江蘇省儀征市稻田土壤雜草種子庫中雜草種類的調(diào)查

農(nóng)業(yè)雜草的發(fā)生、傳播和轉(zhuǎn)化與土壤雜草種子庫密切相關(guān)。1986年以來,法國、美國、加拿大、澳大利亞、英國、日本等國的一些科研人員均開展了有關(guān)土壤雜草種子庫動(dòng)態(tài)的研究。國內(nèi)關(guān)于稻田雜草群落特征、種群動(dòng)態(tài)往往是從田間地面雜草的特征及消長規(guī)律進(jìn)行研究,而通過土壤雜草種子庫雜草種子來源、萌發(fā)因子、雜草種子活力的損失等動(dòng)態(tài)來闡明田間雜草種群動(dòng)態(tài)卻很少見于文獻(xiàn)。筆者自1996年以來對稻田雜草種子庫進(jìn)行了初步研究,以為綜合治理稻田雜草提供極有意義的科學(xué)依據(jù)。1材料和方法1.1水稻土除草考查地點(diǎn)為江蘇省儀征市,其屬于華中雙單季稻稻作區(qū)中的長江中下游平原雙單季稻亞區(qū)。儀征市北部為低坡丘陵,南部為沿江圩區(qū),取樣地點(diǎn)為丘陵與圩區(qū)交界的平原地帶,連年稻麥兩熟輪作,土壤為馬肝土,屬潴育型水稻土,質(zhì)地輕粘性,耕作層18cm左右,pH6.5,有機(jī)質(zhì)含量1.5%～1.9%。取樣、定點(diǎn)田塊1996～1998年均未使用除草劑。選擇有代表性的田塊,于水稻耕耙后栽插前5點(diǎn)取樣,每點(diǎn)0.1m2(0.5m×0.2m),分0～5cm、5～10cm、10～15cm、15～20cm四層取樣。將5點(diǎn)同一深度土層土均勻混合,每層土分別置于5只面積約0.1m2的塑料盆中。自6月10日開始,每日以噴霧器噴水至水分飽和。自出草開始每5d計(jì)數(shù)并拔除1次,直至停止出草,累計(jì)各土層深度雜草種類及出草數(shù)。秋冬仍放置于室外。第2年、第3年均于6月10日復(fù)水,繼續(xù)考查。1.2調(diào)查研究的情況在取土樣方的同一塊田,調(diào)查田間雜草發(fā)生情況。1997～1998年每年調(diào)查與觀察。仍為5點(diǎn)取樣,每點(diǎn)0.1m2(0.5m×0.2m),調(diào)查出草種類和數(shù)量,并與土壤種子庫取土樣在塑料盆內(nèi)培育結(jié)果進(jìn)行比較。1.3田間雜草調(diào)查在取土樣方的同一塊田,調(diào)查田間雜草結(jié)實(shí)情況,5點(diǎn)取樣,每點(diǎn)0.1m2。在一具代表性的田塊2.5畝稻田中及沿田邊各取5點(diǎn),每點(diǎn)0.1m2,調(diào)查各類雜草發(fā)生株數(shù)及結(jié)實(shí)率。6月中旬,在稻田耕耙結(jié)束準(zhǔn)備栽秧時(shí),從進(jìn)水口截取2000mL灌溉水,分4次截取,取水流上部水。然后將水澆灑于盛裝未種植過水稻的高崗旱田土的塑料盆內(nèi)土表,待其自然落干,并一直保持充分濕潤,觀察調(diào)查30d內(nèi)出草情況。1.4雜草種子的萌發(fā)1.4.1旱作崗田對草的影響取稻田0～5cm表土,置于兩塑料盆中;另取多年旱作崗田土壤覆蓋,厚度分別為3cm和8cm,澆水,并一直保持土壤充分濕潤,30d后調(diào)查對比兩處理出草情況。1.4.2土壤含水量的測定取稻田0～5cm表土,5點(diǎn)取樣,每點(diǎn)0.1m2。試驗(yàn)設(shè)土壤含水量10%、20%、30%、飽和、3cm水層5個(gè)處理,每天比照測定的標(biāo)準(zhǔn)含水量土樣進(jìn)行加水。每5d計(jì)數(shù)各處理各種雜草出草數(shù),并拔除,直至停止出草,累計(jì)各處理各種雜草的出草總數(shù)。1.4.3每點(diǎn)觀察點(diǎn)觀察在取樣土做萌發(fā)試驗(yàn)的同一塊田進(jìn)行定點(diǎn)觀察,共定5點(diǎn),每點(diǎn)0.1m2。有出草開始,每5d調(diào)查一次出草情況,計(jì)數(shù)后拔除,直至停止出草為止。1.5試驗(yàn)處理與萌發(fā)試驗(yàn)設(shè)連作稻田、回旱一年的稻田(水稻-小麥-玉米-小麥-水稻)、回旱兩年的稻田(水稻-小麥-玉米-小麥-大豆-小麥-水稻)三處理。各處理均5點(diǎn)取樣,每點(diǎn)0.1m2,取0～5cm表土,混和后分別置于塑料盤內(nèi)進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。從出草開始,每5d調(diào)查一次各種雜草的出草數(shù),計(jì)數(shù)后拔除,直至停止出草。2結(jié)果與分析2.1土壤中的雜草種子數(shù)據(jù)庫和土壤中的分布2.1.1可被調(diào)節(jié)者virtrace從3年連續(xù)觀察調(diào)查試驗(yàn)結(jié)果看(表1),雜草種子庫共有雜草11科22種,即:禾本科:稗草(Echinochloacrusgalli)、千金子(Leptochloachinensis)。莎草科:異型莎草(Cyperusdifformis)、褐穗莎草(Cyperusfuscus)、水虱草(Fimbristylismiliacea)、兩歧飄拂草(Fimbristylisdichotoma)。谷精草科:賽谷精草(Eriocaulonsieboldianum)。雨久花科:鴨舌草(Monochoriavaginalis)。蓼科:酸模葉蓼(Polygonumlapathifolium)。莧科:蓮子草(Alternantherasessilis)。豆科:合萌(Aeschynomeneindica)。千屈菜科:水莧菜(Ammanniabaccifera)、耳葉水莧(Ammanniaarenaria)、多花水莧(Ammanniamultiflora)、節(jié)節(jié)菜(Rotalaindica)。柳葉菜科:丁香蓼(Ludwigiaprostrata)。玄參科:陌上菜(Linderniaprocumbens)、泥花草(Linderniaantipoda)、母草(Linderniacrustacea)、水苦荬(Veronicaundullata)。菊科:鱧腸(Ecliptaprostrata)、球子草(Centipedaminima)。2.1.2各土層土壤條件據(jù)1996～1998年3年萌發(fā)資料,0～5cm土層雜草萌發(fā)數(shù)占總萌發(fā)數(shù)的45.7%,5～10cm土層占33.0%,10～15cm土層占15.2%,15～20cm土層占6.1%。其中0～10cm土層占78.7%,10～20cm土層占21.3%(表1)。結(jié)果表明雜草種子庫中雜草種子主要分布在稻田耕作層的上、中部,下部及底部較少。2.1.3雜草萌發(fā)情況3年來土壤種子庫雜草萌發(fā)調(diào)查結(jié)果列于表1,從表中資料可知:第1年萌發(fā)雜草有11科22種,計(jì)596株,占3年總萌發(fā)數(shù)的78.7%;第2年萌發(fā)9科13種,計(jì)122株,占總數(shù)的16.1%;第3年萌發(fā)6科7種,計(jì)39株,占5.2%。逐年減少的原因與種子來源、萌發(fā)條件及種子壽命等有關(guān)。2.2田間雜草的田間分布、生長狀況對其造成的影響1996年調(diào)查結(jié)果表明,田間實(shí)際出草僅8科12種,0.5m2計(jì)175株,占盆缽取土樣方培育出的雜草數(shù)的29.4%。田間實(shí)際出草與取土樣方出草種類和數(shù)量差異的主要原因有濕度(水層)、光照、土層的影響,如蓮子草、酸模葉蓼為陽性雜草,要求有較強(qiáng)的光照才利于發(fā)生為害;球子草及莎草科的飄拂草屬的若干雜草萌發(fā)土層較淺,田間耕翻作業(yè)影響了部分種子的發(fā)生;另外雜草與水稻之間的競爭、雜草與雜草之間的競爭也影響某些雜草的發(fā)生?？傊?由于小生境的差異造成了這兩者雜草種類和數(shù)量的差異。第2年、第3年田間雜草發(fā)生的種類均與第1年相同,為8科12種;而發(fā)生數(shù)量則增加較快,分別為0.5m2227株和252株,比第1年分別增加29.7%和44.0%。這兩年田間出草分別比取土樣方培養(yǎng)的出草數(shù)反而增加了86.1%和546.2%(表1)。這主要是因?yàn)樘镩g未使用除草劑及未進(jìn)行人工除草,雜草每年均自然生長,種子庫基數(shù)有所增加,且雜草種子在田間自然狀態(tài)下壽命較長等原因所致。若不進(jìn)行人為干擾,田間土壤種子庫雜草種子將不斷增加,以至形成草荒。2.3土壤種子庫中的雜草種子來源2.3.1種子種子及種子在取土樣方的同一塊田,調(diào)查田間雜草結(jié)實(shí)結(jié)果表明,每0.5m2有雜草12種,其中稗草33株,成熟種子3069粒;千金子2株,成熟種子3250粒;異型莎草5株,5500粒種子;水莧菜5株,555粒種子;耳葉水莧13株,935粒種子;多花水莧8株,1033粒;節(jié)節(jié)菜42株,4105粒;丁香蓼10株,1880粒;陌上菜30株,3225粒;鱧腸23株,158粒等,合計(jì)175株,23832粒成熟種子。這是稻田土壤種子庫中雜草種子的最主要來源,也即田間常見雜草發(fā)生的主要來源。2.3.2行業(yè)邊、節(jié)節(jié)菜田邊、百合生長狀況田埂、田邊與田間雜草發(fā)生種類、發(fā)生數(shù)量、結(jié)實(shí)率等均有不同,調(diào)查結(jié)果列于表2。從表中資料可知:丁香蓼、鱧腸、異型莎草田邊數(shù)量多于田中數(shù)量,且結(jié)實(shí)率高,結(jié)實(shí)量大;水莧菜、多花水莧、耳葉水莧、陌上菜等雜草田邊與田中發(fā)生數(shù)量相差不顯著,但田邊雜草的結(jié)實(shí)率極顯著高于田中雜草的結(jié)實(shí)率;節(jié)節(jié)菜田邊與田中發(fā)生量、結(jié)實(shí)率均相似,單株結(jié)籽數(shù)以田邊略高;稗草由于相對高度較高,除發(fā)生量略有差異外,結(jié)實(shí)率及結(jié)籽數(shù)差異均較小。經(jīng)稻田耕耙作業(yè),田邊、田埂雜草種子大量移入田間,使之較均勻布于田中。2.3.3灌溉水中雜草截取灌溉水澆灑于土表培育,1月之內(nèi)共出草:稗草5株、鱧腸11株、丁香蓼5株、雙穗雀稗10株、合萌和鴨舌草各1株。表明灌溉水中帶有一定量的雜草種子。另外,秸稈、廄肥、稻種、秧苗移栽時(shí)也常帶有部分雜草或雜草種子,如稗草、合萌、異型莎草等。2.3.4田間雜草種子萌發(fā)的影響根據(jù)上述資料,田間0.5m2產(chǎn)生雜草種籽數(shù)達(dá)23832粒,但第一年田間實(shí)際萌發(fā)僅175株,取土樣萌發(fā)試驗(yàn)3年也僅出草757株,分別占產(chǎn)籽總數(shù)的0.73%和3.18%。表明田間有99%以上的雜草種子未能萌發(fā)出苗,土壤種子庫中歷年將積存大量的種子。但其中絕大多數(shù)均喪失了發(fā)芽能力。其原因有多種自然因素(水分、溫度、光照等)和人為因素(耕作、人工除草等),也包括雜草種子本身的完熟度等。但土壤種子庫中尚有大量雜草種子成為田間雜草難以根除的重要因子,也成為隨著外部條件變化而引起雜草群落種群演替的潛在因子。對化學(xué)除草而言,大多數(shù)除草劑僅能殺死萌發(fā)的部分雜草而不能殺死雜草種子(有的除草劑可抑制種子萌發(fā)),這就是年年化除(即使防效很好)而又年年長草的主要原因所在。2.4影響牧草種子萌發(fā)的主要因素2.4.1覆土草種類型樣土上覆蓋3cm和8cm旱作崗田土層各種雜草萌發(fā)出苗試驗(yàn)結(jié)果表明,單子葉雜草如稗草、千金子、異型莎草等出土深度較深,覆土3cm和8cm時(shí)3種草分別出草25株和20株、各5株、3株和2株;雙子葉雜草中,大粒種子的合萌、鱧腸等覆土8cm時(shí)尚有少量出苗,而千屈菜科、柳葉菜科、玄參科等雜草8cm土層下則很難出苗。2.4.2不同含水量對3cm水層除草萌發(fā)的影響不同濕度土樣種子萌發(fā)試驗(yàn)結(jié)果表明,土壤含水量10%處理,僅有少數(shù)雜草萌發(fā);土壤含水量20%處理,大多數(shù)稻田雜草均可萌發(fā),萌發(fā)數(shù)量顯著增加;土壤含水量30%處理,雜草發(fā)芽數(shù)最多,為10%含水量處理的21.1倍;水分充分飽和處理,發(fā)芽數(shù)又有所下降,與20%含水量處理相仿;在3cm水層條件下,雜草發(fā)芽種類明顯減少,發(fā)芽數(shù)亦很少(表3)。這是由于稻麥輪作區(qū)稻田連年實(shí)行干干濕濕灌溉方式形成的稻田雜草群落,同時(shí)也表明了以水控草是稻田雜草綜合治理的有效農(nóng)業(yè)措施之一。2.4.3發(fā)芽勢與種子發(fā)芽勢的關(guān)系稻田土壤種子庫種子發(fā)芽勢的強(qiáng)弱關(guān)系到雜草的發(fā)生期及與水稻的競爭能力等。試驗(yàn)結(jié)果表明,單子葉雜草如稗草、千金子、異型莎草、鴨舌草等發(fā)芽勢較強(qiáng);雙子葉雜草中,大粒種子鱧腸、合萌等發(fā)芽勢也較強(qiáng);而小粒種子如千屈菜科、玄參科、柳葉菜科等雜草發(fā)芽勢則較弱(表4)。這與單子葉雜草出土較深,而雙子葉雜草特別是小粒種子雜草出土較慢有關(guān)。另外還與種子完熟度、種子休眠性、土層深度等因子有關(guān)。發(fā)芽勢強(qiáng)的雜草往往表現(xiàn)為前期雜草,與水稻比相對高度(設(shè)水稻株高為1,雜草株高與水稻株高之比)較高,一般為0.5以上,為陽性雜草,為害亦較大;發(fā)芽勢弱的雜草,直到水稻生長中后期仍有發(fā)生,相對高度一般在0.5以下,為陰性雜草,為害較輕。2.5對田間雜草的影響試驗(yàn)結(jié)果表明,回旱一年、兩年對稗草、鱧腸、陌上菜等雜草影響較小,對水莧、鴨舌草等影響較大。水旱輪作后,改變了某些雜草原有的適生環(huán)境,致使水田雜草種子的發(fā)生量減少。耕作方式改變后,隨水流、稻種、秸稈、廄肥等途徑進(jìn)入土壤雜草種子庫的種子減少。但由于土壤種子庫種子數(shù)量較大,稻麥連作稻區(qū)田間雜草大多以濕生雜草為主,種子在土壤種子庫中壽命較長;加之田邊、田埂雜草隨種子、水流、肥料仍可帶進(jìn)部分雜草種子。因此,水旱輪作對由種子發(fā)生的雜草雖有抑制,但并不能顯著影響稻田雜草的發(fā)生和為害。水旱輪作對稻田多年生雜草如矮慈姑、水莎草、眼子菜、扁稈■草等影響較大(表5)。因多年生雜草大多靠地下莖繁殖為主,營養(yǎng)體在土壤種子庫中壽命較短,易腐爛喪失發(fā)芽力。3田間雜草種子庫庫通過上述對稻田土壤雜草種子庫的研究,初步明確了稻田雜草發(fā)生的根本原因在于經(jīng)上年(季)田間雜草結(jié)實(shí)成熟脫落,田埂、田邊雜草種子移入田間,經(jīng)水流、秸稈、廄肥、稻種夾帶雜草種子等途徑累積構(gòu)成了稻田土壤雜草種子庫,在溫度、水分、光照等條件滿足時(shí)就不斷發(fā)生和為害。據(jù)此,筆者提出減少稻田雜草種子庫種源的對策,以利于綜合治理稻田草害。1發(fā)揮水稻群體優(yōu)勢控草應(yīng)用高效、廣譜、安全的化學(xué)除草劑,并研究其配套應(yīng)用技術(shù)。大力推行農(nóng)業(yè)措施控草,如選擇早生快發(fā)的水稻品種、培育壯秧