水稻是上海地区主要的粮食作物之一,长期施用大量的化肥和农药已造成耕地地力下降、农业面源污染扩大、杂草抗药性增强等农田生态环境问题。尽管杂草是影响水稻丰产增收、保持品质的重要因素,但它作为农田生态系统的重要组成部分,在活化土壤养分、维持农田生态系统功能等方面有特殊的生态价值。杂草土壤种子库作为潜在的杂草发生库,是维持杂草群落物种多样性的关键;研究其组成及动态变化规律是合理制定草害防治措施和多样性保育措施的基础。目前上海稻区积极推动“三三制”计划,减少稻-麦轮作面积,推广夏熟茬口绿肥种植、休耕田深翻。基于此,本研究以上海浦东稻田为对象,针对绿肥-水稻、休耕-水稻和小麦-水稻3种轮作模式及浅耕和深耕2种耕作深度,连续两年分两季开展土壤种子库镜检和萌发实验,分析不同农艺措施下杂草土壤种子库的组成及动态差异,并结合植物性状(最大高度、比叶面积和种子重量)对其进行解释。研究结果有助于筛选有针对性的农艺措施,为“三三制”下的杂草管理提供科学依据。主要研究结果如下:(1)镜检共检出杂草种子14科32种,萌发实验共萌生杂草幼苗12科31种,以禾本科(11种)和莎草科(6种)为主,与地上群落的Sorensen相似性系数分别为0.64和0.69;杂草土壤种子库以冬季一年生杂草(84%)、阔叶草(58%)为主要杂草类型,优势种为碎米荠(30%)、硬草(21%)、荠(11%)和蚊母草(10%),合计占种子库总数的72%。物种组成的聚类结果把绿肥+浅耕和休耕+浅耕处理归为同一类群;在NMDS分析中,两者距离较近,相似性程度高。(2)土壤种子库密度在各实验阶段和不同农艺措施间差异显著。实验第二年(2018年)镜检密度显著低于第一年(2017年);而萌发密度则存在季节差异,秋季高于春季。相较于原小麦+浅耕模式,夏熟茬口种植绿肥或休耕使得实验第一年土壤种子库镜检密度大幅增加,但采用深耕的田块其增幅(1.9倍)远比浅耕的田块小(3.7倍),实验第二年浅耕田块的镜检密度仍高于深耕,但差异不大(2.0倍、1.7倍);萌发密度在不同农艺措施间无显著差异。(3)土壤种子库物种丰富度随实验进展,其镜检结果总体呈现下降趋势,由13种降至10种;而萌发物种丰富度先增后减,其中2017年秋季最高,为7种。土壤种子库物种丰富度在不同农艺措施间无显著差异,相对而言,绿肥-水稻和休耕-水稻模式在深耕下的萌发物种丰富度高于浅耕。(4)农艺措施可以较好的解释杂草土壤种子库的物种组成,其对各实验阶段镜检和萌发结果的解释率均在50%以上;若夏熟茬口由小麦转为绿肥或休耕,日本看麦娘、看麦娘的数量增多,而蚊母草的数量减少。轮作模式和植物性状的交互作用对种子库物种组成无强烈影响;而耕作深度和种子重量的交互作用对种子库物种组成有强烈影响;与深耕相比,浅耕下种子重量大的杂草数量更多。综上,上海实施“三三制”时,建议对绿肥-水稻和休耕-水稻模式采取深耕处理,降低杂草土壤种子库密度的同时不会影响其物种多样性,有利于维持稻田杂草群落的生态平衡。