轮作制度对豫北农田杂草群落的影响

张雪琳等

摘要：通过调查豫北地区不同轮作制度下农田的杂草种类、数量、分布、相对多度和重要值，分析不同轮作方式对田间杂草群落多样性指数和相似性指数的影响。结果表明，各轮作制度中，杂草数量以小麦-水稻最多，其次是小麦-花生、小麦-大豆、小麦-玉米；相对多度和重要值与田间杂草的优势地位有一致性；小麦-水稻轮作和小麦-花生轮作田间杂草的危害性较大；小麦-玉米轮作和小麦-大豆轮作对杂草的种类和数量有一定的控制作用。

关键词：轮作制度；农田杂草；物种多样性；豫北

中图分类号：S451；S344.13 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）06-1311-03

Effects of Crop Rotation on Weed Communities in Farmland of Northern Henan Province

ZHANG Xue-ling1，ZHAO Hong-yan2，ZHANG Pei-pei1，WANG Ting-jie1，WANG Tai-xia1

（1.College of Life Science， Henan Normal University， Xinxiang 453007，Henan，China；

2.Department of Life Science and Technology，Xinxiang University，Xinxiang 453000，Henan，China）

Abstract： Through investigating weeds in different rotation fields of northern Henan province， weed species， quantity， distribution， relative abundance and important value was used to analyze effects of different rotation systems on diversity index and similarity index in farmland weed community. The results showed that the number of weeds in rice-wheat rotation field was the highest， followed by peanut-wheat rotation， soybean-wheat rotation， maize-wheat rotation. Relative abundance and importance value were coincident in the reaction of weeds dominance. The harm of weeds was great in rice-wheat rotation field and peanut-wheat rotation field weed. Maize-wheat rotation and soybean-wheat rotation had certain controlling effects on types and quantity of weeds.

Key words： rotation system； weeds； species diversity； northern Henan

中国列入名录的农田杂草有704种，分属87科366属，对农业生产造成危害的主要农田杂草有60多种，每年造成粮食减产10%[1]。随着生物科学的快速发展和学科间的相互渗透，杂草生物防除的研究逐渐深入，生态防除[2]由于环境友好，其优势日益突出，通过合理安排耕作制度防控杂草符合绿色和有机农业发展趋势。本研究调查了豫北地区不同作物轮作制度对杂草的防控作用，以期为该地区农田杂草的防控提供参考。

1 材料与方法

1.1 调查区概况

豫北地区位于河南北部，地处黄河与海河两大水系，平原面积约占80%，属于暖温带大陆性季风气候，四季分明，年平均气温14 ℃，冬寒夏热，秋凉春早，年平均降雨量650 mm，年均湿度68%，风向多为东风和东北风，年均风速2.45 m/s，年无霜期220 d，年日照时间约2 400 h[3]。豫北地区自然条件、土地耕作条件较好，是中国粮食和棉花的主产区、国家优质小麦生产基地[4]。调查于2010-2012年在豫北地区大田进行。

1.2 调查方法

应用倒置“W”9点取样法[5]，该方法由Dew提出，经Gordon Thomas改进。在选定的大田中，沿田边向前走50步，再转向右走20步，确定9点取样法的第一点；纵向前进50步，再右转走20步，确定第二点取样。依次完成9点取样，必要时可以调整步数，使所取样本在田间均匀分布，样方大小为1 m×1 m。结合豫北地区农田种植以小麦为主的情况，选取小麦-水稻轮作（RW）、小麦-玉米轮作（MW）、小麦-大豆轮作（SW）、小麦-花生轮作（PW）共4种轮作制度样本。

1.3 数据处理

通过调查数据计算杂草的相对多度、重要值、杂草群落的物种多样性指数和相似性指数。

杂草的相对多度（RA）[6]为该杂草相对频率（RF）、相对均度（RU）和相对密度（RD）之和，即RA=RF+RU+RD[7]。其中，RF为某种杂草出现的频率占所有杂草频率的百分比；RU为某种杂草的田间均度占所有杂草均度的百分比；RD为某种杂草的密度占所有杂草的田间密度的百分比。

重要值（IV）[8]可以显示某种杂草在群落中的地位和作用，IV=（RA+RF+RP）/（3×100）， RP是相对盖度，即某种杂草的盖度占所有杂草盖度的百分比。

生物多样性衡量采用Shannon多样性指数（H′）[9]， H′=（NlgN-∑nlgn）/N；物种相似性衡量采用Sorensen相似性指数V[10]， V=2W/（a+b）。式中，N是样方中所有杂草的总数量；n为样方中某种杂草的数量；W为两种（A、B）群落共有的物种数；a为群落A中所包含的物种数；b为群落B中所包含的物种数。

2 结果与分析

2.1 不同轮作制度下麦田杂草情况

调查发现，4种轮作制度麦田间杂草共17种，隶属于10科，以苋科、禾本科、十字花科杂草为主；杂草数量以小麦-水稻轮作最多，其下依次是小麦-花生轮作、小麦-大豆轮作、小麦-玉米轮作。主要的7种杂草的相对多度及重要值见表1。从表1可见，麦田主要杂草为稗、播娘蒿、藜、看麦娘、野燕麦、猪殃殃、地肤，这7种杂草在不同轮作制度下的小麦田中的相对多度和重要值均不同。小麦-水稻轮作制度下，播娘蒿、地肤、看麦娘相对多度和重要值位次均为前三；小麦-大豆轮作制度下，地肤、稗、播娘蒿相对多度位次为第一、第二、第三，地肤、稗、看麦娘重要值位次为第一、第二、第三，相对多度和重要值位次稍有差异；小麦-玉米轮作制度下，播娘蒿、地肤、稗相对多度和重要值位次均为前三；小麦-花生轮作制度下，稗、播娘蒿、看麦娘相对多度和重要值均为前三。可见多度和重要值在反映优势杂草类群方面有着一致性。

对4种轮作制度下麦田杂草的物种多样性（表2）和群落相似性（表3）综合分析可见， 小麦-玉米轮作麦田的物种多样性指数大于小麦-水稻、小麦-大豆和小麦-花生轮作麦田，各轮作制度的物种多样性指数由高到低依次为小麦-玉米、小麦-水稻、小麦-大豆、小麦-花生。小麦-大豆和小麦-花生的物种多样性差异不大，这可能是因为轮作作物大豆和花生同属于豆科植物，生物性状接近，对外界的影响也相似。小麦-大豆轮作和小麦-花生轮作的物种相似度最高，相似性指数为0.837；其下依次是小麦-大豆轮作和小麦-玉米轮作、小麦-玉米轮作和小麦-花生轮作，物种相似性指数分别为0.827、0.819； 小麦-玉米轮作和小麦-水稻轮作相似性指数为0.765；小麦-水稻轮作和小麦-大豆轮作、小麦-水稻轮作和小麦-花生轮作的物种相似度较低，相似性指数分别是0.658、0.663。

2.2 不同轮作制度秋季作物田杂草情况

根据4种轮作制度的秋季作物，将其归为水旱轮作和旱旱轮作两种制度类型。水旱轮作为小麦-水稻轮作，旱旱轮作包括小麦-玉米轮作、小麦-大豆轮作、小麦-花生轮作，两种类型间田间杂草种类差异较大，具体情况见表4和表5。

由表4可见，水旱轮作水稻田杂草以千屈菜科杂草节节菜、莎草科杂草异型莎草、雨久花科杂草鸭舌草、泽泻科杂草矮慈姑为主。由表5可见，旱旱轮作类型中各轮作制度下杂草类群总体相似，但也存在一些差异。大豆田以禾本科杂草马唐、狗尾草、牛筋草为主；玉米田以碎米莎草、马唐、牛筋草为主；花生田以马唐、狗尾草、稗为主。水稻田杂草科数较多，喜湿喜温，均为一年生植物，与水稻田多水的生态环境相关。大豆、玉米、花生田多为旱生杂草，类群较为相似，多为禾本科、莎草科杂草；大豆和花生同为豆科固氮植物，田间杂草类群的相似性更大。大豆田和玉米田杂草种类较花生田少。

从物种多样性上来看，花生田的杂草种类较多，如不及时防除危害较为严重，使作物减产明显。杂草种类由多到少分别为花生田、玉米田、水稻田、大豆田。

从秋季作物田间杂草的物种相似性（表6）上来看，大豆和花生田杂草的相似性指数最高，达到0.875；其次是玉米和花生田的杂草相似性指数达到0.829；大豆和玉米田杂草相似性指数为0.801。相似性指数最低的为水稻和花生田的杂草，仅为0.194；水稻和玉米田杂草相似性指数为0.306；水稻和大豆田杂草相似性指数为0.258。

3 小结与讨论

不同轮作制度下豫北地区田间杂草相对多度和重要值在反映田间杂草的优势地位上有着一致性。小麦-水稻轮作制度下小麦田杂草以地肤、播娘蒿、看麦娘为主，水稻田中以节节菜、异型莎草、鸭舌草、矮慈姑为主；小麦-大豆轮作制度下小麦田杂草以地肤、稗、播娘蒿为主，大豆田以马唐、狗尾草、牛筋草为主；小麦-玉米轮作制度下小麦田杂草以播娘蒿、地肤、稗为主，玉米田以碎米莎草、马唐、牛筋草为主；小麦-花生轮作制度下小麦田杂草以稗、播娘蒿、看麦娘为主，花生田以马唐、狗尾草、稗为主。麦田杂草数量以小麦-水稻轮作最多，其下依次是小麦-花生轮作、小麦-大豆轮作、小麦-玉米轮作；相似性以小麦-花生与小麦-大豆最高，小麦-水稻和小麦-大豆最低。从物种多样性指数分析，不同轮作方式麦田杂草的物种多样性由高到低依次为小麦-玉米、小麦-水稻、小麦-大豆、小麦-花生。总体分析可知，小麦-水稻轮作和小麦-花生轮作杂草的危害性较大。

参考文献：

[1] 张 琨，王新宇，王志强.田间杂草的危害及防治技术[J].现代农业，2011（9）：40-41.

[2] 林 海，王存纲.农田系统抑制杂草的生态学研究[J].安徽农业科学，2005，33（7）：1273-1275.

[3] 焦建丽.河南省气候特征及其变化分析[A].中国气象学会.2007年年会气候变化分会场论文集[C].北京：中国气象学会，2007.

[4] 董东平，李青雨.河南农田杂草植物区系特征及生态分布[J].植物保护学报，2008，35（1）：81-87.

[5] 赵森霖，黄高宝.保护性耕作对农田杂草群落组成及物种多样性的影响[J].甘肃农业大学学报，2009，44（3）：122-127.

[6] 舒占涛，刘中民，陈玉清，等.赤峰市稻田杂草的发生、危害及防除[J].植物保护，1995，21（3）：46-47.

[7] 赵森霖.保护性耕作农田杂草群落及生态位研究[D].兰州：甘肃农业大学，2008.

[8] 王伯荪.植物群落学[M].北京：高等教育出版社，1987.

[9] PEET R K.The measurement of species of diversity[J].Annual Review of Ecology and Systematic，1974，5：285-307.

[10]WHITTAKER R H. Evolution and measurement of species diversity[J].Taxon，1972，21：213-251.

生物多样性衡量采用Shannon多样性指数（H′）[9]， H′=（NlgN-∑nlgn）/N；物种相似性衡量采用Sorensen相似性指数V[10]， V=2W/（a+b）。式中，N是样方中所有杂草的总数量；n为样方中某种杂草的数量；W为两种（A、B）群落共有的物种数；a为群落A中所包含的物种数；b为群落B中所包含的物种数。

2 结果与分析

2.1 不同轮作制度下麦田杂草情况

调查发现，4种轮作制度麦田间杂草共17种，隶属于10科，以苋科、禾本科、十字花科杂草为主；杂草数量以小麦-水稻轮作最多，其下依次是小麦-花生轮作、小麦-大豆轮作、小麦-玉米轮作。主要的7种杂草的相对多度及重要值见表1。从表1可见，麦田主要杂草为稗、播娘蒿、藜、看麦娘、野燕麦、猪殃殃、地肤，这7种杂草在不同轮作制度下的小麦田中的相对多度和重要值均不同。小麦-水稻轮作制度下，播娘蒿、地肤、看麦娘相对多度和重要值位次均为前三；小麦-大豆轮作制度下，地肤、稗、播娘蒿相对多度位次为第一、第二、第三，地肤、稗、看麦娘重要值位次为第一、第二、第三，相对多度和重要值位次稍有差异；小麦-玉米轮作制度下，播娘蒿、地肤、稗相对多度和重要值位次均为前三；小麦-花生轮作制度下，稗、播娘蒿、看麦娘相对多度和重要值均为前三。可见多度和重要值在反映优势杂草类群方面有着一致性。

对4种轮作制度下麦田杂草的物种多样性（表2）和群落相似性（表3）综合分析可见， 小麦-玉米轮作麦田的物种多样性指数大于小麦-水稻、小麦-大豆和小麦-花生轮作麦田，各轮作制度的物种多样性指数由高到低依次为小麦-玉米、小麦-水稻、小麦-大豆、小麦-花生。小麦-大豆和小麦-花生的物种多样性差异不大，这可能是因为轮作作物大豆和花生同属于豆科植物，生物性状接近，对外界的影响也相似。小麦-大豆轮作和小麦-花生轮作的物种相似度最高，相似性指数为0.837；其下依次是小麦-大豆轮作和小麦-玉米轮作、小麦-玉米轮作和小麦-花生轮作，物种相似性指数分别为0.827、0.819； 小麦-玉米轮作和小麦-水稻轮作相似性指数为0.765；小麦-水稻轮作和小麦-大豆轮作、小麦-水稻轮作和小麦-花生轮作的物种相似度较低，相似性指数分别是0.658、0.663。

2.2 不同轮作制度秋季作物田杂草情况

根据4种轮作制度的秋季作物，将其归为水旱轮作和旱旱轮作两种制度类型。水旱轮作为小麦-水稻轮作，旱旱轮作包括小麦-玉米轮作、小麦-大豆轮作、小麦-花生轮作，两种类型间田间杂草种类差异较大，具体情况见表4和表5。

由表4可见，水旱轮作水稻田杂草以千屈菜科杂草节节菜、莎草科杂草异型莎草、雨久花科杂草鸭舌草、泽泻科杂草矮慈姑为主。由表5可见，旱旱轮作类型中各轮作制度下杂草类群总体相似，但也存在一些差异。大豆田以禾本科杂草马唐、狗尾草、牛筋草为主；玉米田以碎米莎草、马唐、牛筋草为主；花生田以马唐、狗尾草、稗为主。水稻田杂草科数较多，喜湿喜温，均为一年生植物，与水稻田多水的生态环境相关。大豆、玉米、花生田多为旱生杂草，类群较为相似，多为禾本科、莎草科杂草；大豆和花生同为豆科固氮植物，田间杂草类群的相似性更大。大豆田和玉米田杂草种类较花生田少。

从物种多样性上来看，花生田的杂草种类较多，如不及时防除危害较为严重，使作物减产明显。杂草种类由多到少分别为花生田、玉米田、水稻田、大豆田。

从秋季作物田间杂草的物种相似性（表6）上来看，大豆和花生田杂草的相似性指数最高，达到0.875；其次是玉米和花生田的杂草相似性指数达到0.829；大豆和玉米田杂草相似性指数为0.801。相似性指数最低的为水稻和花生田的杂草，仅为0.194；水稻和玉米田杂草相似性指数为0.306；水稻和大豆田杂草相似性指数为0.258。

3 小结与讨论

不同轮作制度下豫北地区田间杂草相对多度和重要值在反映田间杂草的优势地位上有着一致性。小麦-水稻轮作制度下小麦田杂草以地肤、播娘蒿、看麦娘为主，水稻田中以节节菜、异型莎草、鸭舌草、矮慈姑为主；小麦-大豆轮作制度下小麦田杂草以地肤、稗、播娘蒿为主，大豆田以马唐、狗尾草、牛筋草为主；小麦-玉米轮作制度下小麦田杂草以播娘蒿、地肤、稗为主，玉米田以碎米莎草、马唐、牛筋草为主；小麦-花生轮作制度下小麦田杂草以稗、播娘蒿、看麦娘为主，花生田以马唐、狗尾草、稗为主。麦田杂草数量以小麦-水稻轮作最多，其下依次是小麦-花生轮作、小麦-大豆轮作、小麦-玉米轮作；相似性以小麦-花生与小麦-大豆最高，小麦-水稻和小麦-大豆最低。从物种多样性指数分析，不同轮作方式麦田杂草的物种多样性由高到低依次为小麦-玉米、小麦-水稻、小麦-大豆、小麦-花生。总体分析可知，小麦-水稻轮作和小麦-花生轮作杂草的危害性较大。

参考文献：

[1] 张 琨，王新宇，王志强.田间杂草的危害及防治技术[J].现代农业，2011（9）：40-41.

[2] 林 海，王存纲.农田系统抑制杂草的生态学研究[J].安徽农业科学，2005，33（7）：1273-1275.

[3] 焦建丽.河南省气候特征及其变化分析[A].中国气象学会.2007年年会气候变化分会场论文集[C].北京：中国气象学会，2007.

[4] 董东平，李青雨.河南农田杂草植物区系特征及生态分布[J].植物保护学报，2008，35（1）：81-87.

[5] 赵森霖，黄高宝.保护性耕作对农田杂草群落组成及物种多样性的影响[J].甘肃农业大学学报，2009，44（3）：122-127.

[6] 舒占涛，刘中民，陈玉清，等.赤峰市稻田杂草的发生、危害及防除[J].植物保护，1995，21（3）：46-47.

[7] 赵森霖.保护性耕作农田杂草群落及生态位研究[D].兰州：甘肃农业大学，2008.

[8] 王伯荪.植物群落学[M].北京：高等教育出版社，1987.

[9] PEET R K.The measurement of species of diversity[J].Annual Review of Ecology and Systematic，1974，5：285-307.

[10]WHITTAKER R H. Evolution and measurement of species diversity[J].Taxon，1972，21：213-251.

生物多样性衡量采用Shannon多样性指数（H′）[9]， H′=（NlgN-∑nlgn）/N；物种相似性衡量采用Sorensen相似性指数V[10]， V=2W/（a+b）。式中，N是样方中所有杂草的总数量；n为样方中某种杂草的数量；W为两种（A、B）群落共有的物种数；a为群落A中所包含的物种数；b为群落B中所包含的物种数。

2 结果与分析

2.1 不同轮作制度下麦田杂草情况

调查发现，4种轮作制度麦田间杂草共17种，隶属于10科，以苋科、禾本科、十字花科杂草为主；杂草数量以小麦-水稻轮作最多，其下依次是小麦-花生轮作、小麦-大豆轮作、小麦-玉米轮作。主要的7种杂草的相对多度及重要值见表1。从表1可见，麦田主要杂草为稗、播娘蒿、藜、看麦娘、野燕麦、猪殃殃、地肤，这7种杂草在不同轮作制度下的小麦田中的相对多度和重要值均不同。小麦-水稻轮作制度下，播娘蒿、地肤、看麦娘相对多度和重要值位次均为前三；小麦-大豆轮作制度下，地肤、稗、播娘蒿相对多度位次为第一、第二、第三，地肤、稗、看麦娘重要值位次为第一、第二、第三，相对多度和重要值位次稍有差异；小麦-玉米轮作制度下，播娘蒿、地肤、稗相对多度和重要值位次均为前三；小麦-花生轮作制度下，稗、播娘蒿、看麦娘相对多度和重要值均为前三。可见多度和重要值在反映优势杂草类群方面有着一致性。

对4种轮作制度下麦田杂草的物种多样性（表2）和群落相似性（表3）综合分析可见， 小麦-玉米轮作麦田的物种多样性指数大于小麦-水稻、小麦-大豆和小麦-花生轮作麦田，各轮作制度的物种多样性指数由高到低依次为小麦-玉米、小麦-水稻、小麦-大豆、小麦-花生。小麦-大豆和小麦-花生的物种多样性差异不大，这可能是因为轮作作物大豆和花生同属于豆科植物，生物性状接近，对外界的影响也相似。小麦-大豆轮作和小麦-花生轮作的物种相似度最高，相似性指数为0.837；其下依次是小麦-大豆轮作和小麦-玉米轮作、小麦-玉米轮作和小麦-花生轮作，物种相似性指数分别为0.827、0.819； 小麦-玉米轮作和小麦-水稻轮作相似性指数为0.765；小麦-水稻轮作和小麦-大豆轮作、小麦-水稻轮作和小麦-花生轮作的物种相似度较低，相似性指数分别是0.658、0.663。

2.2 不同轮作制度秋季作物田杂草情况

根据4种轮作制度的秋季作物，将其归为水旱轮作和旱旱轮作两种制度类型。水旱轮作为小麦-水稻轮作，旱旱轮作包括小麦-玉米轮作、小麦-大豆轮作、小麦-花生轮作，两种类型间田间杂草种类差异较大，具体情况见表4和表5。

由表4可见，水旱轮作水稻田杂草以千屈菜科杂草节节菜、莎草科杂草异型莎草、雨久花科杂草鸭舌草、泽泻科杂草矮慈姑为主。由表5可见，旱旱轮作类型中各轮作制度下杂草类群总体相似，但也存在一些差异。大豆田以禾本科杂草马唐、狗尾草、牛筋草为主；玉米田以碎米莎草、马唐、牛筋草为主；花生田以马唐、狗尾草、稗为主。水稻田杂草科数较多，喜湿喜温，均为一年生植物，与水稻田多水的生态环境相关。大豆、玉米、花生田多为旱生杂草，类群较为相似，多为禾本科、莎草科杂草；大豆和花生同为豆科固氮植物，田间杂草类群的相似性更大。大豆田和玉米田杂草种类较花生田少。

从物种多样性上来看，花生田的杂草种类较多，如不及时防除危害较为严重，使作物减产明显。杂草种类由多到少分别为花生田、玉米田、水稻田、大豆田。

从秋季作物田间杂草的物种相似性（表6）上来看，大豆和花生田杂草的相似性指数最高，达到0.875；其次是玉米和花生田的杂草相似性指数达到0.829；大豆和玉米田杂草相似性指数为0.801。相似性指数最低的为水稻和花生田的杂草，仅为0.194；水稻和玉米田杂草相似性指数为0.306；水稻和大豆田杂草相似性指数为0.258。

3 小结与讨论

不同轮作制度下豫北地区田间杂草相对多度和重要值在反映田间杂草的优势地位上有着一致性。小麦-水稻轮作制度下小麦田杂草以地肤、播娘蒿、看麦娘为主，水稻田中以节节菜、异型莎草、鸭舌草、矮慈姑为主；小麦-大豆轮作制度下小麦田杂草以地肤、稗、播娘蒿为主，大豆田以马唐、狗尾草、牛筋草为主；小麦-玉米轮作制度下小麦田杂草以播娘蒿、地肤、稗为主，玉米田以碎米莎草、马唐、牛筋草为主；小麦-花生轮作制度下小麦田杂草以稗、播娘蒿、看麦娘为主，花生田以马唐、狗尾草、稗为主。麦田杂草数量以小麦-水稻轮作最多，其下依次是小麦-花生轮作、小麦-大豆轮作、小麦-玉米轮作；相似性以小麦-花生与小麦-大豆最高，小麦-水稻和小麦-大豆最低。从物种多样性指数分析，不同轮作方式麦田杂草的物种多样性由高到低依次为小麦-玉米、小麦-水稻、小麦-大豆、小麦-花生。总体分析可知，小麦-水稻轮作和小麦-花生轮作杂草的危害性较大。

参考文献：

[1] 张 琨，王新宇，王志强.田间杂草的危害及防治技术[J].现代农业，2011（9）：40-41.

[2] 林 海，王存纲.农田系统抑制杂草的生态学研究[J].安徽农业科学，2005，33（7）：1273-1275.

[3] 焦建丽.河南省气候特征及其变化分析[A].中国气象学会.2007年年会气候变化分会场论文集[C].北京：中国气象学会，2007.

[4] 董东平，李青雨.河南农田杂草植物区系特征及生态分布[J].植物保护学报，2008，35（1）：81-87.

[5] 赵森霖，黄高宝.保护性耕作对农田杂草群落组成及物种多样性的影响[J].甘肃农业大学学报，2009，44（3）：122-127.

[6] 舒占涛，刘中民，陈玉清，等.赤峰市稻田杂草的发生、危害及防除[J].植物保护，1995，21（3）：46-47.

[7] 赵森霖.保护性耕作农田杂草群落及生态位研究[D].兰州：甘肃农业大学，2008.

[8] 王伯荪.植物群落学[M].北京：高等教育出版社，1987.

[9] PEET R K.The measurement of species of diversity[J].Annual Review of Ecology and Systematic，1974，5：285-307.

[10]WHITTAKER R H. Evolution and measurement of species diversity[J].Taxon，1972，21：213-251.