《Flora》：Ecological assessment of weeds in semi-arid wheat fields under the influence of environmental and farming factors
编辑推荐：
摘要本研究确定了干旱小麦田中杂草物种多样性的生态驱动因素，以支持半干旱环境中的可持续作物生产。采用样方法采集杂草物种样本，并记录每个田块的10项土壤特性和25项耕作实践，以评估这些杂草物种的环境驱动因素。在102块小麦田中共报告了90种杂草，分属70属30科。通过多元统计分析
摘要
本研究确定了干旱小麦田中杂草物种多样性的生态驱动因素，以支持半干旱环境中的可持续作物生产。采用样方法采集杂草物种样本，并记录每个田块的10项土壤特性和25项耕作实践，以评估这些杂草物种的环境驱动因素。在102块小麦田中共报告了90种杂草，分属70属30科。通过多元统计分析，在调查的小麦田中确定了4个杂草群落。指标种分析表明，群落1（指示种为Rumex dentatus L.）与氮肥施用相关；群落2（指示种为Fumaria india (Hausskn) Pugsley）与12月播种和蔬菜类作物体系相关；群落3（指示种为Melilotus indicus (L.) All.）与渠道灌溉和前作谷物相关；群落4（指示种为Echinochloa crus-galli (L.) P. Beauv.）与海拔相关。典范对应分析揭示了杂草群落组成与撒播、渠道灌溉、浅耕、播种量和前作谷物之间存在显著关系（p ≤ 0.05）。回归分析表明，总溶解固体（TDS）与杂草丰度具有最强的负相关关系（R2 = 0.323，p < 0.001），而土壤质地、饱和度、pH值、有机质、电导率（EC）、碳酸钙（CaCO?）和磷等多项土壤特性也表现出显著的正相关关系。杂草组成的变化主要与耕作实践相关，而土壤特性与杂草丰度的关系更为密切，这强调了在半干旱小麦生产系统的小麦田杂草管理方法中需要综合考虑这两种因素。
引言
杂草植物一直是自然植被的重要组成部分，但如今已被公认为对农业生产力构成重大威胁（Iqbal等人，2018；Yousaf等人，2022）。二战后，由于除草剂的广泛使用，杂草群落发生了改变，这扰乱了现有植物群落的稳定性（Arslan，2018）。全球约有30,000种植物被归类为杂草，其中约250种被认为对农业生产构成威胁（Reddy，2018）。在巴基斯坦，已记录约267种杂草，包括旁遮普省的160种（Ashiq & Aslam，2014）。这些物种的丰度日益威胁作物生产，特别是在高产但环境脆弱的半干旱和干旱地区。杂草通过竞争光照、空间、养分、二氧化碳和水等基本资源，以及降低作物质量和产量，在农业系统中造成多种问题（Korav等人，2018；Soltani等人，2018）。然而，保持田地无杂草与提高作物产量密切相关（Olayinka & Etejere，2015）。小麦（Triticum aestivum L.）是巴基斯坦最重要的粮食作物之一，也是经济价值最高的作物之一（Iqbal等人，2015）。小麦种植面积近978万公顷，贡献了该国GDP的1.8%。尽管种植面积如此之大，2021-22年小麦产量却下降了3.9%（GoI，2023）。因此，必须解决限制其生产力的因素，而杂草竞争仍然是最关键的问题之一（Singh等人，2018）。先前的研究表明，小麦产量损失显著，在正常条件下损失达34.3%（Tiwari & Parihar，1993），在高杂草压力下损失高达50%（Dangwal等人，2010；Gill等人，1981；Qureshi，1982）。杂草管理是农业面临的最重要挑战之一（Petit等人，2014）。由于土地利用实践的差异，杂草多样性因地区而异（Chauhan，2020）。许多杂草物种因其脆弱的形态结构而对环境变化高度敏感（EjAZ等人，2024；Iqbal等人，2015）。它们还受到农业实践（Gaba等人，2010；Singh等人，2018）以及耕作实践变化（Clough等人，2007；Singh等人，2018）的强烈影响。耕作实践可能促进或抑制杂草萌出（Hofmeijer等人，2021）。然而，依赖除草剂、反复放牧和过度灌溉等集约化农业实践正导致严重问题（Gu等人，2019；Heap，2023；Kumar等人，2023；Zhang & Wu，2021；Zhang等人，2019）。除了农业实践外，土壤特性也影响杂草多样性和群落特征。某些物种能够耐受碱性或酸性条件，许多物种能在广泛的pH值范围内生存（Ameena等人，2024；Vanijajiva，2014）。调节土壤pH值也会影响作物-杂草竞争。土壤水分是干旱环境中的另一个限制因素，有限的水分供应可能会延迟杂草萌出（Pooja & Ameena，2021；Tang等人，2022）。土壤盐分也通过减少盐敏感植物的丰度和促进耐盐物种而影响杂草生物多样性（Hakim等人，2013；Uddin等人，2011；Zhang等人，2010）。杂草群落内的种间相互作用也受生态属性塑造（Kaur等人，2018）。多元技术已被广泛用于表征植被群落与生态因素之间的关系（Hussain等人，2025；Zeb等人，2025）。尽管来自吉德拉尔、迪尔、坦多、白沙瓦、信德和斯瓦特等地区的大量研究已记录了杂草多样性或一般生态特征（Ahmad & Shaikh，2003；Akhtar & Hussain，2007；Qureshi等人，2009），但其中许多研究缺乏对土壤特性和人为压力的综合评估。因此，全面理解干旱地区小麦田中杂草多样性和分布的相互关联的生态和人为驱动因素，对于开发可持续的长期杂草管理实践至关重要。半干旱低地地区土壤特性与植物多样性的关系研究仍然不足（Moro等人，2015）。基于这一知识空白，我们假设研究区域的杂草多样性、丰度和分布模式与土壤特性和耕作实践的综合作用有关。本研究的主要目标是：1）确定与小麦作物相关的杂草物种组成和多样性；2）分析多种耕作实践和土壤相关属性对杂草分布的影响。这种方法尚未在半干旱地形中进行空间层面的研究，预计将为农业系统中种间竞争、某些群落组装机制和物种-环境互作的未来研究提供基本参考。
各章节摘要
研究区域
本研究旨在确定巴基斯坦库沙布半干旱地区与小麦作物相关的杂草植物，并评估各种农业实践和土壤特性对杂草分布的影响。该地区位于北纬32°17′48″、东经72°21′9″，海拔从努尔普尔的175米到孙·萨克斯尔的1521米不等（图1）。该区域南北长160,000米，东西宽56,000米。该地区气候为
杂草多样性
共记录了90种杂草，包括70属30科。最优势科为禾本科（16种），其次为菊科（13种）和十字花科（9种）。双子叶被子植物（72种）比单子叶植物（18种）更为优势。杂草物种组成和优势度在不同小麦田之间存在差异，优势杂草物种的重要性值指数（IVI = 928.9）最高，最稀有的杂草
讨论
本研究从306个样方和102块小麦田中记录了分属30科70属的90种杂草。尽管水分胁迫会减少半干旱至干旱地区的杂草生长，但并不会完全抑制种子产量。农民在杂草管理上面临挑战，因为杂草种子可以在土壤中存活多年（Singh等人，2022）。最常见的科为禾本科（16种）和菊科（13种），表明这些科的物种可能已适应
结论
半干旱低地小麦田中的杂草群落在不同环境条件和农艺条件下表现出不同的组成，形成了4个不同的杂草群落。群落组成的差异主要与撒播、渠道灌溉、播种量、浅耕和前作谷物相关，而土壤理化性质则与杂草丰度的变化关系更为密切。在所测量的土壤变量中，总
CRediT作者贡献声明
Qurat Ul Ain：资源获取、写作—审阅与编辑、写作—初稿撰写、方法论、调查、形式分析、数据整理。Fazal Manan：写作—审阅与编辑，Maria Shah：写作—审阅与编辑、可视化，Sadia Jehangir：为稿件结构和跨学科整合提供反馈，Shakil Ahmad Zeb：写作—审阅与编辑、概念化，Shujaul Mulk Khan：监督、审阅与编辑、项目管理、方法论、调查，
伦理声明
本研究未涉及任何针对人类或动物的实验。本研究已获得巴基斯坦奎德·伊亚兹大学高等研究与理事会（ASBR）的批准。植物数据和土壤样本仅在获得农民许可后从其田块中采集。本研究未涉及任何受保护或濒危植物物种。所有样本采集均按照当地法规和公认的伦理研究规范负责任地进行。
CRediT作者贡献声明
Qurat Ul Ain：写作—审阅与编辑、写作—初稿撰写、资源获取、方法论、调查、形式分析、数据整理。Fazal Manan：写作—初稿撰写。Maria Shah：写作—审阅与编辑、可视化。Sadia Jehangir：写作—审阅与编辑、调查。Shakil Ahmad Zeb：写作—审阅与编辑、概念化。Shujaul Mulk Khan：写作—审阅与编辑、监督、资源获取、项目管理、方法论、调查、数据整理。
Qurat Ul Ain|Fazal Manan|Maria Shah|Sadia Jehangir|Shakil Ahmad Zeb|Shujaul Mulk Khan
巴基斯坦伊斯兰堡奎德·伊亚兹大学植物科学系-45320
