珠三角部分地区菜茬免耕旱直播稻田杂草调查

郭文磊　张纯　冯莉　田兴山

摘要：为明确菜茬免耕旱直播稻田中杂草种类及群落结构，采用倒置“W”形取样法在珠三角部分地区的田块进行杂草调查。调查结果表明，珠三角部分地区菜茬免耕旱直播稻田共有杂草29种，隶属于15科23属，其中优势种杂草4种，区域优势种杂草5种，常见杂草7种，一般杂草13种。牛筋草、光头稗、稗、碎米莎草等在不同地区菜茬免耕旱直播稻田总体相对优势度较高。博罗县菜茬免耕旱直播稻田杂草群落的物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均明显低于花都区和白云区，但其Simpson优势度指数较高。

关键词：“菜稻菜”轮作;免耕旱直播稻;杂草群落;优势度;物种多样性

中图分类号：S451;S511文献标志码：A文章编号：1003-935X（2020）03-0018-04

Weed Survey in No-Tillage Dry Direct-Seeded Rice Following Vegetables at Pearl River Delta

GUO Wen-lei， ZHANG Chun， FENG Li， TIAN Xing-shan

（Plant Protection Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences/

Guangdong Provincial Key Laboratory of High Technology for Plant Protection，Guangzhou 510640，China）

Abstract：A weed survey was conducted to determine the species composition and weed community structure in no-tillage dry direct-seeded rice field following vegetables in parts of the Pearl River Delta. Twenty-nine weed species belonging to 15 families and 23 genera were found. Among them，4，5，7 and 13 weed species were classified as dominant weeds，regional dominant weeds，common weeds and sporadic weeds，respectively. The overall relative abundance of Eleusine indica，Echinochloa colona，Echinochloa crus-galli and Cyperus iria were higher than other weeds in the rice fields of different regions. The species richness，Shannon-Wiener diversity index and Pielou evenness index of weed community in Boluo county were distinctly lower than Huadu district and Baiyun district，but the Simpson index was relatively higher.

Key words：rice-vegetable rotation regime;no-tillage dry direct-seeding rice;weed community;abundance;species diversity

近年来，“菜稻菜”轮作高效种植模式在珠三角地区的推广面积不断扩大，利用6—9月高温多雨强光天气不利于优质蔬菜生长的时段种植一季中晚稻，既可改善土壤环境，提高耕地综合生产能力，又可减少病虫害和有毒有害物质的累积，从而实现用地、养地结合，农药、化肥减施增效，经济、生态、社会效益兼顾[1-3]。为减轻水稻种植对菜田基础设施的影响，菜茬稻田多采用免耕或少耕等轻简化的耕作方式，土壤表层或浅土层杂草种子较多，而田面不平整、保水性差、干湿交替的土壤环境有利于杂草萌发[4];另外，由于旱直播稻播种量较少，且稻苗前期生长缓慢、盖度小、竞争能力弱，也有利于杂草发生[5-6]。草害问题已成为“菜稻菜”轮作种植模式成败的关键，防控不当可导致水稻减产80%以上，甚至绝收。

种植模式和技术的改变通常会导致田间杂草群落结构发生一定变化，如一些新杂草侵入稻田，次要杂草上升为优势杂草等[7]。目前，有关“菜稻菜”轮作种植模式的研究多集中在土壤酶、土壤微生物、重金属及病虫害等方面[8-9]，而对该生产模式下稻田杂草群落组成的研究尚未见报道。因此，本研究对珠三角部分地区菜茬免耕旱直播稻田杂草发生情况进行调查和分析，旨在为制定菜茬稻田杂草防控策略提供參考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本研究所调查的田块分别位于广东省花都区、白云区和博罗县，这些地区的城郊型农业较为发达，大型菜场较多，是“菜稻菜”轮作种植模式示范推广的重点区域，在珠三角地区具有良好的代表性。所有田块前茬均种植菜心、芥蓝等叶菜类蔬菜，蔬菜收获后的残茬采用秸秆粉碎还田机（豪丰牌4J-120型）进行处理，然后使用水稻旱穴播机（豪丰牌2BDH-10型）进行机械直播，播种量为37.5 kg/hm2。

1.2 调查方法

2019年6月分别对珠三角地区的花都区、白云区、博罗县等3个区（县）的菜茬免耕旱直播稻田进行调查，每个地区选择10个田块作为调查样地，样地面积均在2 000 m2以上。杂草采用倒置“W”形9点取样法进行调查，每个样地调查9个样方，每个样方面积为0.25 m2，详细记录样方中杂草种类、株数，杂草的株数以茎秆数表示[10]。杂草的识别和鉴定参考《中国杂草志》[11]和《中国农田杂草原色图谱》[12]。

1.3 数据分析

使用Excel 2016软件进行数据整理，并计算相对优势度和物种多样性。相对优势度RA=（RU+RD+RF）/3，其中RU为相对均度，即某种杂草田间均度占所有杂草田间均度总和的比例;RD为相对密度，即某种杂草的密度占所有杂草密度总和的比例;RF为相对频率，即某种杂草田间频率占所有杂草田间频率总和的比例[13]。Shannon-Wiener多样性指数H′=-∑Si=1Pi ·lnPi;Simpson优势度指数D=∑Si=1P2i;Pielou均匀度指数J=H′/lnS。其中，Pi为第i种杂草的密度占杂草密度总和的比例，Pi=Ni/N，Ni为第i种杂草的密度，N为所有杂草密度的和;S为调查区域内杂草种类数[14]。

2 结果与分析

2.1 菜茬免耕旱直播稻田杂草种类

调查结果（表1）表明，在花都区、白云区和博罗县菜茬稻田共有29种杂草，隶属于15科23属。禾本科杂草共6种，占比为20.7%;莎草科杂草共4种，占比为13.8%;阔叶类杂草共19种，其中苋科、菊科杂草均为3种，占比均为10.3%，玄参科、蓼科杂草均为2种，占比均为6.9%，大戟科、茄科、石竹科、马齿苋科、十字花科、柳叶菜科、旋花科、千屈菜科、藜科等杂草均为1种，占比均为3.4%。

根据菜茬免耕旱直播稻田杂草的田间均度、相对优势度（表1）和实际危害程度，将田间杂草划分为优势杂草、区域性优势杂草、常见杂草和一般杂草等4种类型[15]。

牛筋草、光头稗、稗、碎米莎草等在不同地区菜茬免耕旱直播稻田均有分布，平均相对优势度在6.00以上，对水稻生长和产量有严重影响，防除较为困难，属于菜茬免耕旱直播稻田中的优势杂草。马唐、空心莲子草、异型莎草、草龙、千金子等在部分地区菜茬免耕旱直播稻田中的相对优势度较高，防除困难，对水稻产量影响严重，属于菜茬免耕旱直播稻田区域优势杂草。水虱草、马齿苋、凹头苋、皱果苋、白花鬼针草、酸模叶蓼、双穗雀稗等杂草在多个地区的菜茬免耕旱直播稻田有分布，但相对优势度较小，或者对水稻产量和品质造成的影响有限，属于菜茬免耕旱直播稻田常见杂草。牛繁缕、鳢肠、水蓼、篱栏网、藿香蓟、蔊菜、香附子、通泉草、铁苋菜、苦蘵、小藜、水苋菜、母草等13种杂草仅在个别田块有分布，相对优势度大多小于1.00，对水稻产量和品质的影响很小，属于一般杂草。

2.2 菜茬免耕旱直播稻田物种多样性指数

从表2可以看出，花都区和白云区菜茬免耕旱直播稻田杂草物种丰富度较高，均有21种杂草，博罗县菜茬免耕旱直播稻田杂草物种丰富度最低，仅有15种杂草。花都区和白云区所调查田块由于实行“菜稻菜”轮作种植模式的时间较短，稻田中发现了多种常见的旱生杂草，如白花鬼针草、藿香蓟、凹头苋、皱果苋等，杂草发生种类较多可能与此有关。从杂草群落多样性来看，花都区和白云区菜茬免耕旱直播稻田物种多样性指数均较高，Shannon-Wiener多样性指数分别达2.47、2.63，而博罗县菜茬免耕旱直播稻田仅为1.18;从Simpson优势度指数来看，花都区与白云区较为接近，分别为0.11、0.09，而博罗县菜茬免耕旱直播稻田Simpson优势度指数高达0.50，说明其杂草优势种群较为集中，可能是由于近年来使用化学除草剂使牛筋草上升为本区域绝对优势杂草所造成的;从杂草群落的Pielou均匀度指数看，花都区和白云区均在0.80以上，而博罗县仅为0.44，与其他指数反映出的趋势相一致。

3 结论与讨论

与自然生态系统相比，农田生态系统受人为因素影响较大，耕作栽培措施、杂草防治措施等对农田杂草群落组成有重要影响[16]。除稗草、千金子、草龙等常见稻田杂草外，牛筋草、光头稗、马唐、碎米莎草等常见菜田或旱作物田杂草在珠三角地区菜茬免耕旱直播稻田中的相对优势度较大，与传统翻耕、移栽种植的稻田存在明显差异，如岳茂峰等的调查结果显示，广东省稻田优势杂草以莲子草、鸭跖草、泥花草和节节菜为主，未发现光头稗、牛筋草、马唐等发生危害[17]。据报道，水旱轮作的稻田杂草群落易演替为以一年生禾本科杂草为主的群落结构[18]，水旱轮作第1年的稻田存在马唐、牛筋草和狗牙根等常见旱田杂草，与传统稻田群落相似系数仅为0.48[19]。在免耕直播栽培条件下，杂草种子多集中在土壤表层，且前期土壤干湿交替，有利于杂草种子萌发，因此免耕旱直播稻田通常杂草发生种类多、发生量大，广东湛江地区的免耕直播稻田也有旱生杂草向水田蔓延的趋势[20]。

杂草防治措施对农田杂草群落结构也有重要影响[21-22]，化学防治是当前菜茬免耕旱直播稻田主要的控草措施，由于稻田除草剂多为选择性除草剂，对不同杂草活性差异较大，连续使用可能会使某些杂草优势度逐渐降低或一些次要杂草上升为优势杂草。笔者先前研究发现，二氯喹啉酸、双草醚、五氟磺草胺等稻田除草剂在推荐剂量下对不同叶龄的牛筋草株防效为0，对2～3叶龄以上的马唐防效较差[4]。因此，菜茬免耕旱直播稻田牛筋草、马唐等杂草优势种群的形成很可能与该类除草剂的连续使用有关。

相对于自然条件下的植物群落演替，农田杂草群落演替受人为因素影响较大，短期内可能会发生较大变化。当前，牛筋草、光头稗、稗、碎米莎草等4种优势杂草及马唐、空心莲子草、异型莎草、草龙、千金子等5种区域优势杂草是珠三角地区菜茬免耕旱直播稻田的主要害草，在杂草防控过程中，要加强对这些杂草的控制和研究，同时，还应加强对常见杂草和一般杂草的监测管理，防止其转变为优势杂草。例如，本次调查发现，在一些田块发现白花鬼针草发生危害，该入侵性杂草此前多发生在路边、田埂或荒地，近年来有入侵至农田的趋势，且该杂草对多种选择性除草剂耐药性较强[23]，因此若它在田间形成优势群落容易造成严重危害。

本研究所调查区域主要位于珠江三角洲地区，由于整体调查面积较小，地理位置接近，耕作方式和气候环境相似等，导致自然环境条件对杂草群落结构的影响降低，其他地理区域内的菜茬免耕旱直播稻田杂草群落可能与本试验中的调查结果存在一定差异。因此，应依据不同地区农田杂草发生情况，针对性地选择合适的雜草防治措施，进而实现农田杂草的可持续治理。

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收稿日期：2020-03-30

基金项目：广东省现代农业产业共性关键技术研发创新团队（编号：2019KJ113）;广州市民生科技攻关项目（编号：201803020004）;国家自然科学基金（编号：31901900）;[JP]广东省科技计划（编号：2019B121201003）;科技创新战略专项资金（高水平农科院建设）（编号：R2017YJ-YB1003）。

作者简介：郭文磊（1989—），男，山东菏泽人，博士，助理研究员，主要从事杂草抗药性与防控技术研究。E-mail：nongzhida@126.com。

通信作者：田兴山，博士，研究员，主要从事农田杂草防控研究。E-mail：1070470768@qq.com。