农田杂草种子库研究综述

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农田杂草种子库研究综述

冯远娇，王建武

（华南农业大学热带亚热带生态研究所，广东广州）

摘要：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。

关键词：种子库；农田杂草动态；物种多样性

中图分类号：；文献标识码：

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土壤种子库是指存在于土壤表面和土壤中全部存活种子的总和[]。农田杂草与土壤种子库关系的探明对杂草的生态防治有重要意义。了解杂草的生物学和生态学行为，对于发展环境友好的杂草控制措施是非常重要的[, ]，杂草种子库可以提供过去农田管理的证据，也能预测杂草问题[, ]。国外学者在不同除草方式[]、不同耕作方式[]、不同农作方式[]对农田杂草种子库的影响诸方面做了大量研究。国内的研究主要集中在森林等自然生态系统方面，班勇[]和张志权[]对其进展分别作了综述。本文系统综述了国内外农田杂草种子库研究进展，旨在为农田杂草种子库的研究提供思路。

农田杂草对活动种子库的依赖性

土壤种子库包括活动土壤种子库和休眠土壤种子库。已有研究表明，频繁干扰地带（包括耕地）中土壤种子库与地上植被组成关系密切[]。耕地中一年生杂草与土壤种子库的关系更加密切，这是因为一年生杂草群体主要来自土壤种子库，耕作活动容易打破土壤种子库的种子休眠，并促进其种子萌发和幼苗生长[]。农田土壤种子库的种子主要分布在土壤表层内[]。[]的研究表明，农田中有种杂草，土壤中则有种，有种杂草同时存在于土壤种子库和地上杂草中。

和报道某些杂草幼苗种数仅占总土壤种子库的[]，和发现杂草幼苗占土壤种子库的[]。报道活动土壤种子库中杂草种子的数量变化是粒，而在农田观察到的杂草幼苗的数量变化是粒，活动种子库中只有的种子能够在农田产生幼苗[]。杂草的出现明显地依赖于活动土壤种子库，其百分比的差异可能是土壤类型和杂草统计所持续的时间不同所至。

除草方式对农田杂草种子库的影响

除草方式的不同影响到种子库的大小、组成及其物种丰富度。最有效的除草方式是机械除草，但其成本高[]。和调查了不同除草方式的农田（玉米、冬小麦、冬大麦）杂草种子库的组成[]，发现机械除草时，土壤种子库主要由荠（ .）组成；化学除草时，主要由高密度的反枝苋（.）组成；而综合防治时，土壤种子库主要由藜（ .）组成；他们建议谷类作物的杂草应进行综合防治，并在三叶期使用少量的除草剂。据报道[]，化学除草的稻田中，土壤种子库杂草种子每年可减少。许多人担心，化学除草剂的减少可能会影响作物的产量。和进行了玉米连作试验[]，发现在保护耕作和传统耕作中，玉米出苗前施用除草剂结合玉米播种后周松土的方法，可以减少除草剂（草净津及异丙甲草胺）的用量，并维持稳定的玉米产量（免耕，宽板犁耕作，旋耕机耕作），综合防治方法能长期有效地控制农田杂草,证实了和在美国威斯康辛州的研究结果[]。化学与机械结合的除草方式比单一的化学防治能更好地控制杂草，作物产量和经济效益均高于单一化学防治[, ]。

不同耕作方式对农田杂草种子库的影响

轻度干扰会提高土壤中种子的数量和多样性。等[]分析了不同耕作方式小麦田的土壤种子库，发现种子库的密度和组分随耕作方式和耕作深度的不同而变化。宽板犁耕作的种子库具有最低的种子密度，只有粒，而免耕则有密集的种子库，达粒。种子库的多样性从宽板犁作、圆盘耙耕作、旋耕机耕作到免耕依次升高，从而说明了轻度干扰的系统具有更多、更丰富的土壤种子库[]。这可能是由于地面作物残茬的累积阻止了对种子的掠夺（）[]，同时种子在土壤剖面的移动较少，只有少量种子的休眠被打破。大量研究证明，免耕使分布在土壤表层的种子比例提高[, , ]。据报道[]，免耕方式在土壤表层处的种子库占最大比例（），仅有分布在土层中，而旋耕机方式的大约的种子分布在处，宽板犁耕作方式的种子的则集中在处。但的报道不同[]，他发现在旋耕机和免耕方式中以上的杂草种子集中在土壤表层处，在宽板犁耕作方式中只有的种子分布在处，这是由于砂壤和粘壤的缘故。因此，杂草种子库的垂直分布受土壤类型、耕作方式的影响，而耕作方式的影响更大。但土壤类型的变化对于杂草密度和种子数量没有显著性影响[]，对其垂直分布的影响较大。等在半干旱农业生态系统中对比了免耕和常规耕作法的杂草种子库，并指出[]，免耕明显提高了杂草的种子数量，杂草种子库物种组成的差异是由于耕作方式中不同土壤条件的结果。

在世界各地，藜（ .）是一种田间恶性杂草。和用宽板犁地和再次土壤干扰（锄到）估算了杂草种子库的消耗（）[]，结果表明，在长期宽板犁种植谷类系统中，藜（ .）、反枝苋（ .）和其它物种的有活力的种子分别占杂草物种的、、〈，与宽板犁地相比，再次土壤干扰提高了藜（ .）倍及反枝苋（ .）倍的消耗，这是由于再次土壤干扰（锄到）通过水分和适宜种子萌发条件的提高而增加了藜（ .）的出现。幼苗出现的多少将由于环境和管理因素的不同而变化，能产生幼苗的种子数量和不能生存的种子数量影响到种子库消耗的大小[, ]。因此，杂草出现的模型和种子库大小的知识对于进行最佳效果的杂草管理实践是重要的。

免耕是一种趋势，免耕可以减少土壤侵蚀，增加水渗透和土壤水分，提高养分使用效率和土壤水分的有效性，降低燃料和劳力[]，但即使有有效的化学除草控制，免耕也明显地增加了种子库密度[]。免耕可能改变杂草群体和种子库动态[]，也有利于疾病和害虫的发生[]。据报道[]，在长期免耕的玉米种植系统中，土壤干扰（锄到）提高了藜（ .）的出现，是未干扰土壤的倍，幼苗的出现与土壤干扰有关，增加了藜（ .）的倍的种子库消耗。因此，可以看出，长期免耕、土壤的干扰增加了幼苗的出现和杂草群落中优势种的种子库消耗。

不同农作方式对农田杂草种子库的影响

目前，由于环境和经济的原因，必须提倡作物的可持续种植，农作方式不同必然对杂草种子库的大小产生影响。和指出除草剂的高投入对于限制杂草种子库的大小是必需的[]。等研究了玉米连作的不同农作方式下杂草种子库的情况，结果表明有机栽培制度（翻耕，有机培肥，物理方法控制杂草）下的杂草种子库最大，达粒，常规耕作体系（翻耕，全化学施肥，使用除草剂）下的杂草种子库最少，只有粒[]，不同农作方式下杂草种子库的差异主要依赖于杂草控制效率而不是耕种效果。相反，杂草丰富度的不同则主要与耕作方式有关[]。从而证实了和所观察到的玉米管理体系仅仅依赖于杂草连续出现前除草剂的应用，才可能使杂草种子库的大小控制在低水平的结论[]。据报道[]，深耕不能完全代替除草剂，但提高了阻止种子萌发的效率，种子库动态主要受化学除草控制的影响，较高的除草剂投入和深耕降低了种子库密度。但在芬兰进行的大麦田间试验表明，浅耕结合除草剂的使用比深耕更能导致较低数量的杂草种子萌发[]。

结语

农田杂草明显地依赖于活动土壤种子库，许多因素影响农田杂草土壤种子库的大小和分布。因此，对农田土壤种子库的组成及其动态的了解，以及各种耕作系统、管理系统等对农田种子库影响的了解，可以帮助我们采取有效的措施，减少杂草与农作物的竞争，采取适宜的杂草控制策略，设计减少种子库大小的方法，从而控制杂草剂对环境的影响。目前国内在农田杂草壤种子库方面的研究比较薄弱，应根据地方特点及杂草的危害情况对农田杂草种子库进行多方面的研究，特别是对地上杂草和土壤种子库优势种的研究，从而了解其未来杂草的动态变化。

参考文献：

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