雀麦(Bromus japonicus)是小麦田一年生禾本科杂草,对生态位的要求不严格,年降水量为150-560mm的地区均可生长,并且与小麦同期生长,难以区分,能与小麦竞争光、水分、营养物质和空间等自然资源,严重影响小麦的产量和品质,已成为我国小麦田难以根除的恶性杂草之一,目前已广泛分布于安徽、河北、河南、湖南、湖北、江苏、山东、山西、陕西、甘肃等省,危害程度越来越严重,并呈迅速蔓延之势。杂草生物生态学方面的研究是杂草治理系统的基础,本研究以麦田杂草雀麦为主要研究对象,研究了外界环境因素对雀麦种子萌发及出苗的影响;测定了雀麦在田间的发生动态、与小麦的竞争关系及其防除经济阈值;筛选出了对雀麦有较强化感抑制作用的小麦品种;研究了采自山东、北京、江苏、河北、河南、山西、陕西、甘肃等8省雀麦种群之间的遗传多样性;并预测了雀麦的潜在分布区域,本研究的主要结果如下:1.雀麦是一种典型的越冬性杂草,在5-30℃的温度范围内,种子的萌发率均大于98%,最适萌发温度在25℃-30℃之间;雀麦种子的萌发不受光照条件影响,属于光周期不敏感类型;雀麦种子萌发对酸碱度有着广泛的适应性,在pH值5.0-10.0的条件下,种子均能萌发且没有受到明显影响;对水分胁迫与盐胁迫都不敏感,即使在低水势或高盐的恶劣环境下,仍有部分种子可以萌发;处于土壤表面时,雀麦出苗率最高,随着埋藏深度的增加,出苗率逐渐下降,大于6cm后,雀麦则不能出苗。2.雀麦在冬小麦田有两个出苗高峰期,第一个高峰期出现在10月中旬至11月上旬,此时周平均气温在11.9-14.4℃之间,出苗量占总出苗量的85.3%;第二个出苗高峰期为3月下旬至4月上旬,周平均气温回升至10℃左右,此时出苗量占总出苗量的14.7%。11月上旬,小麦先进入冬前分蘖期,中旬左右,雀麦开始分蘖,直至12月上旬;翌年3月上旬,雀麦与小麦进入春季分蘖期,直至3月末;其分蘖能力强于小麦。雀麦与小麦在株高、鲜重等方面的变化趋势基本一致,冬前增长缓慢,翌年3月下旬,随着外界温度的升高,雀麦的株高和鲜重开始快速增长。3.在雀麦密度试验中,雀麦的密度与小麦的穗密度呈负相关,随着雀麦密度的增加,小麦每平方米的有效穗数逐渐减少。雀麦密度从0增加到640株/m~2,小麦穗密度则从557.8降至358.7穗/m~2;此外,雀麦对小麦的穗粒数、千粒重都有轻微影响。结果表明,雀麦对小麦产量的影响主要是通过影响其穗密度来实现的,当雀麦密度为640株/m~2时,小麦的产量损失率为36.73%。氟唑磺隆是一种对雀麦特效的药剂。雀麦防除的经济阈值为4-5株/m~2。4.从来源于黄淮海冬小麦种植区的42个小麦品种中筛选出了郑麦379、郑麦9023、周麦22、郯麦98这4个品种,这些品种不仅对雀麦有较强的化感抑制作用,同时受雀麦的化感抑制作用也最弱。5.采用ISSR分子标记方法,用12条引物对雀麦24个种群的遗传多样性进行了研究。结果表明:雀麦不同种群的多态位点百分率P为2.83%-47.17%,总的多态位点百分率P为95.28%,具有较高的遗传多样性。雀麦种群总基因遗传多样性Ht=0.2125,种群内基因遗传多样性Hs=0.0730,遗传分化系数Gst=0.6562,表明雀麦种群之间具有较高水平的遗传分化,分子变异分析(AMOVA)结果进一步揭示了遗传变异主要发生在种群间(63.72%),而不是种群内(36.28%)。雀麦种群间遗传距离的变化范围是0.0401-0.3524,平均值为0.1717,大于同一物种内种群间的平均遗传距离(0.05),也表明雀麦种群之间存在较大差异的遗传多样性。雀麦种群间的基因流(Nm=0.2619)较小,有限的基因流可能是导致种群间遗传分化的原因之一。UPGMA聚类分析可以将24个种群分为四大类,地理位置相近的雀麦种群大致聚类到了一起,说明种群的地理位置与遗传关系具有一定的相关性。6.对cpDNA的trnT-trnL与atpI-atpH序列进行了测定,结果表明合并序列全长1226bp,共有9个变异位点,占总位点数的0.73%,共鉴定出15种单倍型(H1-H15),整个种群单倍型多样性为0.717,核昔酸多样性为0.00137,表明雀麦的遗传多样性比较丰富;雀麦种群内遗传多样性低(H_S=0.486),而总的遗传多样性高(H_T=0.727),表明雀麦具有高水平的遗传分化,种群间存在着限制性基因流;分子变异分析(AMOVA)结果表明大部分的遗传变异主要发生在种群间(52.7%);居群间的遗传分化系数Nst(0.517)显著大于Gst(0.332),表明遗传距离相近的单倍型之间存在明显的亲缘地理结构;通过对单倍型网络图的分析,15个单倍型可以明显的分为两组,分别以单倍型H2和H5为中心,初步明确了所采集雀麦种群中的起源中心-甘肃地区,同时确定了雀麦在中国传播的主要路径:自西向东传播。7.雀麦在全球的高风险分布区域主要包括:欧洲的中部、中东、西亚、非洲西北部、美国大部分地区、中国的黄淮海流域及西南零星地区、朝鲜半岛南部及日本;在中国的高风险分布区域主要集中在黄淮海平原(北京、天津、山东、河南、安徽、江苏、河北南部)、关中平原(陕西中南部、山西南部、宁夏及甘肃南部),长江中下游平原(浙江、江西中北部部分地区)、成都平原(四川中西部)、贵州中北部、湖南、新疆西南零星地区。中风险分布区域则是高风险区域向周边地区的扩张、延伸。综上所述,本研究首次探究了不同环境因子对我国麦田恶性杂草雀麦种子萌发和出苗的影响,明确了雀麦在冬小麦田的发生动态,确定了雀麦防除的经济阈值为4-5株/m~2;同时筛选出了4个对雀麦有较强化感抑制作用的小麦品种-郑麦379、郑麦9023、周麦22、郯麦98。ISSR分子标记结果表明雀麦具有较高的遗传多样性,不同地理种群间具有较高水平的遗传分化,且遗传变异主要发生在种群间,种群间的基因流较小;谱系地理学研究初步明确了雀麦种群的起源中心与在中国传播扩散路径。此外,运用MaxEnt模型预测了雀麦在世界及中国的潜在分布区域。