第二章 雜草生物學(xué)生態(tài)學(xué)特征ppt課件

.,第二章雜草的分類(lèi)、分布及發(fā)生規(guī)律,雜草通常有以下特點(diǎn)：雜草出現(xiàn)在幾乎所有植物群落中雜草常常在人類(lèi)干擾后入侵人類(lèi)干擾越厲害，雜草入侵越厲害天然系統(tǒng)中的多樣性越高，雜草入侵的可能性越低大多數(shù)雜草不會(huì)在樹(shù)冠層郁閉良好的森林中茂盛生長(zhǎng)天然系統(tǒng)的恢復(fù)會(huì)降低雜草過(guò)度生長(zhǎng),.,第一節(jié)雜草的生物學(xué)特征,一、雜草形態(tài)結(jié)構(gòu)的多型性：在人為和自然的選擇壓力下，雜草的形態(tài)結(jié)構(gòu)形成了多種多樣的適應(yīng)方式，主要表現(xiàn)在以下方面。1.雜草個(gè)體大小變化大：不同種類(lèi)個(gè)體大小差異明顯，高的可達(dá)2m以上，如假高粱、蘆葦?shù)?，中等的有約1m的梵天花等，矮的僅有幾個(gè)厘米，如雞眼草、地錦等。,.,2.根莖葉形態(tài)特征多變化：陽(yáng)光充足地帶，多數(shù)雜草莖稈粗壯、葉片后實(shí)、根系發(fā)達(dá)，具有較強(qiáng)的耐旱耐熱能力。陰濕地帶雜草，則莖稈細(xì)弱，葉片寬薄、根系不發(fā)達(dá)。3.組織結(jié)構(gòu)隨生態(tài)習(xí)性變化：水濕環(huán)境中的雜草生長(zhǎng)在陸地濕度的雜草,.,二、雜草生活史的多型性根據(jù)雜草當(dāng)年開(kāi)花，一次結(jié)實(shí)成熟，隔年開(kāi)花一次結(jié)實(shí)成熟和多年多次開(kāi)花結(jié)實(shí)成熟的習(xí)性，可將雜草的生活史過(guò)程分為一年生、二年生和多年生3種類(lèi)型。,.,二、雜草生活史的多型性一年生雜草在一年中完成從種子萌發(fā)到產(chǎn)生種子直至死亡的生活史全部過(guò)程。春季一年生雜草夏季一年生雜草,.,2.二年生雜草的生活史在跨年度中完成。第一年秋季雜草萌發(fā)生長(zhǎng)產(chǎn)生蓮座葉叢，耐寒能力增強(qiáng)，第二年抽莖、開(kāi)花、結(jié)實(shí)、死亡，如野胡蘿卜等。,.,3.多年生雜草可存活2年以上。這類(lèi)雜草不但能結(jié)子傳代，而且能通過(guò)地下變態(tài)器官生存繁衍。簡(jiǎn)單多年生雜草（simpleperennial），如蒲公英、酸模等可借種子繁殖，也可因切割由宿根繁殖；匍匐多年生雜草（creepingperennial），可以借球莖、匍匐莖或根狀莖繁殖。這類(lèi)雜草（尤其是匍匐多年生雜草）是一類(lèi)很難控制的雜草。,.,不同類(lèi)型之間在一定條件下可相互轉(zhuǎn)變。多年生的蓖麻馬唐,.,三、雜草營(yíng)養(yǎng)方式的多樣性1.光合自養(yǎng)型：絕大多數(shù)雜草2.寄生性：1）全寄生：菟絲子是莖寄生性雜草；列當(dāng)是一類(lèi)根寄生雜草，主要寄生和危害瓜類(lèi)、向日葵。無(wú)根藤是樟科木本植物的莖寄生或半寄生性雜草。2）半寄生：桑寄生和槲寄生，依賴(lài)桑等寄主提供水和無(wú)機(jī)鹽，自身營(yíng)養(yǎng)光合作用。,.,四、雜草適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)1.抗逆性強(qiáng)（adverseresistance）：在對(duì)鹽堿、人工干擾、旱澇、極端高低溫等由很強(qiáng)的耐受能力。2.可塑性大（plasticity）：由于長(zhǎng)期對(duì)自然條件的適應(yīng)和進(jìn)化，植物在不同生境下對(duì)其個(gè)體大小、數(shù)量和生長(zhǎng)量的自我調(diào)解能力稱(chēng)為可塑性。,.,3.生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)：雜草中的C4植物比例明顯較高，在16種主要作物中，只有玉米、谷子、高粱等是C4植物。4.雜合性(heterozygosity)：由于雜草群落的混雜性、種內(nèi)異花受粉、基因重組、基因突變和染色體數(shù)目的變異性，一般雜草基因型都有雜合性,.,5.擬態(tài)性（mimicry）：稗草與水稻伴生野燕麥或看麥娘與麥類(lèi)作物伴生亞麻薺與亞麻、狗尾草與谷子伴生等,.,五、雜草繁衍滋生的復(fù)雜性與強(qiáng)勢(shì)性1.驚人的多實(shí)性：野燕麥1千粒，蒿81萬(wàn)粒2.種子的壽命長(zhǎng)：藜等雜草的種子最長(zhǎng)可在土壤種存活1700年。一般雜草種子皮越厚，透水性越差，其壽命越長(zhǎng)。3.種子的成熟度與萌發(fā)時(shí)期參差不齊：梯遞性、序列性,.,4.繁殖方式多樣：營(yíng)養(yǎng)繁殖和有性繁殖。5.子實(shí)具有適應(yīng)廣泛傳播的結(jié)構(gòu)和途徑。雜草的種子或果實(shí)有容易脫落的特性，有些雜草具有適應(yīng)與散布的結(jié)構(gòu)或附屬物，借外力可以傳播很遠(yuǎn)，分布很廣。醡漿草、野老鸛草、蒼耳、鬼針草等。,.,第二節(jié)雜草個(gè)體及種群生態(tài)學(xué),雜草生態(tài)學(xué)（weedecology）是研究雜草與其環(huán)境之間關(guān)系的一門(mén)學(xué)科。主要揭示雜草的群體消長(zhǎng)、雜草與雜草、雜草與其他環(huán)境因子等的內(nèi)在規(guī)律。,.,一、雜草個(gè)體生態(tài)1雜草個(gè)體生態(tài)：種子休眠的生理生態(tài)。大多數(shù)種子甚至營(yíng)養(yǎng)器官都具有休眠的特點(diǎn)。休眠是有活力的子實(shí)及地下?tīng)I(yíng)養(yǎng)繁殖器官暫時(shí)處于停止萌動(dòng)和生長(zhǎng)狀態(tài)。,.,休眠的主要原因：原生休眠種子或腋芽或不定根中含有生長(zhǎng)抑制劑。果皮或種皮不透水、不透氣機(jī)械強(qiáng)度很高。如牽牛、菟絲子胚未發(fā)育成熟。,.,誘導(dǎo)休眠大多是由于不良環(huán)境條件如高溫、低溫、干旱澇漬、除草劑、黑暗和高的CO2的比例所引起，使已經(jīng)解除原生休眠可以萌發(fā)的子實(shí)重新進(jìn)入休眠狀態(tài)。,.,解除休眠的方法：取出抑制物質(zhì)（自然界中雨水的淋洗）對(duì)果皮或種皮堅(jiān)硬不透性的種子，可以通過(guò)機(jī)械或其他物理因素解除（如用刀、針、砂紙等劃破外皮）?；瘜W(xué)刺激劑（硫酸脫絨、硝酸鉀、赤霉素等）砂藏和低溫促進(jìn)胚胎成熟,.,2.種子萌發(fā)的生理生態(tài)萌發(fā)是雜草種子的胚由休眠轉(zhuǎn)變?yōu)樯砩x活躍、胚胎體積增大并突出子實(shí)皮、長(zhǎng)成幼苗的過(guò)程。,.,雜草萌發(fā)需要適宜的環(huán)境條件溫度：晚春性雜草如馬唐最低萌發(fā)溫度在15度，最適為3040度早春雜草早熟禾、藜、野燕麥、卷莖蓼的最低發(fā)芽溫度為25度，最適在30度以下。,.,濕度：一般均可在土壤濕度達(dá)到田間持水量40100時(shí)發(fā)芽。種子越大，其發(fā)芽要求的濕度就越高。旱地雜草萌發(fā)所要求的土壤濕度低于水田或水澆地雜草。,.,光照：光照對(duì)某些雜草的萌發(fā)是必不可少的。環(huán)境可以改變雜草種子的需光性。光對(duì)雜草種子萌發(fā)的干擾主要通過(guò)調(diào)節(jié)種子內(nèi)部活躍型（Pfr）和非活躍型（Pr）光敏素的比例而作用的?；钴S型光敏素（Pfr）促進(jìn)種子萌發(fā)，非活躍型光敏素（Pr）抑制種子萌發(fā)。,.,適宜的O2/CO2比例：多年生雜草的根芽或莖芽的萌動(dòng)同樣受到上述因素的影響，尤其以溫度的影響最甚。已萌發(fā)的草籽能否出苗很大程度上取決于土壤結(jié)實(shí)度，其在土壤中所處的深度及幼芽的頂土力。,.,二、雜草的種群生態(tài)1.雜草種子庫(kù)1）這些殘留于土壤中的雜草種子或營(yíng)養(yǎng)繁殖體的總體稱(chēng)為雜草種子庫(kù)或繁殖體庫(kù)（weedseedbank）2）雜草種子庫(kù)動(dòng)態(tài)：由輸入、輸出、滯留三個(gè)子系統(tǒng)組成。,.,A輸入主要由成熟雜草結(jié)實(shí)，少部分由外地傳播。B輸出主要有萌發(fā)、傳播、動(dòng)物覓食、死亡等輸出。其中萌發(fā)和死亡是主要的輸出方式。雜草種子在土壤中的壽命（longevity）是影響雜草種子庫(kù)的一個(gè)重要因素。,.,C滯留3)對(duì)雜草種子庫(kù)的研究對(duì)雜草可持續(xù)治理具有重要意義,.,2.雜草種群動(dòng)態(tài)從理論上講，在資源環(huán)境資源(光、水、養(yǎng)分、CO2)及空間充足的條件下，一個(gè)種群如按它固有的增長(zhǎng)率（r）增長(zhǎng)，其個(gè)體數(shù)或生物量（N）可按幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。,.,資源環(huán)境總是有限的，種群總是按邏輯斯蒂（Logistic）曲線增長(zhǎng)即起初增長(zhǎng)緩慢，接著有一個(gè)迅速增長(zhǎng)期；當(dāng)種群的個(gè)體數(shù)量達(dá)到一定程度后，個(gè)體之間出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)，種群的增長(zhǎng)速度放慢，最終當(dāng)種群個(gè)體數(shù)達(dá)到環(huán)境載有量（k）是，增長(zhǎng)率變?yōu)榱恪?.,3雜草和作物間的競(jìng)爭(zhēng)a)競(jìng)爭(zhēng)的定義：植物間的競(jìng)爭(zhēng)（competition）是指植物載生存資源（光、CO2、水、養(yǎng)分）有限的情形下，為爭(zhēng)奪較多資源的生存斗爭(zhēng)。發(fā)生條件：資源有限；兩者應(yīng)占有相似的生境（niche）。分為種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)（intraspecificcompetition）和種間競(jìng)爭(zhēng)（interspecificcompetition）。,.,b)雜草與作物間的資源競(jìng)爭(zhēng)地上競(jìng)爭(zhēng)：主要指對(duì)光的競(jìng)爭(zhēng)。地下競(jìng)爭(zhēng)：包括營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)和水分競(jìng)爭(zhēng)。雜草和作物的地下競(jìng)爭(zhēng)常常重于地上競(jìng)爭(zhēng)。正所謂“明爭(zhēng)暗斗”,.,不同資源競(jìng)爭(zhēng)的互作：競(jìng)爭(zhēng)地上資源必然影響到地下資源的競(jìng)爭(zhēng)。一般講，競(jìng)爭(zhēng)一種資源將加劇對(duì)另一種資源的競(jìng)爭(zhēng)；對(duì)一種資源競(jìng)爭(zhēng)占優(yōu)勢(shì)將導(dǎo)致對(duì)另一種資源的競(jìng)爭(zhēng)也占優(yōu)勢(shì)。,.,c)雜草競(jìng)爭(zhēng)造成的作物產(chǎn)量損失模型：雜草密度和作物產(chǎn)量損失之間不是直線關(guān)系，而是呈S型曲線和雙曲線關(guān)系。而雜草生物量和作物產(chǎn)量損失呈直線關(guān)系。作物競(jìng)爭(zhēng)力雜草S型曲線作物競(jìng)爭(zhēng)力雜草雙曲線,.,d)響雜草與作物競(jìng)爭(zhēng)的因素：雜草種類(lèi)和密度：作物種類(lèi)、品種和密度相對(duì)出苗時(shí)間：早出苗的競(jìng)爭(zhēng)者可提前占據(jù)空間，競(jìng)爭(zhēng)力提高。水肥管理：在有雜草的農(nóng)田施用肥料，特別是施用底肥，會(huì)加重雜草危害。環(huán)境條件：,.,4.雜草競(jìng)爭(zhēng)臨界期和經(jīng)濟(jì)閾值1）競(jìng)爭(zhēng)臨界期（criticalperiodofcompetition）：當(dāng)雜草生長(zhǎng)存留對(duì)作物產(chǎn)量的損失和無(wú)草狀態(tài)下作物產(chǎn)量增加量相等時(shí)的天數(shù)，即為雜草競(jìng)爭(zhēng)的臨界期，是指作物對(duì)雜草競(jìng)爭(zhēng)敏感的時(shí)期。競(jìng)爭(zhēng)臨界期是進(jìn)行雜草防除的關(guān)鍵時(shí)期，只有此期除草才是最經(jīng)濟(jì)有效的。,.,2）經(jīng)濟(jì)閾值雜草的（危害經(jīng)濟(jì)閾值）：雜草群體在其與作物共生全生育期后所引起的損失值等于除草成本時(shí)所處于的水平。生態(tài)經(jīng)濟(jì)閾值：雜草群體在其與作物共生全生育期后造成的凈損失值等于除草成本時(shí)所處的水平。雜草會(huì)產(chǎn)生價(jià)值：經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值,.,實(shí)例：A（雜草密度等指標(biāo)）雜草產(chǎn)生價(jià)值為1元不防除造成的經(jīng)濟(jì)損失為10元，若防除則成本為10元。（經(jīng)濟(jì)閾值）B（雜草密度等指標(biāo)）雜草產(chǎn)生價(jià)值為1元不防除造成的經(jīng)濟(jì)損失為11元，若防除則成本為10元。凈損失值=11-1元=防除成本10元（生態(tài)經(jīng)濟(jì)閾值）,.,3）雜草防除的生態(tài)經(jīng)濟(jì)原則a雜草對(duì)作物的危害分階段性，有一個(gè)危害關(guān)鍵期，關(guān)鍵期前植株群體小，田間各種生長(zhǎng)因素充足，不存在競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)鍵期后，作物封行，雜草的存在不影響作物產(chǎn)量。理想的除草措施應(yīng)在雜草的生態(tài)危害臨界期或殺除關(guān)鍵期進(jìn)行。,.,B作物對(duì)雜草的干擾作用的抵抗和忍耐是有限的，在除草決策時(shí)要以作物生長(zhǎng)總體最優(yōu)為原則，即不任草滋長(zhǎng)，也不可見(jiàn)草就除。C耕作、輪作、種植方式、栽培管理及植物保護(hù)措施能極大的改變雜草-作物間的干擾平衡，應(yīng)積極利用這些因素，提高作物的相對(duì)干擾力，使干擾平衡向利于作物的方向移動(dòng)。,.,D雜草和作物間的競(jìng)爭(zhēng)作用只發(fā)生在農(nóng)田水、肥、光等生長(zhǎng)因素不足的時(shí)候。因此豐富農(nóng)田限制生長(zhǎng)因素的水平，可減輕競(jìng)爭(zhēng)作用。殺除不是消除雜草競(jìng)爭(zhēng)危害的唯一途徑。E連續(xù)使用高效選擇性除草劑，易使雜草產(chǎn)生抗藥性，故不同除草劑品種應(yīng)搭配使用。,.,F雜草是組成農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)食物連的重要環(huán)節(jié)。除草實(shí)踐上應(yīng)該盡量保護(hù)益草，殺除害草。G在長(zhǎng)期的自然選擇和人類(lèi)除草活動(dòng)的壓力下，常見(jiàn)農(nóng)田雜草一般都賦有某些特殊的生物學(xué)特性和生存策略，根除雜草是不現(xiàn)實(shí)的。,.,5化感作用,1）化感作用（allelopathy）：植物植株向環(huán)境中釋放某些化學(xué)物質(zhì)，影響周?chē)渌仓晟砩x及生長(zhǎng)過(guò)程的現(xiàn)象。也稱(chēng)為異株克生作用（植化作用）?；谢衔铮╝llelochemical）：具有化感作用的物質(zhì)。真化感：物質(zhì)直接來(lái)源于植物的分泌或分解出來(lái)的，產(chǎn)生的化感,.,功能性化感：化感化合物是通過(guò)微生物降解來(lái)得的，間接來(lái)源于植物的稱(chēng)為次生化感化合物，其作用稱(chēng)為功能性化感。自毒作用：同種植物不同個(gè)體間的化感作用。,.,2）化感化合物來(lái)源植物的根、莖、葉、根莖、花、果實(shí)及種子都是化感（異株克生）化合物的來(lái)源，根內(nèi)含有的有毒物質(zhì)數(shù)量較少，毒性較弱，對(duì)雜草抑制效應(yīng)最大的是花和果實(shí)中所含的毒性物質(zhì)，但根系分泌物是重要的化感化合物。,.,A有毒氣體：許多植物的組織中含有較高的氰糖苷，亦即苦杏仁苷、亞麻苦苷，水解時(shí)可以釋放出HCN及相應(yīng)的苯甲醛。氰化物能抑制種子發(fā)芽及根的生長(zhǎng)NH3則抑制并毒害幼苗生長(zhǎng)十字花科中許多植物含有可抑制發(fā)芽和生長(zhǎng)的芥子油、烯丙基芥子油、苯乙基芥子油,.,B有機(jī)酸與醛：脂肪酸是種子發(fā)芽抑制劑，果汁與植物汁液中所含的蘋(píng)果酸與檸檬酸濃度為0.1-1時(shí)，能抑制許多植物種子的發(fā)芽，高粱莖葉中所含的各種三羧酸也具有毒性。,.,C芳香酸許多芳香酸、醛、酚類(lèi)具有化感作用，特別是從植物及其殘留物及周?chē)寥乐蟹蛛x的肉桂酸與苯甲酸衍生物及肉桂酸衍生物都具有化感作用，其他含有綠原酸、P-香豆酸、阿魏酸、咖啡酸等。D簡(jiǎn)單不飽和內(nèi)酯歐洲花楸（sorbusaucupariaL）果實(shí)中的花楸酸能抑制獨(dú)行菜種子發(fā)芽及細(xì)菌活性E香豆素抑制種子發(fā)芽。F醌,.,G類(lèi)黃酮H單寧：包括水解與縮和單寧，水解單寧是種子發(fā)芽、氮素固定及植物生長(zhǎng)抑制劑。I生物堿：生物堿是環(huán)或側(cè)鏈含氮的環(huán)狀化合物，它們是種子發(fā)芽的抑制劑，特別是煙草、咖啡、可可種子芽的重要抑制劑。J類(lèi)萜與類(lèi)固醇：類(lèi)萜對(duì)植物有抑制作用,.,K微生物代謝產(chǎn)物：抗生素類(lèi)：放線菌酮（Actidione）與放線菌素（ActinomycinD）抑制葉綠素生物合成；茴香霉素（Anisomycin）抑制稗草的生長(zhǎng)。,.,3）化感化合物的生理效應(yīng)a影響水分吸收，干擾水分平衡b抑制細(xì)胞分裂c抑制種子發(fā)芽與生長(zhǎng)d抑制光合作用e抑制呼吸作用f抑制酶活性g抑制蛋白質(zhì)合成。,.,4）化感作用在雜草治理中的應(yīng)用a合理的作物布局與種植制度：根據(jù)化感原理進(jìn)行作物輪作是簡(jiǎn)單易行的措施。黑麥與其殘?bào)w能抑制農(nóng)田許多雜草；高粱、小麥、大麥、燕麥的殘?bào)w也能有效的抑制一些雜草生長(zhǎng),.,b用于研制和開(kāi)發(fā)除草劑新品種。利用具有化感作用的植物作為覆蓋物；在作物行間種植其他化感植物；直接種植對(duì)雜草有化感作用的作物；利用化感化合物作為模板，合成新的除草劑。,.,第三節(jié)雜草群落生態(tài)學(xué),雜草群落（weedcommunity）：這種在特定環(huán)境條件下重復(fù)出現(xiàn)的雜草種群組合，就是雜草群落。一、雜草群落與環(huán)境因子的關(guān)系1土壤類(lèi)型：2地形、地貌3土壤肥力4輪作和種植制度5土壤水分6季節(jié)7土壤酸堿度8土壤耕作9氣候和海拔10.作物,.,二、雜草群落的演替及頂極群落演替（succession）：一個(gè)雜草群落為另一個(gè)雜草群落所代替的過(guò)程。農(nóng)田雜草群落演替的動(dòng)力是農(nóng)業(yè)耕作活動(dòng)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施的應(yīng)用，通常其演替的趨勢(shì)總是與農(nóng)作物生長(zhǎng)周期相一致。雜草群落演替的結(jié)果，總是達(dá)到一種可以適應(yīng)某種農(nóng)業(yè)措施作用總和的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)，即頂極雜草群落。稻田：稗草稻茬麥田：看麥娘北方旱麥：野燕麥,.,三、世界和中國(guó)的農(nóng)田主要雜草（一）世界惡性雜草全世界雜草總數(shù)約有5萬(wàn)種，其中8000種為農(nóng)田雜草，而危害主要糧食作物的約有250種，其中有76種危害較為嚴(yán)重，有18種危害極為嚴(yán)重，被稱(chēng)為惡性雜草。這18種惡性雜草依次是：1香附子2狗牙根3稗草4光頭稗5蟋蟀草6假高梁7白茅8鳳眼蓮9馬尺莧10藜11馬唐12田旋花13野燕麥14綠穗莧15刺兒菜16鐵荸薺17兩耳草18筒