青海省不同地区燕麦田杂草组成及群落特征

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(1. 甘肃农业大学， 甘肃 兰州 730070； 2. 青海省畜牧兽医科学院， 青海 西宁810016)

燕麦(AvenasativaL.)是禾本科(Gramineae)燕麦属(AvenaL.)的粮草兼用型一年生饲料作物，具有适应性强、产草量高、营养价值高、适口性好等特点[1]。在我国，燕麦主要在华北、西北和青藏高原等地栽培[2-3]。青海省作为牧业省份，因其低温、生长季短等不良气候条件使得燕麦自古以来就是本省的重要农作物，且燕麦青干草和青贮燕麦草已成为青海省高寒牧区枯草季节的重要饲草来源[4]。

农田杂草群落的构成及其生物多样性受环境条件、耕作制度、作物种类、种植制度及田间管理、除草措施等影响[5-6]。长期使用靶标相同的除草剂可以降低敏感杂草的密度而导致非敏感杂草密度上升，杂草群落发生快速演替，并可能形成抗药性杂草种群；同时由于长期形成的耕作习惯改变[7]、相应外来物种的入侵[8]、单一除草剂的使用[9]等原因导致杂草群落组成和结构特征发生改变。因此掌握农田杂草群落组成和结构特征是进行杂草控制的最基础性工作。近年来，许多学者相继对小麦[10]、棉花[11]、胡麻[12]、芝麻[13]等作物田杂草进行系统的调查研究，明确了作物田杂草组成和群落结构特征，为相应农田草杂草防控奠定了基础。如高兴菊[14]等研究表明河南省小麦田杂草有77种，播娘蒿、 野燕麦、 荠菜等10种是优势杂草；李秉华[15]等研究表明河北省冬小麦田杂草有61种，播娘蒿、 打碗花、 荠菜、 麦瓶草和麦家公是优势杂草。在燕麦田杂草调查研究方面，谷雪菲[16]报道内蒙古武川县燕麦杂草有27种，以阔叶杂草为主；杨书成等报道山西五寨县莜麦田杂草有35种，主要是禾本科，而目前关于青海省燕麦田杂草分布的报道较少。本研究对青海省不同地区燕麦田杂草种类和群落组成进行了数量分析，旨在揭示该区域燕麦田杂草的群落特征，为燕麦田杂草的综合防控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 调查地区概况

根据青海省不同地区地理环境及燕麦主产区的区域分布，调查点分别在西宁市湟中县、海东市互助县、平安区和海北州海晏县进行，调查区具体情况如表1。

表1 调查区环境因子Table 1 Environmental factors of the investigated regional

1.2 调查方法

2016年6月对青海省4个不同地区的104块燕麦田杂草进行详细的调查，在104块燕麦田中每个调查地随机选择5～8块成片燕麦田，面积约为2 hm2。调查采用倒置“W”9点取样法，样方面积为0.25 m2，调查其中杂草的种类、株数，记录已明确杂草的通用名，不确定杂草采集标本进行编号，随后加以鉴定，并将鉴定结果收集、补充到调查名录中。植物种类的鉴定参考李扬汉[17]编著的《中国杂草志》，植物拉丁名参考中国科学院植物研究所[18]编著的《新编拉汉英植物名》。

1.3 数据分析

统计各样点的调查数据后，计算杂草群落特征指标。

杂草发生频率(population frequence, PF) 测定区域出现某种杂草时，该杂草的PF取1，反之取0，该区域所有杂草PF 值的和代表该区域杂草的种类。

杂草频度= 某种杂草出现的样方数/调查样方的总数

相对频率(relative frequence, RF) =某种杂草 PF值/该区域杂草种类值

杂草种群密度(population density, PD) =某种杂草的株数/测定区域面积

相对密度(relative density, RD) = 某种杂草株数/区域内所有物种总数

跟你说吧，原本大家都不同意给你，我一个一个地做工作，讲你的特殊情况，求他们，总算都同意了。现在，钱还在会计那里，你这么急，我先垫上。说着，村长从口袋里抠出一叠票子，塞给牛皮糖。

式中，ith为第i种杂草：jth为第j 种杂草。

根据各样点的调查数据计算其物种多样性及群落的相似性，物种丰富度即样方中包含的所有杂草种类数。

香农-威纳指数(Shannon -Wiener)H′=-∑Pi×lnPi

辛普森(Simpson)指数D =∑Pi2

均匀度(Pielou)指数J =H′/lnS[19]

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。

2 结果与分析

2.1 青海省不同地区燕麦田杂草种类

从表2可以看出，青海省不同地区燕麦田常见杂草有25种，隶属17个科，其中，菊科5种，占20%；苋科、紫草科、唇形科、紫堇科、茜草科、旋花科、伞形科、石竹科、大蓟科、木贼科、牦牛儿苗科、蔷薇科、豆科、藜科各1种，占4%；蓼科和十字花科各3种，占12%。一年生杂草8种，占杂草种类总数的32%；一年或越年生杂草5种，占杂草种类总数的20%；多年生杂草12种，占杂草种类总数的48%。

表2 青海省不同地区燕麦田杂草种类和生活型Table 2 Weed species and life form of oat field in different regions of Qinghai Province

2.2 青海省不同地区燕麦田杂草划分

野胡萝卜、香薷、节裂角茴香、灰绿藜、猪殃殃在燕麦田相对丰度均大于20，相对密度均大于10，相对频度均大于10，对燕麦产量有严重的影响，属于优势杂草，其中野胡萝卜、香薷、节裂角茴香的相对丰度分别为41.24、38.67、31.22(表3)，在燕麦田能够大量的存活。从表3还可以看出，荠菜、油菜、老鹳草、苦荬菜、卷茎蓼、娘娘菜、箭筈豌豆等7种杂草在多个地区均有分布，但是相对丰度较低，对燕麦田影响较小，属于燕麦田常见杂草；其它13种杂草相对频度和相对丰度都较小，或者在很小的局部地区发生，对燕麦产量影响很小，属于燕麦田一般杂草。

表3 青海省不同地区燕麦田杂草发生情况Table 3 The occurrence of dominant weeds in oat fields in different regions of Qinghai Province

续表3

注：表中所列为相对丰度在10%以上的杂草

Note: Weeds with an overall relative abundance over 10% were listed in the table

2.3 青海省不同地区燕麦田杂草的发生特点及群落结构

自然环境因素如水肥条件、地理纬度、土壤类型等决定农田杂草群落的组成和杂草的发生[20]。调查区域中湟中县、平安区、互助县为区为典型的雨养农业区，海晏县为高寒牧区，各地区土壤地理环境不同，种植习惯、管理水平差异，燕麦田杂草的发生种类和群落组成差别较大(表4)。湟中县燕麦田杂草群落组成为荠菜、灰绿藜、油菜、香薷、节裂角茴香和猪殃殃；互助县由香薷、节裂角茴香、猪殃殃、荠菜、老鹳草、苦荬菜、油菜、灰绿藜、箭筈豌豆等优势种群组成；节裂角茴香、香薷、灰绿藜、猪殃殃、苦荬菜、刺儿菜、卷茎蓼、委陵菜、毛莲菜组成平安区燕麦田杂草群落；海晏县燕麦田杂草群落主要由香薷、灰绿藜、油菜、节裂角茴香、野胡萝卜、娘娘菜组成。

表4 青海省不同地区燕麦田杂草的相对丰度Table 4 Relative abundance of main weeds in oat fields in different regions of Qinghai Province

2.4 青海省不同地区燕麦田杂草群落的物种多样性

青海省不同地区燕麦田杂草群落的物种多样性见表5。以物种丰富度来看，各调查区域差异显著(P<0.05)，平安区燕麦田杂草群落的物种丰富度最高，有21种杂草；互助县和湟中县丰富度居中分别有17种和15种；海晏县丰富度最低，仅有9种，比平安区低57.1%。所调查区域Shannon-Wiener指数差异显著(P<0.05)，海晏县和互助县在1.564～1.704之间，平安区最高，为1.808，是湟中县的1.86倍，说明平安区燕麦田杂草的种类和数量高于湟中县。从Simpson指数来看，各调查区域差异显著(P<0.05)，湟中县最高，为0.565，是平安区的2.56倍，说明湟中县燕麦田杂草的优势草种比平安区更明显。从各地区杂草群落的Pielou指数来看，所调查区域差异显著(P<0.05)，海晏县燕麦田杂草种类较少，而Pielou指数最高，为0.712，湟中县最低为0.359，比前者低49.5%，互助县和平安区居中，二者分别为0.601和0.594，说明互助县和平安区燕麦田杂草的Pielou指数基本相近，二者差距不大。

表5 青海省不同地区燕麦田杂草群落的物种多样性Table 5 Species diversity of weed communities among oat planting in different regions of Qinghai Province

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note: Different letters in the same column indicate significant difference at the 0.05 level

2.5 青海省不同地区燕麦田杂草群落的相似性

将各地区RA≥10%的杂草构成矩阵进行系统聚类分析，从不同地区杂草群落物种组成的相似性来看(图1)，青海省不同地区燕麦田杂草群落可以划分为3组，互助县和平安县杂草群落结构类似，湟中县和海晏县分别单独一组。各县作物布局、耕作制度、管理措施相近，土壤类型和环境存在差异，湟中县土壤类型为黑钙土，互助县和平安区土壤为栗钙土，降雨量少，均属于东部农业区；海晏县土壤类型为黑钙土，降雨量充沛，属青海湖环湖高寒牧区。

图1 青海省不同地区燕麦田杂草群落的聚类分析Fig.1 Hierarchical cluster analysis of weed community in oat fields in different regions of Qinghai 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[4-5,21]。青海省东部地区为典型的雨养农业区，海晏县属青海湖环湖高寒牧区，各地区土壤地理环境不同，种植习惯、管理水平差异较大。本研究调查结果表明，青海省不同地区燕麦田优势杂草为野胡萝卜、香薷、节裂角茴香、灰绿藜、猪殃殃，这5种杂草在燕麦田分布广泛，对燕麦产量有严重的影响。此外,荠菜、油菜2种杂草在多个地区均有较大面积的分布，其中荠菜在湟中县和互助县广泛分布，在平安区也有较大面积的分布，在青海湖环湖农业区的海晏县基本没有分布；油菜除在平安区分布较少外，在其他区域则是广泛分布。老鹳草、苦荬菜、卷茎蓼、娘娘菜、箭筈豌豆等5种杂草在调查局部地区分布较广泛，其中老鹳草、委陵菜主要分布在互助县和平安区，娘娘菜主要分布在海晏县。不同燕麦种植区域田间杂草分布都存在一定的差别，这可能是因为燕麦田杂草群落的分布与当地自然环境和所采用的耕作方式有关。本研究中海晏县海拔高、气候冷凉，油菜-燕麦轮作，播种期晚，杂草出苗高峰较东部农业区推迟20～30 d，其他燕麦种植区域主要是燕麦的连作，所以海晏县燕麦种植区杂草草相与其他地区差异较大，香薷、灰绿藜、油菜、节裂角茴香、野胡萝卜、娘娘菜是该区域的主要杂草，通过系统聚类分析也得出海晏县单独一组，与其他燕麦种植区杂草草相差异很大。谷雪菲[16]在研究内蒙古武川县燕麦田杂草时也得到了类似的结论，即保护性耕作条件下燕麦田杂草的种类较传统耕作中杂草的种类少，具有一定控制杂草的作用。

自然环境因素如水肥条件、地理纬度、土壤类型等决定农田杂草群落的组成和杂草的发生[9,22]。本调查研究结果表明，湟中县燕麦田杂草群落Shannon-Wiener指数和Pielou指数最低，而Simpson指数最高，说明湟中县燕麦田杂草种类少、优势草种比其它地区更明显、物种分布的均匀性较差、群落结构简单，这可能是由于这两年湟中县开始在燕麦田喷施单一除草剂甲磺隆，使得除草剂对燕麦田杂草的压力升高，致使一些敏感性的杂草种群密度下降而不敏感杂草种群密度上升。郭水良等[23]通过除草剂对杂草微观进化及多样性研究进一步证实如长期单一使用除草剂，杂草群落结构会发生变化，使杂草物种多样性降低，产生抗药性杂草，增加杂草的防治难度。对于较低的物种丰富度对燕麦田生态系统的影响还有待进一步的研究。

杂草综合治理的目的不是完全杀灭杂草，而是控制杂草的危害程度和范围，维持杂草的多样性，利用杂草种群间的相互制约，不使某一恶性杂草占优势。对于燕麦田杂草，要依据不同地区优势杂草种类和杂草群落结构，选择适合当地燕麦生产的耕作措施和除草措施，严格控制化学除草剂的使用量，减轻对环境的污染；同时，及时指导农民合理轮换使用除草剂， 延缓杂草抗药性的产生。对于不同地区的优势杂草要密切关注，防治一般性杂草转化为优势杂草，实现青海省燕麦不同种植区域田间杂草的可持续治理。