农田土壤养分如何调节杂草群落结构及其生物多样性——以长期施肥下的砂姜黑土田冬小麦杂草群落为例

摘要

以往的研究表明长期施肥能明显改变农田杂草群落结构,但土壤养分对杂草群落结构与生物多样性的调节作用缺乏深入探讨.为此,我们对安徽蒙城一个持续15年的砂姜黑土田长期定位施肥试验点冬小麦杂草群落进行了研究.结果表明,在本研究的土壤类型及耕作制度下,大量养分元素对冬小麦杂草群落结构的调节能力大小依次为N＞P＞K,且N、P在影响群落内物种组成的同时,也影响着物种的个体发生量,而K则只影响着物种的个体发生量.具体结果为:土壤全N含量(0.69±0.02)～(0.94±0.01)g/kg与杂草群落生物多样性指数呈直线相关,随着土壤全N的增加,杂草群落物种丰富度和群落优势度逐渐增大,而物种多样性和群落均匀度逐渐降低.土壤有效P含量(6.35±0.22)～(26.74±0.46)mg/kg与杂草群落生物多样性呈二元线性关系,随着土壤有效P的增加,杂草群落物种丰富度和群落优势度呈倒U形抛物线变化,先下降随后上升,而物种多样性指数(Shannon-Wiener指数)及群落均匀度指数(Pielou指数)则呈正U形抛物线变化,先上升随后下降.土壤有效K含量(89.24±2.57)～(194.21±3.79)mg/kg的增加,直接增加了群落优势度和群落均匀度,而对物种丰富度和物种多样性的影响未能体现.这一结果同时表明,砂姜黑土小麦田长期的N、P、K肥的平衡施用,在保证小麦获得高产的前提下,也通过保护非优势的杂草种类和抑制优势杂草种类,维持杂草群落的生物多样性与稳定性,达到控制杂草为害的目的.从一定意义上说,砂姜黑土田冬小麦的平衡施肥恰好站在了兼顾杂草控制与杂草多样性保护的平衡点上,几乎完美地实现了平衡施肥的经济效应与生态效应的统一.不幸的是,平衡施肥的生态效应往往被人所忽视.