管理措施及二氧化碳浓度升高对牧草百慕大草（Cynodon dactylon）杂草多样性的影响

《Weed Science》：Shifts in Weed Diversity in Response to Management Practices and Elevated CO2 in Forage Bermudagrass (Cynodon dactylon )

　　

摘要

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高质量百慕大草（Cynodon dactylon [L.] Pers.）是美国东南部农业的重要组成部分。先前的研究表明，环境压力（如二氧化碳浓度升高）可能会显著影响作物产量、杂草竞争力以及生态系统的变化。虽然二氧化碳浓度升高对百慕大草等C₄植物的影响可能较为有限，但会严重影响C₃杂草的生长、活力和除草剂耐受性。在这项为期七年的研究中，最后两年我们重点考察了管理措施和二氧化碳浓度升高对百慕大草产量造成的影响，特别是这些因素如何影响杂草的竞争和多样性。2018年至2025年间，百慕大草在阿拉巴马州奥本市美国农业部农业研究服务局（USDA-ARS）的国家土壤动力学实验室的粗质土壤培养箱中种植。实验使用开放式温室模拟不同二氧化碳浓度环境（环境浓度或浓度升高200毫克/千克），同时部分地块每年施用肥料和除草剂进行管理，而另一部分地块则不进行任何管理。结果显示，在最后两年里，二氧化碳浓度升高对总生物量（百慕大草+杂草）的产生没有显著影响；但在未进行管理的地块中，杂草比例显著增加。尽管实验中也观察到一些C₄类草本植物和莎草，但大多数杂草属于C₃类。因此，在暴露于高二氧化碳浓度的管理地块中，C₃类杂草的优势尤为明显。所有地块中都存在杂草，不过施用肥料和除草剂的管理地块中百慕大草的数量占杂草总数的比例更高，杂草密度也更低。物种多样性指数显示，在高二氧化碳浓度条件下物种丰富度显著增加。此外，我们发现二氧化碳浓度升高会加剧杂草多样性问题，尤其是在缺乏适当养分管理和杂草控制的情况下。这些证据表明，环境变化（如二氧化碳浓度升高）以及不当的作物管理措施可能导致杂草多样性发生显著变化。

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