不同耕作模式對大豆田土壤雜草種子庫的影響

郭玉蓮，黃春艷，王 宇，黃元炬，樸德萬

(1.黑龍江省農業科學院植物保護研究所/農業部哈爾濱作物有害生物科學觀測實驗站，黑龍江哈爾濱 150086；2.農業部東北作物有害生物綜合治理重點實驗室，吉林長春 130124)

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不同耕作模式對大豆田土壤雜草種子庫的影響

郭玉蓮1，2，黃春艷1，王 宇1，黃元炬1，樸德萬1

(1.黑龍江省農業科學院植物保護研究所/農業部哈爾濱作物有害生物科學觀測實驗站，黑龍江哈爾濱 150086；2.農業部東北作物有害生物綜合治理重點實驗室，吉林長春 130124)

[目的]明確不同耕作模式對大豆田土壤雜草種子庫的影響。[方法]采用雜草種子萌發法，調查玉米大豆輪作區翻耕和免耕2種耕作模式下大豆田0～30 cm土層土壤雜草種子庫組成及特征。[結果]2013—2015年調查統計結果表明，翻耕大豆田雜草共有16科28種，免耕大豆田雜草共有15科26種，有22種雜草在翻耕和免耕大豆田均有分布。翻耕田主要優勢雜草為稗草、鐵莧菜、龍葵、藜和委陵菜，免耕田主要優勢雜草為龍葵、鐵莧菜、稗草、藜和馬唐，雜草類型以闊葉雜草為主，禾本科雜草較少。翻耕大豆田雜草種子庫密度為3 248.2粒/m2，主要分布在0～5、15～20、20～25 cm土層，其中稗草的密度和相對優勢度最高；免耕大豆田雜草種子庫密度為3 181.5粒/m2，主要分布在0～5、20～25、25～30 cm土層，其中龍葵密度和相對優勢度最高。不同耕作模式優勢雜草在土層中的分布有一定差別，稗草在翻耕田主要分布于0～5、10～15、20～25 cm土層，而在免耕田主要分布于20～25 cm土層；龍葵在翻耕田主要分布于5～10、20～25 cm土層，而在免耕田主要分布于20～25 cm土層。[結論]免耕和翻耕對大豆田雜草種子庫密度影響不大，不同耕作模式對雜草相對優勢度和土壤中的垂直分布有一定影響。

耕作模式；大豆田；雜草種子庫

土壤種子庫是指存在于土壤上層凋落物和土壤中全部存活種子的總和[1]，土壤種子庫與地上雜草群落一起構成的雜草群落綜合體，是雜草得以自然延續種族的關鍵所在，影響著地上雜草群落的發生、消漲與演替，是農田發生雜草危害的根源[2]。雜草種子庫的研究已經成為雜草生態學研究方面的熱點領域，受到國內外學者的高度關注[3-7]。迄今為止，國內外學者在不同除草方式[8]、不同施肥方式[9-12]、不同輪作方式[13-16]及農田雜草種子庫的區域調查[17-26]等方面做了大量研究報道，Cardina 等[4]調查輪作和耕作方式對土壤種子庫的影響時發現，雜草種子庫密度的變化因輪作和耕作方式的不同而異，免耕連作時種子庫密度最大，犁耕連作種子庫密度低于輪作，而免耕連作種子庫密度高于輪作；魏守輝等[13]研究表明不同輪作方式下雜草種子庫的密度、物種組成及相對優勢度差異顯著。目前，雖然對雜草種子庫的研究已有較多報道，但對不同耕作模式下玉米大豆輪作區雜草種子庫的研究較少。筆者研究了玉米大豆輪作區翻耕和免耕模式下大豆田0～30 cm土層土壤雜草種子庫組成和物種多樣性，研究了不同耕作模式對雜草種子庫的影響，旨在為農田雜草的綜合管理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 取樣地概況 土壤樣本來自黑龍江省農業科學院佳木斯分院試驗地，于2013—2015年進行試驗。試驗地土壤為粘質草甸土，玉米大豆連續輪作5年以上，耕作方式為免耕和翻耕。佳木斯分院地處三江平原中心地區的佳木斯市，位于黑龍江省東北部，屬于寒溫帶濕潤大陸性季風氣候，年平均降水量500 mm左右，75%～85%集中在6—10月，光照充足，全年日照時數2 400～2 500 h。年平均氣溫3 ℃左右，10 ℃以上活動積溫2 150～2 700 ℃，無霜期120～140 d。土壤類型以黑土和草甸土為主，占耕地面積的76%以上。土壤有機質平均含量為3%～5%[27]。

1.2 方法

1.2.1 田間土樣采集。于春季土壤融化深度達30 cm以上、雜草種子未萌動前，在免耕田和耕翻田分別采集土壤樣本，在30 cm×30 cm×30 cm的土體內取樣，每地塊取3點，按0～5、5～10、10～15、15～20、20～25、25～30 cm的不同土層分別取土裝袋。

1.2.2 樣本處理。采用雜草種子萌發法進行種子庫測定[28-31]。取回土樣后將不同層次的土樣定量后裝入直徑和高均為17 cm的塑料盆中，每個樣本分別裝3盆(3次重復)，澆透水并蓋上報紙保濕，放在露天盆栽場自然生長，待大部分雜草已出苗及時移去報紙。

1.2.3 調查方法。雜草出苗后60 d左右[32]調查記錄雜草種類和出苗數量。

1.3 數據處理 通過統計各處理雜草種子庫的物種組成及數量，計算雜草種子庫的特征參數。調查結果使用Excel數據處理軟件進行計算、繪圖。種子庫密度(D)為單位面積內雜草種子的數量，單位為株數/m2[6，16]。物種豐富度(S)為種子庫中包含的所有雜草種類數[6，16]。相對優勢度(RA)為相對密度(RD)與相對頻度(RF)之和的1/2，計算公式：RA=(RD+RF)/2，式中RD為某種雜草種子的密度占樣本雜草種子總密度的比例，RF為某雜草出現的樣本數占所有雜草出現的總樣本數的比例[4，33]。

2 結果與分析

2.1 不同耕作模式下大豆田土壤雜草種子庫的物種組成 翻耕大豆田共檢測到16科28種雜草，其中菊科有6種，禾本科有3種，藜科、蓼科、十字花科、唇形科和錦葵科各2種，其余9科各1種。免耕大豆田雜草共有15科26種，其中菊科和禾本科各有6種，藜科、十字花科和錦葵科各2種，其余10科各1種。

免耕和翻耕大豆田土壤潛雜草群落物種豐富度較高，均有15科26種或16科28種雜草，但雜草的種類略有不同，翻耕和免耕大豆田共有的雜草22種，另外翻耕田有5種雜草在免耕田沒有出現，免耕田有4種雜草在翻耕田沒有出現。雜草類型上，以闊葉雜草為主，物種豐富度較高，禾本科雜草種類較少，莎草科雜草只有1種，且因為試驗沒有做到成株期，未能鑒定到種(表1)。

2.2 不同耕作模式大豆田雜草種子庫密度及物種相對優勢度

2.2.1 翻耕大豆田雜草種子庫密度及物種相對優勢度。由表2可知，翻耕大豆田雜草種子庫總密度為3 248.2粒/m2，其中稗草的密度最高，為900.0粒/m2，密度200粒/m2以上的雜草依次為稗草、鐵莧菜、龍葵、藜和委陵菜，可視為主要優勢雜草。從垂直分布上看，稗草在0～25 cm密度均最高，龍葵在25～30 cm密度最高，0～5、10～15、15～20、20～25 cm次要雜草均為鐵莧菜，5～10 cm次要雜草為龍葵，25～30 cm次要雜草為稗草。稗草的密度和相對優勢度均最高，說明在翻耕大豆田稗草是絕對優勢雜草，這與生產中雜草的發生危害情況一致。雖然藜在種子庫中的相對優勢度低于鐵莧菜和龍葵，但藜在田間的生長量大，植株較高大，成株后覆蓋度高、競爭能力較強，在田間的優勢度及危害性要大于鐵莧菜和龍葵，也是田間的重要雜草之一。

表1 不同耕作模式大豆田土壤雜草種子庫的物種組成

Table 1 Species composition of potential weed community in soybean field under different tillage patterns

序號No.雜草種類Weedspesices拉丁學名Latinnames1稗草Echinochloacrusgalli(L.)Beauv.2馬唐Digitariasanguinalis(Linn.)Scop.3狗尾草SetariaviridisP.Beauv.4野黍**Eriochloavillosa(Thunb.)Kunth5畫眉草**Eragrostispilosa(L.)Beauv(禾本科)6小飛蓬Comnyzacanadensis(L.)Cronq.7腺梗豨薟SiegesbeckiapubescensMakino.8苣荬菜SonchusbrachyotusDC.9黃花蒿ArtemisiaannuaL.10狼把草*BidenstripartitaL.(菊科)11藜ChenopodiumalbumLinn.12灰綠藜ChenopodiumglaucumL.13本氏蓼*PolygonumbungeanumTurcz.14卷莖蓼*PolygonumconvolvulusL.15薺Capsellabursa-pastoris(Linn.)Medic.16鐵莧菜AcalyphaaustralisL.17龍葵SolanumnigrumL.18委陵菜PotentillachinensisSer.19反枝莧AmaranthusretroflexusLinn.20莎草*Cyperaceaesp.(未鑒定到種)21馬齒莧**PortulacaoleraceaL.22苘麻AbutilontheophrastiMedic.23野西瓜苗HibiscustrionumL.24蘿藦**Metaplexisjaponica(Thunb.)Makino25陌上菜Linderniaprocumbens(Krock.)Philcox26香薷Elsholtziaciliata(Thunb.)Hyland.27黃花酢漿草Oxalispes-capraeL.28車前PlantagodepressaWilld.29風花菜Rorippaglobosa(Turcz.)Hayek30蒲公英TaraxacumohwianumKitam31水棘針*Amethysteacaerulea

注：*代表只在翻耕田中有分布的雜草；**代表只在免耕田中有分布的雜草。

Note：Weeds distributed only in plowing field.Weeds distributed only in no-tillage field.

2.2.2 免耕大豆田雜草種子庫密度及物種相對優勢度。由表3可知，免耕大豆田雜草種子庫總密度為3 181.5粒/m2，其中龍葵的密度最高，為733.3粒/m2，密度200粒/m2以上的雜草依次為龍葵、鐵莧菜、稗草、藜和馬唐，可視為主要優勢雜草。從垂直分布上看，0～5 cm的優勢雜草為鐵莧菜，次要雜草為稗草等；5～30 cm的優勢雜草均為龍葵，5～10 cm次要雜草為鐵莧菜；10～15 cm的次要雜草為稗草；15～20 cm的次要雜草為稗草和鐵莧菜；20～30 cm的次要雜草為稗草。龍葵的總相對優勢度值最高達到0.166，明顯高于其他4種雜草，是免耕大豆田絕對優勢雜草，盡管鐵莧菜的優勢度較高，高于稗草和藜，但其覆蓋度要遠遠小于稗草和藜，所以稗草和藜仍然是田間主要優勢雜草。

表2 翻耕大豆田雜草種子庫密度及物種相對優勢度

表3 免耕大豆田雜草種子庫密度及物種相對優勢度

2.3 不同耕作模式大豆田優勢雜草在土壤種子庫中的垂直分布 由圖1、2可知，翻耕和免耕大豆田優勢雜草均有5種，但種類、數量和在種子庫中的垂直分布卻有一定差別。在翻耕大豆田稗草的數量最多，垂直分布上在各層的數量均不少，在20～25 cm數量最多；在免耕大豆田中稗草的數量較龍葵和鐵莧菜少，垂直分布上主要分布在下層。闊葉雜草龍葵在免耕田中數量最多，在翻耕田中卻少于鐵莧菜和稗草；垂直分布也不相同，在翻耕田中幾乎是均勻分布，而在免耕田各土層中的分布具有一定差別，主要分布在20～25 cm土層中。闊葉雜草藜在免耕田中數量略少于翻耕田，垂直分布上，在翻耕田主要分布在0～5和25～30 cm土層，在免耕田則主要分布在5～10和20～25 cm土層。因此，不同耕作模式對雜草在土壤中的分布會有一定影響。

圖1 翻耕大豆田優勢雜草在土壤種子庫中的垂直分布Fig.1 Vertical distribution of dominant weeds in soil seedbank of plowing soybean field

圖2 免耕大豆田優勢雜草在土壤種子庫中的垂直分布Fig.2 Vertical distribution of dominant weeds in soil seedbank of no-tillage soybean field

3 結論與討論

不同耕作模式雜草種子庫有一定的差別。免耕和翻耕大豆田土壤潛雜草群落物種豐富度較高，均有近30種雜草，從種子庫密度及物種相對優勢度看出，主要優勢雜草為稗草、藜、鐵莧菜、龍葵和馬唐，這一結果與生產中田間雜草發生情況基本一致[34-35]。

從翻耕大豆田雜草分布情況看，0～20 cm土層雜草種子分布較均勻，這可能是由于翻耕攪動土壤使雜草種子重新分布，20～25 cm土層雜草種子分布最多，可能由于翻耕深度較淺，20 cm以下翻動幅度較小，雜草種子積累較多。免耕田雜草種子多集中于0～5 cm表層和20～30 cm中下層土壤中，表層土壤種子多可能是由于種子脫落于地表造成積累，20～30 cm中下層土壤種子數量多是因長期不翻耕而造成的數量積累，5～15 cm淺土層雜草種子逐漸萌發出苗，從而減少了雜草種子量。

耕作方式影響雜草種子在土壤中的垂直分布，使種子所處的條件如埋藏深度、水分、光照等發生改變，從而間接影響雜草種子的休眠萌發狀況，因而土壤中雜草種子埋藏深度的不同和相應萌發能力的差異可能是不同耕作條件下雜草種子庫組成發生變化的主要原因[4]。因此，通過調控雜草種子庫，提高雜草萌發出苗比例，采用各種防除措施減少雜草種子生產量，降低田間雜草種子積累數量，從而實現農田雜草的可持續治理。

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Effects of Different Tillage Patterns on Soil Weed Seedbank in Soybean Field

GUO Yu-lian1,2, HUANG Chun-yan1, WANG Yu1et al

(1. Institute of Plant Protection, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences/Scientific Observing and Experimental Station of Crop Pests of Harbin, Ministry of Agriculture, Harbin, Heilongjiang 150086；2. Key Laboratory of Integrated Pest Management on Crops in Northeast, Changchun, Jilin 130124)

[Objective] The aim was to explore effects of different tillage patterns on soil weed seed bank in soybean field. [Method] The composition and species diversity of soil weed seedbank in soybean field 0-30 cm soil layer under two different tillage patterns from soybean-maize rotation area by using the method of weed seed germination. [Result] The results of comprehensive survey in 2013-2015 showed that, a total of 28 weed species belonged to 16 families in the tillage soybean field, a total of 26 weed species belonged to 15 families in the no tillage soybean field. There were 22 kinds of weeds in tillage and no tillage soybean field. The main advantage weeds wereEchinochloacrus-galli(L.),AcalyphaaustralisL.,SolanumnigrumL.,ChenopodiumalbumLinn.,PotentillachinensisSer. in the tillage soybean field andSolanumnigrumL.,AcalyphaaustralisL.,Echinochloacrus-galli(L.),ChenopodiumalbumLinn.,Digitariasanguinalis(Linn.) Scop. in the no tillage soybean field. Broad leaved weeds are the main weeds, less gramineous weeds in the type of weeds. The density of weed seed bank was 3 248.2 grains/m2, more weeds located in the soil layer of 0-5, 15-20, 20-25 cm, and the density and the relative advantages ofEchinochloacrus-galli(L.) was the highest under tillage soybean field. The density of weed seed bank was 3 181.5 grains/m2, and more weeds located in the soil layer of 0-5, 20-25, 25-30 cm, the density and the relative advantages ofSolanumnigrumL. was the highest under no-tillage soybean field. There were quite different in the soil distribution of dominant weed species.Echinochloacrus-galli(L.) was mainly distributed in 0-5, 10-15, 20-25 cm soil layer under the tillage soybean field, and it was in the 20-25 cm soil layer under no-tillage soybean field was mainly distributed.SolanumnigrumL. was mainly distributed in 5-10, 20-25 cm soil layer under the tillage soybean field, and it was in the 20-25 cm soil layer under no-tillage soybean field was mainly distributed. [Conclusion] There were a little effect on density of weed seed bank under no-tillage and tillage of soybean field. Different tillage patterns had certain effect on the relative dominance of weeds and the vertical distribution in soil.

Tillage pattern; Soybean Field; Weed seedbank

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD19B02)；農業部東北作物有害生物綜合治理重點實驗室開放基金項目(DB201505KF06)。

郭玉蓮(1970- )，女，黑龍江富錦人，研究員，博士，從事農田雜草防除、除草劑應用技術及藥害研究。

2016-09-21

S 34

A

0517-6611(2016)31-0089-05