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第二章 杂草生物学生态学特征
糖苷,亦即苦杏仁苷、亚麻苦苷,水解时可
以释放出HCN 及相应的苯甲醛。
氰化物能抑制种子发芽及根的生长 NH3则抑制并毒害幼苗生长 十字花科中许多植物含有可抑制发芽和生长 的芥子油、烯丙基芥子油、β-苯乙基芥子 油
B 有机酸与醛:
脂肪酸是种子发芽抑制剂,果汁与植物汁液中所
含的苹果酸与柠檬酸浓度为0.1-1%时,能抑制许
化学刺激剂(硫酸脱绒、硝酸钾、赤霉素等)
砂藏和低温促进胚胎成熟
2. 种子萌发的生理生态
萌发是杂草种子的胚由休眠转变为生理生化代谢
活跃、胚胎体积增大并突出子实皮、长成幼苗的 过程。
杂草萌发需要适宜的环境条件
温度:
晚春性杂草如马唐最低萌发温度在15度, 最适为30-40度 早春杂草早熟禾、藜、野燕麦、卷茎蓼的 最低发芽温度为2-5度,最适在30度以下。
到环境载有量(k)是,增长率变为零。
3.杂草和作物间的竞争
a)竞争的定义:植物间的竞争(competition)是指植
物载生存资源(光、CO2、水、养分)有限的情形
下,为争夺较多资源的生存斗争。
发生条件:资源有限;两者应占有相似的生境
(niche)。 分为种内竞争(intraspecific competition) 和种间竞争(interspecific competition)。
3. 种子的成熟度与萌发时期参差不齐:梯递性、
4. 繁殖方式多样:营养繁殖和有性繁殖。 5.子实具有适应广泛传播的结构和途径。杂草 的种子或果实有容易脱落的特性,有些杂草 具有适应与散布的结构或附属物,借外力可
以传播很远,分布很广。醡浆草、野老鹳草、
苍耳、鬼针草等。
第二节 杂草个体及种群生态学
杂草生态学(weed ecology)是研究杂草
酸模等可借种子繁殖,也可因切割由宿根繁殖;
匍匐多年生杂草(creeping perennial),可以借球
茎、匍匐茎或根状茎繁殖。这类杂草(尤其是匍匐多
年生杂草)是一类很难控制的杂草。
不同类型之间在一定条件下可相互转变。 多年生的蓖麻
马唐
三、杂草营养方式的多样性 1. 光合自养型:绝大多数杂草
2. 寄生性: 1)全寄生:菟丝子是茎寄生性杂草;列当是一类根寄
光等生长因素不足的时候。 因此丰富农田限制生长因
素的水平,可减轻竞争作用。杀除不是消除杂草竞争危害
的唯一途径。
E 连续使用高效选择性除草剂,易使杂草产生抗
药性,故不同除草剂品种应搭配使用。
F 杂草是组成农田生态系统食物连的重要环节。除 草实践上应该尽量保护益草,杀除害草。 G 在长期的自然选择和人类除草活动的压力下,常 见农田杂草一般都赋有某些特殊的生物学特性和 生存策略,根除杂草是不现实的。
胚未发育成熟。
诱导休眠 大多是由于不良环境条件如高温、低温、干 旱涝渍、除草剂、黑暗和高的CO2 的比例所
引起,使已经解除原生休眠可以萌发的子实重
新进入休眠状态。
解除休眠的方法:
取出抑制物质(自然界中雨水的淋洗)
对果皮或种皮坚硬不透性的种子,可以通
过机械或其他物理因素解除(如用刀、针、
砂纸等划破外皮)。
湿度:
一般均可在土壤湿度达到田间持水量40%-100%时
发芽。 种子越大,其发芽要求的湿度就越高。 旱地杂草萌发所要求的土壤湿度低于水田或水浇地杂
草。
光照:
光照对某些杂草的萌发是必不可少的。环境可以
改变杂草种子的需光性。 光对杂草种子萌发的干扰主要通过调节种子内部 活跃型(Pfr)和非活跃型(Pr)光敏素的比例而 作用的。
条件的适应和进化,植物在不同生境下对其
个体大小、数量和生长量的自我调解能力称
为可塑性。
3. 生长势强:杂草中的C4 植物比例明显较高, 在16种主要作物中,只有玉米、谷子、高 粱等是C4植物。 4. 杂合性(heterozygosity):由于杂草群落的 混杂性、种内异花受粉、基因重组、基因 突变和染色体数目的变异性,一般杂草基 因型都有杂合性
体称为杂草种子库或繁殖体库(weed seed bank) 2)杂草种子库动态: 由输入、输出、滞留三个子系统组成。
A 输入主要由成熟杂草结实,少部分由外地
传播。
B 输出主要有萌发、传播、动物觅食、死亡 等输出。其中萌发和死亡是主要的输出方 式。杂草种子在土壤中的寿命(longevity) 是影响杂草种子库的一个重要因素。
活跃型光敏素(Pfr)促进种子萌发,非活跃型光
敏素(Pr)抑制种子萌发。
适宜的O2/CO2 比例:
多年生杂草的根芽或茎芽的萌动同样受到上述 因素的影响,尤其以温度的影响最甚。
已萌发的草籽能否出苗很大程度上取决于土壤结 实度,其在土壤中所处的深度及幼芽的顶土力。
二、杂草的种群生态 1. 杂草种子库 1)这些残留于土壤中的杂草种子或营养繁殖体的总
第二章 杂草的分类、分布及发生规律
杂草通常有以下特点:
杂草出现在几乎所有植物群落中
杂草常常在人类干扰后入侵
人类干扰越厉害,杂草入侵越厉害 天然系统中的多样性越高,杂草入侵的可能性越低 大多数杂草不会在树冠层郁闭良好的森林中茂盛生长 天然系统的恢复会降低杂草过度生长
第一节 杂草的生物学特征
一、杂草形态结构的多型性:在人为和自然的选择压 主要表现在以下方面。
力下,杂草的形态结构形成了多种多样的适应方式,
1. 杂草个体大小变化大:不同种类个体大小差异明显,
高的可达2m以上,如假高粱、芦苇等,中等的有约
1m的梵天花等,矮的仅有几个厘米,如鸡眼草、地 锦等。
2. 根茎叶形态特征多变化:阳光充足地带,多数杂草
茎秆粗壮、叶片后实、根系发达,具有较强的耐旱
耐热能力。阴湿地带杂草,则茎秆细弱,叶片宽薄、
自毒作用:同种植物不同个体间的化感作用。
2)化感化合物来源
植物的根、茎、叶、根茎、花、果实及种子都是 化感(异株克生)化合物的来源,根内含有的有毒 物质数量较少,毒性较弱,对杂草抑制效应最大的 是花和果实中所含的毒性物质,但根系分泌物是重 要的化感化合物。
A 有毒气体:许多植物的组织中含有较高的氰
5.拟态性(mimicry):
稗草与水稻伴生
野燕麦或看麦娘与麦类作物伴生
亚麻荠与亚麻、狗尾草与谷子伴生等
五、杂草繁衍滋生的复杂性与强势性
1. 惊人的多实性:野燕麦1千粒,蒿81万粒
2. 种子的寿命长:藜等杂草的种子最长可在土
壤种存活1700年。一般杂草种子皮越厚,透
水性越差,其寿命越长。 序列性
b) 杂草与作物间的资源竞争
地上竞争:主要指对光的竞争。
地下竞争:包括营养竞争和水分竞争。
杂草和作物的地下竞争常常重于地上竞争。
正所谓“明争暗斗”
不同资源竞争的互作:
竞争地上资源必然影响到地下资源的竞争。一 般讲,竞争一种资源将加剧对另一种资源的竞 争;对一种资源竞争占优势将导致对另一种资 源的竞争也占优势。
C 滞留 3)对杂草种子库的研究对杂草可持续治理具有重 要意义
2.杂草种群动态
从理论上讲,在资源环境资源(光、水、养分、 CO2)及空间充足的条件下,一个种群如按它固有 的增长率(r)增长,其个体数或生物量(N)可 按几何级数增长。
资源环境总是有限的,种群总是按逻辑斯蒂 (Logistic)曲线增长 即起初增长缓慢,接着有一个迅速增长期;当种 群的个体数量达到一定程度后,个体之间出现竞 争,种群的增长速度放慢,最终当种群个体数达
2)经济阈值
杂草的(危害经济阈值):杂草群体在其与作物共生
全生育期后所引起的损失值等于除草成本时所处于 的水平。 生态经济阈值:杂草群体在其与作物共生全生育期后
造成的净损失值等于除草成本时所处的水平。
杂草会产生价值:经济和生态价值
实例:
A(杂草密度等指标) 杂草产生价值为1元 不防除 造成的经济损失为10元,若防除则成本为10元。 (经济阈值)
4. 杂草竞争临界期和经济阈值
1)竞争临界期(critical period of competition):当 杂草生长存留对作物产量的损失和无草状态下作物 产量增加量相等时的天数,即为杂草竞争的临界期,
是指作物对杂草竞争敏感的时期。
竞争临界期是进行杂草防除的关键时期,只有此
期除草才是最经济有效的。
生杂草,主要寄生和危害瓜类、向日葵。无根藤是
樟科木本植物的茎寄生或半寄生性杂草。
2)半寄生:桑寄生和槲寄生,依赖桑等寄主提供水和
无机盐,自身营养光合作用。
四、杂草适应环境能力强
1. 抗逆性强(adverse resistance):在对盐
碱、人工干扰、旱涝、极端高低温等由很强
的耐受能力。
2. 可塑性大(plasticity):由于长期对自然
欧洲花楸(sorbus aucuparia L)果实中的花楸酸能
F醌
G 类黄酮
H单宁:包括水解与缩和单宁,水解单宁是种子发芽、 氮素固定及植物生长抑制剂。 I 生物碱:生物碱是环或侧链含氮的环状化合物,它们 是种子发芽的抑制剂,特别是烟草、咖啡、可可种 子芽的重要抑制剂。 J 类萜与类固醇:类萜对植物有抑制作用
c) 杂草竞争造成的作物产量损失模型:
杂草密度和作物产量损失之间不是直线关系,而 是呈S型曲线和双曲线关系。 而杂草生物量和作物产量损失呈直线关系。
作物竞争力〉杂草 S型曲线
响杂草与作物竞争的因素:
杂草种类和密度:
作物种类、品种和密度
相对出苗时间:早出苗的竞争者可提前占据空 间,竞争力提高。 水肥管理:在有杂草的农田施用肥料,特别是 施用底肥,会加重杂草危害。 环境条件:
春季一年生杂草 夏季一年生杂草
2. 二年生杂草的生活史在跨年度中完成。第 一年秋季杂草萌发生长产生莲座叶丛,耐寒 能力增强,第二年抽茎、开花、结实、死亡, 如野胡萝卜等。