王慧敏 苏元红 李有良

摘要：田间杂草是农田生态系统的重要组成部分之一，直接或间接影响着农作物的生长发育。为明确不同耕作及秸秆还田方式对春小麦田杂草群落结构及作物生产的影响，设置免耕秸秆还田（no-till with residue retention，简称NT）、旋耕秸秆还田（rotary tillage with residue incorporation，简称RT）、翻耕秸秆还田（plow tillage with residue incorporation，简称PT）、翻耕秸秆不还田（plow tillage with residue removed，简称PT0）4种耕作处理对春小麦田杂草种类、密度、群落结构物种多样性以及春小麦产量进行研究分析。结果表明，河套灌区春小麦田杂草群落结构以野燕麦所占比例最大，平均占比达到80%;免耕处理各生育期杂草密度较翻耕处理显著提高54%～73%（P<0.05），而PT与PT0处理之间杂草密度差异不显著。NT和RT处理春小麦田2017年杂草Shannon多样性指数分别达0.453、0.342，较PT处理分别提高29.1%、19.3%，而春小麦生物产量较翻耕处理减少22.7%、10.3%。内蒙古河套灌区湿地免耕及秸秆还田技术具有促进春小麦田多年生杂草增生的特征，而翻耕具有降低一年生杂草密度的特征;杂草多样性与作物高产性相悖演化。

关键词：河套灌区;春小麦;耕作方式;杂草群落;生物多样性;环境友好型;农作方式

中图分类号：S451   文献标志码： A  文章编號：1002-1302（2019）14-0127-05

田间杂草是农业生态系统的重要组成部分之一，不仅能够促进农田生态系统生物多样性的增加，也能防止农田水土流失、促进土壤碳氮循环等，从而促进农作物生长发育[1]。但农田杂草的存在，会压缩农作物的生存空间，存在光照、土壤养分和水分等资源的竞争，从而阻碍作物健康的生长，导致作物减产[2]。因此，在农田管理的过程中，如何控制杂草密度，全面衡量杂草存在的利弊，寻求合理有效的农田管理措施显得尤为重要。

目前，国内外研究了施肥方式[2]、养分管理[3]、耕作方式和秸秆还田[3-8]等措施对农田杂草群落特征及生物多样性的影响。研究表明，合理有效的农田管理能够显著降低杂草的危害，促进作物健康良好地生长。

近年来，保护性耕作措施越来越受到各国的关注及青睐，其通过少耕、免耕、地表微地形改造技术及地表覆盖、合理种植等综合配套措施，减少农田土壤侵蚀，保护农田生态环境，从而获得生态效益、经济效益及社会效益协调发展。对于保护性耕作的农田土壤，其农田杂草群落的研究也日益受到关注。杨荣等指出耕作方式通过改变土壤的表层理化特性、土壤温度和湿度等农田环境来影响农田杂草的生长发育进程，进而影响农田杂草的分布和群落结构[9]。也有研究学者持不同意见，Derksen等研究认为，杂草密度和耕作措施之间并不存在清晰关系，他们认为杂草农田群落更多受地理位置、环境和管理措施的影响[10]。另外，部分学者指出秸秆覆盖还田不仅能减少土壤水分蒸发、提高湿度、增加土壤养分从而促进杂草生长，又能影响杂草幼苗采光而对杂草进行抑制[11]。因此，有必要针对特定地区不同耕作及秸秆覆盖条件下的杂草发生及生长进行研究，以指导当地农田杂草的科学管理。

内蒙古河套灌区是亚洲最大的“一首制”自流引水灌区，多年平均过境水流量为315亿m3，年日照时数在3 110～3 300 h 之间，是我国重要的商品粮生产基地，2000年被国家确定为全国优质小麦生产基地[12]。春小麦是该区域主要的粮食作物，近年来，小麦播种面积为20万hm2左右，年平均单产已达5 250 kg/hm2。当前，传统的耕作以翻耕和翻埋杂草为主要的农作方式，不仅带来农田的风水侵蚀、温室气体超额排放，也较易引起耕种作物群体系统的不稳定性，因此河套灌区亟须探索替代以翻耕为基础的传统耕作方式的新技术。基于此，本研究以内蒙古河套灌区一熟春小麦田为研究对象，以传统的翻耕秸秆不还田方式为对照，通过监测免耕秸秆还田、旋耕秸秆还田、翻耕秸秆还田长期作用下春小麦田的杂草群落特征及它们对作物生产的影响，明确耕作方式及秸秆还田等人为选择因素对共栖杂草群落结构的影响，从而为筛选出环境友好型农作方式提供科学依据及数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地情况

本试验地点位于内蒙古乌拉特中旗德岭山镇苏独仑嘎查，该地块位于107°16′～109°42′E，41°07′～41°28′N，为典型的温带干旱大陆性季风气候，年平均日照时数约为3 174 h，气温约为4.9 ℃，≥10 ℃的有效积温为3 048 ℃，无霜期为123 d。该区降水量少蒸发量大，年降水量约为183 mm，而年蒸发量达到2 200 mm。农作物生长季节（4—9月）太阳辐射量为93.3～98.0 kJ/cm2，占全年的64%左右。试验区土壤类型为灌淤土，耕作前0～20 cm土壤基础理化性状为土壤容重为1.23 g/cm3，有机质含量为9.10 g/kg，全氮含量为 0.85 g/kg，速效磷含量为16.5 mg/kg，速效钾含量为 90.4 g/kg，pH值为7.6。

1.2 试验设计

试验设置4个处理，分别为免耕秸秆还田（no-till with residue retention，简称NT）、旋耕秸秆还田（rotary tillage with residue incorporation，简称RT）、翻耕秸秆还田（plow tillage with residue incorporation，简称PT）和翻耕秸秆不还田（plow tillage with residue removed，简称PT0）耕作处理。田间作业工序：常规耕作采用铧式犁耕翻，作业深度为20 cm;旋耕为普通旋耕机旋耕2次，作业深度为8～10 cm;免耕为联合收获机25 cm留茬，收获后不进行任何土壤管理。秸秆还田处理为春小麦收获后小麦秸秆全量还田。2016、2017年在每个处理区预留样方1 m×1 m，监测农田杂草群落动态。试验采用裂区处理，设置3个重复，随机区组排列，小区面积为40 m2。本试验供试春小麦品种为永良4号，分别于2016年3月20日和2017年3月25日播种，播种密度均为6×106株/hm2，播种时一次性施入尿素150 kg/hm2，磷酸二铵300 kg/hm2作种肥，出苗期分别为2016年4月10日和2017年4月13日，其他管理措施与当地丰产小麦田相同。