耕作方式對華北寒旱區(qū)農(nóng)田雜草群落結(jié)構(gòu)及土壤物理特性的影響.pdf

1、冀西北壩上地區(qū)位于我國華北農(nóng)牧交錯帶，屬于典型的高原、半干旱地區(qū)。長期以來由于過度開墾植被破壞嚴重，導(dǎo)致土壤嚴重侵蝕。制約當?shù)胤N植業(yè)發(fā)展的主要因素為干早以及嚴重的土壤風蝕退化，采用保護性耕作方法將會對緩減以上矛盾起到重要的作用。為了明確不同耕作方式對農(nóng)田雜草群落結(jié)構(gòu)及土壤物理特性的影響特征，于2012-2013年在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)張北實驗站，依托華北寒旱區(qū)定位10年的免耕、深松、翻耕田間試驗基礎(chǔ)，通過輔助設(shè)置10年免耕、深松后的翻耕處理，監(jiān)

2、測了砂質(zhì)栗鈣土與壤質(zhì)草甸栗鈣土2種土壤類型下，燕麥田不同耕作方式的雜草總密度、優(yōu)勢雜草種類、雜草多樣性指數(shù)與生物量;燕麥田不同耕作方式下的土壤水分、硬度和容重變化，與燕麥產(chǎn)量效應(yīng);結(jié)合對免耕玉米田多年生雜草入侵與蔓延特征的研究，明確了區(qū)域農(nóng)田雜草群落結(jié)構(gòu)與土壤環(huán)境的關(guān)系，耕作措施的土壤物理特征與作物產(chǎn)量效應(yīng)。主要研究結(jié)果如下:
　　1、對試驗田主要雜草的監(jiān)測表明，2012年砂質(zhì)栗鈣土燕麥田雜草出現(xiàn)9種，包括一年生雜草4種和多年生雜

3、草5種;壤質(zhì)草甸栗鈣土燕麥田10種，包括一年生雜草3種和多年生7種。2013年種類明顯增多，砂質(zhì)栗鈣土燕麥田雜草為20種，包括一年生雜草13和多年生雜草7種;壤質(zhì)草甸栗鈣土20種，包括一年生雜草11種和多年生9種。區(qū)域農(nóng)田雜草群落結(jié)構(gòu)以狗尾草(setaira viridis）為主。
　　2、華北寒旱區(qū)燕麥田長期免耕下，砂質(zhì)栗鈣土不同生育期免耕田草密度達翻耕的1.56-4.03倍，而長期免耕與松耕后的翻耕處理，田草密度與翻耕差異不顯

4、著;壤質(zhì)草甸栗鈣土免耕燕麥田草達翻耕的1.33-5.14倍。免耕區(qū)域田草群落結(jié)構(gòu)以狗尾草為主，長期免耕具有容蓄多年生宿根類田草趨勢，而翻耕具有降低一年生田草密度、滅除淺位性宿根草、激發(fā)深位性宿根草的特征。耕作方式與土壤類型共同影響與決定農(nóng)田草群落特征。
　　3、2012年免耕下砂質(zhì)栗鈣土與壤質(zhì)草甸栗鈣土燕麥田的田草Shannon多樣性指數(shù)(H')分別達0.429和0.531，2013年雜草密度大、種類多，使H'大幅度增加，分別為1

5、.070和1.001。農(nóng)田植物群落表現(xiàn)強勢自然演化特征。
　　2012年免耕砂質(zhì)栗鈣土燕麥田免耕處理雜草生物量是翻耕和深松處理的1.34、2.14倍，而燕麥生物產(chǎn)量較翻耕和深松減產(chǎn)46.16％和18.72％;壤質(zhì)草甸栗鈣土燕麥田免耕處理雜草生物量是翻耕和深松處理的2.26和2.01倍，燕麥生物產(chǎn)量較翻耕和深松減產(chǎn)22.29％和27.85％。2013年免耕砂質(zhì)栗鈣土燕麥田，免耕處理雜草生物量是翻耕和深松處理的2.49、1.89倍，而

6、燕麥生物產(chǎn)量較翻耕和深松減產(chǎn)23.15％和14.18％;壤質(zhì)草甸栗鈣土燕麥田免耕處理雜草生物量是翻耕和深松處理的2.09和1.54倍，使得燕麥生物產(chǎn)量較翻耕和深松減產(chǎn)14.24％和18.24％。田草多樣性與作物高產(chǎn)性相悖演化。
　　4、壤質(zhì)草甸栗鈣土3年免耕玉米田距根源地1m處的A區(qū)域，雜草密度164.67株/m2，分別為距根源3m處的B區(qū)域、5m處的C區(qū)域、7m處的D區(qū)域的2.00倍、5.81倍、11.76倍，差異顯著。雜草群落

7、結(jié)構(gòu)以賴草為主， A區(qū)域賴草密度123.00株/m2，分別是B、C、D的1.92倍、6.71倍、92.48倍，差異均顯著。多年生根莖型賴草的蔓延，明顯地表現(xiàn)為以試驗地外的賴草根源地為核心的向玉米田內(nèi)的侵入過程。
　　玉米田免耕處理A區(qū)域雜草的Shannon多樣性指數(shù)(H')、Simpson多樣性指數(shù)(D)、Pielou均勻度指數(shù)(J)及Margalef物種豐富度指數(shù)(DMG)分別為0.807、0.387、0.459和0.991，顯

8、著地低于C和D區(qū)域。運用生物量（包括作物）計算農(nóng)田生物多樣性，玉米田免耕處理A區(qū)域的H'、D、J及DMG分別為0.989、0.577、0.751、0.534，均顯著高于B、C、D。玉米免耕田賴草逐步由根源地向內(nèi)蔓延。農(nóng)田長期免耕作業(yè)，使植物群落表現(xiàn)強勢自然演化的特征。
　　5、不同耕作方式處理在燕麥播期與苗期，耕層土壤貯水量差異顯著。砂質(zhì)栗鈣土田，播期免耕含水量6.71％，高于翻耕6.27％含水量0.44個百分點。苗期各耕作方式的

9、土壤含水量差異最大，以松耕最高，達10.10％，高于翻耕7.50％含水量2.60個百分點。壤質(zhì)草甸栗鈣土田，苗期松耕最高，達18.13％，高于翻耕16.79％含水量1.34個百分點。
　　燕麥農(nóng)田耗水強度抽穗期達到最高，砂質(zhì)栗鈣土田抽穗期耗水強度分別達到5.65 mm/d、5.71mm/d、5.28mm/d，是拔節(jié)期的2.31倍、1.85倍、1.59倍。至成熟期，耗水強度降至1.01 mm/d、1.09 mm/d、1.09 mm/

10、d。壤質(zhì)草甸栗鈣土連續(xù)11年的免耕、深松與翻耕抽穗期耗水強度分別達到5.42 mm/d、5.42 mm/d、5.39 mm/d，是拔節(jié)期的1.68倍、1.26倍、1.88倍。至成熟期，降至0.26mm/d、0.18 mm/d、0.27 mm/d。
　　6、10年免耕砂質(zhì)栗鈣土田0-20cm土層的4個土層具有中層比表層和底層高的特征。分蘗期較明顯，中層土壤硬度為19.58 kg/cm2，約是表層的3倍，約是底層的1.5倍。免耕各土層

11、土壤硬度均比翻耕高。免耕處理隨莜麥生育期的推移5-15cm土層的硬度呈不穩(wěn)定遞減趨勢。播前期10-15cm土壤硬度為36.50kg/cm2，約為成熟期的1.5倍。壤質(zhì)草甸栗鈣土燕麥田10年翻耕處理土壤硬度呈現(xiàn)隨生長季時間推移，硬度逐漸增加的過程，但一季之后的各層土壤硬度只有免耕處理的1/6～1/4。同一生育時期，11年的免耕處理0-20cm土壤平均硬度均明顯高于其它4種耕作措施，砂質(zhì)栗鈣土燕麥田免耕土壤硬度為深松1.46～2.58倍，為

12、翻耕3.39～5.98倍;壤質(zhì)草甸栗鈣土燕麥田免耕為深松1.43～2.47倍，為翻耕1.64～3.88倍。深松位于免耕和翻耕之間，免耕、深松第2次翻耕處理的土壤硬度與翻耕近似。砂質(zhì)栗鈣土燕麥田免耕各層土壤硬度遞增，而壤質(zhì)草甸栗鈣土中層(5-15cm)大于表層(0-5 cm)和下層(15-20cm)。硬度與土壤含水量相關(guān)。
　　7、砂質(zhì)栗鈣土燕麥田播種期多年免耕、深松、翻耕0-20cm平均土壤容重為1.55 g/cm3、1.51g/

13、cm3、1.50 g/cm3，分別比成熟期高0.12 g/cm3、0.13 g/cm3、0.07 g/cm3;壤質(zhì)草甸栗鈣土燕麥田播種期多年免耕、深松、翻耕土壤容重為1.42 g/cm3、1.44 g/cm3、1.28 g/cm3，分別比成熟期高0.27 g./cm3、0.29 g/cm3、0.22 g/cm3。2012年冬季強降雪造成土壤板結(jié)，以及播種期降水量少土壤干旱，致使各處理容重播期出現(xiàn)最大值，此期兔耕仍大于翻耕，耕作方式對土壤