生态环境对农田杂草发生、分布的影响及其杂草防治策略的探讨

作者在对江苏省太湖农业区田园杂草区系作过系统、全面调查的基础上,对影响农田杂草发生、分布的环境因素作了进一步的研究,认为杂草的发生量和分布除受土壤水分、土壤pH、光、温等农田自然生态因子影响外,还受耕作制度、栽培措施、除草剂施用、引种调种等人为生态因子的制约。并根据杂草在各生态环境下的生物学特性、提出以杂草检疫,杂草测报、化学防治、耕作制度防治、生物防治及杂草生物量利用相结合的杂草综合防治策略。     

农田杂草种子库研究综述

农田杂草的生长明显地依赖于活动种子库。文章综述了国内外农田杂草种子库的研究进展,主要分析了除草方式、耕作方式以及农作方式对农田杂草种子库的影响。现有的研究表明,化学与机械结合的防治措施能更好地控制杂草;免耕使分布在土壤表层的种子比例提高;有机栽培体系下杂草种子库最大。最后,提出了国内在该领域中的研究方向。     

外来入侵杂草黄顶菊的化学防除

黄顶菊[Flaveria bidentis(L.) Kuntze]是一种外来入侵杂草,具有很强的生存竞争能力,严重的危害了生态环境的多样性,对经济、社会和环境造成了巨大的影响.为了有效的控制黄顶菊的发生,本论文对防治黄顶菊高效、低毒、环境友好的除草剂进行了筛选;在保证防效的同时,为了尽可能减少向环境中投放农药而保护生态环境,考察了4种桶混助剂(机油乳油、甲酯化大豆油、有机硅表面活性剂、Quad7)对所筛选除草剂的增效作用.对供试的11种除草剂的田间药效试验结果表明:毒莠定、三氯吡氧乙酸、2甲4氯钠盐对防治黄顶菊有特效,对非靶标植物影响小.4种桶混助剂分别与毒莠定混用,机油乳油、甲酯化大豆油、有机硅表面活性剂分别与三氯吡氧乙酸混用,甲酯化大豆油、Quad7分别与2甲4氯钠盐混用,均可提高防效而降低除草剂正常用量的50%,所以推荐所筛选除草剂与桶混助剂混用防治黄顶菊.     

外来杂草为什么如此凶？

斑点矢车菊(Centaurea maculosa)被认为是20世纪初从东欧引进北美的,也被认为是作物种子中的一种污染物。它已变成一种很凶的杂草,迅速入侵牧场和草地,造成作物严重减产。关于这种杂草和其他外来杂草何以在其新环境中生存的问题,人们已进行了很多研究,多数研究关注食草昆虫所起的作用。现在,对来自大西洋两边的土壤所做的一个比较表明,当在北美土壤中生长时,斑点矢车菊会改变土壤生物群落,以刺激自己的生长,鼓励自己扩散。在“故乡”土壤中,生物群落对杂草生长形成一个越来越大的负面影响,并可能导致其生长受到控制。外来杂草为什么如此凶?…     

UV-B增加对麦田杂草看麦娘的影响

在大田群体条件下，研究了UV-B增加对麦田杂草发生、生长和种子产量的影响。结果表明：UV-B强度增加，看麦娘的密度显著增加；在小麦生育前期，看麦娘的单株茎蘖数下降，而在中后期显著增加；UV-B增加对小麦中后期看麦娘的生长有一定的促进效应；看麦娘叶片的叶绿素和类黄酮含量均表现为增加的趋势。在未来紫外线增加的条件下，看麦娘对小麦生产的影响可能会不断增加。     

利用杂草培养料栽培双孢蘑菇的可行性

充分利用当地杂草资源生产双孢蘑菇对于降低生产成本和环境保护具有重要意义.在密云库区杂草多样性调查和配方工艺调整的基础上,对3个批次库区杂草的双孢蘑菇(Agaricus bisporus)生产进行全程监测,包括堆肥期和出菇期的培养料理化性质、物质变化、相关降解酶活性和培养料发酵过程中细菌菌群变化,统计产量等.结果显示,库区杂草种类繁多,株高茎粗,茎杆坚硬紧实,打捆后的杂草饱和吸水量为76.78%.堆肥期培养料的含水量、含碳量和碳氮比逐渐下降,出菇期变化不大;培养料的含氮量在培养料一次发酵结束(PI)均有下降的现象,二次发酵结束(PII)含氮量升高.培养料二次发酵过程中纤维素和半纤维素的利用率均介于40%-60%之间;木质素利用率介于20%-30%.在双孢蘑菇菌丝生长和出菇过程中木质素的利用率为16%-21%.培养料纤维素和半纤维素的含量变化与相关降解酶变化情况相一致.堆肥期样品Illumina测序得到432 595条有效序列,序列平均长度为441 bp;分类分析表明,堆肥时期优势菌群为拟杆菌门(Bacteroidetes)的普氏菌属(Prevotella),厚壁菌门(Firmicutes)的芽孢杆菌属(Bacillus),栖热菌门(Deinococcus-Thermus)的Thermus属、Truepera属、Caldicoprobacter属(一种木聚糖降解菌),放线菌门(Actinobacteria)的热多孢菌属(Thermopolyspora),变形菌门(Proteobacteria)的假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas). 3个批次产量在17.1-19.7 kg/m2范围.本研究表明库区杂草取代麦草进行双孢蘑菇工厂化生产是可行的,结果可为其合理利用和工艺改进提供理论依据.     

黑麦草与入侵杂草紫茎泽兰苗期的相对竞争力

为研究利用黑麦草(Lolium perenne)替代种植治理外来入侵杂草紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)再入侵或新入侵丢荒地,采取复合deWit取代试验设计方法用盆栽植物研究了黑麦草和紫茎泽兰在苗期的相对竞争力,观察在若干密度梯度每密度下不同比例条件下两种植物的相对产量、相对产量总和以及竞争攻击力等参数,并比较其表型特征在不同竞争格局下的异同.黑麦草与紫茎泽兰在所有密度及其比例下的相对产量总和(RYT)均近似于1.0,说明这两种植物面临着对相同资源的直接竞争.竞争的结果是,在所有密度及其比例下,紫茎泽兰混种时的生物量均显著小于单种时的生物量(即相对产量RY小于1.0);而黑麦草的相对产量(RY)变化则恰恰相反.黑麦草的株高和地上生物量并不受混种竞争的显著影响(与单种无显著差异),分蘖数反而高于单种,表现出很强的竞争性;而紫茎泽兰在混种竞争下的株高、分株数和地上生物量均显著低于单种(无竞争),表现出较弱的竞争性.对利用黑麦草替代种植治理紫茎泽兰在机械防治后再入侵以及对丢荒地新入侵问题的可行性进行了讨论.图1表3参18     

杂草对不同水稻品种化感作用的诱导效应

以高脚子粳稻、DV86、HG1和扬稻6号4个水稻品种和稗草、异型莎草、鸭舌草为材料，研究了不同水稻品种单栽或与杂草共栽时，水稻叶片水浸提液对稻田主要杂草稗草的化感作用。结果表明：在正常单栽条件下，高脚子粳稻抗稗草的化感潜力显著大于：HG1和DV86，三者的化感潜力均显著大于非化感品种扬稻6号。不同水稻品种与杂草共栽时，其化感作用均由不同程度的变化，HG1在与稗草共栽时，对稗草幼苗的生长抑制作用显著大于高脚子粳稻；DV86在与鸭舌草共栽时，对稗草幼苗的生长抑制最强。研究表明不同杂草对不同水稻品种的杂草化感作用的诱导效应存在显著差异。     

江苏太湖农业区田园杂草区系的调查研究

调查了太湖农业区13县,101乡,151村的1400多块农田及菜圃、桑果园等,采集、鉴定了杂草88科,301属,555种(包括15变种等),并分别查明各作物类型和生境中的杂草种类。根据每杂草种的发生频度和优势指数。明确了恶性杂草和主要杂草种类,为农田杂草防治提供了依据。 研究表明,太湖农业区杂草区系种类极其丰富,广布种甚多;科、属具有多样性;长江中下游地理成分显著;以一年生生活型为主;水、湿生种类较多;杂草与作物伴生性现象明显。杂草分布和发生量除受土壤湿度、土壤pH和光、温等农田生态因子影响外,还受耕作制度、栽培措施和除草剂施用等人为因素的调节。     

密度和品种对玉米田杂草及玉米产量的影响

通过对玉米田杂草的调查,研究了不同密度和品种对玉米田杂草种类和生物量变化及玉米产量的影响。结果表明:在玉米全生育期内共发现以稗草(Echinochloa colonum(Linn.)Link)、水花生(Alternanthera philoxeroides)、水芹(Lepidiumsativum)等为主的21种杂草,以水芹的重要值最高;随密度的增加杂草的总数量和鲜质量减少;半紧凑型品种对杂草数量和生物量的抑制作用大于紧凑型品种,且产量高出了21.99%。密度对玉米产量的影响差异不显著,以B3(57 000株/hm2)产量最高,比常规密度B1(42 000株/hm2)和高密度B4(64 500株/hm2)的产量提高了14.17%和0.6%。可见,应根据玉米的品种类型,因地制宜地确定适宜的种植密度,以利于高产稳产。     

冬季农田杂草繁缕对镉的积累特性研究

为进一步筛选出更多的镉超富集植物作为植物修复的材料,本文以冬季农田杂草作为研究对象,采用土壤种子库-金属筛选法进行筛选,以期从冬季农田杂草中筛选出镉超富集植物,为镉污染农田土壤的冬季植物修复提供材料。通过土壤种子库-金属筛选法初步研究发现,冬季农田杂草繁缕(Stellaria media)地上部分镉含量接近超富集植物的临界值(100 mg·kg-1),但转运系数(TF)小于1,可能是镉富集植物。为此,采用盆栽试验进行了进一步的浓度梯度鉴定。结果表明,随土壤镉含量的增加,繁缕根系生物量、地上部分生物量、主枝长度、根系长度、抗性系数及耐性系数均随土壤镉含量的增加而下降,但繁缕根系及地上部分镉含量呈显著增加的趋势。与对照相比,在土壤镉质量分数为25、50、75、100和125 mg·kg-1时,繁缕总生物量分别下降了17.31%、34.87%、44.79%、52.12%和59.32%,但各个处理均没有表现出明显毒害症状。土壤镉含量为75~125 mg·kg-1时,繁缕地上部分镉含量均大于100 mg·kg-1,最大值为135.79 mg·kg-1,地上部分富集系数(BCF)大于1,但转运系数(TF)小于1。在土壤镉含量为100 mg·kg-1时,繁缕地上部分镉提取量达到最大值,为87.42μg·plant-1。这些结果表明繁缕是一种镉富集植物。虽然繁缕的单株镉提取率较低,但繁缕具有分蘖力强、繁殖力强、生长密度大、耐荫性强等特点,因此适用于冬季农田镉污染的修复。     

密度和品种对玉米田杂草及玉米产量的影响

通过对玉米田杂草的调查,研究了不同密度和品种对玉米田杂草种类和生物量变化及玉米产量的影响。结果表明：在玉米全生育期内共发现以稗草（Echinochloa colonum（Linn.）Link）、水花生（Alternanthera philoxeroides）、水芹（Lepidiumsativum）等为主的21种杂草,以水芹的重要值最高;随密度的增加杂草的总数量和鲜质量减少;半紧凑型品种对杂草数量和生物量的抑制作用大于紧凑型品种,且产量高出了21.99%。密度对玉米产量的影响差异不显著,以B3（57 000株/hm2）产量最高,比常规密度B1（42 000株/hm2）和高密度B4（64 500株/hm2）的产量提高了14.17%和0.6%。可见,应根据玉米的品种类型,因地制宜地确定适宜的种植密度,以利于高产稳产。     

三种杂草不同时期镉质量分数研究

通过在沈阳张士镉污染区按每月8日、23日左右(中国北方24节气日)采集生物量较大的芦苇Phragmites australis、稗草Echinochtoa crusgalli和藜Chenopodium进行Cd质量分数和Cd质量分数最大的时期研究。结果表明:芦苇根Cd质量分数在6月8日(芒种)达到最大值(80.63 mg.kg-1),茎叶Cd质量分数在9月8日(白露)达到最大值(39.40 mg.kg-1);藜根9月8日(白露)Cd质量分数为22.65 mg.kg-1,茎叶10月24日(霜降)Cd质量分数为12.23 mg.kg-1,都是生长时期的最大值;稗草根Cd质量分数10月8日(寒露)达到最大值(182.59 mg.kg-1),茎叶Cd质量分数在9月23日(秋分)达到最大值(37.67 mg.kg-1)。芦苇、藜和稗草根及茎叶中的Cd质量分数一般均在秋季达最大值,而且这个时期杂草的生物量也比较大,因此秋季是最佳的杂草收割季节。另外,稗草比芦苇、藜能更有效地带出土壤中的Cd。     

不同耕作方式对冬小麦田杂草群落多样性的影响

为了研究不同耕作方式对农田杂草群落多样性的影响,通过安徽巢湖市西宋村长期定位实验,采用样方法,对不同耕作方式条件下冬小麦田杂草的种类、密度、盖度等相关指标进行调查研究,分析了杂草的优势度、生态位宽度与生态位重叠值。结果表明:(1)秸秆还田能有效降低田间杂草群落的密度,其中秸秆粉碎还田优于秸秆直接还田,对应的杂草密度下降40%,多样性指数和丰富度指数分别提高30%和130%。(2)各处理的优势种是稗和野燕麦,对应优势度的均值分别为1. 460 6和2. 024 5,与其他植物的生态位重叠值均达到0. 721以上。(3)优化施肥使麦田杂草多样性指数增加35%,缓控施肥使麦田杂草多样性指数增加75%。耕作方式对农田杂草群落具有明显的影响。     

微生物对三种入侵杂草化感作用的影响

微生物是化感作用生测实验中普遍存在的影响因素.研究用飞机草(Chromolaena odoratum L.)、假臭草(Eupatorium catarium Veldkamp)、蟛蜞菊(Wedelia chinensis Merr.)的直接水浸提样(含有微生物)与水浸提样的除菌液对小白菜、萝卜进行了生测实验,对比研究了微生物对3种入侵杂草化感作用的影响.结果表明,有微生物存在的水浸提液化感作用强度明显强于除菌液,并且3种入侵杂草的含微生物水浸提液化感作用之间有明显差异,以假臭草的化感作用最强、飞机草次之、蟛蜞菊最弱.而3种杂草的除菌液间差异不是很明显.因此推测,这几种入侵杂草的强化感作用与微生物有很大关系,很有可能是一些微生物助长了其中一些杂草的入侵潜力.     

外来入侵杂草空心莲子草对植物生物多样性的影响

利用样方法调查了南京市空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)生长生境中杂草的种类和分布。结果表明，南京市秋季空心莲子草分布样点有杂草30科101种，其中以禾本科、菊科、蓼科居多。主成分分析表明，影响杂草分布的主要因素是土壤水分条件和人为干扰强度。经Q型分析，24个样点可划分为3个聚类群：聚类群Ⅰ包括的样点均分布在路边和田边开阔地以及小河、小沟和湖的岸边，以马唐、狗尾草和牛筋草为优势种；聚类群Ⅱ的样点都是农田隔离带如田埂以及农田中的沟壑，以波斯婆婆纳、碎米莎草、野塘蒿和铁苋菜为优势种；聚类群Ⅲ的样点以菜地和果园为主，以马唐、香附子、马齿苋和黄鹌菜为优势种。分析了空心莲子草重要值与物种丰富度之间的关系，当空心莲子草重要值大于1．5时，样方物种丰富度随重要值的增加而减小。2者之间具有显著相关性，表明空心莲子草的入侵对生物多样性有不利影响。     

外来入侵杂草空心莲子草对植物生物多样性的影响

利用样方法调查了南京市空心莲子草(Alternantheraphiloxeroides)生长生境中杂草的种类和分布。结果表明,南京市秋季空心莲子草分布样点有杂草30科101种,其中以禾本科、菊科、蓼科居多。主成分分析表明,影响杂草分布的主要因素是土壤水分条件和人为干扰强度。经Q型分析, 24个样点可划分为3个聚类群:聚类群Ⅰ包括的样点均分布在路边和田边开阔地以及小河、小沟和湖的岸边,以马唐、狗尾草和牛筋草为优势种;聚类群Ⅱ的样点都是农田隔离带如田埂以及农田中的沟壑,以波斯婆婆纳、碎米莎草、野塘蒿和铁苋菜为优势种;聚类群Ⅲ的样点以菜地和果园为主,以马唐、香附子、马齿苋和黄鹌菜为优势种。分析了空心莲子草重要值与物种丰富度之间的关系,当空心莲子草重要值大于1. 5时,样方物种丰富度随重要值的增加而减小。2者之间具有显著相关性,表明空心莲子草的入侵对生物多样性有不利影响。     

杂草五爪金龙对入侵地植物群落和土壤肥力的影响

五爪金龙（Ipomoeacairica）是粤东地区入侵性极强的外来杂草。在野外调查的基础上,选取5个被五爪金龙种群重度入侵地作为样地,并以5个相邻的无五爪金龙和其他外来植物入侵的地段作为对照,采用样方法对样地内的植物进行群落学调查并计算多样性指数,采集样地内的土壤样品进行土壤酶活性与理化指标测定,探讨五爪金龙入侵地生态因子间的相互作用关系,评价五爪金龙入侵对入侵地生态系统的影响。结果表明,与未入侵对照样地比较,五爪金龙入侵导致入侵地植物丰富度和多样性显著或极显著下降（P〈0．05或P〈0．01）,对本土植物的排斥效应明显;除森林公园样地外,其余样地与土壤肥力密切相关的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶及硝酸还原酶4种酶活性均明显升高,增幅为26．91％～55．52％;五爪金龙种群的入侵明显提高了其入侵地土壤全氮、碱解氮、全钾及有效钾含量,降低了全磷、有效磷及有机质含量,且与对照样地间差异均达显著或极显著水平（P〈0．05或P〈0．01）。推测五爪金龙可能通过改变其入侵地的植物群落结构,改善土壤酶活性及养分水平,从而形成对自身生长发育和种群扩张有利的微生态环境。     

长期施肥对旱地土壤杂草种子库生物多样性影响的研究

为探讨长期施肥对旱地土壤杂草种子库生物多样性的影响,我们在安徽蒙城地区的一个长期肥料试验定位监测点开展了相关研究。采用镜检法对旱地土壤表层（0～15 cm）中土壤杂草种子的种类进行鉴定并计数,记录杂草种子22种,隶属15科。不同施肥处理区杂草种子丰富度以NP1/2K区最高（14.7种）,PK区最低（10.7种）;其中陌上菜（Lindernia procumbens）、栗米草（Mollugo pentaphylla）、醴肠（Eclipta prostrata）、泽星宿菜（Lysimachia candida lindl）四种杂草的种子密度较大,分别在不同的处理区占据优势;从整个试验区来看,烟台飘拂草（Fimbristylis stauntoni）在所有处理中的密度都比较大,处于优势地位。长期不同施肥方式下,农田土壤杂草种子库的物种多样性有显著差异：PK区Shanon-Wiener指数大于其他处理区,但是Simpson优势度指数最低;NPK区Simpson优势度指数最高;PK、CK区Pielou均匀度指数大于其他处理区。田间杂草种子库的群落结构及其物种组成也发生了一定的变化,Whittaker指数表明,与不施肥处理相比较,半量的P和缺N的影响最显著,缺P次之,缺K和平衡施肥则没有显著影响。Sorenson群落相似性指数和Bray Curtis指数聚类分析结果表明,与不施肥相比较,长期施用N、P、K肥能显著改变旱地土壤杂草种子库的组成。本研究表明长期平衡施肥处理更有利于维持和保护旱地土壤杂草种子库的生物多样性。     

污泥发酵产物应用于草坪基质的伴生杂草辨识与溯源

通过在工程化草坪生产基地设置污泥发酵产物施川处理,对在草坪应用的杂草问题进行了深入分析。结果表明．污泥发酵物料的掺人增加伴生杂草总量2．92～6．67倍。主要伴生杂草种类为牛筋草（Eleusine indica（Linn）Gaertn）,与对照相比,污泥发酵物处理的牛筋草密度增加O．84～1．67倍;种籽主要来自于污泥物料。适当增加施用深度和预喷施除草刹可昆著降低伴生杂草密度约50％。