郭艷艷，王建光，孫啟忠，王清酈

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081)

紫花苜蓿(Medicagosative)是我國重要的優(yōu)良豆科牧草。苜蓿苗期易受田間雜草的危害，有效的控草措施不僅是苜蓿草地建植成功的關(guān)鍵，也是保障苜蓿優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提倡利用生物、生態(tài)的措施來治理雜草，盡量減少化學(xué)除草劑的使用[1-2]。土壤雜草種子庫的大小、組成及分布可揭示雜草發(fā)生的趨勢，預(yù)測雜草對牧草的危害，對雜草的管理具有重要意義。

雜草種子庫(Weed Seedbank)是留存于土壤表面及土層中具有活力的雜草種子的總稱[1,3]，是雜草發(fā)生危害的根源，受到雜草管理者的普遍關(guān)注。有研究表明，合理的輪作是一種非常有效的生態(tài)控草措施，能有效減少土壤種子庫中的雜草種子數(shù)量，降低次年雜草危害[2,4-6]。有關(guān)苜蓿地雜草的研究主要側(cè)重于對苜蓿地雜草種類[7-9]和苜蓿種子田雜草土壤種子庫的調(diào)查[10]，而輪作對苜蓿地雜草種子庫密度和組成有較大影響，可降低雜草種子密度，有利于雜草控制。鑒于此，本研究對不同前茬作物下紫花苜蓿土壤雜草種子庫數(shù)量特征進(jìn)行分析，了解土壤雜草種子庫的雜草組成、雜草種子數(shù)量及分布，揭示雜草種群的消長規(guī)律，預(yù)測雜草種群[11]對苜蓿的危害，以期為苜蓿的田間雜草管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗地概況 試驗地在內(nèi)蒙古赤峰市林西縣，地處117°38′～118°37′ E，43°14′～44°15′ N，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，風(fēng)沙、干旱嚴(yán)重，栗鈣土，雨熱同季，降水少而集中，日照充足，年平均氣溫2.1 ℃，日照時數(shù)2 900 h，降水量340 mm，無霜期120 d。2010年林西縣全年降水量為350 mm。該地區(qū)田間分布的主要雜草有反枝莧、灰綠藜、刺藜、稗草等。它們多在4-5月開始萌發(fā)，6-9月開始結(jié)實，繁殖能力極強(qiáng)，在其生長周期內(nèi)，生長條件適宜即可迅速萌發(fā)生長，還可縮短其營養(yǎng)生長期。即使個體較小，也會開花、結(jié)實，完成其繁衍后代的過程，種子大量存留在土壤中，以待適時傳播、蔓延。

1.2試驗材料 前茬作物為青貯玉米(Zeamays)、尖葉胡枝子(Lespedezahedysaroides)和沙打旺(Astragalushuangheensis)。青貯玉米從2007年開始，連續(xù)種植2年；尖葉胡枝子于2004年播種，連續(xù)生長5年；沙打旺于2004年播種，連續(xù)生長5年。試驗地于2008年秋季耕翻，2009年6月30日播種苜蓿，苜蓿品種為敖漢苜蓿，條播，行距50 cm。

為了減少農(nóng)作措施對苜蓿地雜草土壤種子庫的影響，各試驗地農(nóng)作措施均相同且同時進(jìn)行。

1.3試驗方法 試驗采用土壤分層取樣法和種子萌發(fā)法進(jìn)行調(diào)查。分別在2010年4、7、8、9和10月進(jìn)行土壤取樣，用直徑為5 cm的圓筒形土壤取樣器，采用對角線五點取樣，重復(fù)3次，每點土樣將其按深度分為0～5、5～10和10～15 cm 3層分裝，同一層的土樣混裝在一起。

種子調(diào)查采用萌發(fā)法，將取得的土壤混勻，風(fēng)干后，分別平鋪于育苗盤中，厚度約為2 cm，置于溫室中。每天定時(17：00-18:00)用噴壺澆水，保持土壤濕潤，促使土樣中雜草種子萌發(fā)。出苗30 d后，記錄可辨認(rèn)雜草幼苗種類和雜草數(shù)量，記錄后拔除已發(fā)芽的雜草。至不再有雜草出土?xí)r，風(fēng)干、翻動、混勻土樣，再澆水，促其進(jìn)一步萌發(fā)，直至觀察不到有雜草萌發(fā)，并對雜草種類和數(shù)量進(jìn)行記錄。

1.4數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2003和SAS統(tǒng)計軟件進(jìn)行處理、分析，使用Excel 2003對種子庫中主要雜草的數(shù)量和種子垂直分布作圖，采用SAS對種子密度進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1土壤雜草種子庫的組成 調(diào)查結(jié)果表明，林西縣紫花苜蓿地土壤雜草種子庫中主要雜草有15種(表1)，隸屬于11科。其中禾本科4種，分別是稗草、畫眉草、狗尾草和虎尾草；藜科2種，為灰綠藜和刺藜；其他莧科、馬齒莧科、大戟科、旋花科、錦葵科、菊科、蓼科、豆科和茄科各1種，分別為反枝莧、馬齒莧、地錦、打碗花、冬葵、苣荬菜、扁蓄、扁蓿豆和龍葵。

表1 紫花苜蓿地土壤雜草種子庫名錄

對0～15 cm土層馬齒莧、反枝莧、灰綠藜、刺藜和畫眉草5種數(shù)量較多的雜草的種子數(shù)進(jìn)行分析(圖1)，不同前茬作物和取樣時間下，7-9月雜草種子的數(shù)量較多，相比而言4和10月種子數(shù)量較少。4-10月，當(dāng)前茬為青貯玉米和尖葉胡枝子時，馬齒莧種子數(shù)量的動態(tài)變化呈上升趨勢，前茬為沙打旺時，馬齒莧種子數(shù)量變化平緩。反枝莧種子的數(shù)量在不同前茬作物下都有所增加。刺藜的種子數(shù)量從4-7月呈上升趨勢，7-10月呈下降趨勢?；揖G藜和畫眉草種子的數(shù)量相對較少，灰綠藜在沙打旺為前茬的苜蓿地中分布較多，畫眉草則在尖葉胡枝子為前茬的苜蓿地中分布較多，二者種子數(shù)量的變化較小?？偟膩砜?，前茬為青貯玉米時種子庫主要雜草是馬齒莧和反枝莧，前茬為尖葉胡枝子時主要為馬齒莧、刺藜和反枝莧，前茬為沙打旺時種子庫主要為刺藜和反枝莧。

2.2前茬作物對雜草種子庫密度及其垂直分布的影響

2.2.1對雜草種子庫密度的影響 3種前茬作物下，8月份苜蓿地土壤雜草種子庫密度最大，前茬為尖葉胡枝子時密度最大，前茬為沙打旺時次之，前茬為青貯玉米時密度最小。4月份種子庫密度最小，密度大小順序為尖葉胡枝子前茬、青貯玉米前茬、沙打旺前茬(表 2)。

圖1 不同前茬作物下苜蓿土壤雜草種子庫主要雜草種子密度

表2 紫花苜蓿地0～15 cm土層土壤雜草種子庫密度比較 ?！-2

前茬作物和取樣時間對土壤雜草種子庫的密度均有影響。當(dāng)前茬作物為尖葉胡枝子時，土壤雜草種子庫密度與其他兩種前茬作物之間存在顯著差異(P<0.05)。同時，取樣時間不同土壤雜草種子庫雜草種子的密度亦存在差異，7、8和9月3個月與4月之間種子庫密度存在顯著差異。7月前茬為青貯玉米時，種子庫密度與尖葉胡枝子前茬作物存在顯著差異，10月前茬作物為沙打旺時，種子庫密度與青貯玉米前茬作物存在顯著差異，4、8和9月前茬作物間種子庫密度差異不顯著；而且，前茬為沙打旺時，7、8和9月3個月種子庫密度與4和10月存在差異。

2.2.2對雜草種子庫垂直分布的影響 從各土層雜草種子數(shù)占0～15 cm總土層種子的比例(圖2)來看，不同前茬作物及取樣時間下，土壤雜草種子庫垂直分布的趨勢較相近，即0～5 cm的土層雜草種子所占的比例最大，10～15 cm土層中種子數(shù)量比例較小，即雜草種子主要集中在0～10 cm的土壤耕作層的表層和中層，而10～15 cm種子的分布較少。

4月3種前茬作物下，0～5 cm土層種子占0～15 cm總土層種子的比例最高，5～15 cm土層的種子較少，而其余月份0～5 cm土層種子所占的比例有所下降，但10月又有所上升。這可能是由于隨著生長季的來臨，種子萌發(fā)出地面，土壤表層中種子數(shù)量逐漸減少，表層種子的比例呈下降的趨勢，而后期部分雜草結(jié)實，落于地面的種子又逐漸回到種子庫中。5～10 cm和10～15 cm土層種子占0～15 cm總土層種子的比例變化趨勢與之相反，隨著表層土壤中種子的比例變化而變化。

圖2 不同土層雜草種子數(shù)占0～15 cm總土層總量的比例

3 討論與結(jié)論

3.1前茬作物對苜蓿地土壤雜草種子庫組成的影響 Barberi等[4]研究表明，雜草土壤種子庫中多為一年生和二年生的雜草，且闊葉雜草居多。與這一結(jié)論類似，本研究中紫花苜蓿土壤雜草種子庫中也多為一年生闊葉雜草。此外，不同前茬作物下苜蓿地雜草的種類基本一致，造成這種結(jié)果可能與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和相同的田間管理措施有關(guān)，因為雜草的種類受地區(qū)、環(huán)境條件以及栽培措施的影響很大。與車晉滇[8]的研究結(jié)果相似，不同的前茬作物下，苜蓿地優(yōu)勢雜草的種類存在差異：前茬為青貯玉米時苜蓿地雜草主要是馬齒莧和反枝莧。為尖葉胡枝子時主要是馬齒莧、刺藜和反枝莧；為沙打旺時主要是刺藜和反枝莧；究其原因可能是由于雜草的生物、生態(tài)學(xué)特性各不相同，對環(huán)境條件的適應(yīng)能力也不一致，因此雜草萌發(fā)的種類存在差異。如反枝莧適應(yīng)性極強(qiáng)，到處都能生長，不耐蔭，在密植田或高稈作物中生長發(fā)育不好，而馬齒莧喜溫暖濕潤氣候，適應(yīng)性較強(qiáng)，能耐旱。此外，不同的前茬作物及輪作序列提供了多種方式的資源競爭，形成一種多樣化的生長環(huán)境，導(dǎo)致種子庫中雜草的種類和組成發(fā)生了變化，從而影響田間雜草的發(fā)生與危害。

3.2前茬作物對苜蓿地土壤雜草種子庫種群密度的影響 研究表明，雜草種子庫的密度一般介于 0～1 000 000?！-2[12]，紫花苜蓿雜草種子庫密度介于 1 247～6 190粒·m-2。因雜草具有多實性，雜草種子進(jìn)入土壤最主要的方式是雜草的結(jié)實，同時通過生物活動、風(fēng)力、水流和器具等途徑也可進(jìn)入土壤種子庫，而萌發(fā)和死亡則是其最主要的輸出方式，種子的休眠機(jī)制也會影響種子庫的輸出動態(tài)。

前茬作物為尖葉胡枝子時，土壤雜草種子庫密度與青貯玉米和沙打旺之間存在顯著差異(P<0.05)，表明前茬作物對雜草土壤種子庫的密度影響較大。種子庫中雜草種子的萌發(fā)數(shù)量與雜草種類是相關(guān)的，種間競爭導(dǎo)致雜草種類減少，進(jìn)而競爭性強(qiáng)的雜草的數(shù)量就會逐漸增加，進(jìn)一步顯示出它的優(yōu)勢。不同前茬作物下苜蓿地土壤雜草種子庫中雜草的種類存在差異，因此雜草的數(shù)量必定也存在差異。前茬作物尖葉胡枝子和沙打旺同屬豆科作物，而青貯玉米屬禾本科作物，種植后的土壤環(huán)境必然有一定的差異，對后作的影響也不盡相同，從而也會對土壤種子庫的密度產(chǎn)生影響，這有待于進(jìn)一步研究。

雜草的發(fā)生量還與外部環(huán)境條件和土壤濕度等因素有關(guān)，這與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件相關(guān)，有待進(jìn)一步調(diào)查。試驗采用萌發(fā)法對種子密度進(jìn)行調(diào)查，由于雜草種子具休眠特性，有可能會低估種子的密度，產(chǎn)生一定的偏差，在后續(xù)的試驗中加以改進(jìn)。

3.3苜蓿地土壤雜草種子庫垂直分布特點 劉萍[10]的研究表明，利用一年的苜蓿種子田土壤種子庫中0～5 cm范圍內(nèi)有活力的雜草種子數(shù)量占總量的94%。彭建[13]調(diào)查表明，苜蓿地土壤種子庫中田旋花(Convolvulusarvensis)的種子主要分布于0～5 cm土層，占所有土層種子數(shù)量的85.2%。寇建村等[14]研究表明，隨土壤深度的增加，土壤種子含量呈下降趨勢，50%～80%的種子分布在表層0～10 cm的土壤中。與上述結(jié)論類似，3種前茬作物下紫花苜蓿地雜草種子均主要集中于0～5 cm土壤耕作層，5～15 cm土層中分布較少，這表明前茬作物對土壤雜草種子庫垂直分布的影響較小，而可能與耕作和栽培方式有關(guān)。種子的垂直分布主要受這一因素的影響[15]，因為耕翻可改變土壤的垂直結(jié)構(gòu)，其深度決定了種子存留的深度，此外還受土壤類型的影響[16]。所以，在生產(chǎn)實踐中應(yīng)因地制宜，選擇合適的耕作方式。

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