24整期

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讪章
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1 中国农学通报 017,33(4): Chinese Agricultural Science ulletin 定西地区不同轮作田杂草生态位研究牛小霞 1, 牛俊义 ( 1 甘肃省农业工程技术研究院, 甘肃武威 ; 甘肃农业大学农学院, 兰州 ) 摘要 : 为明确定西地区不同轮作田杂草生态位, 采用倒置 W 九点取样法, 对定西地区不同轮作田苗期杂草进行了调查利用 Levins 生态位宽度指数和 Schoener 重叠指数对定西地区不同轮作田主要杂草生态位进行分析, 了解不同轮作对农田杂草生态位的影响研究表明 : 的生态位宽度最大, 在群落中处于绝对的优势地位, 对农田危害严重研究结果可以为农田杂草防治和建立合理的轮作顺序提供依据关键词 : 轮作 ; 杂草 ; 生态位中图分类号 :S314 文献标志码 :A 论文编号 :casb Weeds Ecological Niche of Different Rotation Fields in Dingxi Niu Xiaoxia 1, Niu Junyi ( 1 Institute of Agricultural Engineering Technology of Gansu Province, Wuwei Gansu ; Agronomy College, Gansu Agricultural University, Lanzhou ) Abstract: To explore weeds ecological niche of different rotation fields in Dingxi, weed survey was conducted by the method of inverted W- sampling. The weeds ecological niche was analyzed by Levins niche breadth index and Schoener niche overlap index, the effect of different rotations on farmland weeds niche was studied. The results showed that Sonchusoleraceus L. and Chenopodium album L. had larger niche breadth, which were in absolute advantage position in the community and its harm to farmland was serious. The result could provide scientific basis for weed control and reasonable rotation sequences. Key words: rotations; weeds; ecological niche 0 引言生态位理论是现代生态学研究的一项重要内容, 反映物种在生态系统中时间和空间上的位置, 和相关种群之间的相互关系, 以及不同物种利用自然资源的 [1-] 需求方式运用数学的方法测度不同物种在有限资源的多维空间中综合利用资源的能力利用资源多样 [3] 化的程度和相互竞争水平, 生态位理论主要应用在物种间关系物种的多样性群落结构和种群进化等研究中, 成为解释生态群落中物种相互关系和竞争机制 [4-5] 的重要理论和方法杂草是农田生态系统的重要组成部分, 在作物生育期, 杂草与作物竞争光照土壤水和肥料等自然资源, 严重影响作物的生长和发育, 最终降低了作物产量 [6] 和品质长期使用除草剂会改变农田杂草群落结构, 产生抗性杂草种群, 使化学除草的难度越来越大, 还可以产生农药残留, 污染环境和降低作物品质等诸多问题杂草种群多样性对于保护农田生态系统的稳 [7-8] 定性发挥着重要作用生态位宽度和生态位重叠是研究生态位的两个重要指标生态位宽度反映了不同杂草在农田中的生态适应幅度, 生态位重叠可以反映不同杂草对生态条件要求的相似性程度, 是解释农田杂草群落中种间共存关系和相互竞争机制的基本理论和方法 ; 两种杂草的生态位重叠值越大, 表明个杂草利用自然资源的能力越近 ; 在环境资源相对不足的情基金项目 : 国家现代农业产业技术体系建设专项胡麻产业技术体系 (CARS-17-GW-9); 国家自然科学基金基于 APSIM 模型的旱地胡麻生长模拟及产量预测模型研究 ( ) 第一作者简介 : 牛小霞, 女,1986 年出生, 甘肃会宁人, 助理研究员, 硕士, 主要从事作物栽培及大麦育种研究通信地址 : 甘肃省武威市凉州区新镇路 34 号甘肃省农业工程技术研究院,Tel: , @qq.com 收稿日期 : , 修回日期 :

2 149 牛小霞等定西地区不同轮作田杂草生态位研究况下个杂草间发生的竞争可能越来越激烈其值越小表明个杂草间利用自然资源的差异越大相互间竞争就会越小计算如(1)所示 ( p ln p ) S = - i=1 目前对农田杂草生态位的研究已有报道郭水良等[9]研究了浙江小麦田杂草生态位马丽荣等[10]对麦田杂草生态位进行了研究赵利等 [11] 研究了胡麻田杂草生态位针对甘肃定西地区农田杂草生态位以及轮作田杂草生态位的研究未见报道研究定西干旱地区 i i (1) ln S 式中 pi=ni/n 一个物种在一个资源状态下所占的比例 Ni 是物种在第 i 个资源状态中的数值 N 是物种在全部资源状态中的数值 S 是资源状态总数 1.3. 生态位重叠生态位重叠采用 Schoener (1974)重之间的生态相似性以期为该区域农田杂草的综合治叠指数[13]计算公式如()所示 Nij Nh j () Ci h = 1-1 Ni Nh 理和合理使用除草剂提供依据式中 Cih 是物种 i 和 h 间的生态位重叠指数 Nij 是杂草 1 材料与方法 i 在 j 资源等级中的数目 Ni 是杂草 i 种在所有资源等级中的数目 Nhj 为杂草 h 在 j 资源等级中的数值 Nh 为杂草 h 在所有资源等级中的数目生态位重叠指数的变化范围在 0~1 之间 1 表示完全重叠 0 表示完全不重叠所得数据用 Excel 010 进行整理汇总用 DPS 数据统计软件进行统计分析结果与分析.1 胡麻连作田杂草生态位在胡麻连作田发现 11 种杂草由表 1 可知胡麻连作田的黎的生态位宽度大成为本区的优势杂草其危害也比较严重防治比较困难处于杂草群落的上层处于杂草群落的下层影响胡麻植株对光照及水分资源的吸收利用从表可以看出杂草群落的生态位重叠值大于 0.6 的有和和和和野胡萝卜和说明上述杂草间生长空间竞争相对比较激烈同样肥力争夺也激烈其他杂草的生态位重叠值小于 0.6 说明这些杂草对资源争夺不激烈这可能是由于种群间的生态学特性不同对资源要求的特异性不同决定的. 小麦胡麻轮作田杂草生态位在小麦胡麻轮作田发现 11 种杂草小麦胡麻轮作系统中生态位宽度大的杂草是和黎这两种杂草是胡麻田的优势杂草表 3 从表 4 可以看出杂草群落的生态位重叠值大于 0.6 的有和和和和和和芸芥说明上述杂草间对生长空间竞争相对比较激烈同农田生态系统中杂草生态位宽度和重叠值可以反映不同杂草在农田资源环境中的生态适应性和不同杂草 1.1 试验方法试验于 014 年在定西市旱作农业科研推广中心西寨油料试验站进行海拔 050 m 年降水量 390 mm 年平均气温 6.3 年日照时数 453 h 年无霜期 13.3 天该地区为黄土高原西部典型的半干旱雨养农业区降水主要分布在 6 9 月份土壤为黄绵土一年一熟结合定西地区农业种植以小麦马铃薯和胡麻 3 种作物为主的情况胡麻品种选用定亚号种植密度为 750 万粒/hm 马铃薯品种为新大平种植密度为 5500 株/hm 小麦品种为甘春 5 号种植密度为 375 万株/hm 试验共设 7 个处理胡麻连作(FF) 小麦胡麻轮作(WF) 马铃薯胡麻轮作(PF) 胡麻小麦轮作 (FW) 胡麻马铃薯轮作(FP) 小麦马铃薯轮作(WP) 马铃薯小麦轮作(PW) 3 次重复共 1 个小区小区长 5 m 宽 3 m 面积 15 m 小区间走道 40 cm 重复间走道 60 cm 四周设 1 m 保护行氮磷施用量采用当地最佳施肥量胡麻 11.5 kg/hm 纯 N 75 kg/hm (PO5) 马铃薯 5 kg/hm 纯 N 150 kg/hm (PO5) 小麦 150 kg/hm 纯 N 11.5 kg/hm (PO5) 氮磷均作为基肥施用 1. 调查项目时间及方法研究于 014 年 5 月 30 日苗期进行田间杂草调查采用倒置 W 九点取样法每样方面积 1 m 计数各样方内的与数量 1.3 数据处理生态位宽度生态位宽度采用 R. Levins 的公式[1] 表 1 胡麻连作田主要杂草的生态位宽度

3 150 中国农学通报表胡麻连作田主要杂草的生态位重叠值表 3 小麦胡麻轮作田主要杂草的生态位宽度猪殃殃风花菜表 4 小麦胡麻轮作田主要杂草的生态位重叠值样, 对其他生存资源的争夺也激烈其他杂草生态位重叠值小于马铃薯胡麻轮作田杂草生态位马铃薯胡麻轮作田发现 8 种杂草从表 5 可以看出, 在马铃薯胡麻轮作模式下, 生态位宽度大的杂草是黎和, 这 3 种杂草是胡麻田的优势杂草从表 6 可以看出, 杂草群落的生态位重叠值大于 0.6 的有 : 和和和和和和和和, 说明上述各种杂草间对生存和生表 5 马铃薯胡麻轮作田主要杂草的生态位宽度猪殃殃风花菜表 6 马铃薯胡麻轮作田主要杂草的生态位重叠值

4 牛小霞等 : 定西地区不同轮作田杂草生态位研究 151 长空间竞争相对比较激烈.4 胡麻小麦轮作田杂草生态位胡麻小麦轮作田发现 10 种杂草, 杂草群落中生态位宽度大的杂草是和黎, 是小麦田的优势杂草处于杂草群落的上层, 处于杂草群落的下层, 与小麦竞争比较激烈, 能够影响小麦的正常生长发育 ( 表 7) 杂草群落的生态位重叠值大于 0.6 的有 : 和和和, 说明上述杂草间生长空间竞争和肥力争夺比较激烈其余杂草生态位重叠值小于 0.6, 说明这些杂草对环境资源争夺不激烈 ( 表 8).5 马铃薯小麦轮作田杂草生态位马铃薯小麦轮作田发现 7 种杂草, 小麦田的杂草生态位宽度从大到小依次为表 7 胡麻小麦轮作田主要杂草的生态位宽度猪毛菜表 8 胡麻小麦轮作田主要杂草的生态位重叠值和 ( 表 9), 说明在小麦生育期内, 它们与小麦争夺水分和养分等资源的激烈程度也依次减少由表 10 可知, 和的生态位重叠值最大, 这可能由于它们都属于蓼科生态位重叠值最小的是和, 属于伞形科, 而属于菊科, 在相同的生态环境中相互竞争就不太激烈表 9 马铃薯小麦轮作田主要杂草的生态位宽度表 10 马铃薯小麦轮作田主要杂草的生态位重叠值小麦马铃薯轮作田杂草生态位小麦马铃薯轮作田发现 9 种杂草, 的生态位宽度大, 是马铃薯田的优势杂草 ( 表 11) 杂草群落的生态位重叠值大于 0.6 的有 : 和和和, 说明这些杂草种群在光水肥地等资源利用方面竞争比较激烈生态位重叠值最小的是和和, 均为, 这表明与和之间对生存所需的资源竞争不激烈, 可能是由于属于旋花科, 而和属于科, 不同的科属对资源的需求不同 ( 表 1).7 胡麻马铃薯轮作田杂草生态位胡麻马铃薯轮作田发现 8 种杂草的生态位宽度值最大, 是马铃薯田的优势杂草 ; 其次是野表 11 小麦马铃薯轮作田主要杂草的生态位宽度锦葵

5 15 中国农学通报表 1 小麦马铃薯轮作田主要杂草的生态位重叠值荞麦和, 生态位宽度在 ~.4 之间 ( 表 13); 其他杂草的生态位宽度在 0.05 以下由表 14 可知, 和的生态位重叠值最大, 可能由于它们都属于蓼科, 对资源利用有着一定的相似性, 彼此间的竞争也比较激烈与之间的生态位重叠值较大, 分别为 0.77 ; 与之间的生态位重叠值一样, 均为 0.47, 属于菊科, 而和都属于蓼科, 不同科属的生态学特性有明显差异, 对生长环境及对资源利用也有很大的差异, 彼此间的竞争比较小表 13 胡麻马铃薯轮作田主要杂草的生态位宽度讨论表 14 胡麻马铃薯轮作田主要杂草的生态位重叠值 [14] 张光明等给生态位的定义是, 某物种在一定生态环境里, 在其生长发育的每个阶段, 全部生态学过程中所发生和具有的功能地位, 称为该物种在当前生态 [15] 环境中的生态位谢强等认为在杂草群落中生态位宽度大的杂草占有较多的环境资源, 同时该杂草在杂 [16] 草群落中处于优势地位史作民等研究表明, 具有相同或相似环境资源要求的物种间生态位重叠比较大, 生态位宽度较大的物种与生态系统中其他种间的 [17] 生态位重叠也大向悟生等认为在资源相对匮乏时, 生态位重叠较大的杂草间可能会产生比较激烈的利用性竞争生态位宽度大的杂草, 对环境资源利用的多样性比较高, 适应能力和生存能力强, 在农田中发 1 生面积大, 数量多, 成为本地区农田的优势杂草, 危害也相对严重胡麻小麦和马铃薯都是株高比较低的作物, 尤其在苗期, 杂草危害比较严重, 因此控苗期发生的杂草是除草的关键本研究中, 的生态位宽度均最大, 在不同轮作田中数量多, 分布范围广, 占有比较大的资源量, 在杂草群落中处于相对的优势地位, 对农田作物危害比较严重其次是的生态位宽度也比较大, 危害也比较严重研究结果也显示, 生态位宽度大的杂草, 与其他杂草的生态位重叠值也 [16] 大, 这与史作民等的研究结果相似胡麻连作, 小麦胡麻轮作和马铃薯胡麻轮作对胡麻田 3 种优势杂草的生态位宽度影响不大 ; 胡麻小麦轮作和马铃薯小麦轮作对小麦田三种优势杂草的生态位宽度影响也不大 ; 但胡麻马铃薯轮作和小麦马铃薯轮作对马铃薯田黎和的生态位宽度影响比较大笔者的研究结果可以为定西地区农田杂草防治和建立合理的轮作顺序提供参考依据参考文献 [1] 付必谦. 生态学实验原理与方法 ( 第一版 )[M]. 北京 : 科学出版社, 006.

6 牛小霞等 : 定西地区不同轮作田杂草生态位研究 153 [] 郭水良, 李扬汉. 农田杂草生态位研究的意义及方法探讨 [J]. 生态学报,1998,18(5): [3] 岳茂峰, 冯莉, 杨彩宏. 珠三角地区四季草坪杂草群落组成及其生态位 [J]. 生态学杂志,009,8(1): [4] 张克荣, 刘应迪, 朱晓文, 等. 岳麓山马尾松生态位分析 [J]. 生态学杂志,009,8(): [5] 钟宇, 张健, 刘泉波, 等. 巨桉人工林草本层主要种群的生态位分析 [J]. 草业学报,010,19(4):16-1. [6] 李儒海, 强胜, 邱多生, 等. 长期不同施肥方式对稻油轮作制水稻田杂草群落的影响 [J]. 生态学报,008,8(7): [7] 苏少泉. 除草剂概论 [M]. 北京 : 科学出版社,1989. [8] 周启星, 黄国宏. 环境生物地球化学及全球环境变化 [M]. 北京 : 科学出版社,001. [9] 郭水良, 李扬汉, 赵铁桥. 浙江金华地区小麦 - 杂草群落中杂草生态位的研究 [J]. 植物生态学报,1998,(1): [10] 马丽荣, 蔺海明, 李荣. 兰州引黄灌区小麦田杂草群落及其生态位研究 [J]. 中国生态农业学报,008,16(6): , [11] 赵利, 胡冠芳, 王利民, 等. 兰州地区胡麻田杂草消长动态及群落生态位研究 [J]. 草业学报,010(1): [1] 尚玉昌. 现代生态学中的生态位理论 [J]. 生态学进展,1988,5(): [13] 孙儒泳. 动物生态学原理 [M]. 北京 : 北京师范大学出版社,001. [14] 张光明, 谢寿昌. 生态位概念演变与展望 [J]. 生态学杂志,1997,16 (6): [15] 谢强, 覃干超, 黄家林. 元宝山冷杉群落主要木本种群的生态位分析 [J]. 广西师范大学学报 : 自然科学版,1998,16(): [16] 史作民, 程瑞梅, 刘世荣. 宝天曼落叶阔叶林种群生态位特征 [J]. 应用生态学报,1999,10(3): [17] 向悟生, 李先琨, 苏宗明, 等. 元宝山冷杉群落主要树木种群生态位的初步研究 [J]. 武汉植物学研究,00,0():

224 干旱地区农业研究第 35 卷作制度下作物属性的较大差异也是轮作影响杂草群落的重要原因, 例如, 特殊的生长习性和不同的资源竞争模式 [6,10] 作物快速萌发和出苗较快的叶面积和冠层发展高叶面积指数和较长持续时间较大植株高度等都有助于增加作物对杂草的竞争力 [11], 因为作物冠层覆

224 干旱地区农业研究第 35 卷作制度下作物属性的较大差异也是轮作影响杂草群落的重要原因, 例如, 特殊的生长习性和不同的资源竞争模式 [6,10] 作物快速萌发和出苗较快的叶面积和冠层发展高叶面积指数和较长持续时间较大植株高度等都有助于增加作物对杂草的竞争力 [11], 因为作物冠层覆第干旱地区农业研究卷第期ＶＮ年月ＡＲＡＡＪ文章编号ｊ不同轮作制度对定西地区农田杂草群落的影响牛小霞牛俊义甘肃省农业工程技术研究院甘肃武威甘肃农业大学农学院甘肃兰州摘要为探讨不同轮作制度对定西地区农田杂草群落的影响采用倒置Ｗ九点取样法调查了定西地区种不同轮作制度下田间杂草的种类数量地上生物量等在试验田发现个科共种杂草