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。     

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。     

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。     

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。     

有机无机肥配施对晚稻产量和杂草群落的影响

为探究不同施肥措施对晚稻产量和杂草群落的影响,以1982年布置的双季稻红壤稻田长期施肥定位试验为对象,于2011年采用田间调查法研究了在以无机肥(化肥NPK)与有机肥(M)氮磷钾养分等量条件下,长期施用有机肥、无机化肥和有机无机肥配施模式下晚稻生长发育、晚稻产量及稻田杂草群落变化。结果表明,施肥能促进晚稻生长发育,显著提高晚稻产量,配施效果优于单施,以有机无机均衡配施(NPKM)效果最佳,且其晚稻产量平均高出其他配施处理17.6%;在施用有机肥的基础上,要使红壤稻田晚稻增产,需优先考虑施用氮肥,其次依次是磷肥和钾肥。施肥处理中,单施化肥最能促进晚稻杂草生物量增加,且其杂草生物量平均高出其他施肥处理32.5%,其次是配施处理中的缺磷处理(NKM);单施有机肥最能提高晚稻杂草密度,有机无机均衡配施最能降低杂草密度,且其3个取样期杂草总密度平均低于其他施肥处理34.6%,尤其能遏制狗牙根等恶性杂草生长。氮磷钾养分较均衡的处理(M、NPK、NPKM)的晚稻杂草群落多样性、均匀度和优势度随着晚稻生长发育先升后降,其他处理(PKM、NKM、NPM)大致呈增加趋势,NPK的降幅最大,其成熟期杂草群落多样性、均匀度、优势度比始分蘖期分别降低了7.0%、17.8%、8.1%。晚稻产量与晚稻不同生育期杂草生物量均呈非显著负相关。本研究对红壤双季稻田通过施肥提高晚稻产量和调控晚稻季杂草生物量、群落密度、生物多样性具有重要意义。     

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。     

稻蟹共作与常规稻田蜘蛛群落组成及多样性分析

稻蟹共作是一种新型的稻田生态种养殖技术,对推动生态农业发展具有重要意义。目前对稻田蜘蛛的研究仅限于常规稻田,而关于稻蟹共作系统蜘蛛方面的研究尚少见报道。本试验旨在研究稻蟹共作田与常规稻田中蜘蛛群落的组成及多样性特点,探索稻蟹共作田蜘蛛的发生特点,为进一步研究稻蟹共作系统生物多样性特征奠定基础。试验采用吸虫器抽吸法,系统调查了盘锦稻蟹共作田和常规稻田蜘蛛物种组成,并分析了蜘蛛群落多样性特点。结果表明：这两类稻田共调查11科31种蜘蛛,狼蛛科（Lycosidae）、皿蛛科（Linyphiidae）和园蛛科（Araneidae）数量最多,占总蛛数70%;稻蟹共作田蜘蛛个体数量显著高于常规稻田。2类稻田蜘蛛优势种均为草间钻头蛛（Hylyphantes graminicola）和拟水狼蛛（Pirata subpiraticus）。多样性指数表明,6月初蜘蛛Shannon-Wiener多样性指数最低,8-9月蜘蛛群落最高;而均匀度指数、丰富度指数总体与其呈正相关,优势度指数与其呈负相关;2类稻田蜘蛛群落多样性特点基本一致。研究结果表明稻蟹共作田和常规稻田蜘蛛种类和多样性特点没有显著差异,但蜘蛛个体数量有显著差异,即稻蟹共作田蜘蛛个体数量显著高于常规稻田。     

稻田节肢动物群落对3 种土壤改良剂的响应

试验研究了竹炭、凹凸棒石、木炭3 种土壤改良剂在吸附土壤污染物质、改善土壤物理性状时, 对稻田节肢动物群落的影响。结果表明: 3 种土壤改良剂均显著提高了蜘蛛类个体数量, 特别是优势种八斑球腹蛛(Coleosoma octomaculatum)的个体数量, 竹炭、凹凸棒石处理田八斑球腹蛛的个体数量为对照田的5 倍多,木炭处理田为对照田的4 倍多; 3 种土壤改良剂均显著降低了植食类昆虫的个体数量, 竹炭、凹凸棒石和木炭处理田的目标害虫稻褐飞虱(Nilaparvata lugens)数量分别为对照田的15%、10%和20%; 3 种土壤改良剂均显著提高了蜘蛛类的优势度, 显著降低了植食昆虫类的优势度; 竹炭和凹凸棒石处理的第1 年可显著提高节肢动物群落多样性, 第2 年对节肢动物群落多样性无显著影响, 木炭处理的每年都显著提高了稻田节肢动物群落多样性与复杂度, 增加了稻田生态系统的稳定性。     

Cyanobacterial communities of rice straw left on the soil surface of a paddy field

To estimate diversity, seasonal variation, and phylogeny of the cyanobacterial communities in rice straw placed in nylon mesh bags and left on the soil surface of a paddy field, total DNA was extracted from straw, amplified by polymerase chain reaction targeting 16S rRNA genes of cyanobacteria, and the amplicons were separated by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). These DGGE bands were sequenced. The paddy field was under flooded condition after transplanting of rice (Experiment 1) and under drained conditions after harvest (Experiment 2). The residual samples on the soil surface under upland conditions were collected just before spring plowing and were placed again on the soil surface after transplanting under flooded conditions. DGGE band patterns of cyanobacterial communities of rice straw were different under drained conditions, under flooded conditions when fresh rice straw samples were placed (Experiment 1), and under flooded conditions when residual rice straw samples were replaced (Experiment 2), indicating that the communities were influenced by both water regime of the paddy field and the degree of the rice straw decomposition. Sequence analysis of DGGE bands indicated that most of the cyanobacteria in rice straw on the soil surface in the paddy field were filamentous members belonging to Subsections III and IV. Filamentous cyanobacterial cells were observed in rice straw under flooded conditions by epifluorescence microscopy.     

Eukaryotic communities associated with the decomposition of rice straw compost in a Japanese rice paddy field estimated by DGGE analysis

To estimate the succession and phylogenetic composition of the eukaryotic communities responsible for the decomposition of rice straw compost under flooded conditions during the cultivation period of paddy rice, denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) analysis targeting 18S rDNA followed by sequencing was conducted in a Japanese paddy field. The eukaryotic communities in rice straw compost incorporated into the flooded paddy field were influenced by the mid-season drainage and mainly composed of fungi (Ascomycota, Zygomycota, and Chytridiomycota) and protozoa (Ciliophora, Euglyphida, and Dactylopodida), most of which existed continuously during the cultivation period of paddy rice. The results indicated that these eukaryotic members were associated with the decomposition of rice straw compost in paddy field soil directly or indirectly.     

转Cry1Ab/Ac基因水稻对稻田底栖动物群落的影响

转Bt基因抗虫水稻的成功研发,为有效控制鳞翅目害虫对水稻的危害提供了一条最为有效、经济的途径。稻田底栖动物群落是转Bt基因抗虫水稻的重要非靶标生物。为了解转Bt基因水稻对稻田底栖动物群落的安全性,以转Cry1Ab/Ac基因抗虫水稻‘华恢1号’(简写为HH1)为材料,以其非转基因亲本‘明恢63’(简写为MH63)为对照,以稻田底栖动物群落为指示生物,运用群落学方法,通过连续2年在江西南昌的大田试验,研究了转Cry1Ab/Ac基因抗虫水稻对稻田底栖动物群落的影响。结果显示:2012年在HH1与MH63的稻田中分别采集到底栖动物22种与25种,其中两生境中相同物种19种,两群落物种组成相似度为0.808 5,有7种优势种,优势种相似度为0.833 3。2013年在HH1与MH63稻田中分别采集到底栖动物26种与28种,两类稻田相同底栖动物22种,两群落物种组成相似度为0.814 8,有6种优势种,优势种相似度为1.000 0。2012年与2013年群落总体分析与时间动态分析均显示,两类稻田中底栖动物的物种丰富度、个体数量、多样性指数、均匀性指数及优势集中性指数变化趋势相似,且均无显著差异。结果表明:连续种植2年转Cry1Ab/Ac基因水稻HH1对南昌稻田底栖动物群落无明显的负作用。     

广东恩平市稻区越冬期不同土地利用方式下主要节肢动物多样性调查分析

连续两年对恩平市境内12个镇双季稻田越冬期的冬闲田、犁冬晒白田、冬种蔬菜、冬种马铃薯和冬闲田田埂等5种典型土地利用方式下各生境的主要节肢动物群落进行动态调查。结果表明：5类样地越冬期的主要节肢动物均以蜘蛛为主要优势种类,而鳞翅目（成虫）则成为冬种蔬菜的优势类群,5类样地的生物多样性指标均有显著差异（P〈0．05）,2005～2006年度越冬期的冬种蔬菜样地、冬种马铃薯样地的物种丰富度、均匀度和密度一类群指数均显著高于其他生境;冬种蔬菜以及冬闲田的Shannon-Wiener多样性指数（H）值较高,分别为1．8659±0．1037和1．5909±0．0938,而密度一类群指数（DG）则以蔬菜样地最大（7．5950±0．0476）。2006～2007年度越冬期与上一年度调查结果基本相同,其中蔬菜样地与田埂的日值较高,分别为1．7825±0．1454、1．1379±0．1015,冬种蔬菜的DG值最大,为11．2103±0．3512,表明冬种蔬菜对DG值有一定的促进作用,冬闲田与冬种马铃薯的Sorenson相似性系数（S1）最高,而犁冬田、田埂的S,则相对较低;犁冬田与冬种马铃薯田的Whittaker相似性系数（S2）最高,经作田与冬种马铃薯田的相似性系数S：则最低。结果表明犁冬田的各生物多样性明显差异于冬种田,冬种蔬菜对提高稻区生物多样性有重大作用。     

长期施肥对南方黄泥田冬春季杂草群落及其C、N、P 化学计量的影响

在福建黄泥田长期定位施肥试验的第27年,研究了不同施肥处理对冬春季稻田杂草群落及其C、N、P化学计量的影响。结果表明,与不施肥(CK)相比,化肥+牛粪(NPKM)、化肥+秸秆还田(NPKS)及单施化肥(NPK)处理的杂草Shannon均匀度指数(E)降低0.03~0.07个单位,NPKM与NPKS处理还同时降低了Margalef物种丰富度指数(DMG),而表征综合量度的Shannon多样性指数(H′)则降低0.02~0.16个单位。各施肥处理的杂草生物量较CK增加89.6%~214.7%。不同施肥处理还提高了杂草N、P、K养分含量,尤其是NPKM处理,各施肥处理养分积累顺序表现为:NPKM>NPKS>NPK。此外,各施肥处理降低了杂草C/N与C/P计量比值。植株C/N、C/P、N/P与土壤C/N、C/P、N/P及生物量间呈一定的显著相关。不同施肥处理影响杂草多样性及其养分吸收,施肥处理的杂草养分储量可观,培肥潜力大。杂草的C、N、P计量比一定程度上可反映土壤C、N、P计量特征。     

不同作物秸秆在旱地和水田中的腐解特性及养分释放规律

以水稻、小麦、玉米秸秆和油菜、蚕豆青秆为研究对象,采用尼龙网袋法,研究了不同秸秆翻埋入旱地和水田后的腐解特性及养分释放规律,以期为紫色丘陵区农业秸秆循环利用和秸秆还田技术提供理论依据。结果表明:秸秆翻埋还田后,5种供试秸秆腐解速率均表现为前期(0~60 d)快、后期(60~360 d)慢。经过360 d的腐解,旱地秸秆累积腐解率为52.88%~75.80%,表现为油菜水稻玉米小麦蚕豆趋势,且蚕豆青秆累积腐解率显著低于其余秸秆;水田中秸秆累积腐解率为45.01%~62.12%,表现为水稻玉米小麦油菜蚕豆趋势。5种秸秆在旱地和水田中养分释放率均表现为钾磷氮碳,在试验终点,旱地中秸秆碳、氮、磷和钾释放率分别为65.50%~87.37%、54.64%~69.72%、89.65%~98.96%和79.92%~96.63%,且油菜秸秆养分释放率高于其他4种秸秆;水田中秸秆碳、氮、磷、钾释放率变幅分别为49.95%~69.57%、32.89%~77.11%、90.70%~96.80%、77.45%~90.47%。总体表现为秸秆在旱地土壤中的累积腐解率和养分释放率均大于水田,旱地油菜和水稻秸秆较易腐解,水田水稻和玉米秸秆较易腐解释;秸秆中钾素释放速率较高。     

兰州引黄灌区小麦田杂草群落及其生态位研究

通过田间调查,并结合生态位理论和方法对不同栽培条件下兰州引黄灌区小麦田主要杂草群落组成及生态位特征进行研究。结果表明:小麦田主要杂草种类有打碗花(Calystegia hederacea)、藜(Chenopodium album)、刺儿菜(Cephalanoplos segetum)、马齿苋(Portulaca oleracea)、反枝苋(Amaranthus retroflexus)、狗尾草(Setaria viridis)、苣荬菜(Sonchus brachyotus)和萹蓄(Polygonum aviculare)。藜时间、水平、垂直生态位宽度值最高,是群落中的优势杂草;其次是打碗花,为主要杂草;且藜与打碗花的时间、水平、垂直生态位重叠值比较大。研究表明小麦田杂草群落存在潜在的变化因素,随着农田环境的变化,会导致农田杂草群落发生变化。     

稻田土壤微生物群落对稻鳖共作模式的响应特征

稻鳖共作是一种绿色、高效的生态农业种养模式,然而有关共作模式对稻田土壤微生物群落结构与功能特征的影响及其驱动因子的研究鲜有报道。为此,该研究以水稻单作（RM）和稻鳖共作（RT）处理的稻田土壤为研究对象,采用Illumina高通量测序技术分析土壤细菌和真菌群落结构的变化,并探讨土壤理化性质和微生物群落间的相关性。结果表明：1）稻鳖共作模式使土壤有机质（Soil Organic Matter,SOM）、总钾（Total Potassium,TK）、碱解氮（Alkali-hydrolyzale Nitrogen,AN）、有效磷（Available Phosphorus,AP）和速效钾（Available Potassium,AK）含量显著提高了17.82%、15.15%、13.80%、37.37%和21.57%（P<0.05）。2）稻鳖共作模式显著提高了土壤真菌群落的丰富度,改变了微生物群落结构。共作使土壤细菌变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteriota）、真菌子囊菌门（Ascomycota）和罗兹菌门（Rozellomycota）相对丰度分别增加了6.42%、1.16%、0.44%和2.96%,真菌担子菌门（Basidiomycota）相对丰度降低了0.22%。3）共线网络分析表明,稻鳖共作增加了细菌微生物网络总节点数、边数、平均聚类数和模块化,增强了微生物网络复杂度,加强了群落间的联系;共作降低了真菌微生物网络节点数,但增加了正相互作用的微生物,增强了微生物间的协同合作。4）冗余分析（Redundancy Analysis,RDA）表明,土壤有机质、全钾和速效钾含量是影响细菌群落结构变化的主要环境因子,全钾、速效钾和有效磷含量是影响真菌群落结构变化的主要环境因子。综上,稻鳖共作有利于提高稻田土壤肥力,改变土壤微生物群落结构,并提高了微生物丰富度,使微生物群落间的联系更紧密。该研究为探究科学合理的稻田栽培模式提供了重要的科学依据。     

广西钟山主要水稻土肥力变化浅析

连续十年定位监测结果表明,土壤有机质、钾素养分含量逐年下降,土壤氮素、磷素养分含量则逐年上升.主要原因是有机肥和钾肥投入量少,钾肥施用比例低.钾肥施用比例与作物产量呈极显著正相关,增施钾肥和有机肥是改善水稻土肥力的主要措施.