荒漠绿洲区甘薯田杂草组成及其群落特征

2019-12-31付开赟刘恩良高海峰

新疆农业科学 2019年11期

张航, 林宁,2, 陈利,3, 付开赟, 金平, 刘恩良, 高海峰

(1.新疆农业科学院植物保护研究所/农业部西北荒漠绿洲作物有害生物综合治理重点实验室/农业部库尔勒作物有害生物科学观测实验站,乌鲁木齐 830091；2.新疆农业大学科学技术学院,乌鲁木齐 830091；3.新疆农业大学农学院,乌鲁木齐 830091；4.新疆农业科学院粮食作物研究所, 乌鲁木齐 830091；)

0 引言

【研究意义】甘薯具有高产性和广泛适应性以及营养价值丰富等特征，种植面积正在逐年扩大[1]。目前全疆甘薯种植区主要分布在乌鲁木齐市、昌吉州，塔城地区、伊犁州、喀什地区等[2,3]。甘薯为春末夏初扦插，种植时土壤墒情好，杂草发芽早，发生量大，给杂草防除带来难度[4]。杂草不仅与甘薯争光、争肥、争空间，同时也是多种病虫的中间寄主和栖息场所，每年因杂草减产5%～15%，严重的地块减产50%以上，杂草给甘薯生产带来极大损失[5,6]。开展新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草发生危害及群落结构调查研究，对新疆甘薯田杂草的科学防控具有重要意义。【前人研究进展】张勇等[4,7]报道了山东省泰安市甘薯田杂草有12科35种，其中禾本科杂草以牛筋草、马唐、狗尾草为主，阔叶杂草以反枝苋、马齿苋、铁苋菜、饭包草为主，莎草科杂草以碎米莎草、异型莎草和香附子为主。孙厚俊等[6]报道了徐淮地区甘薯田主要杂草有马齿苋、铁苋菜、反枝苋、牛筋草、香附子、马唐等。Seem等[8]研究指出，甘薯种植后杂草密度和生物量累计会逐渐增加，造成甘薯产量的显著下降，通常甘薯种植后2～6周内进行田间除草才不会影响块根产量。【本研究切入点】关于新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草种类及群落构成尚未见报道。研究新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草组成及群落特征。【拟解决的关键问题】以新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草为对象，通过田间调查，标本采集，鉴定等研究，研究新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草种类及群落结构，为科学防控新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验以喀什地区叶城县、泽普县、喀什市、疏勒县为主，在该地调查杂草种类。喀什地区地处在35.28°N～40.16°N, 71.39°E～79.52°E之间，属温带大陆性干旱气候，年平均降水量54 mm，平均年无霜期228 d，光照资源充足。

1.2 方法

2018年6～7月在甘薯封垄前，选择代表性的连片种植甘薯地块，包括核桃甘薯间作和甘薯单作两种模式，共调查142个地块，每块面积2 hm2，采用倒置W法9点取样，每点为0.25 m2，对调查点内所有杂草的种类和数量等指标进行记录[9]。

1.3 数据处理

采用Excel进行数据的整理和计算，主要量化参数[10]包括杂草田间密度(density，D)、均度(uniformity, U)、频度(frequency, F)，相对密度(relative density, RD)、相对均度(relative uniformity, RU)、相对频度(relative frequency, RF)相对多度(relative abundance, RA)，RA=(RD+RF+RU)/3。Shannon-Wiener多样性指数：H′=-∑Pi·lnPi。Simpson优势集中性指数：D=∑Pi2，公式中Pi是第i种杂草被第1次抽到的概率。Pi=Ni/N，Ni为样方中第i种杂草的密度，N为该样方所有杂草密度之和；Pielou均匀度指数J=H′/ lnS，S为调查区域内的杂草种类数。

2 结果与分析

2.1 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草种类

研究表明,新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草有46种，隶属于19科42属，其中禾本科10种、菊科8种、藜科5种、豆科3种、蓼科3种，其它科1～2种。禾本科、菊科、藜科在杂草种类中所占比例较高。禾本科杂草占整个杂草种类的21.74%，包括稗草Echinochloacrusgalli(L.) Beauv、无芒稗Echinochloacrusgallivar. mitis、芦苇Phragmitescommunis、马唐Digitariasanguinalis、牛筋草Eleusineindica、小画眉草Eragrostisminor、狗牙根Cynodondactylon、狗尾草Setariaviridis、白茅Imperatacylindrica、虎尾草Chlorisvirgata；菊科杂草占整个杂草种类的17.39%，包括苣荬菜Sonchusarvensis、苦苣菜Sonchusoleraceus、艾蒿Artemisiaargyi、蒙山莴苣Lactucatatarica、苍耳Xanthiumsibiricum、大蓟Cirsiumjaponicum、小飞蓬Conyzacanadensis、蒲公英Taraxacummongolicum。藜科杂草占整个杂草种类的10.86%，分别是藜Chenopodiumalbum、碱蓬Suaedaglauca、地肤Kochiascoparia、灰绿藜Chenopodiumglaucum、猪毛菜Salsolacollina。豆科、蓼科、锦葵科均有三种杂草，均占整个杂草种类的6.52%。茄科有两种杂草，均占整个杂草种类的4.35%。其余12个科，各有1种杂草，均占总草种类的2.17%。表1

表1 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草种类
Table 1 The main weeds in sweet potato field in desert oasis region of Xinjiang

科Famih种名Name占杂草种类比例Percentage(%)禾本科Gramineae21.74稗草Echinochloa crusgalli (L.) Beauv无芒稗Echinochloa crusgalli var. mitis芦苇Phragmites communis马唐Digitaria sanguinalis (L. ) Scop.牛筋草Eleusine indica (L.) Gaertn.小画眉草Eragrostis minor Host. Icon. et Deser.狗牙根Cynodon dactylon (L.) Pers.狗尾草Setaria viridis (L.) Beauv.白茅Imperata cylindrica (L.) Beauv.虎尾草Chloris virgata Sw.藜科Chenopodiaceae10.86藜Chenopodium album L.碱蓬Suaeda glauca (Bunge) Bunge.地肤Kochia scoparia (L.) Schrad.灰绿藜Chenopodium glaucum L.猪毛菜Salsola collina Pall.茄科Solanaceae4.35龙葵Solanum nigrum L.曼陀罗Datura stramonium Linn.菊科Composite17.39苣荬菜Sonchus arvensis L.苦苣菜Sonchus oleraceus L.艾蒿Artemisia argyi H. Lév. & Vaniot蒙山莴苣Lactuca tatarica (L.)C.A.Mey.苍耳Xanthium sibiricum Patrin ex Widder大蓟Cirsium japonicum Fisch. ex DC.小飞蓬Conyza canadensis (L.) Cronq.蒲公英Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.豆科Leguminosae6.52赤小豆Vigna umbellata (Thunb.) Ohwi et Ohashi 苦豆子Sophora alopecuroides L.紫花苜蓿Medicago sativa. 蓼科Polygonaceae6.52萹蓄Polygonum aviculare L.水蓼Polygonum hydropiper柳叶刺蓼Polygonum bungeanum Turcz.锦葵科Malvaceae6.52野西瓜苗Hibiscus trionum Linn.苘麻Abutilon theophrasti Medicus

续表1 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草种类
Table1 The main weeds in sweet potato field in desert oasis region of Xinjiang

2.2 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草发生特点及群落结构

根据新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草的相对多度、田间发生频度和实际危害，将田间杂草分为优势杂草、常见杂草和一般性杂草[11]。马唐、马齿苋、稗草、田旋花、反枝苋、藜、无芒稗等杂草相对多度和发生频度较高，均属于优势杂草。优势杂草中危害最重的杂草是马唐、马齿苋和稗草，其相对多度分别为16.29、13.27和11.36，常年对甘薯产量造成威胁。龙葵、野西瓜苗、牛筋草、小画眉草、狗尾草、苣荬菜、芦苇、苦苣菜、曼陀罗、大蓟、虎尾草、节节草和艾蒿等杂草的相对多度在1.00～4.00，发生频度相对较高，但危害较轻，属于常见杂草。车前、苘麻、水蓼、地肤、灰绿藜、狗牙根、苦豆子、朝天委陵菜、蒙山莴苣、苦绳、地锦、野葵、白茅、碱蓬、苍耳、萹蓄、紫花苜蓿、猪毛菜、野薄荷、蒲公英、石刁柏、赤小豆、藜、柳叶刺蓼、宽叶独行菜、小飞蓬等杂草在甘薯田有发生，但整体发生数量较少，对甘薯危害很小，为一般性杂草。表2，图1～7

表2 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草群落结构
Table 2 Weeds community structure in sweet potato field in desert oasis region of Xinjiang

杂草种类Weed species田间密度D(株/m2)田间均度U(%)田间频度F (%)相对密度RD相对均度RU相对频度RF相对多度RA马唐D.sanguinalis27.87±2.1242.72±2.5383.10 28.8012.647.4516.29马齿苋P.oleracea15.64±1.3151.56±2.60 93.66 16.1715.258.3913.27稗草E.crusgalli14.78±1.3234.98±1.78 94.37 15.2710.358.4611.36田旋花C.arvensis4.11±0.4128.40±2.12 78.87 4.248.407.076.57反枝苋A.retroflexus2.83±0.2531.30±2.02 80.99 2.929.267.266.48藜C.album2.59±0.3125.59±1.91 78.17 2.677.577.015.75无芒稗E.crusgalli5.90±0.8211.42±1.16 56.34 6.103.385.054.84龙葵S.nigrum1.15±0.1813.93±1.44 54.93 1.194.124.923.41

续表2 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草群落结构
Table 2 Weeds community structure in sweet potato field in desert oasis region of Xinjiang

杂草种类Weed species田间密度D(株/m2)田间均度U(%)田间频度F (%)相对密度RD相对均度RU相对频度RF相对多度RA野西瓜苗H.trionum0.75±0.0913.54±1.32 57.75 0.784.005.183.32牛筋草E.indica4.42±0.857.90±1.25 30.28 4.572.342.713.21小画眉草E.minor3.33±0.557.59±1.01 40.85 3.442.253.663.12狗尾草S.viridis3.41±0.506.96±0.86 39.44 3.522.063.533.04苣荬菜S.arvensis0.87±0.14.8.29±0.94 45.07 0.902.454.042.47芦苇P.communis2.24±0.647.67±1.38 26.76 2.322.272.402.33苦苣菜S.oleraceus0.54±0.114.77±0.99 30.28 0.561.412.711.56曼陀罗D.stramonium0.27±0.045.56±0.88 28.87 0.271.642.591.50大蓟C.japonicum0.33±0.074.07±0.59 29.58 0.351.202.651.40虎尾草C.virgata2.21±0.771.96±0.62 8.45 2.290.580.761.21节节草E.ramosissimum1.27±0.424.07±0.59 11.27 1.311.201.011.17艾蒿A.argyi0.30±0.064.77±0.99 19.01 0.311.411.701.14车前P.asiatica0.23±0.063.05±0.66 17.61 0.230.901.580.90苘麻A.theophrasti0.15±0.033.21±0.70 17.61 0.160.951.580.89水蓼P.hydropiper0.18±0.062.11±0.55 12.68 0.180.621.140.65地肤K.scoparia0.10±0.032.11±0.52 12.68 0.110.621.140.62灰绿藜C.glaucum0.08±0.031.02±0.31 7.75 0.080.300.690.36狗牙根C.dactylon0.44±0.240.86±0.30 4.23 0.450.250.380.36苦豆子S.alopecuroides0.11±0.051.02±0.37 6.34 0.110.300.570.33朝天委陵菜P.supina0.08±0.031.10±0.41 5.63 0.080.320.500.30蒙山莴苣L.tatarica0.06±0.020.86±0.30 6.34 0.060.250.570.29苦绳D.sinensis0.11±0.050.78±0.33 4.93 0.110.230.440.26地锦P.tricuspidata0.04±0.020.78±0.29 5.63 0.050.230.500.26野葵M.verticillata0.06±0.040.70±0.35 4.23 0.060.210.380.22白茅I.cylindrica0.13±0.070.55±0.30 2.82 0.140.160.250.18碱蓬S.glauca0.03±0.020.39±0.21 2.82 0.030.120.250.13苍耳X.sibiricum0.03±0.020.39±0.21 2.82 0.030.120.250.13萹蓄P.aviculare0.02±0.010.39±0.21 2.82 0.020.120.250.13紫花苜蓿M.sativa0.05±0.040.39±0.26 2.11 0.050.120.190.12猪毛菜S.collina0.03±0.020.23±0.13 2.11 0.030.070.190.10野薄荷M.haplocalyx0.01±0.010.23±0.13 2.11 0.010.070.190.09蒲公英T.mongolicum0.01±0.010.31±0.15 0.35 0.010.090.030.05石刁柏A.officinalis0.00±0.000.08±0.08 0.70 0.000.020.060.03赤小豆V.umbellata0.00±0.000.08±0.08 0.70 0.000.020.060.03蒺藜T.terrestris0.00±0.000.08±0.08 0.70 0.000.020.060.03柳叶刺蓼P.bungeanum0.00±0.000.08±0.08 0.70 0.000.020.060.03宽叶独行菜L.latifolium0.01±0.010.08±0.08 0.70 0.010.020.060.03小飞蓬C.canadensis0.00±0.000.08±0.08 0.70 0.000.020.060.03

图1 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草田间密度
Fig.1 Field density of sweet potato field weeds in desert oasis region of Xinjiang

图2 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草田间均度
Fig.2 Field uniformity of sweet potato field weeds in desert oasis region of Xinjiang

图3 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草田间频度
Fig.3 Field frequency of sweet potato field weeds in desert oasis region of Xinjiang

图4 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草相对密度
Fig.4 Relative density of sweet potato field weeds in desert oasis region of Xinjiang

图5 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草相对均度
Fig.5 Relative uniformity of sweet potato field weeds in desert oasis region of Xinjiang

图6 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草相对频度
Fig.6 Relative frequency of sweet potato field weeds in desert oasis region of Xinjiang

图7 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草相对多度
Fig.7 Relative abundance of sweet potato field weeds in desert oasis region of Xinjiang

2.3 新疆荒漠绿洲区甘薯田杂草群落结构特征

新疆荒漠绿洲区核桃-甘薯间作甘薯田杂草群落物种丰富度为42种，高于甘薯单作田。核桃-甘薯间作甘薯田杂草群落优势集中性指数为0.18，高于甘薯单作田，而杂草群落多样性指数和均匀度指数分别为2.25和0.60，低于甘薯单作田，核桃-甘薯间作甘薯田优势杂草较为集中，危害高于甘薯单作田。表3

表3 不同种植模式下甘薯田杂草群落结构特征
Table 3 Weeds community characteristics of different cropping patterns in sweet potato field

种植模式Cropping pattern物种丰富度 Species richness优势集中性指数Dominant index多样性指数 Diversity index均匀度指数 Evenness index核桃-甘薯间作Walnut-sweet potato intercropping420.182.25 0.60甘薯单作 Sweet potato 340.132.760.78

3 讨论

新疆荒漠绿洲区农作物及杂草的生态环境较为脆弱，新疆农田杂草一般由耐旱、耐盐碱的杂草组成，以禾本科、菊科、蓼科和豆科为主，无论是禾本科杂草还是阔叶杂草，在新疆农田均有发生[12]。研究发现荒漠绿洲区甘薯田杂草以禾本科、菊科、藜科、豆科和蓼科为主。张勇等[4,7]报道了山东省泰安市甘薯田杂草有12科35种，其中禾本科杂草以牛筋草、马唐、狗尾草为主，阔叶杂草以反枝苋、马齿苋、铁苋菜、饭包草为主，莎草科杂草以碎米莎草、异型莎草和香附子为主。孙厚俊等[6]报道了徐淮地区甘薯田主要杂草有马齿苋、铁苋菜、反枝苋、牛筋草、香附子、马唐等。研究结果显示，马唐、马齿苋、稗草、田旋花、反枝苋、藜、无芒稗等杂草属于新疆荒漠绿洲区甘薯田优势杂草，其中马唐和马齿苋这两种在新疆甘薯田危害最重的杂草，在山东泰安和徐淮地区甘薯田也是优势杂草，这和张勇等和孙厚俊等的研究结果一致。其它种类杂草与山东泰安和徐淮地区甘薯田杂草有差异，这可能是由于地理条件、降水、温度、光照等因素差异，影响到杂草的种类、发生程度及群落特征有所变化[12-14]。相近地区其他旱地作物杂草，如喀什地区麦田杂草以播娘蒿、灰藜、田旋花、萹蓄为主[15,16]，棉田杂草主要有稗草、灰藜、田旋花、萹蓄、马齿苋、苘麻、狗尾草等[17,18]，甘薯田与之相比，也存在较大差异，灰藜、田旋花、萹蓄等喀什地区农田主要杂草，除田旋花在甘薯田为常见杂草外，灰藜和萹蓄相对多度均小于1。新疆喀什地区甘薯田杂草有19科46种，比山东泰安甘薯田杂草种类多(12科35种)[4]，这可能是由于新疆南疆农业耕作较为粗放，农田生态类型不同，与国内其他地区相比，农田杂草危害往往更为严重。