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稻麦轮作田杂草迁移动态规律研究及其调控技术

左然玲  
【摘要】:稻麦轮作田杂草的持续发生,严重危害农作物的生长。为控制草害,人们大量使用除草剂,并取得了较好的效果。但是,除草剂也给农田生态环境和人类健康带来了巨大的危害;并增加了农田杂草抗药性、降低了农田杂草的多样性。因此,有必要探求一种适宜的方法,在不降低农田杂草多样性的前提下较好的控制杂草的发生、并减少或避免除草剂的使用。为此,我们选择了典型的稻作区和稻麦轮作田块,从杂草种子传播扩散开始,研究杂草种子随水流迁移扩散及在稻田水面漂浮和沉降动态的规律;进一步研究了“断源、截流、竭库”的综合防除措施综合管理农田杂草群落综合体,探索以耗竭土壤潜杂草群落为技术核心的杂草可持续管理的理论体系;并探索稻鸭共作的生物控草措施对农田杂草群落及土壤杂草种子库的影响。诸多方法的研究和措施的实施,旨在为农田杂草的治理建立一种适宜的策略。详细结果如下: 为了明确自然条件下灌溉水流传播的杂草种子与土壤杂草种子库及其他生境杂草群落间的相互关系,我们选择典型稻作区,对灌溉水流传播的杂草种子的种类和数量进行取样调查,并与田埂、灌溉水渠周围生境、下茬麦田的杂草群落及稻田土壤杂草种子库进行比较分析。结果表明,有14科21种杂草种子随灌溉水流输入稻田,这些杂草种子主要隶属禾本科、报春花科、藜科、蓼科等。土壤杂草种子库中共检出19科41种杂草种子,含有所有其他生境中杂草的种子。灌溉水流传播的杂草种子与田埂上、灌溉水渠周围生境、下茬麦田杂草群落及稻田土壤种子库的杂草群落间相似性较高,Sorensen指数均在0.5以上。表明了在长期的演化过程中,不同生境的杂草可通过互为源库的关系以弥补各自的不足,使得农田杂草持续不断的发生。 2005年6月至11月,选择典型稻作区,于灌水浸田至水稻插秧前后,通过调查研究稻田水面杂草种子漂浮的种类、漂浮时间,以及水稻种植前及生长后期田间杂草群落。揭示杂草种子的漂浮动态,为控制杂草的发生探寻新的方法。结果显示,有15科24种杂草种子在田间出现;17科26种杂草种子可漂浮于水面。这些杂草主要隶属于禾本科、毛茛科、莎草科、藜科、蓼科及报春花科。田埂附近漂浮的杂草种类及漂浮数量均高于田中间;各类杂草种子的漂浮能力不一,菵草(Beckmannia syzigachne)、齿果酸模(Rumex dentatus)、茴茴蒜(Ranunculus chinensis)、看麦娘(Alopecurus aepualis)、日本看麦娘(Alopecurus japonicus)等在田间水面漂浮能力较强;杂草种子漂浮2天后骤降,8天后基本全部沉降;漂浮的杂草种子多集中于田埂及稻株附近,并有互相结联的趋势。总之,稻田生境的杂草大多可以漂浮于水面传播扩散;因此,在灌水早期采取过滤或清除水上漂浮杂草种子可以加速杂草种子从田间输出,减少杂草发生基数。 进一步研究了人工除草(MW)、化学除草(CW)、无草截流(WF1)、无草不截流(WF0)及对照截流(CK)等5种控草措施持续作用下土壤种子库密度和物种组成的动态变化。发现在5种杂草管理措施作用下,种子库中的物种组成发生了较大变化,种子库的Shannon-Wiener指数、Pielou群落均匀度随控草措施地连年进行而有不同程度降低,Simpson优势度指数逐年升高.杂草种子库密度在各种杂草管理措施作用下呈逐年降低的趋势,种子库耗竭效果WF1>WF0>CW>MW>CK。处理WF1对田间杂草的发生有良好的控制效果,7年后,杂草发生量降低近83%。种子库中杂草相对优势度在不同控草措施作用下发生了较大变化,种子库组成差异逐年增加。田间发生的杂草种群的种类和数量也有较大变化。 进一步研究了稻鸭共作复合生态控草体系下田间杂草群落特征及杂草种子库动态变化规律,结果表明稻鸭共作显著降低了0~5cm和5~10cm土层的杂草种子比例,使杂草种子在土壤中的垂直分布趋于均匀。随着稻鸭共作的连年进行,杂草种子库的多样性及均匀度不断降低,优势度逐年上升。在一定年限内,稻鸭共作使杂草种子库规模不断缩小,其中对稻田杂草种子的影响大于麦田杂草,使稻田主要杂草的种子密度迅速降低。在稻鸭共作控草体系连年作用下,种子库优势种组成由原来的陌上菜(Lindernia procumbens)+通泉草+碎米荠(Cardamine hirsute)逐渐演变为通泉草+看麦娘+陌上菜+节节菜(Rotala indica),种子库组成与稻鸭共作前的相似性在一定年限内逐年降低,表明稻鸭共作在一定程度上改变了杂草种子库的物种组成,使潜杂草群落发生了演替;在稻鸭共作条件下,田间杂草密度逐年降低,下降趋势符合阻滞模型y=k+a·e~(bx),模型参数b反映了杂草种群的下降速率。稻鸭共作群落相似性与稻鸭共作初期相比逐年降低而后有所回升,表明田间杂草的群落结构不断发生适应演替。随着稻鸭共作的连年进行,系统的控草效果逐渐上升而后下降,总体控草效果在84%以上。稻鸭共作总体上是一种非常有效的生态控草措施,具有显著的经济和社会效益。


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