冬小麥田共生雜草小薊的種群特征分析

林 鈺 尚慶賀 石碧婉 趙 遠 趙 威

（河南科技大學，河南洛陽 471023）

小薊俗名刺兒菜，屬菊科多年生草本植物，喜生于腐殖質多的微酸性至中性土壤中。其環境適應性與再生能力強，每個芽均可發育成新的植株，斷根后仍能成活，發生普遍且繁殖量大，一旦形成種群后難于防除，容易蔓延成災。主要危害小麥、棉花、大豆等旱地作物[1]。小麥是我國重要的經濟作物，在河南省洛陽市區麥田中的小薊的相對多度、田間頻率、田間均度與田間密度分別可達5.90、7.22、15.74、0.70株/m2，其發生時期、生長環境及分布區域與冬小麥基本吻合，二者存在明顯的競爭關系，主要表現在：通過對水分、養分與礦物質等有限資源的爭奪來抑制小麥的營養生長；通過持續的植株高度增長、不斷擴大葉面積以占據光照等資源；通過地上與地下的空間競爭，來壓縮冬小麥生長空間等。以上原因使得小薊成為冬小麥田中難以防除的惡性雜草，對小麥的產量和品質造成極大的影響[2]。

因此，本研究通過設計大田試驗，研究冬小麥田中小薊的分布格局、繁殖分配、土壤種子庫等種群特征，并利用生態位寬度評價其競爭優勢，旨在明確防除冬小麥田中小薊的最佳時期，為小薊的生態學防控提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料 試驗于2017年10月至2018年1月在河南科技大學試驗農場進行，試驗地為冬小麥田。種植的冬小麥品種為豫麥49，千粒質量為37 g，抗倒伏能力強，吸水率56.88%。小麥播種日期2017年10月13日，足墑下種，精量播種，播量75 kg/hm2。小薊為試驗田中自然生長的野生雜草。小薊與小麥形態學特征見表1。

表1 小薊與小麥形態學特征比較

1.2 試驗設計與測定 種群分布格局測定：在小麥大田中隨機選擇小薊種群，按照一條100 m的樣線，每隔10 m設定一個0.5 m×0.5 m的樣方，數取樣方中小薊和其他主要伴生雜草的株樹。種群分布格局測定建立在Poisson分布的預期假設之上的。一個Poisson分布的總體有方差v和均值m相等的性質，即如果v/m=1，則種群呈隨機分布；如果v/m＞l，則偏離Poisson分布，呈聚集分布；反之v/m＜1時，則呈均勻分布[3]。

繁殖分配比例測定：在冬小麥試驗田中隨機選取5株已經結實的小薊，在105 ℃殺青1 h后，在烘箱內 65 ℃烘12 h，至前后2次干質量差小于0.5%為止[4]。將其根、莖、葉、種子分別稱質量，從而測其繁殖分配比例。按下述公式進行計算：RA1=Rr/Ta，RA2=Rr/Tr，RA3=（Rr+Rs）/Tr。式中，RA為繁殖分配，Rr為果實生物量，Tr為植物總生產量，Ta為植物地上部分生產量，Rs為植物繁殖附件生物量[5]。

土壤種子庫的測定：在冬小麥田中，每隔5 m取一份樣方挖取長寬深分別為20 cm×20 cm×40 cm的土壤，在試驗室過篩后數取土壤中小薊的種子數，然后換算為單位體積（m3）小薊的種子數量。

1.3 數據分析方法 利用SPSS統計軟件進行數據處理。數值之間采用one-way ANOVA模塊單因素方差分析，結果之間差異的顯著性表示為：P＜0.05為差異顯著，P＜0.01為差異極顯著，P＞0.05差異不顯著。

2 結果與分析

2.1 小薊的種群分布格局 小薊及其伴生植物的種群分布格局如表2所示。

表2 小薊及其伴生植物的種群分布格局

種群分布格局是植物種群的基本特征，有助于明確其生態過程以及其與生境的相互關系。由表2可知，小薊及其伴生的3種主要雜草的v/m均大于1，因此可以判斷小薊種群及其伴生雜草均為明顯的集群分布，體現了小薊種群內部正向(相互有利)的生態關系[6]。

2.2 小薊的繁殖分配 小薊的繁殖分配比例如表3所示。

表3 小薊的繁殖分配比例

繁殖分配是植物保證其基因存活和延續而分配給繁殖的資源比例，主要依賴環境的可預測程度。由表3可以看出，小薊根系所占的比例最小，莖和葉居于中間。不同植株之間各部分所占的比例沒有明顯差異（P＞0.05）。但果穗的繁殖分配比例高達42%以上，且非常穩定。具有較大的產生更多后代的潛力。

2.3 小薊的土壤種子 小薊的土壤種子庫如表4所示。

表4 小薊的土壤種子庫

土壤種子庫是農田中雜草更新的主要來源，對雜草的防除效果具有重大影響。由表4數據可知，小薊種群擁有龐大的土壤種子庫，平均為3.50×105粒/m3，在土壤中數量的分布比較穩定，容易發生大量實生苗，使其徹底防除存在較大困難。

2.4 小薊生態位寬度 生態位寬度作為雜草對農田環境資源利用多樣性的一種測度，反映了其在農田中生態適應幅度。一般生態位較寬的雜草，對環境資源利用的多樣性高、生存能力強，在農田發生面積廣，數量較多。如表5是小薊在時間生態位、水平生態位和垂直生態位3個資源軸上的生態位。可以看出，小薊具有很強的資源競爭能力。

表5 小薊的生態位寬度值

3 結論與討論

本試驗通過研究冬小麥田中小薊的種群特征發現，小薊種群的v/m值顯著大于1，為明顯的集群分布，體現了小薊種群內部正向(相互有利)的生態關系，這為其成功在小麥田中建植提供了有利的條件。小薊果穗的繁殖分配比例高達42%以上，且非常穩定。這種高且穩定的繁殖分配比例反映出其能產生數量多而個體小的后代，為小薊的種群繁衍提供了有利的條件，并在其與冬小麥的種間競爭中起到了重要的作用。小薊種群擁有龐大的土壤種子庫，達到3.50×105粒/m3，這為小薊提供了穩定的有性個體來源，并為其與小麥的種間競爭奠定了穩定的繁殖基礎。從小薊的生態位寬度可以看出，小薊具有較強的資源利用潛力和適應能力，體現為小薊與冬小麥的共生期較長，其幼苗在小麥拔節前期出土，并從小麥的拔節期到成熟期與小麥共生，共生時間達到90%以上；小薊處于雜草群落的中層，在小麥拔節后期生長迅速，競爭加劇，高度增長加速度大于小麥，雖然小薊植株高度不及小麥，但小薊的生長力比小麥強，抗逆性、吸水、吸肥的能力也強于小麥，尤其拔節后小薊生長迅速，與小麥爭光、爭肥、爭水，使小薊在競爭中處于優勢地位。

此外，本研究通過對冬小麥田中小薊的生育期進行觀測，發現小薊出苗以冬前為主，其快速生長開始于冬小麥苗期（3葉或4葉期），而這個時間正是小麥生長的關鍵時期。因此可以選擇在冬小麥苗期（3葉期或4葉期）進行人工拔除或者噴灑除草劑，這一結果與吳翠霞等確定的冬小麥雜草防除適期為小麥苗后22～87 d的結論一致。這樣既可以對小薊進行有效防除，又能使應用除草劑的施用效果達到最佳。