河南省冬小麦田杂草组成及群落特征

高兴祥，李 美，房 锋，李 健

(山东省农业科学院植物保护研究所/山东省植物病毒学重点实验室，山东济南 250100)



河南省冬小麦田杂草组成及群落特征

高兴祥，李 美，房 锋，李 健

(山东省农业科学院植物保护研究所/山东省植物病毒学重点实验室，山东济南 250100)

为明确河南省冬小麦田间杂草组成及群落结构，采用倒置“W”型九点取样法对河南省冬小麦田杂草进行了调查。结果表明,河南省冬小麦田杂草共有 66种，隶属于22科，57属，其中菊科、禾本科和十字花科杂草种类较多，分别有13、10、9种。优势杂草有猪殃殃、荠菜、播娘蒿、野燕麦、泽漆和波斯婆婆纳共6种；区域性优势杂草有看麦娘、刺儿菜、打碗花、野芥菜、麦瓶草、稻槎菜、繁缕和节节麦共8种。此外还有常见杂草19种和一般性杂草33种。从杂草区域分布来看,河南省6个区域中，豫中南平原区物种丰富度最高，为45种，豫中南平原区和豫西丘陵区的物种多样性最高，而豫北平原区和豫南平原区的Simpson优势度指数最高。经聚类分析，河南省6个区域小麦田杂草群落可分为4组：豫东平原区、豫西南平原区和豫中南平原区杂草群落聚为一组；其他3个区域冬小麦田杂草群落结构各有特点，均自成一组。

冬小麦；河南省；杂草组成；聚类分析

小麦(Triticumaestivum)是世界三大粮食作物之一，常年播种面积2亿多hm2，总产近7亿t，全世界35%～40%的人口以小麦为主要粮食，许多国家都以面包、馒头、面条等为主食，而这些主食大都以小麦为原料，小麦为世界人口提供1/5的热量[1]。小麦也是我国三大粮食作物之一，而河南省冬小麦种植面积、单产、总产、商品粮和年增量均占全国第一[2]，常年种植面积530万hm2，总产3 000万t，产量占全国的1/10以上[3]。

小麦田杂草种类繁多，是造成小麦产量损失的重要因素之一，明确小麦田杂草群落组成是制定小麦田杂草防除措施的重要依据[4]。河南省虽然大部分地区处于平原，但不同区域气候、海拔以及种植习惯等均有差别，冬小麦田杂草种类、数量和分布等也存在很大差别。2000年前后有资料报道，河南省北部小麦田杂草主要有播娘蒿、荠菜等，南部小麦田主要有看麦娘、播娘蒿、猪殃殃、泽漆、荠菜、波斯婆婆纳等杂草[5-6]。但随着地区间未经严格检疫的麦种频繁引种、联合收割机的跨区作业和耕作栽培方式的变化等，麦田杂草群落发生了明显的变化[7-9]，另外，现代农业中免耕技术的推广和单一除草剂的连续使用也可以造成杂草群落发生变化[8,10-11]。近年来，仅有对河南信阳地区冬小麦田杂草发生情况的报道[12]，但未见对河南全省冬小麦田杂草发生情况的报道。

本项目组在2013年，采用倒“W”型九点取样法[13]，对河南省17市共计420个地块的冬小麦田杂草种类、株数、株高等进行了详细调查，以期明确河南省不同区域冬小麦田杂草种类和群落特征，为针对不同区域杂草特点制定适宜的综合防控措施奠定基础。

1 材料与方法

1.1 河南省地理概况

河南省地处亚热带和暖温带的过渡地带，属大陆季风性气候，年日照2 000～2 600 h，日照百分率49%～58%，无霜期190～230 d，日均温度超过10 ℃的活动积温全年为4 200～4 900 ℃。河南省土地面积为16.7万平方公里，其中海拔在200 m以下的河谷盆地和平原占56%，海拔在200～600 m的丘陵地占18%，海拔600 m以上的山地占26%，且主要集中在西部地区，中、东部基本上是广阔平原，适宜作物种植[14]。根据河南省不同区域地貌特点、气候特性等方面的差异，按照孙海潮[14]的方法将河南省冬小麦种植区分为6个区域，分别为豫北平原区、豫中南平原区、豫东平原区、豫西南丘陵区、豫西丘陵区和豫南平原区(划分区域详见图1)。

Ⅰ：豫北平原区Plain regions of Henan north；Ⅱ：豫中南平原区Plain regions of middle-southern Henan；Ⅲ：豫东平原区Plain regions of eastern Henan；Ⅳ：豫西南丘陵区Mountain regions of west-southern Henan；Ⅴ：豫西丘陵区Mountain regions of western Henan；Ⅵ：豫南平原区Plain regions of southern Henan

图1 河南省小麦田区域划分图

Fig.1 Regional division map of wheat fields in Henan province

1.2 调查方法及样点分布

2013年11-12月越冬杂草基本出齐后，采用GPS定位法，对整个河南省小麦田相对均匀分布设置调查样方(各区域调查地数量按照区域面积大小设定)，对河南17市共计调查140个样方，每个调查样方呈三角形选择3大块(每块面积3.33～6.67 hm2)成片的地块，共计420个地块，每块地采用倒“W”型九点取样，合计3 780个调查点，每点0.25 m2，详细调查杂草种类、株数、株高等。

1.3 数据统计及分析

在魏守辉等[15]统计方法的基础上略加改动，根据各样点的调查数据计算相对优势度和物种多样性。相对优势度RA (relative abundance) =(RD+RH+ RF)/3，其中，RD为相对密度(relative density)，即某杂草的密度(以杂草株数代表杂草密度)占总密度的比例；RH为相对高度(relative height)，即某杂草的总高度占样方中所有杂草高度的比例；RF为相对频度(relative frequency)，即杂草出现的样方数占所有杂草出现的总样方数的比例。物种丰富度(S)即样方中包含的所有杂草种类数。香农指数[16](Shannon-Wiener)H=-∑Pi×lnPi，Pi=Ni/N，Ni为样方中第i种杂草的密度，N为样方中杂草的总密度；辛普森(Simpson)指数D=Pi2；均匀度(Pielou)指数J=H/lnS，试验数据在Microsoft Excel上处理。

将各地区RA≥1.0的杂草的RA与所分布地区构成矩阵，采用DPS软件对地区之间杂草群落的相似性测度进行系统聚类分析，并生成树状图，聚类方法采用最短距离法，数据不转换，距离测度采用欧氏距离。

2 结果与分析

2.1 河南省冬小麦田杂草种类

调查结果显示，河南省冬小麦田杂草有 66种，隶属于22科，57属，其中菊科、禾本科和十字花科种类最多，菊科杂草有13种，禾本科杂草10种，十字花科杂草9种，三者占整个杂草种类数的48.48%，其次是石竹科和旋花科。

2.2 河南省冬小麦田优势杂草

根据相对优势度，可以将河南省冬小麦田杂草划分为4种类型，即优势杂草、区域性优势杂草、常见杂草和一般杂草。优势杂草是指在河南省各地区均基本有分布，优势度和发生频度均较高，对冬小麦生长发育及产量影响显著的杂草。区域性优势杂草是指在某些区域出现，但对当地的冬小麦生长发育影响很大，并且防除也较困难。一般性杂草是指在局部分布，优势度和发生频度较低，对冬小麦的生长发育影响较小的杂草。

河南省冬小麦田的优势杂草有猪殃殃、荠菜、播娘蒿、野燕麦、泽漆、波斯婆婆纳共6种。

看麦娘、刺儿菜、打碗花、野芥菜、麦瓶草、稻槎菜、繁缕、节节麦等8种杂草在河南省某些地区普遍发生。这些杂草适应强，繁殖快，在发生区域对小麦造成的危害大，属于区域性优势杂草。

麦家公、窄叶野豌豆、宝盖草、小花糖芥、藜、毛打碗花、田旋花、尖打碗花、小藜、苦苣菜、泥胡菜、附地菜、小飞蓬、委陵菜、牛繁缕、酢浆草、齿果酸模、苦菜、通泉草等19种杂草发生面积不小，但优势度和频度都不大，对冬小麦的危害较小，为小麦田常见杂草。

此外，野老鹳草、地梢瓜、多花黑麦草、早熟禾、硬草、印度蔊菜、薤白、雀麦、臭荠、大刺儿菜、蚤缀、牵牛、水花生、艾蒿、大穗看麦娘、狗舌草、黄花蒿、香附子、抱茎苦荬菜、蜡烛草、簇生卷耳、碎米荠、鹅观草、乌蔹莓、篱打碗花、独行菜、红蓼、豨莶、辣蓼、王不留行、风花菜、大车前、蒲公英等33种杂草在河南省局部发生，且发生数量少、频度低，对冬小麦危害很小，为一般杂草。

2.3 河南省冬小麦田杂草发生特点及群落结构

从全省冬小麦田杂草的相对优势度数据(表1)可以看出，猪殃殃、荠菜、播娘蒿、野燕麦、泽漆、波斯婆婆纳6种杂草是河南省各区域冬小麦田的主要优势杂草，且在河南省各区域均有大面积分布，其优势度分别达17.38、10.92、8.81、8.63、5.62、5.47。此外看麦娘、刺儿菜、打碗花、野芥菜、麦瓶草、稻槎菜、繁缕、节节麦8种杂草在局部区域发生也很严重，其中看麦娘、稻槎菜主要分布在水稻-小麦轮作区，节节麦主要分布在豫北平原区。河南省各地区由于气候、种植方式等因素不同，小麦田杂草分布有较大的差异。

豫北平原区(包括新乡、安阳、鹤壁、濮阳和济源等地)由黄河冲积平原和太行山前平原组成，种植模式以小麦-玉米轮作为主，该区域杂草发生密度大，除猪殃殃、播娘蒿、荠菜(相对优势度分别为27.01、17.27、12.12)分布广泛外，也是河南省节节麦(相对优势度高达11.14)的主要分布区域，此外麦瓶草、刺儿菜、野燕麦、麦家公、波斯婆婆纳等也有较大面积分布。

豫中南平原区(包括郑州、许昌、漯河和驻马店等地)的杂草种类多，发生数量多，且各种杂草分布相对均匀，野芥菜在该区域大面积分布。不同种类杂草比较，除猪殃殃、播娘蒿、荠菜相对优势度达到10.0以上外，泽漆、野燕麦、波斯婆婆纳、早熟禾、野芥菜、繁缕、宝盖草等也有较大面积分布。

表1 河南省冬小麦田主要杂草的相对优势度

表中所列为优势度在0.5以上的杂草；后5种杂草在全省的优势度未达0.5，但在局部地区优势度较高。

Weeds with an overall relative abundance over 0.5 were listed in the table. Relative abundance of the final five kinds of weeds less than 0.5 in Henan province, but had higher dominance in some areas.

豫东平原区(包括周口、商丘和开封三地)是海南省小麦大面积种植区，除开封市有少量小麦-水稻轮作区外，大部分地区为小麦-玉米轮作区，杂草发生密度大。野燕麦在该区域大面积分布，其相对优势度居第一位，野燕麦和猪殃殃的相对优势度分别达到19.22和18.51。此外，荠菜、播娘蒿、泽漆、繁缕、硬草、波斯婆婆纳和看麦娘相对优势度也在3.00以上，其中在开封市小麦-水稻轮作区，小麦田杂草主要以看麦娘、硬草和碎米荠为主。

豫西南丘陵区(包括南阳市和平顶山市)属于半丘陵地势，虽然地势比豫东平原区略高，但杂草分布种类相似，均以野燕麦和猪殃殃为最主要的杂草，但杂草发生密度略小，相对优势度分别为18.69和23.46。泽漆、刺儿菜、波斯婆婆纳、荠菜、播娘蒿、打碗花分布面积广泛，相对优势度均在5.00以上。此外，野芥菜在该区域分布面积也不小。

豫西丘陵区(包括洛阳和三门峡两市)以山区为主，小麦面积小，杂草分布相对单一且发生密度较小，荠菜在该区域是最主要的杂草，相对优势度达21.04，波斯婆婆纳、播娘蒿、多花黑麦草、麦瓶草、小花糖芥也广泛分布。

豫南平原区(主要指信阳市)地处淮河上游、大别山北麓，属于亚热带冬麦草害区，气候属亚热带和暖温带气候，年平均气温在15 ℃以上，年降雨量在1 000 mm 以上。南北气候交错，种植模式以小麦-水稻轮作为主，部分区域为小麦-玉米轮作。从全区域来看，杂草发生密度均大，看麦娘、猪殃殃、稻槎菜相对优势度高，均在10.0以上。此外野芥菜、荠菜、窄叶野豌豆分布面积也较大。从不同轮作区域看，小麦-玉米轮作区小麦田杂草主要为猪殃殃、野芥菜、荠菜、臭荠和野燕麦，小麦-水稻轮作区小麦田杂草以看麦娘、猪殃殃、稻槎菜为主，水花生在该区域也有分布。

2.4 河南省冬小麦田杂草群落的物种多样性

河南省不同区域冬小麦田杂草群落的物种多样性统计结果(表2)可知，豫中南平原区和豫东平原区的物种丰富度最高，分别有杂草45、35种，豫北平原区、豫西南丘陵区、豫西丘陵区和豫南平原区丰富度较低，杂草种类在24～29种之间。从度量物种多样性的香农指数来看，以豫中南丘陵区、豫东平原区和豫西丘陵区最高，香农指数在2.623 0～2.773 7之间，豫北平原区、豫南平原区和豫西南丘陵区相对较低，在2.290 1～2.375 9之间。从度量群落物种优势集中性的辛普森指数来看，豫北平原区和豫南平原区辛普森指数分别高达0.141 9和0.137 9，明显高于其他区域(豫中南平原区、豫东平原区、豫西南平原区和豫西丘陵区分别为0.078 5、0.105 1、0.127 3、0.089 4)。从各地区杂草群落的均匀度指数来看，以豫中南平原区、豫西丘陵区最高，分别为0.870 3和0.832 4，豫东平原区和豫西南丘陵区介于中间，豫北平原区和豫南平原区均匀度最低，分别为0.680 1和0.720 9。这与辛普森指数反映的趋势一致。

表2 河南省不同地区冬小麦田杂草群落的物种多样性

将各地区RA≥0.5的杂草构成矩阵进行系统聚类分析，结果表明，河南省冬小麦田的杂草群落可以划分为4组：豫东平原区、豫西南平原区和豫中南平原区杂草群落结构类似，豫北平原区和豫西丘陵区分别单独一组，豫南平原区与其他地区杂草群落差异最大，自成一组，这与豫南平原区主要为水稻-小麦轮作有关。其中组内欧氏距离最小的是豫东平原区和豫西南平原区，为14.35，豫南平原区，为37.15 (图2)。

A：豫北平原区Plain regions in northern Henan；B：豫中南平原区Plain regions in middle-southern Henan；C：豫东平原区Plain regions in eastern Henan；D：豫西南丘陵区Hilly regions in south-western Henan；E：豫西丘陵区Hilly regions in western Henan；F：豫南平原区Plain regions in southern Henan.

图2 河南省冬小麦田杂草群落的聚类分析

Fig.2 Hierarchical cluster analysis of weed community in winter wheat fields in Henan province

3 讨论与结论

杂草群落的组成受当地自然地理环境、气候条件和施肥、轮作等管理方式等方面因素的影响[4,17-19]。本调查结果表明，猪殃殃在河南省已上升为分布最广、危害最重的小麦田杂草，播娘蒿和荠菜为传统的小麦田优势杂草，这3种杂草在河南省占据前三位置；此外野燕麦、泽漆、波斯婆婆纳等3种杂草在各区域均有大面积分布，其中野燕麦在豫东平原区和豫西南平原区分布广泛，在豫北平原区、豫中南平原区也有较大面积分布，在豫南平原区和豫西丘陵区分布较少；泽漆除在豫南平原区和豫北平原区分布较少外，在其他区域分布较广。看麦娘、刺儿菜、打碗花、野芥菜、麦瓶草、稻槎菜、繁缕、节节麦等8种杂草在局部区域分布较严重，其中看麦娘、稻槎菜主要分布在水稻-小麦轮作区，节节麦主要分布在豫北平原区。不同区域杂草分布均有一定差别，这可能因为小麦田杂草群落的分布主要与轮作方式和自然地理环境条件有关，例如河南省水稻-小麦轮作区主要集中在豫南地区，其他区域主要是玉米-小麦轮作，所以豫南地区杂草草相与其他区域差异很大，看麦娘、猪殃殃、稻槎菜是该区域的主要杂草种类，系统聚类分析也表明该区域与其他地区草相存在很大差异。平原地区杂草发生密度大，丘陵地区相对较小，豫南平原区、豫北平原区、豫中南平原区和豫东平原区的杂草发生密度均大于豫西丘陵区和豫西南丘陵区。从地理位置来看，河南省地处黄淮海区域中心地带，北部与山东省、河北省、山西省相邻，南部与湖北省、安徽省搭界。河南省北部平原区小麦田杂草与相邻的山东省西南部[4]、河北省南部[20]、山西省类似，除猪殃殃、播娘蒿、荠菜广泛分布外，节节麦也是这些区域的主要杂草。河南省中部区域禾本科杂草以野燕麦为主，这也与山东西南部[4]、安徽西部一致。河南省南部平原区主要以水稻-小麦轮作种植为主，杂草也以看麦娘、猪殃殃等为主，这与江苏省、湖北省的草相一致。

河南省小麦田杂草群落的分布资料报道的不多，且仅有的资料也大多是报道河南小麦局部地区，仅王鸿升于2005年对河南全省小麦田杂草的多样性进行了报道[6]。本文调查结果与尚福德等[5]、乔 利等[12]报道的河南局部地区小麦田杂草分布结果基本吻合，如尚富德等[5]报道豫东平原区的开封地区小麦田杂草以猪殃殃、播娘蒿、荠菜和野燕麦为主；乔 利等[12]报道的河南信阳地区以猪殃殃、看麦娘、荠菜、波斯婆婆纳为主等；王鸿升等[6]报道豫南地区旱茬小麦田以播娘蒿、猪殃殃、野芥菜和荠菜为主，水稻茬小麦田以看麦娘为主，豫北平原区以播娘蒿、荠菜和野燕麦为主等。但对比数据可以看出，杂草群落存在明显的演替现象，如节节麦是近几年发展起来的一种恶性禾本科杂草，因其生命力强，且目前没有高效除草剂进行防除而危害巨大[21-22]，现已在豫北平原区广泛分布，在豫中南区和豫东平原区也已有零星发生；雀麦虽然在河南省分布面积不大，但也是近几年发展起来的恶性禾本科杂草之一。

冬小麦田杂草绝大部分种类或者植株在冬前出土，而小麦田除草剂施药一般在冬前11月中旬或冬后返青初期进行，所以此次河南省冬小麦田杂草调查于2013年冬季11-12月份完成，此时冬小麦田杂草基本出齐，大部分田块还未施用除草剂或者刚刚施用完除草剂杂草还未死亡，所以调查结果基本反应了冬小麦田杂草发生情况。但冬前调查小麦田杂草也存在一定问题，主要表现在少部分春季出苗杂草就无法在数据里体现，这部分春季出苗杂草包括两类，一类是冬前已少部分出土，冬后返青初期大量出土，对冬小麦能够造成一定危害，譬如藜、小藜、刺儿菜、打碗花等；另一类是5月份以后出土的，如马唐、狗尾草等夏季杂草，此类杂草出土时小麦已抽穗，对小麦没有任何危害，这也是我们调查结果显示的河南省66种杂草与王鸿升等[6]报道的118种杂草差别原因所在。河南省冬小麦田各区域均大面积分布发生的猪殃殃、播娘蒿、荠菜、野燕麦、泽漆和波斯婆婆纳等6种优势杂草和局部区域发生严重的看麦娘、刺儿菜、打碗花、野芥菜、麦瓶草、稻槎菜、繁缕、节节麦等8种区域性优势杂草是全省小麦田主要杂草种类。根据本次调查结果，生产中应按照不同区域优势杂草的种类，制定适合各区域小麦田杂草防除的措施。

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Species Composition and Characterization of Weed Community in Winter Wheat Fields in Henan Province

GAO Xingxiang,LI Mei,FANG Feng,LI Jian

(Institute of Plant Protection, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Shandong Key Laboratory of Plant Virology, Jinan, Shandong 250100, China)

Weed survey was conducted by sampling methods of inverted W-pattern to determine the species composition and structure of weed communities in wheat fields in Henan province. The results showed that 66 weed species belonging to 22 families and 57 genera were found. Among them, six species were considered as dominant weeds, includingGaliumaparine,Capsellabursa-pastoris,Descurainiasophia,Avenafatua,EuphorbiahelioscopiaandVeronicapersica, while eight species were regional dominant weeds, includingAlopecurusaequalis,Cirsiumsetosum,Calysteginhederacea,Raphanusraphanistrum,Sileneconoidea,Lapsanaapogonoides,StellariamediaandAegilopssquarrosa. Additionally, 19 common weed species and 33 normal weed species were investigated. Weeds in plain regions in middle-southern Henan possessed most species richness of 45, and high Shannon-Wiener index in middle-southern and western Henan, and highest Simpson dominance index in plain regions in northern and southern Henan. Hierarchical cluster analysis revealed that weeds in Henan province were classified into 4 groups:plain regions in eastern Henan, plain regions in south-western Henan and plain regions in middle-southern Henan with similar weed species in one group, the other three hilly regions in western Henan, plain regions in northern Henan and plain regions in southern Henan were separated individually into three groups.

Winter wheat field; Henan province; Weed community; Hierarchical cluster analysis

时间：2016-10-08

2016-04-01

2016-05-09

国家公益性行业(农业)科研专项(201303022)；国家十二五科技支撑计划项目(2012BAD19B02)

E-mail：xingxiang02@163.com

李 美(E-mail:limei9909@163.com)

S512.1；S451.0

A

1009-1041(2016)08-1402-07

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20161008.0932.036.html