不同耕作方式對煙草—水稻輪作農(nóng)田雜草種子庫的影響

張聰敏 張揚(yáng)漢 張瓊

摘要：為明確不同耕作方式下煙草—水稻輪作農(nóng)田雜草種子庫的物種組成、季節(jié)和空間垂直分布規(guī)律。采用雜草種子萌發(fā)法，調(diào)查煙稻輪作田免耕、翻耕2種耕作模式下煙草—水稻農(nóng)田0～15 cm土層土壤雜草種子庫組成及特征。2017—2018年試驗統(tǒng)計結(jié)果表明，免耕煙稻輪作田共有雜草13科27種，翻耕煙稻輪作田共有雜草13科25種，有22種雜草在翻耕和免耕煙稻輪作田均有分布。有5種雜草只在免耕田出現(xiàn)，有3種雜草只在翻耕田出現(xiàn)。在試驗中發(fā)現(xiàn)7種主要雜草種子，其中，馬唐、無芒稗和狗尾草是不同季節(jié)雜草種子庫的共同優(yōu)勢物種。免耕處理下雜草總密度大于翻耕處理下雜草總密度，翻耕處理中優(yōu)勢物種在種子庫種子中所占比例高于免耕處理。春季和秋季是雜草種子庫雜草種子發(fā)生的高峰期。免耕對雜草種子庫的垂直分布影響明顯，免耕雜草種子主要集中于土壤上層（0～5 cm），翻耕處理對雜草種子庫的垂直分布影響很小，翻耕處理下雜草種子庫密度沒有產(chǎn)生顯著性差異。研究結(jié)果明確了不同耕作模式土壤雜草種子庫的物種組成、季節(jié)分布和垂直變化規(guī)律，為今后雜草的管理和控制提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：耕作方式;煙草—水稻輪作田;雜草種子庫;雜草種子萌發(fā)法

中圖分類號： S344.1+3文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2020）13-0134-04

收稿日期：2019-07-21

基金項目：福建省科技廳科研項目（編號：2017J01452）。

作者簡介：張聰敏（1976—），女，福建東山人，碩士，副教授，研究方向為復(fù)合種群、種質(zhì)資源保護(hù)和遺傳育種。E-mail：675307194@qq.com。土壤種子庫是在一定體積、一定表面積的土壤表面及其內(nèi)部，全部有活力的種子的總稱。土壤種子庫作為“潛在的植物種群”，是農(nóng)田雜草產(chǎn)生的主要根源，對地上植被的恢復(fù)起著決定性的作用[1]。耕作方式不同會影響農(nóng)田雜草種子庫的大小、組成以及在土層中的垂直分布[2]。雜草種子庫是當(dāng)前雜草研究方面的熱點(diǎn)，受到國內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注。目前，已有許多關(guān)于雜草種子庫研究方面的報道[3-10]，然而針對不同耕作模式下煙稻輪作田雜草種子庫的研究較少。筆者研究了翻耕和免耕2種耕作模式對煙稻輪作田雜草種子庫的影響，主要是通過研究雜草種子庫在不同耕作方式下的物種組成、季節(jié)分布和垂直變化規(guī)律，研究耕作方式對雜草防治的影響，以期為今后雜草的管理和控制提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1取樣地概況

試驗地點(diǎn)選擇福建省龍巖市永定區(qū)耕作田，于2017—2018年進(jìn)行試驗。試驗地?zé)煵菟具B續(xù)輪作5年以上，耕作方式為免耕和翻耕。各隨機(jī)設(shè)置4個面積超過5 m×20 m的樣地，共8個樣地。該地屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，其特點(diǎn)是濕潤溫和，多年平均氣溫為20.1 ℃，雨量充沛，年平均降水量1 606.9 mm。土質(zhì)為紅壤土，pH值為4.5～6.6，種植制度為煙草—水稻輪作。各個樣地采用相同的施肥量和施肥時間，施肥量為每年500 kg/hm2，煙草季和水稻季各250 kg/hm2。

1.2方法

1.2.1田間土樣采集在免耕田和翻耕田分別采集土壤樣本，各樣地應(yīng)用直徑5 cm的土鉆隨機(jī)取20個高度為15 cm的土芯（表面積合計超過 100 cm2），按照表層土0～5、5～10、10～15 cm 分為3層，3層的土樣分別由對應(yīng)各層的土芯混合而成，每份土樣用于測定每個樣地不同深度的土壤種子庫，每次共獲得種子庫土樣24份。種子庫季節(jié)動態(tài)研究分別在2017年10月（二年生植物萌發(fā)后）、2017年12月（秋季結(jié)果植物種子傳播后）、2018年3月（春季萌發(fā)之后）、2018年7月（春季開花植物種子傳播后）4次取樣。共得到土樣96份。

1.2.2樣本處理采用雜草種子萌發(fā)法進(jìn)行種子庫測定[11-14]。前3次種子庫土樣經(jīng)篩洗法濃縮后在冰箱4 ℃避光冷藏保存，采取第4次種子庫土樣經(jīng)濃縮后隨即進(jìn)行種子庫萌發(fā)試驗，測定不同季節(jié)種子庫物種特征。2018年8—10月在實驗室內(nèi)進(jìn)行種子庫萌發(fā)試驗，萌發(fā)8周。濃縮土樣平鋪在已滅活的基質(zhì)上，保證土樣厚度不超過1 cm;室內(nèi)溫度控制在15 ℃以上，提供必要的光照;定期補(bǔ)水，保持土壤濕潤。

1.2.3調(diào)查方法雜草出苗后，養(yǎng)護(hù)8周左右，調(diào)查雜草種類和出苗數(shù)量并記錄。幼苗進(jìn)行鑒定后拔除，不能鑒定的幼苗移出栽培至能鑒定為止。每周觀察和統(tǒng)計各土樣萌發(fā)幼苗數(shù)量和物種數(shù)。

1.3數(shù)據(jù)處理

通過統(tǒng)計不同處理雜草種子庫的物種組成及數(shù)量，計算雜草種子庫的種子密度。種子庫密度為單位面積內(nèi)雜草種子的數(shù)量，單位為株數(shù)/m2[6，15]。用Excel軟件對調(diào)查結(jié)果進(jìn)行計算，用SPSS Statistics 19軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用ANOVA單因素方差對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同耕作方式下煙稻輪作田土壤雜草種子庫的物種組成

免耕煙稻輪作田雜草共有13科27種，其中禾本科5種，菊科、蓼科各4種，莎草科、大戟科、石竹科、莧科各2種，其他6科各1種。翻耕煙稻輪作田共檢測到13科25種雜草，其中禾本科、菊科各5種，蓼科3種，石竹科、莧科各2種，其他8科各1種。

免耕、翻耕煙稻輪作田土壤有較豐富的潛雜草群落物種，均有13科27種或13科25種雜草，但雜草的種類有所不同，二者共有的雜草有22種，有5種雜草只在免耕田出現(xiàn)，有3種雜草只在翻耕田出現(xiàn)。雜草類型上，二者都有較高的物種豐富度，雜草種類較多的是禾本科，最少的是莎草科。另外，由于試驗沒有進(jìn)行到成株期，所以沒能鑒定到種，不同輪作方式下土壤雜草種子庫物種組成見表1。

2.2不同耕作方式對雜草種子庫種子密度的影響

在2017—2018年土壤雜草種子庫中，共發(fā)現(xiàn)馬唐、無芒稗、狗尾草、叢枝蓼、鐵莧菜、蚤綴、雨久花7種雜草。其中，馬唐、無芒稗、狗尾草3種雜草種子僅在夏季、冬季雜草種子庫中發(fā)現(xiàn)，而在春季、秋季雜草種子庫中發(fā)現(xiàn)了全部7種雜草種子。其他類型情況，包含萌發(fā)過程中植物意外死亡而無法確定物種，以及偶見的雜草物種等。

2.2.1耕作方式對春季雜草種子庫種子密度的影響由表2可知，在春季土壤雜草種子庫中，優(yōu)勢物種是狗尾草和無芒稗，免耕處理下優(yōu)勢物種所占比例較低，翻耕處理下較高，在2種耕作方式中分別占59.8%（免耕）<63.6%（翻耕）。免耕處理下雜草種子庫密度大于翻耕處理下，2種耕作方式下雜草種子庫總密度為10 182粒/m2（免耕）>6 882粒/m2（翻耕）。

2.2.2耕作方式對夏季雜草種子庫種子密度的影響由表3可知，在夏季土壤雜草種子庫中，優(yōu)勢物種是馬唐、無芒稗，免耕處理下優(yōu)勢物種所占比例較低，翻耕處理下比例較高，在2種耕作方式中分別占71.2%（免耕）<73.8%（翻耕）。免耕處理下雜草種子庫密度大于翻耕處理下雜草種子庫密度，2種耕作方式下雜草種子庫總密度為2 450粒/m2（免耕）>1 226粒/m2（翻耕）。

2.2.3耕作方式對秋季雜草種子庫種子密度的影響由表4可知，在秋季土壤雜草種子庫中，優(yōu)勢物種是馬唐、無芒稗，免耕處理下優(yōu)勢物種所占比例較低，翻耕處理下較高，在2種耕作方式中分別占 63.0%（免耕）<63.8%（翻耕）。免耕處理下雜草種子庫密度大于翻耕處理下雜草種子庫密度，2種耕作方式下雜草種子庫總密度為7 626粒/m2（免耕）>5 093粒/m2（翻耕）。

2.2.4耕作方式對冬季雜草種子庫種子密度的影響由表5可知，在冬季土壤雜草種子庫中，優(yōu)勢物種是馬唐、狗尾草，免耕處理下優(yōu)勢物種所占比例較低，翻耕處理下較高，在2種耕作方式中分別占 69.4%（免耕）<72.8%（翻耕）。免耕處理下雜草種子庫密度大于翻耕處理下雜草種子庫密度，2種耕作方式下雜草種子庫總密度為3 145粒/m2（免耕）>1 563粒/m2（翻耕）。

2.2.52017—2018年雜草種子庫雜草種子密度總量特征雜草種子庫總密度為38 167粒/m2，免耕處理下雜草總密度較大，翻耕處理下雜草總密度較小，2種耕作方式下雜草總密度為23 403粒/m2（免耕）>14 764粒/m2（翻耕）。其中免耕處理下優(yōu)勢物種在雜草種子庫中所占比例在4個季節(jié)中均為較低，平均占65.9%，翻耕處理下優(yōu)勢物種在雜草種子庫中所占比例在4個季節(jié)中均為較高，平均占68.5%。2017—2018年4個季節(jié)雜草種子庫密度春季為17 064粒/m2、夏季為3 676粒/m2、秋季為 12 719粒/m2、冬季為4 708粒/m2，表現(xiàn)為春季>秋季>冬季>夏季，春季、秋季雜草種子庫密度占總

2.3不同耕作方式對雜草種子庫垂直分布的影響

在2017—2018年不同耕作方式下雜草種子庫的垂直分布見表6，在翻耕處理下雜草種子庫垂直分布在春季、秋季上層與下層差異顯著且春季上層與中層也差異顯著;在免耕處理下雜草種子庫垂直分布呈顯著性差異，雜草種子庫雜草密度呈現(xiàn)為上層>中層>下層，且上層雜草種子庫雜草密度所占比例均超過50%。免耕處理在上層（12 877粒/m2）土壤雜草種子庫雜草總密度中最高，在中層（7 507粒/m2）土壤雜草種子庫雜草總密度中也較高，翻耕處理在下層（5 354粒/m2）土壤雜草種子庫雜草總密度中最高。

3結(jié)論與討論

不同耕作模式下煙稻輪作田土壤雜草種子庫有一定的差異。煙稻輪作田土壤在免耕、翻耕下雜草群落都有較高的物種豐富度，均有20余種雜草，但雜草的種類有所不同，二者共有的雜草有22種，有5種雜草只在免耕田出現(xiàn)，有3種雜草只在翻耕田出現(xiàn)。雜草類型上，二者都有較高的物種豐富度，雜草種類較多的是禾本科雜草。

在2017—2018年土壤雜草種子庫中，共發(fā)現(xiàn)7種主要田間雜草。其中，馬唐、無芒稗和狗尾草分別在不同的季節(jié)成為雜草種子庫中的優(yōu)勢物種。免耕處理下雜草總密度較大，翻耕處理下雜草總密度較小。鄭永利等研究表明，免耕處理下雜草種子庫種子密度最高，而耕作強(qiáng)度較大的方式（旋耕和翻耕）下雜草種子庫雜草密度較低。本研究結(jié)果與鄭永利等的研究結(jié)論[16-17]相似。

從雜草種子庫的季節(jié)分布來看，雜草種子庫雜草種子的高峰期出現(xiàn)在春季和秋季，夏季和冬季雜草種子庫雜草密度較低。與Carol等的研究，3月（春季）和10月（秋季）是土壤雜草種子庫雜草種子的高峰期[18]相一致。

免耕對雜草種子庫的垂直分布影響明顯，免耕處理下土壤雜草種子庫密度上層（0～5 cm）要顯著高于中下層（5～15 cm）。深耕處理對雜草種子庫的垂直分布影響很小，與Cardina等研究免耕處理下雜草種子集中分布在0～5 cm，而深耕等耕作方式下土壤種子庫在0～20 cm均勻分布的結(jié)果[17]基本一致。

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