为双穗雀稗-鸭舌草,NPK7/3处理区优势种为双穗雀稗-鸭舌草-稗。主成分分析结果表明15个施肥处理小区的杂草群落可以分为三大类:第一类是CK处理;第二类是NPK3/7处理;第三类是NPK、NPK5/5、NPK7/3三个处理。主成分Factor 1与有机质、碱解氮以及有效磷呈极显著负相关(P0.01),与光照透过率呈极显著正相关(P0.01)。典范对应分析结果显示,节节菜、野荸荠与牛毛毡比较适宜生长在CK处理区,双穗雀稗适宜在NPK7/3处理区生长,鸭舌草、陌上菜以及四叶萍适宜生长在NPK3/7处理区。有机肥处理区的物种丰富度与物种多样性指数处于NPK与CK之间,且随着有机肥比例的增加物种数增加。物种丰富度以及物种多样性指数与有机质、碱解氮以及有效磷呈极显著正的"U型"相关(P0.01),与速效钾呈显著负相关(P0.05),与群落光照条件呈极显著正相关(P0.01)。【结论】晚稻田杂草群落特征与土壤有机质、碱解氮、有效磷含量以及地表光照透过率关系密切。均衡施用有机和无机肥可以显著降低杂草群落的优势种数量,将杂草群落的优势种数量以及生物多样性维持在不施肥与纯施化肥处理区之间。因此,可以通过调整有机肥的施用量来调控农田杂草生长及群落特性,实现农田杂草的科学综合管理。综合考虑晚稻稻谷产量和杂草群落生物多样性状况,NPK3/7(化肥30%+有机肥70%)施肥模式既可以保证作物的优质高产,也可以较好地维持杂草群落的生物多样性。     

规模化稻鸭生态种养对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响

为探索规模稻鸭生态种养稻田杂草群落的变化动态,运用植物群落生态的方法研究了规模稻鸭生态种养、常规稻鸭生态种养和水稻单一种植稻田杂草的群落变化特点及控草效果。结果表明:规模稻鸭生态种养杂草密度显著降低,与水稻单一种植比较防效为94%;水稻分蘖到孕穗期稻田杂草主要由看麦娘(Alopecuruspratensis)、稗草(Echinochhloa crausgalli)、狗牙根(Cynodon dactylon)、水花生(Alternanthera philoxeroides)、鸭舌草(Mouochoria vaginalis)、水竹叶(Murdannia triquetra)和鳢肠(Eclipta prostrata)组成,抽穗期到成熟期主要由水花生、稗草、狗牙根和水竹叶组成。研究还表明,规模稻鸭生态种养水稻分蘖期物种丰富度、Simpon指数、Shannon-Wiener指数略高于水稻单一种植,Pielou指数低于水稻单一种植;孕穗期到成熟期物种丰富度、Simpon指数、Shannon-Wiener指数低于水稻单一种植,Pielou指数显著高于水稻单一种植。水稻全生育期规模稻鸭生态种养与常规稻鸭生态种养比较稻田杂草密度、杂草生物量和多样性指数差异不显著,但杂草生物多样性指数略有提高。说明规模稻鸭生态种养显著改变稻田杂草的群落结构和组成,可抑制杂草发生危害,达到有效控草目的。     

秀山县稻田杂草种类及危害情况调查

2019年,秀山县开展了稻田杂草种类及危害程度调查。结果表明,秀山县稻田杂草种类有25科57种,其中莎草科杂草15种,禾本科杂草6种,眼子菜科4种,鸭跖草科3种,千屈菜科3种,其他种类均为1～2种。密度较大的杂草有青萍、水绵、满江红、牛毛毡、黑藻、金鱼藻、轮藻等;频度较大的杂草有青萍、空心莲子草、稗草、双穗雀稗、鸭舌草、野慈菇、野荸荠、水绵、眼子菜、千金子等;多度较大的杂草有青萍、水绵、轮藻、满江红、牛毛毡、金鱼藻、黑藻等。按照"三层三级目测调查法"调查杂草的危害等级,发现秀山县稻田杂草优势种为稗草、青萍、满江红、金鱼藻、矮慈菇、牛毛毡、水绵等。     

浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及多样性的影响

在农业可持续发展的背景下,稻田杂草防控需要兼顾生物多样性的保护。为了解浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响,运用群落生态学的方法,研究了多根紫萍覆盖(SP)、少根紫萍覆盖(LP)和不投放浮萍(CK)3种处理下稻田杂草发生量和群落多样性在水稻4个生育期(分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期)的动态变化,并对水稻产量进行分析。结果表明:SP和LP处理在前两生育期分别比CK显著降低杂草密度60.3%～75.8%和81.1%～90.4%,在整个水稻生育期能分别降低杂草鲜重生物量48.0%以上和81.3%以上,杂草群落中阔叶类杂草比例明显下降。不同处理下,稻田最主要杂草类别均是莎草科杂草;不同处理的杂草群落中重要杂草的种类和相对重要程度都有较大差异,SP和LP处理重要值较高的杂草均为莎草科的萤蔺和碎米莎草,CK处理重要值较高的杂草则为阔叶类的鸭舌草;在多数生育期,两种浮萍覆盖下的杂草群落的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数均与CK无显著差异。SP和LP处理水稻的每穗粒数和穗重均有不同程度显著提高, SP处理的水稻产量显著提高28.0%。综合上述分析,稻田投放初始覆盖面积70.0%的多根紫萍和少根紫萍都能在降低稻田杂草密度和生物量的同时维持杂草群落的多样性,且多根紫萍覆盖能促进水稻产量增长,对保护稻田生物多样性和促进农业可持续发展有重要意义。     

不同直播方式对南方稻田杂草发生及早籼稻产量的影响

为探究不同直播方式稻田杂草的发生规律,解决杂草防除难题,本试验以常规稻中嘉早17和杂交稻两优819为供试材料,设置旱直播、湿直播和水直播3种直播方式,研究不同直播方式对南方稻田杂草发生及早籼稻产量的影响。结果表明,不同直播方式下稻田杂草种类差异不明显,其杂草种类主要有稗草、雀舌草和牛筋草等禾本科杂草及鸭跖草、鸭舌草、马齿苋和水竹叶等阔叶类杂草;但不同直播方式下稻田杂草的优势种群差异明显,旱直播稻田以稗草为优势种群,占总杂草比例的48.60%~54.17%,而湿直播和水直播稻田均以鸭舌草为优势种群,分别占总杂草的43.00%~46.44%、36.00%~38.66%。不同直播方式下稻田杂草数量差异显著,2供试品种的稻田杂草数量排序均为旱直播湿直播水直播,旱直播杂草数量比湿直播、水直播分别降低3.44%~6.71%、40.92%~42.89%,且旱直播稻田杂草干物质量也均低于湿直播和水直播。与湿直播、水直播方式相比,旱直播提高了2供试品种的出苗率、有效穗数及结实率,并显著增加了水稻产量,2供试品种产量增幅分别达21.26%~27.65%、28.52%~35.49%。此外,不同直播方式下早籼稻品种间杂草发生与产量变化趋势基本一致。综上,采用旱直播方式可减少稻田杂草发生,提高早籼稻产量。本研究结果为实现直播稻高产稳产提供了理论依据。     

淹灌和间歇灌溉对晚稻田杂草群落多样性的影响

为探明节水灌溉对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响,运用群落生态学方法,开展了淹灌与间歇灌溉2种灌溉模式下水稻不同生育阶段稻田杂草群落动态变化研究。结果表明:间歇灌溉和淹灌稻田杂草种类分别有10科13属14种、10科11属11种;间歇灌溉稻田各生育期杂草密度平均降低27.8%;优势杂草种类虽与淹灌基本一致,但阔叶类杂草矮慈姑重要值降低9.76%,单子叶杂草浮萍重要值降低65.38%;间歇灌溉稻田以旱生杂草生长为主,总体各生育期旱生杂草群落密度增加277.51%,水生杂草群落密度降低81.44%,而淹灌稻田以水生杂草为主;间歇灌溉稻田Margalef物种丰富度指数、Shannon-Wienner多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数,平均提高27.01%、14.31%、9.09%和3.48%,乳熟期差异尤为显著。间歇灌溉提高了稻田杂草多样性,有效地抑制了优势种杂草生长,有利于改善稻田生态保护。该研究可为节水灌溉稻田杂草控制及多样性保护提供科学依据。     

鸭舌草对水稻生长和产量性状的影响及其防治经济阈值的研究

鸭舌草是稻田的恶性杂草,严重危害水稻生长发育,降低水稻产量。通过研究稻田鸭舌草的危害及其防治经济阈值,可以达到规范稻田鸭舌草防除体系、推动杂草防除现代化和减少除草剂对生态环境污染的目的。采用大田试验研究了不同密度的鸭舌草对水稻生长发育和产量性状的影响及其防治经济阈值。研究结果表明,本试验条件下,当鸭舌草密度为80株·m-2时,鸭舌草积累的生物量(鲜重)达17 t.hm-2,地上部吸收的N、P、K养分分别为32.66 kg·hm-2、9.17 kg·hm-2和58.17 kg·hm-2。在鸭舌草的竞争下,田间光照状况恶化,水稻生长受到抑制。鸭舌草密度为80株·m-2的处理与无鸭舌草对照相比,水稻株高下降20%,有效穗下降46%,穗长下降11%,而水稻空粒数增加3.5倍,导致产量降低55%。平方根模型可以较好地拟合鸭舌草密度(x)与水稻产量损失率(y)间的关系[y=8.437 1+5.024 9sqrt(x),F=177.42,P<0.000 3]。在水稻产量为6 000~9 000 kg·hm-2时,人工防除鸭舌草的经济阈值为4.0~14.8株·m-2;而4种化学除草剂[10%苄嘧磺隆WP、10%吡嘧磺隆WP、48%灭草松水剂、56%二甲四氯钠粉剂(辉县)]计算的经济阈值较低,为1.0~1.6株·m-2。结果说明,鸭舌草对水稻生长有抑制作用,并导致水稻产量损失;而经济阈值的计算表明,化学除草剂防治鸭舌草具有明显的经济优势。     

全程机械化生产对双季稻病虫草发生及产量的影响

为探索不同翻耕栽植方式对双季稻病虫草发生和产量的影响,对旋耕-机插、旋耕+牛耕-机插、牛耕-机插、旋耕-手插等4种翻耕栽植方式进行了比较试验。结果表明,未施药区4种翻耕栽植方式早稻主要病虫草为纹枯病（Rhizoctonia solani）、稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）、鸭舌草（Monochoria vaginalis）和稗草（Echinochloa crusgalli）,晚稻主要病虫草为纹枯病、稻纵卷叶螟、稻飞虱（Sogatella furcifera,Nilaparvata lugens）、鸭舌草和稗草。在肥水管理相同的条件下,早、晚稻纹枯病病情指数孕穗期分别为8.25～13.31和17.60～23.10,乳熟期分别达13.75～20.90和20.02～23.76,其中旋耕-手插方式重于旋耕-机插方式,牛耕-机插方式重于旋耕-机插方式。早稻二代稻纵卷叶螟发生较重,卷叶率为15.03%～16.67%;晚稻四代和五代稻纵卷叶螟发生较重,卷叶率分别为29.67%～33.48%和60.09%～65.45%,4种翻耕栽植方式早、晚稻稻纵卷叶螟发生量差异不显著。晚稻稻飞虱前期虫口密度偏低,齐穗期为425～550头/百丛,至乳熟期达1 200～1 600头/百丛,其中以旋耕-手插处理虫口密度最高,旋耕-机插虫口密度最低。早稻稻田杂草有鸭舌草、稗草、矮慈姑、千金子、水竹叶等,均以鸭舌草和稗草为优势种群,分别占总草的68.00%和29.70%;晚稻稻田杂草有鸭舌草、稗草、节节菜、千金子、香附子、空心莲子草等,均以鸭舌草和稗草为优势种群,分别占总草的69.60%和17.40%。早、晚稻以牛耕-机插处理杂草发生量最大,其次分别为旋耕+牛耕-机插和旋耕-机插处理,旋耕-手插处理杂草发生量最小。测产对比方差分析表明,4个种翻耕栽植方式产量差异不显著。在病虫草发生初期,选用适当的农药可有效控制不同翻耕栽植方式病虫草发生,早、晚稻平均增产10.00%和7.88%。该研究为双季稻区水稻全程机械化生产病虫草防治技术的推广提供参考。     

转CryIAb水稻对稻田杂草群落组成及多样性的影响

尽管基因工程技术可以增加作物产量, 但转基因作物是否对农田生态产生影响受到广泛关注。本研究通过田间定位试验, 应用群落生态学方法研究了转CryIAb基因抗虫水稻"Mfb"连续2年在传统栽培和半野生条件下对稻田杂草群落组成及多样性的影响。调查结果显示: 转CryIAb基因稻"Mfb"与非转基因稻"明恢86"田间杂草种类没有显著差异。稻田杂草的频度和密度与栽培方式有关, 半野生稻田杂草的频度和密度显著高于传统稻田, 但相同栽培条件下, 转基因稻"Mfb"与非转基因稻"明恢86"田间杂草频度和密度在整个生长期内均无显著差异。半野生稻田物种丰富度(Sr)指数明显大于传统稻田; 相同栽培条件下, 相同生长时期抗虫转基因水稻"Mfb"与其非转基因对照"明恢86"对稻田杂草群落丰富度的影响差异不显著。稻田杂草群落优势度(D)、均匀度(J)以及多样性(H)各处理、各生长时期内转基因稻与非转基因稻相比均没有显著差异。稻田杂草Shannon-Wiener多样性指数变化无明显规律, 相同栽培方式相同生长期的抗虫转基因水稻"Mfb"与其非转基因对照"明恢86"的Shannon-wiener指数差异不显著。综合上述分析, 转CryIAb基因抗虫稻对稻田杂草群落的组成及多样性没有显著影响。     

秀山县稻田杂草发生态势及控制技术探讨

通过对秀山县稻田杂草发生危害状况及萌发、生长趋势的调查研究,结果表明:秀山县稻田杂草有20科32种,各地种群组合差异较大,群落结构复杂,发生频度较高的有8科9种杂草,优势草种为:牛毛毡、草茨藻、节节菜、鸭舌草等;杂草发生量大,密度高,危害重;杂草发生危害时间长,出草高峰在插秧后10～25天。根据田间草害发生态势,提出了“前期药除,中期水控、药补,后期人工拔除”的综合治理对策。     

空心莲子草在稻田生态系统中的生长特性及对水稻生长发育的影响

为了解空心莲子草在正常耕作稻田中的入侵能力与水稻对该草的抵抗能力,本文通过在秧苗移栽后的稻田中移植少量空心莲子草繁殖体,人工模拟空心莲子草入侵稻田的方法,研究了该草在稻田中的入侵生长繁殖特性及其对水稻生长发育的影响。结果显示:在人工移入空心莲子草后的第一个水稻生长季内,空心莲子草长势较弱,其植株克隆数与直立茎秆数从水稻分蘖前期至成熟期均无显著变化,仅株高增长极显著,但茎秆纤细柔软,部分茎秆顶端弱化,叶片弱小卷曲,出芽量很低或几乎没有新芽生长。空心莲子草对水稻分蘖、有效分蘖与株高等参数均无显著影响。空心莲子草在田埂上与稻田边缘的生长主要表现为该草的覆盖度、直立茎秆数与株高的显著增加,难以向稻田中扩散生长。研究结果表明,空心莲子草在耕作稻田中不能形成严重入侵态势。建议保持稻田于耕作状态,可有效防止空心莲子草的入侵。     

Effect of Plant Residue on Germination of Selected Rice Cultivars

Abstract

The effects of rice straw and alligator weed (Alternanthera philoxeroides) residue on germination of selected rice cultivars grown in Louisiana were studied. Germination was influenced by both plant residue source and application rate. Alligator weed, which caused a rapid decrease in soil redox and pH, had a greater impact on germination than rice straw addition. There were distinct differences in rice cultivars ‘response’ to plant residue application rate and source. Alligator weed showed significant germination inhibition for all cultivars tested as compared to rice straw.     

Estimation of economic threshold level of alligator weed (Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb.) to Tackle Grain quality and yield Losses in Rice

Alligator weed (Alternanthera philoxeroides) is the most troublesome invasive weed in transplanted rice ecosystems worldwide. A two-year field study was conducted to estimate economic threshold levels and the season long competitive effect of six alligator weed densities (0, 2, 4, 8, 16, and 32 plants m^?2) on yield and quality traits of transplanted rice. A gradual linear incline in dry weight of alligator weed was observed with an increase in its density from 2 to 32 plants m^?2. Maximum N (15.93–18.26 kg ha^?1), P (15.10–16.46 kg ha^?1) and K (16.34–17.81 kg ha^?1) uptake by alligator weed was recorded at its density of 32 plants m^?2. More micronutrient loss to the tune of 6.53, 47.92, 19.99, and 38.42 mg kg^?1 for Cu, Fe, Zn, and Mn, respectively was observed at the same density. Increasing density of alligator weed caused more losses in paddy yield (up to 21.37–23.78%), amylose and rice grain protein contents. According to a nonlinear hyperbolic regression model, maximum paddy yield loss of rice at asymptotic value of alligator weed density was 38.8% during 2011 and 42.4% during 2012. Economic threshold value of alligator weed was estimated 1.5 and 1.3 plants per m² during 2011 and 2012, respectively.     

基于ASTERGDEM数据的湖北省地形起伏度及其与人口和经济的关系研究

[目的]探讨湖北省地形起伏度及其与人口和经济的定量关系,为制定合理的人口经济政策、引导人口经济合理布局和治理生态环境等方面提供科学依据。[方法]采用邻域分析法、均值变点法等方法,确定湖北省地形起伏度最佳统计单元,根据分级标准绘制湖北省地形起伏度分级图,并分析地形起伏度对研究区人口和经济分布的影响。[结果]湖北省地势整体上以平原、丘陵为主,平原地貌类型主要分布在江汉平原,丘陵主要分布在黄冈北部、咸宁、黄石南部、鄂西北和鄂西南大部,两者占湖北省面积的70%。随着地形起伏度的增加,县域人口密度和经济密度逐渐降低,呈显著负相关,而且县域地形起伏度越小,人口密度和经济密度在垂直方向越分散。[结论]地形起伏度与县域人口密度和经济密度有负相关性,对区域人口和经济分布有一定的影响。     

旱改水对水稻幼苗生长的影响及秸秆的改良作用

本研究以江汉平原旱改水为研究背景,采用土壤盆栽试验和室内淹水培养相结合的方法,以多年水稻土为对照,研究了多年棉田土旱改水及添加秸秆(9 g·kg-1)对水稻幼苗生长和矿质元素吸收的影响以及土壤氧化还原电位和有效态铁、锰、铜、锌含量变化,为旱改水水稻的种植提供参考。结果表明,棉田土旱改水后,水稻幼苗生长缓慢并出现失绿黄化症状,其地上部干重和叶绿素含量仅分别约为水稻土处理的30%和20%。旱改水处理水稻植株Fe含量显著低于、而Cu和Zn含量则显著高于水稻土处理。棉田土旱改水土壤氧化还原电位(Eh)显著高于水稻土;淹水处理10 d,土壤DTPA-Fe含量仅为水稻土的7%左右,而DTPA-Cu和DTPA-Zn含量则分别是水稻土的1.4~2.5倍和1.6~1.8倍。随着淹水时间的延长,棉田土旱改水土壤有效态铁含量逐渐增加,有效态锰、铜和锌含量呈先升高后降低趋势;到淹水处理的第28 d,棉田土旱改水土壤有效态铁、锰、铜和锌含量与水稻土之间的差异逐渐缩小。Fe不足及Cu过量可能是导致旱改水水稻幼苗生长缓慢、失绿黄化的主要原因。旱改水条件下添加秸秆可以降低土壤的Eh值,提高土壤DTPA-Fe含量及降低土壤DTPA-Cu和DTPA-Zn含量,显著提高旱改水初期水稻幼苗叶绿素含量,但对水稻生物量无显著影响。添加秸秆并不能完全消除旱改水对水稻幼苗生长的抑制作用。     

不同植稻年限土壤剖面基本性质与水-氮分布的关系

在江汉平原典型农业区选定不同水稻种植年限(2、18、100a)的稻田,采用野外调查与室内分析相结合的方法,量化不同稻田土壤剖面基本性质和水–氮分布特征,以揭示内在原因,探讨适宜不同水稻种植年限稻田的水–氮管理方式,为提高稻田水–氮利用率和减少稻田面源污染提供科学依据。结果表明:对于不同水稻种植年限农田,土壤剖面基本性质差异明显。耕作层和犁底层厚度随水稻种植年限的延长而增加;土壤有机质在耕作层富集,且随水稻种植年限的延长含量增加;耕作层土壤容重随水稻种植年限的延长而减小,犁底层土壤容重则增大;受耕作和淋溶条件的影响,犁底层和心土层的黏粒含量随水稻种植年限的延长而增加;饱和导水率(Ks)随水稻种植年限的延长而降低,犁底层Ks差异较大,2、18、100a稻田犁底层Ks分别为37.02、8.45、3.11cm/d。土壤剖面基本性质的差异影响水–氮的剖面分布特征。土壤水分和硝态氮含量随水稻种植年限的延长而增加,2、18、100 a稻田土壤剖面(0～100 cm)平均含水量分别为0.39、0.46、0.54cm3/cm3,硝态氮含量分别为3.75、6.27、9.85mg/kg。铵态氮储量远低于硝态氮储量,且受水稻种植年限影响较小;2、18、100 a稻田土壤剖面铵态氮与硝态氮储量比值分别为0.61、0.39和0.30。在灌溉和施肥方式上,水稻种植年限短的稻田适合少量多次的管理方式以减少渗漏损失;而年限长的稻田可适当提高单次灌溉量以减少灌溉次数,进而减少劳力消耗。