施肥模式对农田杂草土壤种子库影响的研究进展

农田杂草土壤种子库是农田生态系统的重要组成部分。在收集国内外相关研究资料的基础上,系统综述了施肥模式对农田杂草土壤种子库的密度、物种组成、多样性等动态特征的影响,结合国际研究动态,就目前我国农田杂草土壤种子库研究中亟需解决的问题进行了探讨,指出应加强在施肥条件下杂草种子的萌发、土壤种子库特征的变化机制、土壤种子库与地面杂草群落的相关性、土壤中杂草种子的遗传变异等4个方面的研究工作,深入探讨施肥模式对农田土壤种子库及农田生态环境的影响。     

土壤杂草种子库与杂草综合管理

土壤杂草种子库是农田杂草发生危害的主要根源,种子库的动态变化规律对于杂草的综合管理具有非常重要的意义。目前研究表明,杂草种子库的密度和组成变化很大,与田间杂草群落具有密切的联系。杂草种子库时刻处于输入和输出的动态变化之中。耕作方式影响杂草种子在土壤中的垂直分布,从而间接影响种子库的密度和种类组成;作物轮作使杂草的生存环境趋于多样化,能够限制某些对单一种植系统有着良好适应性的杂草种类的生长,作物轮作对杂草种子库种类组成和丰富度的影响要大于耕作方式;杂草管理措施能够大大降低田间杂草的结实,从而减小杂草种子库的规模。随着人们对除草剂使用和环境安全问题的日益关注,发展基于生态规律的杂草管理措施越来越受到人们重视,结合近几年国内外的研究进展,作者提出了杂草种子库今后的一些新的研究发展方向。     

农田杂草土壤种子库对施肥模式的响应

通过对肥料长期定位试验点土壤(0~15 cm)的农田杂草种子库大小、物种组成等特征进调查,采用主成分分析法(PCA)和典范对应分析法(CCA)探讨了农田杂草土壤种子库对施肥模式的响应。结果表明,该试验地杂草土壤种子库主要以大豆种植季杂草种子为主,施氮肥的处理区杂草种子库密度极显著大于未施氮肥的处理区(P0.01);施肥明显降低杂草种类数,尤其是土壤速效磷含量的增大;PCA结果表明施肥模式引起土壤磷素含量的差异是影响杂草土壤种子库的物种组成的最重要因子,而土壤氮、钾也能在一定程度上对土壤种子库的物种组成产生影响;CCA结果表明不同种类的杂草种子对施肥模式的响应不同,不同种类的杂草适宜生长在不同的施肥区。本研究认为杂草的适应与竞争机制导致不同种类的杂草对施肥模式的响应不同,同一种杂草在不同施肥模式下种子的密度差异明显,影响农田杂草土壤种子库的物种组成与密度,最终形成各物种组合的杂草群落能够更好地适应环境并最大程度利用环境中的各种资源。     

安徽沿江农区秋熟田杂草种子库特征

研究了安徽沿江农区作物成熟期秋熟田杂草种子库的物种组成、物种多样性、空间格局,调查了地上部分杂草及相关环境因子,分析了杂草种子库与地上杂草群落和环境因子的关系.结果表明:秋熟田种子库有杂草40科124种,夏熟田杂草为优势杂草,自土壤表层至下层杂革种类数逐渐减少;不同农田类型中,物种多样性指数棉花田高于其他秋熟田,同一农田类型中,物种多样性指数表层中层下层;种子库总密度为289 865粒·m-2,其中秋熟田杂草种子占61.00%,杂草种子集中分布于土壤表层;杂草种子库与地上杂草群落Sorenson相似性指数为0.53,线性拟合表明二者密切相关;CCA分析表明土壤速效氮为影响种子库的最大环境因子.     

长期有机–无机肥配施对农田杂草土壤种子库的影响

为揭示长期有机-无机肥配施处理下农田杂草土壤种子库的特征变化规律,本研究通过田间长期定位施肥模式试验,运用群落生态学方法研究了小麦-大豆轮作制度下大豆种植季7种施肥处理区杂草土壤种子库的结构及其生物多样性特征。结果表明,土壤样品中共检出杂草种子16种,隶属于10科; 土壤种子库总密度分布在15995~106300 grain/m2范围。长期有机-无机肥配施处理区的杂草土壤种子库优势物种组成较为简单,优势种为12种,配施麦秸处理区主要以栗米草为主,配施粪肥处理区主要以水苋菜为主; 土壤种子库的密度显著降低至15995~41900 grain/m2范围; 物种丰富度降低至7.67~9.33范围,并且将物种多样性和均匀度指数维持在休闲与纯化肥处理区之间（1.5~2.0和0.6~0.8）。长期配施麦秸、 粪肥均显著影响土壤杂草土壤种子库的结构特征,且麦秸与粪肥品种间差异的影响大于麦秸施用量差异的影响。因此,本研究认为有机-无机肥配施既有利于作物的优质高产,也可以通过调整有机肥种类以及与施用量来调控杂草土壤种子库,实现经济效益和生态效益的双赢。     

耕作方式对新垦沙地农田杂草群落结构的影响

通过田间调查的方式,研究了黑河中游边缘绿洲新垦沙地农田杂草分布状况,并对不同耕作方式下农田杂草群落结构特征进行了分析。调查中共记录杂草16种,隶属10科。新垦沙地农田杂草群落基本组成为藜(Chenopodium album)+牛筋草(Eleusineindica)+狗尾草(Setaria viridis)+反枝苋(Amaranthus retroflexus)。与当地传统的地膜覆盖、秋耕和玉米连作耕作方式相比,秸秆覆盖、减少秋耕和玉米-大豆轮作均可增加农田杂草物种丰富度、多样性指数和群落优势度(P0.05)。与当地传统耕作方式相比,秸秆覆盖可增加杂草群落中牛筋草优势度比,降低藜和反枝苋优势度比;减少秋耕可增加狗尾草、反枝苋、灰绿藜(C.glaucum)和米瓦罐(Silene conoidea)优势度比,降低牛筋草优势度比;玉米-大豆轮作可增加米瓦罐优势度比。不同耕作方式对偶见种杂草在田间的分布和组成影响不明显。可以看出,新垦沙地农田杂草物种较少,群落组成单一;不同耕作方式对新垦沙地农田杂草物种多样性和群落结构组成有明显影响,进一步深入研究对沙地农田杂草合理防除具有重要的指导意义。     

岩溶生态系统土壤及表生植被某些特性变异与石漠化的相关性

岩溶山地石漠化是一种与脆弱生态地质背景和人类活动相关联的土地退化过程。本文以重庆市典型岩溶山地为例 ,探讨了岩溶生态系统土地利用方式与土壤机械组成、土壤水稳性团聚体、土壤有机质、土壤种子库、植被类型的关系。结果表明 ,经开垦利用后 ,岩溶环境土壤表层砂化现象更加明显。土地利用强度越大 ,对土壤团粒结构的破坏也越大 ,林地、灌草坡对水分的保持能力强 ,土地利用强度较大的土壤保水能力相对较弱 ,土壤有机质受土地利用强度的明显影响。土地利用强度越大 ,木本植物种子越少 ,草本植物种子越多 ,且以农田杂草为主。土地利用方式的变化 (如陡坡开垦 )是对次生植被及其种子库的主要威胁。     

长期不同施肥对玉米田间杂草生物多样性的影响

通过田间小区试验,研究了长期不同施肥对田间杂草总密度、优势杂草组成及生物多样性的影响。结果表明:综合施用N、P、K肥,不仅降低了田间杂草的总密度,降低了优势杂草在群落中的比重,而且有利于维持田间杂草的生物多样性;不施用N或P肥,田间杂草的总密度增大,优势杂草的比重也明显增强,但不利于维持田间杂草的生物多样性。所以,平衡施用N、P、K肥,有利于维持农田生态系统中的生物多样性,并能更好地进行杂草控制。     

玉米田间机械-化学协同除草的杂草防除效果

施用除草剂和机械除草是目前杂草控制的两种主要手段，受农田环境、机具作业能力等限制，单一机械或化学防治均存在一定的局限性。该研究以玉米田为研究对象，设置机械除草协同减量化学除草策略，选取2种机械除草方式（行间与株间）和3种化学减量比例（减量25%、50%、75%）及2种化学施药方式（全幅和苗行）组合进行除草试验。从除草效果和玉米生长方面综合研究了机械-化学协同除草方式的杂草防除效果。试验结果表明：机械除草方式能够疏松土壤，使除草区域的土壤紧实度降低64.4%以上。除草处理后2周，行间机械除草的株防效为83.4%，优于株间机械除草的株防效46.7%；玉米吐丝期，机械-化学协同处理的除草效果优于单一机械除草，行间机械除草协同除草剂减施处理的除草效果优于同水平施药量下的株间机械除草协同除草剂减施处理；无论是在吐丝期还是成熟期，机械-化学协同除草处理的玉米叶面积和干物质量大于单一机械除草或化学除草，机械-化学协同除草模式可促进植株营养元素累积和作物生长；行间机械-化学协同除草处理的平均产量分别高出单一机械和化学除草模式29.0%和20.4%，株间机械-化学协同除草处理的平均产量分别高出单一机械和化学除草模式55.9%和5.1%；从玉米产量及其构成来看，机械除草协同除草剂减施25%处理的增产效果最优，该处理下的千粒质量和产量均高于其他协同处理。该研究明确了机械-化学协同除草策略对农田杂草防除和作物生长的影响，机械协同除草剂减施处理能在不降低除草效果的前提下减少除草剂施用和增加玉米产量。该研究为杂草绿色防控提供了新思路，研究结果可为玉米田除草剂减施提供参考。     

改进MobileViT网络识别轻量化田间杂草

为解决现有的田间杂草识别方法无法兼顾高准确率与实时性的问题,该研究提出了一种基于改进MobileViT网络的轻量化杂草识别方法。首先,该方法使用高效的MobileViT网络构建杂草特征提取网络,在保证特征提取能力的同时实现更少的模型参数量与计算量;其次,通过高效通道注意力机制加强下采样后特征图中的重要特征,进一步提升模型的特征提取能力;最后,特征提取网络中的MobileViT模块被用于同时学习局部语义信息和全局语义信息,仅通过少量模块的组合便能够准确地捕捉到不同类别杂草与作物间细微差异。为验证该方法的有效性,该研究以农田环境下采集的玉米幼苗及其4类伴生杂草图像为数据进行了模型训练,试验结果表明,该方法的识别准确率、精准度、召回率和F1分数分别为99.61%、99.60%、99.58%和99.59%,优于VGG-16、ResNet-50、DenseNet-161、MobileNetv2等常用卷积神经网络;同时,可视化结果表明该方法能够有效提取杂草图像中的关键特征,并抑制背景区域对识别结果的影响。该研究提出的方法能够精准、快速地区分出农田环境下形态相似的多种杂草与作物,可为智能除草设备中的杂草识别系统设计提供参考。     

黄土高原草地土壤种子库与草地更新

土壤种子库是指存在于表层土壤（包括凋落物）中具有生命的种子，是植被天然更新的物质基础。土壤种子库时期是植物种群生活史的一个重要阶段，有人称为潜种群阶段，它能部分的反映群落的历史和现状，对退化草地生态系统的恢复起着重要的作用。土壤种子库中的长命种子不仅具有重要的遗传学意义，而且还被认为是植物种群基因多样性的潜在提供者。所以，土壤种子库在维持种群和群落的物种多样性和遗传多样性方面具有重要的意义。在植物种群生态学研究中，土壤种子库问题一直受到广泛关注，国外近20a来，对土壤种子库的研究一直是植物种群生态学中比较活跃的领域。目前，国内外的报道多集中于森林或湿润半湿润地区土壤种子库的研究，对草地或半干旱区土壤种子库的研究报道较少。     

科尔沁沙地农牧交错带土地利用方式对土壤特性的影响

以彰武县北部为样区，研究了科尔沁沙地农牧交错带不同土地利用方式对于土壤特性的影响。研究结果表明：草甸碱土草地开垦为早作农田后，土壤次生盐渍化加重；草甸草地开垦成为水田，则有利于对土壤次生盐渍化的防止和抑制；固沙林地或草地开垦成为农田，在一定的程度和范围会导致土壤养分含量特别是速效养分N含量显著降低，土壤颗粒的粗化（沙化），且这种趋势随着开垦年限的增加而加重。     

基于图像分析的杂草分形维数计算

介绍了分形维数的理论计算公式和试验公式，分析了计盒维数的计算方法，运用Matlab软件设计了图像的处理和基于图像的计盒维数的计算程序。随机地选择了4种双子叶杂草和两种单子叶杂草共6种杂草作为研究对象，运用自行设计的程序分别计算了杂草叶的RGB三色图像的分形维数并以其平均值作为杂草叶的分形维数。研究结果表明该文给出的分形维数的计算方法可靠；研究结果也验证了杂草叶具有分形特征；研究结果还说明不同种类的杂草 ，其叶的分形维数明显不同，可以用分形维数为特征参数识别杂草。     

秸秆还田对农田生态系统及作物生长的影响

秸秆还用是利用秸秆的一种有效方式．大量试验表明，秸秆还田会对土壤产生多种作用：能改善土壤物理性状，降低土壤容重，增加孔隙度；能增加土壤微生物数量，增强生物和多数酶的活性；增加土壤有机质积累和养分含量；能改变土壤腐殖质组成及特性；影响作物生长发育，促进作物产量提高．其中，秸秆覆盖还田还具有蓄水保墒，调节地温和保持水土，抑制田间杂草等功能．总之，秸秆还田对农田具有良好的生态效应。     

陕北安塞退耕地持久土壤种子库与地上植被的对应关系

通过研究陕北安塞退耕3~31 a的阴阳坡10个样地的持久土壤种子库特征及其与地上植被的关系,分析持久土壤种子库在植被恢复中的作用。结果表明：调查样地持久土壤种子库由15个科36个物种组成,种子密度在1 908~12 617粒/m2之间,1年生物种占80%,随着退耕演替的进行,种子库中1年生物种比例呈下降趋势,多年生物种比例呈上升趋势,地带性物种在持久种子库中的比例也随退耕时间的延长而增加,物种数和种子库密度均随退耕演替先增大后降低;持久土壤种子库与地上植被的相似性较低,Serensen相似性系数为0.21~0.42;通过对适宜物种的确限度及土壤种子库大小的分析,认为该区退耕地的持久土壤种子库具有一定的植被恢复潜力。     

强还原土壤处理对再植龙牙百合生长不利因子的消减作用

病害和草害是再植龙牙百合生长的两大关键制约因素。以强还原土壤处理（Reductive soil disinfestation,RSD）为技术手段,以湖南省栽培过龙牙百合的土壤为研究对象,通过设置液体有机物料RSD处理（6 t·hm–2,MO）、固体有机物料RSD处理（15 t·hm–2,SB）和不做任何土壤处理的对照（CK）,研究该技术手段对龙牙百合栽培土壤中土传病原菌和杂草种子库的影响。结果表明,与CK对照相比,RSD处理均能有效杀灭土壤中的尖孢镰刀菌、腐皮镰刀菌和立枯丝核菌等病原真菌,显著降低镰刀菌属在真菌类群中的占比,其杀菌率高达98.8%。同时,RSD处理还能有效抑制土壤杂草种子库中大部分杂草的萌发,显著降低田间杂草的密度和生物量,其对杂草数量和干质量的抑制率分别为94.1%～96.0%和71.0%～94.7%,且MO处理对杂草的防除效果优于SB处理。此外,RSD处理还能显著改变田间杂草的群落结构,并降低其多样性、丰富度和优势度。因此,强还原土壤处理能够显著消减土传病原菌、杂草等再植龙牙百合生长不利因子,是一种具有同时降低田间病害和草害发生潜力的农业措施,且可以为减少农药施用量...     

干旱草原星毛委陵菜群落种子库与植被功能群结构的关系

以石羊河上游星毛委陵菜(Potentilla aclaulis)群落为研究对象,采取现场植物测定与土壤采样分析相结合的方法,对地上植被、种子库功能群结构组成及相互关系进行分析,探讨了植被演替过程中功能群的响应和群落稳定性的维持机理.结果表明:(1)不同植被梯度下多年生禾草和多年生杂草在植被群落中占据优势地位,优势度比例变化较小,而一、二年生杂草及豆科植物地位不突出,优势度比例较小.(2) 土壤种子库中,水平方向上,在植被梯度下多年生杂草优势度所占比例较高,变幅较小;多年生禾草、豆科植物则表现出由低到高再降低的变化过程,而一、二年生杂草的变化规律与之相反.垂直方向上,0-5 cm与0-15 cm层在植被梯度下,不同功能群优势度比例大小呈显著正相关,5-10 cm与10-15 cm层变化规律不明显.(3) 种子库具有比植被丰富的物种,系统稳定性较高,针对于扰,群落表现出明显的生存策略.     

土壤种子库研究的热点问题及发展趋向

土壤种子库是指存在于土壤上层凋落物和土壤中全部存活种子的总和。土壤种子库是种群定居、生存、繁衍和扩散的基础,也是植被潜在更新能力的重要组成部分,在植被的更新、演替和恢复过程中起着重要的作用。本文总结提出了土壤种子库研究的几个热点问题以及发展趋向,包括土壤种子库的研究方法,入侵植物的土壤种子库,种子雨、种子库与地上植被的关系,种子库在退化生态系统植被恢复和生物多样性保护中的作用,土壤侵蚀对土壤种子库的影响,全球变化对土壤种子库的影响。同时对这些领域的研究进展进行了综述,旨在为进一步推动今后土壤种子库的研究工作提供参考。     

基于GPS的农田多源信息采集系统的研究与开发

及时准确地获取农田小区影响作物生长的环境因素多源时空差异性信息，是实施精准农业的关键步骤。研究开发基于DGPS及便携式GPS的农田信息采集软件，集成较为成熟的田间信息采集传感器硬件，能够采集田间地物分布、作物生育期苗情状态、杂草分布、病虫害发生情况、土壤肥力等多种基于精确空间位置的实时动态信息，包括数字照片和数字视频等多媒体属性信息。使空间定位、属性记录和导航实施过程相结合，初步实现了农田信息获取的自动化。     

平衡栽培体系中的产量保护因素——除草

我国各地常见农田杂草有数百种之多，加上变种达五、六百种，隶属于70多科，300多属。杂草一般是农田开垦之后已经长期适应农田耕种条件的植物，它们对当地环境适应性、抗逆力和繁殖力都非常强，难以根除，例如一株菟丝子能结近100万粒种子，一株向日葵列当能结10万粒种子，在没有寄主的情况下，在土壤中生命力保持5～10年，如果条件适宜，种子可终年发芽。杂草与作物争夺水、肥、光照和空气，并且是一些病虫害的媒介。