冬小麦田共生杂草小蓟的种群特征分析

林 钰 尚庆贺 石碧婉 赵 远 赵 威

（河南科技大学，河南洛阳 471023）

小蓟俗名刺儿菜，属菊科多年生草本植物，喜生于腐殖质多的微酸性至中性土壤中。其环境适应性与再生能力强，每个芽均可发育成新的植株，断根后仍能成活，发生普遍且繁殖量大，一旦形成种群后难于防除，容易蔓延成灾。主要危害小麦、棉花、大豆等旱地作物[1]。小麦是我国重要的经济作物，在河南省洛阳市区麦田中的小蓟的相对多度、田间频率、田间均度与田间密度分别可达5.90、7.22、15.74、0.70株/m2，其发生时期、生长环境及分布区域与冬小麦基本吻合，二者存在明显的竞争关系，主要表现在：通过对水分、养分与矿物质等有限资源的争夺来抑制小麦的营养生长；通过持续的植株高度增长、不断扩大叶面积以占据光照等资源；通过地上与地下的空间竞争，来压缩冬小麦生长空间等。以上原因使得小蓟成为冬小麦田中难以防除的恶性杂草，对小麦的产量和品质造成极大的影响[2]。

因此，本研究通过设计大田试验，研究冬小麦田中小蓟的分布格局、繁殖分配、土壤种子库等种群特征，并利用生态位宽度评价其竞争优势，旨在明确防除冬小麦田中小蓟的最佳时期，为小蓟的生态学防控提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点及材料 试验于2017年10月至2018年1月在河南科技大学试验农场进行，试验地为冬小麦田。种植的冬小麦品种为豫麦49，千粒质量为37 g，抗倒伏能力强，吸水率56.88%。小麦播种日期2017年10月13日，足墒下种，精量播种，播量75 kg/hm2。小蓟为试验田中自然生长的野生杂草。小蓟与小麦形态学特征见表1。

表1 小蓟与小麦形态学特征比较

1.2 试验设计与测定 种群分布格局测定：在小麦大田中随机选择小蓟种群，按照一条100 m的样线，每隔10 m设定一个0.5 m×0.5 m的样方，数取样方中小蓟和其他主要伴生杂草的株树。种群分布格局测定建立在Poisson分布的预期假设之上的。一个Poisson分布的总体有方差v和均值m相等的性质，即如果v/m=1，则种群呈随机分布；如果v/m＞l，则偏离Poisson分布，呈聚集分布；反之v/m＜1时，则呈均匀分布[3]。

繁殖分配比例测定：在冬小麦试验田中随机选取5株已经结实的小蓟，在105 ℃杀青1 h后，在烘箱内 65 ℃烘12 h，至前后2次干质量差小于0.5%为止[4]。将其根、茎、叶、种子分别称质量，从而测其繁殖分配比例。按下述公式进行计算：RA1=Rr/Ta，RA2=Rr/Tr，RA3=（Rr+Rs）/Tr。式中，RA为繁殖分配，Rr为果实生物量，Tr为植物总生产量，Ta为植物地上部分生产量，Rs为植物繁殖附件生物量[5]。

土壤种子库的测定：在冬小麦田中，每隔5 m取一份样方挖取长宽深分别为20 cm×20 cm×40 cm的土壤，在试验室过筛后数取土壤中小蓟的种子数，然后换算为单位体积（m3）小蓟的种子数量。

1.3 数据分析方法 利用SPSS统计软件进行数据处理。数值之间采用one-way ANOVA模块单因素方差分析，结果之间差异的显著性表示为：P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异极显著，P＞0.05差异不显著。

2 结果与分析

2.1 小蓟的种群分布格局 小蓟及其伴生植物的种群分布格局如表2所示。

表2 小蓟及其伴生植物的种群分布格局

种群分布格局是植物种群的基本特征，有助于明确其生态过程以及其与生境的相互关系。由表2可知，小蓟及其伴生的3种主要杂草的v/m均大于1，因此可以判断小蓟种群及其伴生杂草均为明显的集群分布，体现了小蓟种群内部正向(相互有利)的生态关系[6]。

2.2 小蓟的繁殖分配 小蓟的繁殖分配比例如表3所示。

表3 小蓟的繁殖分配比例

繁殖分配是植物保证其基因存活和延续而分配给繁殖的资源比例，主要依赖环境的可预测程度。由表3可以看出，小蓟根系所占的比例最小，茎和叶居于中间。不同植株之间各部分所占的比例没有明显差异（P＞0.05）。但果穗的繁殖分配比例高达42%以上，且非常稳定。具有较大的产生更多后代的潜力。

2.3 小蓟的土壤种子 小蓟的土壤种子库如表4所示。

表4 小蓟的土壤种子库

土壤种子库是农田中杂草更新的主要来源，对杂草的防除效果具有重大影响。由表4数据可知，小蓟种群拥有庞大的土壤种子库，平均为3.50×105粒/m3，在土壤中数量的分布比较稳定，容易发生大量实生苗，使其彻底防除存在较大困难。

2.4 小蓟生态位宽度 生态位宽度作为杂草对农田环境资源利用多样性的一种测度，反映了其在农田中生态适应幅度。一般生态位较宽的杂草，对环境资源利用的多样性高、生存能力强，在农田发生面积广，数量较多。如表5是小蓟在时间生态位、水平生态位和垂直生态位3个资源轴上的生态位。可以看出，小蓟具有很强的资源竞争能力。

表5 小蓟的生态位宽度值

3 结论与讨论

本试验通过研究冬小麦田中小蓟的种群特征发现，小蓟种群的v/m值显著大于1，为明显的集群分布，体现了小蓟种群内部正向(相互有利)的生态关系，这为其成功在小麦田中建植提供了有利的条件。小蓟果穗的繁殖分配比例高达42%以上，且非常稳定。这种高且稳定的繁殖分配比例反映出其能产生数量多而个体小的后代，为小蓟的种群繁衍提供了有利的条件，并在其与冬小麦的种间竞争中起到了重要的作用。小蓟种群拥有庞大的土壤种子库，达到3.50×105粒/m3，这为小蓟提供了稳定的有性个体来源，并为其与小麦的种间竞争奠定了稳定的繁殖基础。从小蓟的生态位宽度可以看出，小蓟具有较强的资源利用潜力和适应能力，体现为小蓟与冬小麦的共生期较长，其幼苗在小麦拔节前期出土，并从小麦的拔节期到成熟期与小麦共生，共生时间达到90%以上；小蓟处于杂草群落的中层，在小麦拔节后期生长迅速，竞争加剧，高度增长加速度大于小麦，虽然小蓟植株高度不及小麦，但小蓟的生长力比小麦强，抗逆性、吸水、吸肥的能力也强于小麦，尤其拔节后小蓟生长迅速，与小麦争光、争肥、争水，使小蓟在竞争中处于优势地位。

此外，本研究通过对冬小麦田中小蓟的生育期进行观测，发现小蓟出苗以冬前为主，其快速生长开始于冬小麦苗期（3叶或4叶期），而这个时间正是小麦生长的关键时期。因此可以选择在冬小麦苗期（3叶期或4叶期）进行人工拔除或者喷洒除草剂，这一结果与吴翠霞等确定的冬小麦杂草防除适期为小麦苗后22～87 d的结论一致。这样既可以对小蓟进行有效防除，又能使应用除草剂的施用效果达到最佳。