宋鵬　曹盼　劉欣宇　方昭　林永鋒　田光明　邵小明

摘要：為探究長(zhǎng)期施用餐廚堆肥后稻田雜草群落的變化規(guī)律，評(píng)估雜草群落結(jié)構(gòu)對(duì)水稻產(chǎn)量的影響。連續(xù)4年設(shè)置餐廚堆肥（KF）、雞糞有機(jī)肥（CM）、化肥（CF）及對(duì)照（CK）4個(gè)處理，在2021年對(duì)水稻在不同生育期的雜草群落進(jìn)行監(jiān)測(cè)和取樣，對(duì)雜草的種類(lèi)、密度、生物量、多樣性以及雜草群落與水稻產(chǎn)量間的關(guān)系進(jìn)行分析。結(jié)果表明，長(zhǎng)期施用餐廚堆肥、雞糞有機(jī)肥、化肥均減少了水稻莎草科和闊葉類(lèi)雜草的密度和生物量，施肥處理的灌漿期雜草總生物量從高到低依次為CM（24.45 g/m2）、KF（21.98 g/m2）和CF（21.79 g/m2），水稻產(chǎn)量從高到低為KF（8 626.50 kg/hm2）、CF（8 071.50 kg/hm2）、CM（7 083.00 kg/hm2）；改變了雜草群落多樣性，CF處理雜草群落的 Shannon-Wiener 指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)較KF和CM處理顯著降低，Simpson優(yōu)勢(shì)度顯著提高；雜草群落結(jié)構(gòu)的NMDS分析結(jié)果表明，KF和CM處理的雜草群落與CK有更好的相似性，與化肥相比，施用有機(jī)肥對(duì)雜草群落結(jié)構(gòu)的改變具有一定的緩沖作用。綜合來(lái)看，長(zhǎng)期施用餐廚堆肥有利于減少稻田雜草總量并維持較高的雜草群落多樣性和均勻度，減少雜草造成的水稻產(chǎn)量損失，有利于雜草群落的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：餐廚堆肥；稻田；雜草群落；生物多樣性；水稻產(chǎn)量

中圖分類(lèi)號(hào)：S511.06文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2023）14-0146-07

雜草通過(guò)與作物競(jìng)爭(zhēng)光照、水分和土壤養(yǎng)分等影響作物產(chǎn)量［1］，而雜草多樣性在維持生態(tài)系統(tǒng)功能方面發(fā)揮著重要作用。雜草多樣性不僅可以為農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的天敵提供棲息環(huán)境，降低害蟲(chóng)的種群數(shù)量，還能保持水土流失和促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)［2］。多樣化的雜草群落還有助于維持雜草間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，降低雜草與作物的競(jìng)爭(zhēng)和限制雜草形成優(yōu)勢(shì)物種，以減少雜草對(duì)作物產(chǎn)量的負(fù)面影響［3］。影響雜草多樣性的因子很多，包括外源肥料投入、種植制度、田間管理等［4-5］，一直是雜草管理中關(guān)注的熱點(diǎn)。其中，不同施肥條件下土壤中的N、P以及有機(jī)質(zhì)含量都會(huì)影響雜草對(duì)養(yǎng)分的吸收和雜草生物量，進(jìn)而影響雜草群落多樣性構(gòu)成［6］，如土壤高氮條件能明顯增加雜草豐富度［7］，增加土壤磷含量會(huì)提高雜草生物量、莎草科以及莧屬雜草的優(yōu)勢(shì)度［8-9］。因此合理平衡施用N、P、K肥可以減少優(yōu)勢(shì)種數(shù)量，維持較高的雜草多樣性［10］。

餐廚堆肥作為一種新型肥料，是居民、餐飲業(yè)等食品生產(chǎn)、加工、消費(fèi)各環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的廢料和食物殘余，經(jīng)過(guò)堆肥化處理得到的有機(jī)肥料［11］。已有研究表明，餐廚堆肥可以在改善土壤養(yǎng)分的同時(shí)，保障水稻產(chǎn)量［12］。也有研究發(fā)現(xiàn)，施用餐廚垃圾作為原料制備的新型有機(jī)肥對(duì)稻田禾本科和闊葉雜草有抑制作用，平均除草率可以達(dá)到80%，顯著增加水稻產(chǎn)量［13］。鑒于餐廚堆肥在廢棄物資源化利用方面的重要作用，卻少有施用餐廚堆肥后對(duì)稻田雜草群落變化的研究。因此，本研究通過(guò)對(duì)連續(xù)施用不同類(lèi)型肥料的稻田雜草群落開(kāi)展調(diào)查，對(duì)水稻主要生育期的雜草種類(lèi)、密度、生物量以及雜草多樣性進(jìn)行比較，探究施用餐廚堆肥后稻田雜草的演替規(guī)律，并通過(guò)與水稻產(chǎn)量的聯(lián)系，綜合評(píng)價(jià)餐廚堆肥對(duì)稻田雜草群落的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江蘇省蘇州市臨湖鎮(zhèn)中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻生態(tài)農(nóng)場(chǎng)臨湖基地（31°12′N(xiāo)， 120°45′E）。該地處于北亞熱帶濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫為 16 ℃，降水量為1 160 mm，是水稻適宜生長(zhǎng)區(qū)。試驗(yàn)地土壤為長(zhǎng)三角地區(qū)典型滲育型水稻土，土壤基本理化性質(zhì)：pH值為6.23，電導(dǎo)率為0.118 mS/cm，土壤速效氮含量為153.42 mg/kg，速效磷含量為 28.19 mg/kg，速效鉀含量為171.67 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)自2018年開(kāi)始，試驗(yàn)所用肥料為餐廚堆肥、雞糞有機(jī)肥和化肥。其中，餐廚堆肥為餐廚垃圾生化一體機(jī)處理，經(jīng)過(guò)條垛式好氧發(fā)酵充分腐熟的堆肥產(chǎn)品（氮磷鉀養(yǎng)分質(zhì)量比為129 ∶24 ∶20）；雞糞有機(jī)肥為購(gòu)買(mǎi)的商品有機(jī)肥（氮磷鉀養(yǎng)分質(zhì)量比為160 ∶117 ∶214）；化肥為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門(mén)測(cè)土配施的化肥（氮磷鉀養(yǎng)分質(zhì)量比為16 ∶12 ∶17）。試驗(yàn)為隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置3個(gè)施肥處理：餐廚堆肥（KF）、雞糞有機(jī)肥（CM）和化肥（CF），以不施肥為對(duì)照（CK）。各肥料按照等氮量在種植前作基肥施用，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為10 m×10 m。各小區(qū)用田埂隔開(kāi)，埂寬為1 m，埂兩邊采用薄膜隔離小區(qū)，并設(shè)置單獨(dú)進(jìn)出水道防止竄水竄肥。試驗(yàn)小區(qū)在每年的6月到11月種植水稻，水稻品種為南粳46（Oryza sativa Nanjing 46），行間距為15 cm。該試驗(yàn)地只種植一季水稻，其他時(shí)間不種植其他作物。為探究長(zhǎng)期施肥后雜草群落原始結(jié)構(gòu)的差異，在維持基本田間管理的基礎(chǔ)上不采取額外除草措施。

1.3 調(diào)查方法

2021年，在水稻的拔節(jié)期（8月25日）、揚(yáng)花期（9月16日）、灌漿期（9月26日）和成熟期（10月26日）在每個(gè)小區(qū)采用5點(diǎn)取樣法，收集1 m×1 m樣方中的全部雜草，帶回實(shí)驗(yàn)室記錄樣方內(nèi)雜草的種類(lèi)及數(shù)量，并將雜草按種類(lèi)分裝，剪除根系后在 105 ℃ 條件下殺青1 h，隨后80 ℃條件下烘干24 h后稱(chēng)其質(zhì)量，雜草的鑒定主要參考《中國(guó)植物志》［14］和“iplant植物智”網(wǎng)站。在水稻成熟期每小區(qū)選擇5個(gè)1 m×1 m樣方，記錄樣方中水稻穴數(shù)，收割后用于脫粒考種計(jì)算水稻產(chǎn)量。在上述4個(gè)采樣時(shí)期用土鉆采集每個(gè)小區(qū)的土壤表層（0～15 cm）樣品5個(gè)，混勻、風(fēng)干后過(guò)篩用于常規(guī)養(yǎng)分檢測(cè)。土壤養(yǎng)分含量測(cè)定參考鮑士旦的方法［15］，測(cè)定pH值、全碳、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

雜草多樣性指數(shù)使用Past3軟件計(jì)算［16］，包括物種豐富度（S）、Shannon Wiener多樣性指數(shù)（H）、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（D）和Pielou均勻度（J）指數(shù)。土壤碳氮比用全碳含量除以全氮含量得到。利用R 4.0.5軟件對(duì)雜草密度、雜草生物量以及雜草多樣性指數(shù)進(jìn)行單因素方差分析，用 “Vegan”包基于Bray-Curtis距離對(duì)不同施肥處理下的雜草群落進(jìn)行非度量多維尺度分析（NMDS），用“adonis2”函數(shù)進(jìn)行置換多元方差分析（PREMNOVA），檢驗(yàn)不同施肥條件下的雜草群落結(jié)構(gòu)差異顯著性，并利用“ggplot2”包進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜草密度和生物量

本試驗(yàn)在不同施肥處理的水稻4個(gè)生育期共發(fā)現(xiàn)9種雜草，分為禾本科、莎草科和闊葉類(lèi)雜草三大類(lèi)。與CK相比，施肥顯著降低了除拔節(jié)期外的雜草總密度（表1），在水稻拔節(jié)期，各施肥處理的雜草總密度差異不顯著，僅禾本科雜草密度在CK處理中顯著少于CF處理，雜草總密度從大到小分別為CK（45.33株/m2）>CM（41.78株/m2）>KF（31.56株/m2）>CF（22.67株/m2）；在水稻揚(yáng)花期，與CK相比施肥顯著降低了雜草總密度、闊葉類(lèi)雜草的密度，其中CF處理的雜草總密度最低，為13.78株/m2，CK處理的雜草密度最高，為 81.78株/m2，與拔節(jié)期相比，CK處理的雜草總密度增加了80.4%；在水稻灌漿期，施肥增加了禾本科雜草密度，降低了雜草的總密度以及莎草科和闊葉類(lèi)雜草密度，與CK相比KF處理顯著增加了禾本科雜草尤其是千金子的密度，CF處理中無(wú)莎草科雜草被發(fā)現(xiàn)，與揚(yáng)花期相比，CK處理的雜草總密度增加了18.48%；在水稻成熟期，與CK相比，施肥僅對(duì)闊葉類(lèi)雜草密度影響顯著，進(jìn)而顯著降低了雜草總密度。

從物種來(lái)看，與CK相比，施肥主要減少了水虱草（Fimbristylis littoralis）、耳基水莧（Ammannia arenaria）和水蕨（Ceratopteris thalictroides）的密度，從而使莎草科、闊葉類(lèi)雜草減少，導(dǎo)致總雜草密度顯著減少。隨著水稻生育期的推進(jìn)，密度上的差距逐漸擴(kuò)大。各處理間，施肥處理的雜草總密度在各生育期較穩(wěn)定，而CK處理的雜草總密度隨生育期的推進(jìn)而呈現(xiàn)整體增加趨勢(shì)，在水稻成熟期有所下降。在施肥的3個(gè)處理中，與施用化肥（CF）相比，施用有機(jī)肥（KF、CM）增加了田間出現(xiàn)的雜草種類(lèi)數(shù)，同時(shí)也增加了闊葉類(lèi)雜草密度和雜草總密度，主要增加了耳基水莧的密度。在施用有機(jī)肥的處理中，與CM相比，KF降低了耳基水莧的密度，使雜草總密度減少。

施肥整體明顯增加了水稻各生育期禾本科雜草生物量、減少了莎草科和闊葉類(lèi)雜草生物量，在雜草總生物量方面也有所減少（表2）。在水稻拔節(jié)期，禾本科雜草生物量從大到小為CF（4.55 g/m2）＞KF（2.73 g/m2）＞CM（1.44 g/m2）＞CK（0.10 g/m2）。在水稻揚(yáng)花期，施肥處理的禾本科雜草生物量，與CK相比，CF處理的雜草總生物量減少了57.40%，KF和CM分別減少了16.71%和14.24%；在水稻灌漿期，與CK相比，KF、CM和CF處理的莎草科雜草生物量減少了91.58%、82.80%和100%，雜草總生物量CF和KF分別減少了29.16%和28.54%；在水稻成熟期，與對(duì)照相比，施肥顯著減少了闊葉類(lèi)雜草生物量，同時(shí)增加了禾本科雜草生物量，CF和KF處理的雜草總生物量較CK顯著減少，分別減少了54.05%和51.86%，CM處理減少了19.37%。

具體從物種水平看，與對(duì)照相比，施肥減少了水虱草和水蕨的生物量，增加了稗草生物量。與施用有機(jī)肥（KF、CM）相比，施用化肥（CF）使莎草科和闊葉類(lèi)雜草生物量減少，在物種水平上主要是減少了耳基水莧的生物量。在施用有機(jī)肥的2個(gè)處理中，施用餐廚堆肥（KF）通過(guò)減少耳基水莧的生物量減少了雜草總生物量。

2.2 雜草多樣性

雜草密度和生物量在不同施肥條件下的變化促使各處理間雜草多樣性產(chǎn)生差異。與CK相比，KF、CM和CF處理均減少了雜草群落的物種豐富度和Shannon-Wiener指數(shù)，其中CF處理降低效果顯著，說(shuō)明相較對(duì)照，施肥會(huì)減少雜草群落中出現(xiàn)的物種數(shù)目（表3）。同時(shí)，CF處理由于物種數(shù)目和多樣性的降低使雜草群落的Simpson優(yōu)勢(shì)度提高，單一物種優(yōu)勢(shì)變大，表明施用化肥會(huì)影響雜草間的競(jìng)爭(zhēng)能力，抑制部分雜草的生長(zhǎng)。雜草群落Pielou均勻度指數(shù)方面，在水稻生長(zhǎng)前期的拔節(jié)期和揚(yáng)花期CF處理的均勻度指數(shù)顯著高于其他處理，而隨著生育期的推進(jìn)而逐漸降低。CK處理的Pielou均勻度指數(shù)隨著生育期推進(jìn)而提高，說(shuō)明CK處理中每種雜草的生物量較均勻，即每種雜草在與水稻競(jìng)爭(zhēng)中都具有相同的競(jìng)爭(zhēng)能力。

在物種水平上，造成CF處理與其他處理間群落多樣性差異的原因是CF處理通過(guò)抑制碎米莎草、異型莎草和水虱草的生長(zhǎng)使雜草群落的Shannon-Wiener指數(shù)下降，并且通過(guò)削弱耳基水莧和水蕨的競(jìng)爭(zhēng)能力提高了群落Simpson優(yōu)勢(shì)度，促使雜草群落均勻度降低。而施用有機(jī)肥（KF、CM）時(shí)，雜草群落各物種組成均勻，多樣性指數(shù)與CK相比差異不大。

2.3 雜草群落結(jié)構(gòu)相似性及對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)

NMDS圖中處理間的距離表示各處理雜草群落結(jié)構(gòu)的相似程度，通過(guò)對(duì)雜草群落的NMDS分析（圖1），表明施肥改變了水稻各生育期的雜草群落結(jié)構(gòu)。在水稻拔節(jié)期，施肥顯著影響了雜草群落結(jié)構(gòu)（PREMNOVA test P=0.015），CF處理與CK處理的距離最遠(yuǎn)，表明二者在雜草群落的組成和數(shù)量方面相差較大，KF和CM處理的原始距離較為接近，說(shuō)明雜草群落的物種組成和數(shù)量較為相似。并且KF和CM與CF相比，前者與CK雜草群落的距離接近，表明相較于CF，KF和CM處理的雜草群落在物種組成和數(shù)量上與CK更為相似。在水稻揚(yáng)花期，不同處理的雜草群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯分離（PREMNOVA test P=0.012），并且從距離上看，KF與CF的雜草群落相似度較高，CM和CK的相似度較高。水稻灌漿期展示了不同種類(lèi)的雜草生物量和土壤養(yǎng)分對(duì)雜草群落結(jié)構(gòu)的影響（圖1-C），CF、KF和CM處理的雜草群落較為相似，而CK處理的雜草群落與其他3個(gè)處理沿莎草科和闊葉類(lèi)雜草生物量增加方向明顯分離，表明莎草科和闊葉類(lèi)雜草生物量的差異是促使CK處理雜草群落與施肥處理不同的直接因素。由圖1-C可知，表征土壤養(yǎng)分的堿解氮、有效磷和速效鉀含量與莎草科和闊葉類(lèi)雜草生物量之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明施肥增加了土壤養(yǎng)分含量，導(dǎo)致雜草群落中禾本科、莎草科和闊葉類(lèi)雜草組成和生物量的變化，間接引起雜草群落組成的差異。在水稻成熟期，各處理的雜草群落沒(méi)有明顯分離，表明在該時(shí)期，各處理的雜草群落相似度比較高，不同處理間雜草群落差異不顯著（PREMNOVA test P=0.077）。

因此，與施用有機(jī)肥相比，施用化肥對(duì)雜草群落組成和數(shù)量的改變較大，與CF相比，KF和CM的雜草群落與CK有著更好的相似性，說(shuō)明相比CF，KF和CM處理對(duì)雜草群落結(jié)構(gòu)的改變具有緩沖作用，縱觀整個(gè)生育期，長(zhǎng)期施肥會(huì)顯著改變拔節(jié)期、揚(yáng)花期和灌漿期的雜草群落結(jié)構(gòu)，而到了水稻成熟期，各處理雜草群落各組分的生物量又趨于相似。

2.4 雜草生物量和水稻產(chǎn)量的關(guān)系

不同施肥條件下水稻產(chǎn)量如圖2所示，施用餐廚堆肥和化肥后水稻產(chǎn)量顯著高于對(duì)照，施用餐廚堆肥、雞糞有機(jī)肥、化肥后水稻增產(chǎn)分別達(dá)53.23%、25.81%、43.37%，其中施用KF產(chǎn)量最高，為8 626.50 kg/hm2，較CM和CF分別增產(chǎn)21.79%、6.88%，但未達(dá)到顯著水平。說(shuō)明長(zhǎng)期施用餐廚堆肥可以顯著提升水稻產(chǎn)量，且效果優(yōu)于雞糞有機(jī)肥和化肥。

為探究不同雜草類(lèi)群對(duì)水稻產(chǎn)量的響應(yīng)，對(duì)各生育期的雜草類(lèi)群生物量與水稻產(chǎn)量進(jìn)行回歸分析（表4）。結(jié)果表明，在水稻拔節(jié)期，禾本科雜草生物量與水稻產(chǎn)量具有顯著的正相關(guān)關(guān)系，而莎草科和闊葉類(lèi)雜草與水稻產(chǎn)量表現(xiàn)為不顯著的負(fù)相關(guān)效應(yīng)；水稻產(chǎn)量與揚(yáng)花期莎草科和闊葉類(lèi)雜草生物量表現(xiàn)為極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與禾本科雜草生物量為不顯著的正相關(guān)關(guān)系；在水稻灌漿期，禾本科雜草生物量與水稻產(chǎn)量表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)，與莎草科和闊葉類(lèi)雜草生物量表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；水稻產(chǎn)量與成熟期的禾本科和莎草科雜草生物量分別呈正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，相關(guān)性不顯著，與闊葉類(lèi)雜草生物量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。這說(shuō)明水稻的產(chǎn)量潛力越高，對(duì)于莎草科和闊葉類(lèi)雜草的生長(zhǎng)抑制作用就越強(qiáng)。

3 結(jié)論與討論

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，施肥通過(guò)促進(jìn)作物生長(zhǎng)和使雜草適應(yīng)土壤養(yǎng)分的規(guī)律性變化，改變雜草和作物的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，使雜草群落發(fā)生演替［1，9］。不同施肥方式對(duì)田間雜草總密度和生物量以及不同種類(lèi)雜草的影響存在差異。有研究表明，長(zhǎng)期施用豬糞有機(jī)肥和有機(jī)無(wú)機(jī)配施會(huì)增加稻田中禾本科雜草的密度，使雜草總密度和生物量增加［17-19］；另有研究表明，長(zhǎng)期施肥配合秸稈還田顯著降低了莎草科和闊葉類(lèi)雜草的密度和生物量，而對(duì)禾本科雜草密度僅有降低趨勢(shì)［20］。在本研究中，施用的3種肥料均抑制了水稻各生育期莎草科和闊葉類(lèi)雜草的生長(zhǎng)，顯著降低了莎草科以及闊葉類(lèi)雜草的密度，同時(shí)減少二者以及總體的生物量，但不同肥料間仍存在差異。相比有機(jī)肥，施用化肥對(duì)莎草科和闊葉類(lèi)雜草的抑制效果更好。與施用雞糞有機(jī)肥相比，餐廚堆肥處理的雜草群落通過(guò)降低耳基水莧的發(fā)生數(shù)量，使闊葉類(lèi)雜草的密度在水稻4個(gè)生育期分別降低了37.48%、54.54%、42.66%、46.77%，總雜草密度也均降低；在禾本科雜草方面，施肥明顯提升了禾本科雜草生物量；而在密度方面，除水稻揚(yáng)花期外，其他各生育期施肥均增加了禾本科雜草的密度。造成莎草科、闊葉類(lèi)和禾本科雜草不同變化的原因可能是由于養(yǎng)分釋放速率和不同種類(lèi)雜草對(duì)光照的敏感度不同［10］。施肥促進(jìn)了水稻快速生長(zhǎng)，同時(shí)化肥的養(yǎng)分釋放快，易使水稻迅速形成遮陰環(huán)境［21］，抑制生長(zhǎng)高度較矮的莎草科和闊葉類(lèi)雜草的光合作用。而在對(duì)照中，由于水稻缺乏養(yǎng)分生長(zhǎng)緩慢，不利于形成遮陰環(huán)境，使莎草科和闊葉類(lèi)雜草大量生長(zhǎng)，反過(guò)來(lái)抑制了同為禾本科的雜草和水稻的生長(zhǎng)。

農(nóng)田雜草多樣性對(duì)于養(yǎng)分循環(huán)、保護(hù)天敵和控制害蟲(chóng)方面有重要作用，在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的生態(tài)功能［2］。雜草物種豐富度、多樣性、優(yōu)勢(shì)度和均勻度指數(shù)可以從不同方面衡量雜草多樣性，多樣性指數(shù)反映了雜草群落物種數(shù)量、主要雜草的危害情況以及群落中每種雜草是否均勻，雜草種類(lèi)越豐富，每種雜草越均勻，雜草群落的穩(wěn)定性也就越高。施用不同肥料可以通過(guò)影響雜草群落中各種類(lèi)型雜草的數(shù)量使雜草多樣性指數(shù)發(fā)生改變。本研究結(jié)果表明，化肥處理的物種豐富度和多樣性指數(shù)均較低，均勻度也隨著生育期的推進(jìn)逐漸降低，群落優(yōu)勢(shì)度較高，易使單一優(yōu)勢(shì)雜草演化為惡性雜草。施用有機(jī)肥處理維持了較高的物種豐富度和群落多樣性指數(shù)，較低的群落優(yōu)勢(shì)度并在水稻生育后期維持較高的群落均勻度。說(shuō)明施用有機(jī)肥有利于調(diào)節(jié)雜草的種間競(jìng)爭(zhēng)，降低優(yōu)勢(shì)雜草演化為惡性雜草的可能，利于維持穩(wěn)定的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)［18，22-23］。

降低雜草總量同時(shí)提高雜草多樣性和均勻度對(duì)水稻增產(chǎn)有積極作用。本試驗(yàn)中，與對(duì)照相比，施用3種肥料通過(guò)提升土壤養(yǎng)分含量增加水稻養(yǎng)分吸收，顯著提升了水稻產(chǎn)量，并通過(guò)增強(qiáng)水稻對(duì)雜草的競(jìng)爭(zhēng)能力，降低了莎草科、闊葉類(lèi)雜草以及總雜草生物量。本試驗(yàn)中施肥處理禾本科雜草生物量的增加，是出現(xiàn)禾本科雜草生物量與水稻產(chǎn)量呈正相關(guān)的原因，不代表禾本科雜草的增加會(huì)促使水稻增產(chǎn)，這可能是由于施肥處理中莎草科和闊葉類(lèi)雜草減少，使其對(duì)禾本科雜草的競(jìng)爭(zhēng)作用減弱，使禾本科雜草生物量增加。在水稻產(chǎn)量方面，施用餐廚堆肥略高于化肥處理，而雜草總生物量方面化肥處理雜草生物量小于餐廚堆肥，一般來(lái)說(shuō)，雜草生物量越高對(duì)水稻產(chǎn)量的影響越大，本試驗(yàn)中可能是由于餐廚堆肥處理的雜草群落的多樣性、均勻度提高，通過(guò)雜草性狀的多樣性限制了雜草與作物間的生態(tài)位重疊，減少了雜草與水稻的競(jìng)爭(zhēng)，降低了雜草總量對(duì)水稻產(chǎn)量的負(fù)面影響［3，24］。綜合來(lái)看，施用餐廚堆肥提升水稻產(chǎn)量的機(jī)制是通過(guò)減少群落中的雜草總量，改變禾本科、莎草科和闊葉類(lèi)雜草三者的相對(duì)含量，調(diào)節(jié)群落結(jié)構(gòu)，降低雜草與水稻間的競(jìng)爭(zhēng)能力，減少雜草對(duì)水稻產(chǎn)量的負(fù)面效果。相關(guān)研究也認(rèn)為減少雜草生物量同時(shí)增加雜草群落均勻度可以減輕作物的產(chǎn)量損失［3］，這說(shuō)明多樣化的雜草群落限制了競(jìng)爭(zhēng)性和優(yōu)勢(shì)物種對(duì)作物生產(chǎn)力的負(fù)面影響，同時(shí)可能促進(jìn)雜草多樣化提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。

長(zhǎng)期施用餐廚堆肥可以減少稻田中莎草科和闊葉類(lèi)雜草的密度和生物量，使雜草總密度和生物量降低。其中，在水稻灌漿期雜草總密度和生物量相比對(duì)照分別減少了64.68%、28.54%。施肥顯著改變了水稻各生育期的雜草群落結(jié)構(gòu)，餐廚堆肥可以在降低雜草總密度和生物量的同時(shí)增加雜草群落多樣性和均勻度，維持雜草群落的多樣性和穩(wěn)定性。與施用化肥相比，施用餐廚堆肥的雜草群落多樣性和均勻度顯著提高。長(zhǎng)期施用餐廚堆肥可以通過(guò)改變水稻和雜草的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，降低莎草科和闊葉類(lèi)雜草生物量，平衡不同種類(lèi)雜草間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，減少雜草導(dǎo)致的水稻產(chǎn)量損失。與化肥相比，餐廚堆肥處理中禾本科、莎草科和闊葉類(lèi)雜草三者占比更均勻，雜草群落組成更穩(wěn)定，并且在水稻產(chǎn)量方面相比化肥提高了6.88%，有較好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

［1］Tshewang S，Sindel B M，Ghimiray M，et al. Weed management challenges in rice （Oryza sativa L.） for food security in Bhutan：a review［J］. Crop Protection，2016，90：117-124.

［2］陳 欣，王兆騫，唐建軍. 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)雜草多樣性保持的生態(tài)學(xué)功能［J］. 生態(tài)學(xué)雜志，2000，19（4）：50-52.

［3］Adeux G，Vieren E，Carlesi S，et al. Mitigating crop yield losses through weed diversity［J］. Nature Sustainability，2019，2（11）：1018-1026.

［4］李照全，尹力初，周衛(wèi)軍，等. 農(nóng)田管理措施對(duì)紅壤稻田系統(tǒng)雜草種群結(jié)構(gòu)的影響［J］. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2008，29（2）：239-241，245.

［5］趙玉信，楊惠敏. 作物格局、土壤耕作和水肥管理對(duì)農(nóng)田雜草發(fā)生的影響及其調(diào)控機(jī)制［J］. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2015，24（8）：199-210.

［6］Blackshaw R E ，Molnar L J ，Larney F J . Fertilizer， manure and compost effects on weed growth and competition with winter wheat in western Canada［J］. Crop Protection，2005，24（11）：971-980.

［7］Ryan M R，Smith R G，Mirsky S B，et al. Management filters and species traits：weed community assembly in long-term organic and conventional systems［J］. Weed Science，2010，58（3）：265-277.

［8］趙 鋒，董文軍，芮雯奕，等. 不同施肥模式對(duì)南方紅壤稻田冬春雜草群落特征的影響［J］. 雜草科學(xué)，2009，27（1）：7-12.

［9］蔣 敏，黃年生，張小祥，等. 施肥對(duì)農(nóng)田雜草生理生態(tài)及群落形成的影響綜述［J］. 雜草學(xué)報(bào)，2016，34（4）：1-6.

［10］潘俊峰，萬(wàn)開(kāi)元，李祖章，等. 施肥模式對(duì)晚稻田雜草群落的影響［J］. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（1）：200-210.

［11］Ren Y Y，Yu M，Wu C F，et al. A comprehensive review on food waste anaerobic digestion：research updates and tendencies［J］. Bioresource Technology，2018，247：1069-1076.

［12］滿(mǎn)吉勇，林永鋒，李叢林，等. 餐廚垃圾堆肥對(duì)水稻生長(zhǎng)、產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分含量的影響［J］. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，26（11）：165-179.

［13］Li Z R. The weeds control of a novel bioorganic fertilizer and its effects on agronomic traits of rice［J］. International Journal of Agriculture and Biology，2018，20（3）：507-512.

［14］中國(guó)科學(xué)院中國(guó)植物志編輯委員會(huì). 中國(guó)植物志：第十八卷［M］. 北京：科學(xué)出版社，1999.

［15］鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析［M］. 3版.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：40-114.

［16］Hammer-Muntz O，Harper D，Ryan P. PAST：paleontological statistics software package for education and data analysis［J］. Palaeontologia Electronica，2001，4（1）：1-9.

［17］孫金秋，任相亮，胡紅巖，等. 農(nóng)田雜草群落演替的影響因素綜述［J］. 雜草學(xué)報(bào)，2019，37（2）：1-9.

［18］李昌新，趙 鋒，芮雯奕，等. 長(zhǎng)期秸稈還田和有機(jī)肥施用對(duì)雙季稻田冬春季雜草群落的影響［J］. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2009，18（3）：142-147.

［19］董春華，曾希柏，文石林，等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤雙季稻冬閑田春季雜草群落的影響［J］. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，23（9）：1150-1157.

［20］張海艷，朱榮松，孫國(guó)俊，等. 不同施肥方式對(duì)稻麥輪作制稻田雜草群落的影響［J］. 雜草學(xué)報(bào)，2016，34（1）：50-55.

［21］Yin L C，Cai Z C，Zhong W H. Changes in weed community diversity of maize crops due to long-term fertilization［J］. Crop Protection，2006，25（9）：910-914.

［22］李儒海，強(qiáng) 勝，邱多生，等. 長(zhǎng)期不同施肥方式對(duì)稻油輪作制水稻田雜草群落的影響［J］. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28（7）：3236-3243.

［23］湯雷雷，萬(wàn)開(kāi)元，陳 防. 養(yǎng)分管理與農(nóng)田雜草生物多樣性和遺傳進(jìn)化的關(guān)系研究進(jìn)展［J］. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，19（7）：1744-1749.

［24］Navas M L. Trait-based approaches to unravelling the assembly of weed communities and their impact on agro-ecosystem functioning［J］. Weed Research，2012，52（6）：479-488.

收稿日期：2022-09-30

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號(hào)：2016YFD0800605）；江蘇省蘇州市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目（編號(hào)：SNG2020041、SNG2021012）。

作者簡(jiǎn)介：宋 鵬（1998—），男，山東日照人，碩士研究生，從事稻田雜草多樣性和廢棄物資源化研究。E-mail：songp@cau.edu.cn。

通信作者：邵小明，博士，教授，研究方向?yàn)橹参锓诸?lèi)和生態(tài)學(xué)。E-mail：shaoxm@cau.edu.cn。