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不同耕作方式对烟草—水稻轮作农田杂草种子库的影响

范文

张聪敏张扬汉张琼

摘要：为明确不同耕作方式下烟草—水稻轮作农田杂草种子库的物种组成、季节和空间垂直分布规律。采用杂草种子萌发法，调查烟稻轮作田免耕、翻耕2种耕作模式下烟草—水稻农田0～15 cm土层土壤杂草种子库组成及特征。2017—2018年试验统计结果表明，免耕烟稻轮作田共有杂草13科27种，翻耕烟稻轮作田共有杂草13科25种，有22种杂草在翻耕和免耕烟稻轮作田均有分布。有5种杂草只在免耕田出现，有3种杂草只在翻耕田出现。在试验中发现7种主要杂草种子，其中，马唐、无芒稗和狗尾草是不同季节杂草种子库的共同优势物种。免耕处理下杂草总密度大于翻耕处理下杂草总密度，翻耕处理中优势物种在种子库种子中所占比例高于免耕处理。春季和秋季是杂草种子库杂草种子发生的高峰期。免耕对杂草种子库的垂直分布影响明显，免耕杂草种子主要集中于土壤上层（0～5 cm），翻耕处理对杂草种子库的垂直分布影响很小，翻耕处理下杂草种子库密度没有产生显著性差异。研究结果明确了不同耕作模式土壤杂草种子库的物种组成、季节分布和垂直变化规律，为今后杂草的管理和控制提供理论依据。

关键词：耕作方式;烟草—水稻轮作田;杂草种子库;杂草种子萌发法

中图分类号： S344.1+3文献标志码： A文章编号：1002-1302（2020）13-0134-04

收稿日期：2019-07-21

基金项目：福建省科技厅科研项目（编号：2017J01452）。

作者简介：张聪敏（1976—），女，福建东山人，硕士，副教授，研究方向为复合种群、种质资源保护和遗传育种。E-mail：675307194@qq.com。土壤种子库是在一定体积、一定表面积的土壤表面及其内部，全部有活力的种子的总称。土壤种子库作为“潜在的植物种群”，是农田杂草产生的主要根源，对地上植被的恢复起着决定性的作用[1]。耕作方式不同会影响农田杂草种子库的大小、组成以及在土层中的垂直分布[2]。杂草种子库是当前杂草研究方面的热点，受到国内外学者的高度关注。目前，已有许多关于杂草种子库研究方面的报道[3-10]，然而针对不同耕作模式下烟稻轮作田杂草种子库的研究较少。笔者研究了翻耕和免耕2种耕作模式对烟稻轮作田杂草种子库的影响，主要是通过研究杂草种子库在不同耕作方式下的物种组成、季节分布和垂直变化规律，研究耕作方式对杂草防治的影响，以期为今后杂草的管理和控制提供理论依据。

1材料与方法

1.1取样地概况

试验地点选择福建省龙岩市永定区耕作田，于2017—2018年进行试验。试验地烟草水稻连续轮作5年以上，耕作方式为免耕和翻耕。各随机设置4个面积超过5 m×20 m的样地，共8个样地。该地属中亚热带海洋性季风气候，其特点是湿润温和，多年平均气温为20.1 ℃，雨量充沛，年平均降水量1 606.9 mm。土质为红壤土，pH值为4.5～6.6，种植制度为烟草—水稻轮作。各个样地采用相同的施肥量和施肥时间，施肥量为每年500 kg/hm2，烟草季和水稻季各250 kg/hm2。

1.2方法

1.2.1田间土样采集在免耕田和翻耕田分别采集土壤样本，各样地应用直径5 cm的土钻随机取20个高度为15 cm的土芯（表面积合计超过 100 cm2），按照表层土0～5、5～10、10～15 cm 分为3层，3层的土样分别由对应各层的土芯混合而成，每份土样用于测定每个样地不同深度的土壤种子库，每次共获得种子库土样24份。种子库季节动态研究分别在2017年10月（二年生植物萌发后）、2017年12月（秋季结果植物种子传播后）、2018年3月（春季萌发之后）、2018年7月（春季开花植物种子传播后）4次取样。共得到土样96份。

1.2.2样本处理采用杂草种子萌发法进行种子库测定[11-14]。前3次种子库土样经筛洗法浓缩后在冰箱4 ℃避光冷藏保存，采取第4次种子库土样经浓缩后随即进行种子库萌发试验，测定不同季节种子库物种特征。2018年8—10月在实验室内进行种子库萌发试验，萌发8周。浓缩土样平铺在已灭活的基质上，保证土样厚度不超过1 cm;室内温度控制在15 ℃以上，提供必要的光照;定期补水，保持土壤湿润。

1.2.3调查方法杂草出苗后，养护8周左右，调查杂草种类和出苗数量并记录。幼苗进行鉴定后拔除，不能鉴定的幼苗移出栽培至能鉴定为止。每周观察和统计各土样萌发幼苗数量和物种数。

1.3数据处理

通过统计不同处理杂草种子库的物种组成及数量，计算杂草种子库的种子密度。种子库密度为单位面积内杂草种子的数量，单位为株数/m2[6，15]。用Excel软件对调查结果进行计算，用SPSS Statistics 19软件对试验数据进行分析，用ANOVA单因素方差对数据进行分析。

2结果与分析

2.1不同耕作方式下烟稻轮作田土壤杂草种子库的物种组成

免耕烟稻轮作田杂草共有13科27种，其中禾本科5种，菊科、蓼科各4种，莎草科、大戟科、石竹科、苋科各2种，其他6科各1种。翻耕烟稻轮作田共检测到13科25种杂草，其中禾本科、菊科各5种，蓼科3种，石竹科、苋科各2种，其他8科各1种。

免耕、翻耕烟稻轮作田土壤有较丰富的潜杂草群落物种，均有13科27种或13科25种雜草，但杂草的种类有所不同，二者共有的杂草有22种，有5种杂草只在免耕田出现，有3种杂草只在翻耕田出现。杂草类型上，二者都有较高的物种丰富度，杂草种类较多的是禾本科，最少的是莎草科。另外，由于试验没有进行到成株期，所以没能鉴定到种，不同轮作方式下土壤杂草种子库物种组成见表1。

2.2不同耕作方式对杂草种子库种子密度的影响

在2017—2018年土壤杂草种子库中，共发现马唐、无芒稗、狗尾草、丛枝蓼、铁苋菜、蚤缀、雨久花7种杂草。其中，马唐、无芒稗、狗尾草3种杂草种子仅在夏季、冬季杂草种子库中发现，而在春季、秋季杂草种子库中发现了全部7种杂草种子。其他类型情况，包含萌发过程中植物意外死亡而无法确定物种，以及偶见的杂草物种等。

2.2.1耕作方式对春季杂草种子库种子密度的影响由表2可知，在春季土壤杂草种子库中，优势物种是狗尾草和无芒稗，免耕处理下优势物种所占比例较低，翻耕处理下较高，在2种耕作方式中分别占59.8%（免耕）<63.6%（翻耕）。免耕处理下杂草种子库密度大于翻耕处理下，2种耕作方式下杂草种子库总密度为10 182粒/m2（免耕）>6 882粒/m2（翻耕）。

2.2.2耕作方式对夏季杂草种子库种子密度的影响由表3可知，在夏季土壤杂草种子库中，优势物种是马唐、无芒稗，免耕处理下优势物种所占比例较低，翻耕处理下比例较高，在2种耕作方式中分别占71.2%（免耕）<73.8%（翻耕）。免耕處理下杂草种子库密度大于翻耕处理下杂草种子库密度，2种耕作方式下杂草种子库总密度为2 450粒/m2（免耕）>1 226粒/m2（翻耕）。

2.2.3耕作方式对秋季杂草种子库种子密度的影响由表4可知，在秋季土壤杂草种子库中，优势物种是马唐、无芒稗，免耕处理下优势物种所占比例较低，翻耕处理下较高，在2种耕作方式中分别占 63.0%（免耕）<63.8%（翻耕）。免耕处理下杂草种子库密度大于翻耕处理下杂草种子库密度，2种耕作方式下杂草种子库总密度为7 626粒/m2（免耕）>5 093粒/m2（翻耕）。

2.2.4耕作方式对冬季杂草种子库种子密度的影响由表5可知，在冬季土壤杂草种子库中，优势物种是马唐、狗尾草，免耕处理下优势物种所占比例较低，翻耕处理下较高，在2种耕作方式中分别占 69.4%（免耕）<72.8%（翻耕）。免耕处理下杂草种子库密度大于翻耕处理下杂草种子库密度，2种耕作方式下杂草种子库总密度为3 145粒/m2（免耕）>1 563粒/m2（翻耕）。

2.2.52017—2018年杂草种子库杂草种子密度总量特征杂草种子库总密度为38 167粒/m2，免耕处理下杂草总密度较大，翻耕处理下杂草总密度较小，2种耕作方式下杂草总密度为23 403粒/m2（免耕）>14 764粒/m2（翻耕）。其中免耕处理下优势物种在杂草种子库中所占比例在4个季节中均为较低，平均占65.9%，翻耕处理下优势物种在杂草种子库中所占比例在4个季节中均为较高，平均占68.5%。2017—2018年4个季节杂草种子库密度春季为17 064粒/m2、夏季为3 676粒/m2、秋季为 12 719粒/m2、冬季为4 708粒/m2，表现为春季>秋季>冬季>夏季，春季、秋季杂草种子库密度占总

2.3不同耕作方式对杂草种子库垂直分布的影响

在2017—2018年不同耕作方式下杂草种子库的垂直分布见表6，在翻耕处理下杂草种子库垂直分布在春季、秋季上层与下层差异显著且春季上层与中层也差异显著;在免耕处理下杂草种子库垂直分布呈显著性差异，杂草种子库杂草密度呈现为上层>中层>下层，且上层杂草种子库杂草密度所占比例均超过50%。免耕处理在上层（12 877粒/m2）土壤杂草种子库杂草总密度中最高，在中层（7 507粒/m2）土壤杂草种子库杂草总密度中也较高，翻耕处理在下层（5 354粒/m2）土壤杂草种子库杂草总密度中最高。

3结论与讨论

不同耕作模式下烟稻轮作田土壤杂草种子库有一定的差异。烟稻轮作田土壤在免耕、翻耕下杂草群落都有较高的物种丰富度，均有20余种杂草，但杂草的种类有所不同，二者共有的杂草有22种，有5种杂草只在免耕田出现，有3种杂草只在翻耕田出现。杂草类型上，二者都有较高的物种丰富度，杂草种类较多的是禾本科杂草。

在2017—2018年土壤杂草种子库中，共发现7种主要田间杂草。其中，马唐、无芒稗和狗尾草分别在不同的季节成为杂草种子库中的优势物种。免耕处理下杂草总密度较大，翻耕处理下杂草总密度较小。郑永利等研究表明，免耕处理下杂草种子库种子密度最高，而耕作强度较大的方式（旋耕和翻耕）下杂草种子库杂草密度较低。本研究结果与郑永利等的研究结论[16-17]相似。

从杂草种子库的季节分布来看，杂草种子库杂草种子的高峰期出现在春季和秋季，夏季和冬季杂草种子库杂草密度较低。与Carol等的研究，3月（春季）和10月（秋季）是土壤杂草种子库杂草种子的高峰期[18]相一致。

免耕对杂草种子库的垂直分布影响明显，免耕处理下土壤杂草种子库密度上层（0～5 cm）要显著高于中下层（5～15 cm）。深耕处理对杂草种子库的垂直分布影响很小，与Cardina等研究免耕处理下杂草种子集中分布在0～5 cm，而深耕等耕作方式下土壤种子库在0～20 cm均匀分布的结果[17]基本一致。

参考文献：

[1]王能伟. 耕作方式对冬小麦—夏玉米轮作农田杂草群落及土壤理化性质影响的研究[D]. 济南：齐鲁工业大学，2017：4.

[2]虎锋，李召虎，武菊英. 农田杂草种子库及其动态研究进展[J]. 杂草科学，2003，21（4）：1-3.

[3]Barberi P，Cozzani A，Macchia M，et al. Size and com-position of the weed seed bank under different management systems for continuous maize cropping[J]. Weed Research，1998，38（5）：319-334.

[4]Cardina J，Herms C P，Doohan D J. Crop rotation and tillage system effects on weed seed banks[J]. Weed Science，2002，50（4）：448-460.

[5]张瑞海，付卫东，宋振河，等. 河北地区黄顶菊土壤种子库特征及其对替代控制的响应[J]. 生态环境学报，2016，25（5）：775-782.

[6]魏守辉，强胜，马波，等. 不同作物轮作制度对土壤杂草种子库特征的影响[J]. 生态学杂志，2005，24（4）：385-389.

[7]孙金秋，任相亮，胡红岩，等. 农田杂草群落演替的影响因素综述[J]. 杂草学报，2019，37（2）：1-9.

[8]章超斌，马波，强胜. 江苏省主要农田杂草种子库物种组成和多样性及其与环境因子的相关性分析[J]. 植物资源与环境学报，2012，21（1）：1-13.

[9]强胜. 中国杂草生物学研究的新进展[J]. 杂草学报，2018，36（2）：1-9.

[10]郭玉莲，黄春艳，王宇，等. 不同耕作模式对大豆土壤杂草种子库的影响[J]. 安徽农业科学，2016，44（31）：89-93.

[11]马波，强胜，魏守辉. 农田杂草种子库研究方法[J]. 杂草科学，2004（2）：5-8.

[12]章家恩. 生态学常用实验研究方法与技术[M]. 北京：化工出版社，2004：117-119.

[13]于顺利，蒋高明. 土壤种子库的研究进展及若干研究热点[J]. 植物生态学报，2003，27（4）：552-560.

[14]袁莉，周自宗，王震洪. 土壤种子库的研究现状与进展综述[J]. 生态科学，2008，27（3）：186-192.

[15]朱文达，魏守辉，张朝贤. 稻油轮作田杂草种子库组成及其垂直分布特征[J]. 中国油料作物学报，2007，29（3）：313-317.

[16]郑永利，藤敏忠. 稻茬免耕麦田杂草种子库调查[J]. 浙江农业科学，2001（2）：90-91.

[17]牛永志. 秸秆还田和不同耕作方式对稻麦轮作田土壤杂草种子库的影响[J]. 江苏农业科学，2008（1）：79-81.

[18]Carol C B，Jerry M B，Seeds Ecology. Bio-geography and evolution of dormancy and germination[M]. San Diego，California：Academic Press，1998.

[19]Cardina J，Herms C P，Doohan D J. Crop rotation and tillage system effects on weed seed banks[J]. Weed Science，2002，50（4）：448-460.徐海，宋波，顾宗福，等. 熱胁迫对不结球白菜生理指标的影响[J]. 江苏农业科学，2020，48（13）：138-143.doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2020.13.028

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