陕西关中灌区冬小麦田杂草群落特征及种群多样性

2021-01-17郭云忠胡杰李思娟李文文闫明杰胡小平

杂草学报 2021年3期

郭云忠胡杰李思娟李文文闫明杰胡小平

摘要：采用倒置“W”9 点取样法对陕西关中冬小麦田杂草进行调查，分析麦田杂草的种类组成、出苗规律和群落结构。结果表明，关中灌区小麦田杂草有15种，隶属15属8科，形成播娘蒿+荠菜+婆婆纳+猪殃殃+节节麦+野燕麦+麦家公为主的杂草群落，在这个群落中发生优势度大的杂草为播娘蒿、荠菜、婆婆纳、猪殃殃、节节麦。这些杂草在小麦3～4叶期已有91%以上出土，是藥剂防治的最佳窗口期。比较各地的杂草群落，杨凌、武功、眉县、临潼、兴平、扶风等6个县（市、区）杂草群落的物种丰富度、多样性和均匀度较高。根据关中灌区麦田杂草群落结构，宜选择唑草酮、双氟磺草胺和甲基二磺隆3种除草剂搭配除草。

关键词：关中灌区;麦田杂草;群落特征;种群多样性;除草剂

中图分类号：S451.1 文献标志码：A 文章编号：1003-935X（2021）03-0021-07

Abstract：Wheat fields in Guanzhong irrigation area were surveyed according to the inverted “W” 9-point sampling method to determine weed species composition，emergence regularity and community structure. There were 15 species of weeds in wheat fields belonging to 15 genera and 8 families，which formed a weed community mainly composed of Descurainia sophia，Capsella bursa-pastoris，Veronica didyma，Galium aparine，Aegilops tauschii，Avena fatua，Buglossoides arvense，and Lamium amplexicaule. Weeds with great dominance in this community were D. sophia，C. bursa-pastoris，V. didyma，G. aparine，A. tauschii. These weeds were emerged along with and subsequently after wheat;and more than 91% of the weeds had emerged at the 3～4 leaf stage of wheat，in mid-November，which corresponded to the best time for chemical control. Comparing the weed communities among different locations，those from Yangling，Wugong，Meixian，Lintong，Xingping and Fufeng had high species richness，diversity and evenness. According to the community structure of weeds in wheat fields of Guanzhong irrigation area，three herbicides，namely，carfentrazone-ethyl，florasulam and metsulfuron-methyl are suitable for selective weed control.

Key words：Guanzhong irrigation area;weeds in wheat fields;community characteristics;population diversity;herbicide

关中平原是陕西省小麦的主产区和优势生产区，这里地势平坦、土壤肥沃、光照充足、雨水较多，且多数地区具备灌溉条件。优越的地理和气候条件也极利于杂草的生长，早期调查发现，陕西省麦田杂草种类多达47属74种[1]，严重与小麦争水、争肥、争阳光、争空间，成为影响小麦生长和产量的重要因素。随着关中灌区玉米秸秆粉碎还田、有机肥施用量匮乏、常发性病虫害增加、杂草抗药性出现等对耕作栽培方式的影响，杂草群落已发生了明显变化[2-5]。

化学除草省工、省力、省时、高效。因此麦田化学除草，无疑是麦田杂草防除最适宜的手段，特别是目前在农村劳动力较为缺乏情况下，化学除草变得更为迫切。但近些年，一些群众用药较为随意[6-12]，无意之中助推了环境污染危机、杂草抗药性及长残效除草剂引起的残毒药害和土地退化等负面问题。

为了实现对麦田杂草的可持续治理，必须依据不同区域杂草的类型特点、发生规律和群落特征，总结集成出科学合理且与环境相容的防治措施。近年来有关关中灌区麦田杂草发生状况的报道甚少，其发生规律和群落特点更未见报道。因此，2018—2020年，本研究选择关中灌区所属13个县（市、区）的120块麦田1 080个样点进行杂草发生状况调查，旨在探明关中灌区麦田杂草发生危害的状况以及杂草群落结构与特点，为麦田杂草的可持续治理提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料及样点分布

2018年10月至2020年3月，根据陕西关中灌区地域特点，自东向西选择其所属的华阴、华州、阎良、临潼、三原、兴平、杨凌、眉县、陈仓等13个县（市、区）的120块麦田（表1），对田间杂草进行细致调查。每个调查田块面积为0.20～0.37 hm2，小麦品种为当地的主栽品种。

1.2 调查方法

采用倒置“W”9点取样法对各麦田杂草进行调查[7-10]，每点调查1 m2，分别记录杂草的种类、株数及杂草相应的株高、鲜重，统计样方中杂草的丰富度、相对密度、相对频度等。

1.3 数据统计及分析

统计各样点的调查数据，计算杂草群落特征指标。其中，单种杂草的相对优势度（RA）、相对密度（RD）、相对高度（RH）、相对重量（RW）、相对频度（RF）的关系为RA=（RD+RH+RW+RF）/4。香农-威纳（Shannon-Wiener）指数H′=-∑Pi·lnPi（Pi=Ni/N，N为样方中所有杂草的密度，Ni为样方中第i种杂草的密度），反映麦田杂草群落物种的丰富度;辛普森（Simpson）指数D=∑P2i，为样方中所有杂草密度的平方和，反映麦田杂草群落物种的多样性;均匀度（Pielou）指数J=H′/（lnS），反映麦田杂草组成的均匀度程度，其中S为物种丰富度，即调查区域内的杂草种类数。

研究数据采用Excel 2000和DPS数据处理系统进行运算统计。

2 结果与分析

2.1 陕西关中灌区麦田杂草种类

调查发现，关中灌区小麦田杂草有15种，隶属15属8科。其中，禾本科杂草4属4种，阔叶杂草11属11种。杂草数量最大的为禾本科、十字花科和菊科。禾本科杂草包括野燕麦（Avena fatua）、节节麦（Aegilops tauschii）、看麦娘（Alopecurus aequalis）和雀麦（Bromus japonicus），十字花科杂草有播娘蒿（Descurainia sophia）、荠菜（Capsella bursa-pastoris）和小花糖芥（Erysimum cheiranthoides），菊科杂草有刺耳菜（Cirsium setosum）、小蓬草（Conyza canadensis）和野艾蒿（Artemisia lavandulaefolia），还有玄参科杂草婆婆纳（Veronica didyma），茜草科杂草猪殃殃（Galium aparine），唇形科杂草宝盖草（Lamium amplexicaule），紫草科雜草麦家公（Buglossoides arvense），以及大戟科杂草泽漆（Euphorbia helioscopial）。

2.2 陕西关中灌区麦田杂草群落结构

田间调查及计算结果见表2、表3。播娘蒿、荠菜、婆婆纳、猪殃殃、节节麦在几乎所有县（市、区）都普遍或严重发生，其平均相对优势度为21.17～43.02，相对密度为4.71～37.63，相对频度为4981～93.55，对小麦产量和品质有较大或严重影响，属于本区域优势杂草。野燕麦、麦家公在所有县（市、区）均有发生，平均相对优势度为 15.13～20.09，相对密度为2.45～3.53，相对频度为31.33～41.41，对小麦的产量和品质有中等程度影响，属常发性次要杂草。

所以播娘蒿+荠菜+婆婆纳+猪殃殃+节节麦+野燕麦+麦家公为关中灌区麦田杂草的基本构成，划分为基本杂草，这7种基本杂草在各个县（市、区）都普遍或严重发生，是造成小麦减产的最主要因素。

宝盖草、刺儿菜、看麦娘、雀麦、小花糖芥、小蓬草、野艾蒿、泽漆分布在部分县（市、区），属于区域性杂草，其田间优势度、相对密度、相对频度较低，对小麦的影响很小。刺儿菜、小蓬草、野艾蒿主要分布在关中西部，而看麦娘、雀麦、小花糖芥主要发生在东部，泽漆也主要发生在中西部。

比较分析各个县（市、区）的杂草结构组成，其优势杂草和常发性次要杂草均相同，区别在区域性一般杂草的不同。所以，关中东部的华阴市、华州区麦田杂草群落构成为基本杂草+宝盖草+雀麦;北部塬区的阎良、三原和偏东部的临潼田间没有宝盖草发生，麦田杂草的群落构成为基本杂草+看麦娘，个别田块有少量雀麦、小花糖芥、小蓬草和野艾蒿发生;关中中部的兴平、武功、户县、周至等麦田杂草的群落构成为基本杂草+宝盖草+泽漆+刺儿菜，个别田块有看麦娘、野艾蒿、小蓬草零星发生;关中西部的杨凌、扶风、眉县和陈仓等麦田杂草群落构成为基本杂草+宝盖草+泽漆+刺儿菜，个别田块偶有野艾蒿和小蓬草发生。

2.3 陕西关中灌区麦田杂草发生特点

播娘蒿在关中灌区各地都有发生，是发生量最大的杂草，优势度明显，平均优势度为43.02，最大优势度为55.76，即使在发生量最少的户县，其优势度也在33.94。在关中灌区小麦田，播娘蒿相对密度、相对频度、相对高度、相对重量都属最大，分别为37.63、93.55、16.16、24.57（表3），显然是与小麦争水、争肥、争光照，造成小麦减产的最主要杂草种类。

荠菜也是在各地都有发生的一种杂草，平均优势度为31.35，最大为42.89，出现在户县;最小为24.12，出现在三原县。荠菜在田间的相对密度、相对频度、相对高度、相对重量依次为13.10、7716、15.09、20.07，是继播娘蒿后第2种对产量影响较大的杂草。婆婆纳在各个县（市、区）都有发生，平均优势度26.98，出现在大多数田块，发生频度达81.53，在各个田块发生的密度比较均匀，相对密度为18.89，相对优势度在19.98～34.33之间，但这种杂草在田间的相对高度和相对重量不大，分别只有3.82、3.69，所以单株对产量的影响不大，只是在田间有数量优势，才导致对小麦产量和品质的影响。茜草科杂草猪殃殃，在关中灌区除在临潼区的调查点没有发现外，其他县（市、区）都有分布，相对频度达60.79，优势度在0～33.01之间，平均值为21.17。猪殃殃的分布密度属中等，只有11.62，它的相对高度和相对重量并不大，分别只有5.98、6.12，所以与婆婆纳相似，它对小麦产量和品质的影响要较播娘蒿和荠菜小。在关中灌区麦田优势杂草中，节节麦是唯一的禾本科杂草，在除阎良区外的其他县（市、区）的麦田都有分布，其相对频度为49.81，优势度在0～3386之间，平均值达21.39，目前节节麦的相对密度还不高，只有4.71，但相对高度和相对重量不低，分别为12.41、18.58，所以其危害仅次于播娘蒿和荠菜。

野燕麦曾是关中灌区麦田的优势杂草[3-5]，目前已演化为常发性次要杂草，其发生频度已降至41.41，个别田块无发生，而发生田块的相对密度也只有3.53，平均相对优势度也只有20.09。麦家公、宝盖草在多数田块发生，田间平均相对优势度分别为15.13、10.51，相对频度分别为31.33、27.28。野燕麦、麦家公、宝盖草属中等危害程度杂草，其造成的损失较优势杂草低。刺儿菜虽然平均优势度只有5.73，田间相对密度也仅有132，但它在多数田块存在，在个别调查地块竟有较高的存在和较大的威胁，如杨凌、武功的田间相对优势度分别达13.63、15.92，所以刺儿菜具备常发性次要杂草的特点，具有中等危害性。

禾本科杂草看麦娘和雀麦为区域性一般杂草，仅在关中东部和中部的个别田块发生，出现频度仅分别为9.15、2.31，相对密度分别为1.26、022，平均相对优势度未超过4.0，相对高度和相对重量均较小，因此它们对小麦的威胁有限。小花糖芥、野艾蒿、小蓬草也为区域性杂草，主要分布在渭河流域的滩地，其平均相对优势度仅分别为0.76、4.30、4.66，田间相对密度也不足1.0，出现频度也很低，因此对小麦的产量影响很小。

2.4 陕西关中灌区麦田杂草群落特征

从表4可以看出，关中灌区麦田杂草的丰富度以杨凌、武功、眉县、临潼、兴平、扶风区域较高，达545～7.26，这反映出这几个县（市、区）麦田杂草的种类多，群落多样性丰富。这些区域麦田杂草群落的香农指数也较高，集中分布在1.300 4～1592 5之间，也印证了在这些地区麦田杂草具有相对高的多样性。此外，它们的辛普森指数偏小（0.256 0～0360 5），均匀度指数偏高（0.757 8～0.869 2），进一步说明在杨凌等6个县（市、区），麦田杂草种群的多样性高，杂草种类多，田间分布均匀。

华阴、华州、阎良、三原、户县、周至、陈仓等县（市、区）的麦田杂草种类偏少，丰富度仅在 3.85～4.85之间，而香农指数也偏低（0.969 6～1.338 1）、辛普森指数偏高（0.326 7～0.472 1）、均匀度指数偏低（0.726 1～0.858 9），表明华阴、陈仓等7个县（市、区）杂草的种群丰富度和多样性要低于上述杨凌等6个县（市、区），而且杂草在田间的分布均匀度也较低。

3 结论与讨论

本调查结果显示，杂草播娘蒿、荠菜、婆婆纳、猪殃殃、节节麦在关中灌区麦田发生优势度最高，发生普遍，危害严重，属于优势杂草。野燕麦、麦家公是关中灌区的常发性次要杂草，5种优势杂草和2种常发性次要杂草构成关中灌区麦田基本杂草，严重影响着小麦的生产。而宝盖草、刺儿菜、看麦娘、雀麦、小花糖芥、小蓬草、野艾蒿、泽漆仅在少数县（市、区）的部分或个别田块发生，其田间优势度、相对密度、相对频度较低，对小麦的影响很小，属于区域性杂草。因此，有效控制基本杂草危害是目前关中灌区麦田杂草防治的重点及关键。

离蕊芥、麦仁珠、王不留行、田旋花曾是關中平原灌区的主要杂草，野燕麦、繁缕、看麦娘也曾在部分麦田危害严重[3-5]，这与目前该地区麦田杂草的群落结构有很大的区别，显然目前群落结构变化是与自然地理环境、农药使用、农田耕作模式变化、生态环境变化等密切相关的[6，8-12]。

临潼、兴平、武功、杨凌、扶风、眉县位于关中平原灌区的中部，这里土层深厚，土壤肥沃，光照充足，水资源丰富，十分利于作物和杂草的生长繁殖，导致此类麦田杂草丰富度和多样性都高，优势度明显。华阴、华州、阎良、三原、户县、周至、陈仓位于关中平原的东北部和西南部，土壤相对瘠薄，并伴有一定程度的盐碱化和沙化，因此杂草的丰富度和多样性都较关中中部麦田低。

关中灌区麦田的优势杂草和常发性次要杂草中，既有多种越年生的阔叶杂草，又有越年生的禾本科杂草，它们随着小麦的出苗，也陆续出土，赶在11月中旬小麦3～4叶期，已有91%杂草出土完毕，已有的研究结果表明，11月上中旬小麦3～4叶期是化学除草的最适宜时期[13]。唑草酮为三唑啉酮类除草剂，在土壤中的半衰期仅为几小时，对下茬作物安全，能够快速高效地防治麦田播娘蒿、荠菜、猪殃殃、婆婆纳、宝盖草、麦家公、刺儿菜等，特别是对磺酰脲类除草剂产生抗性的杂草有很高的活性，但因唑草酮缺乏内吸性，所以对个别杂草如婆婆纳、宝盖草、麦家公等可能会防除不彻底[14-16]。磺酰胺类除草剂双氟磺草胺[14，16]，对大多数后茬作物安全，20～25 ℃时半衰期为1.0～8.5 d[16]，对多种杂草高效，与唑草酮搭配后能够很好地弥补它的不足，所以生产中防治麦田阔叶杂草时建议选择唑草酮与双氟磺草胺一起搭配混用。

禾本科杂草节节麦，为顽固性杂草，目前仅有甲基二磺隆对它有防治效果[17-18]，但应用甲基二磺隆应选择展着性和渗透性优良的助剂，施用时间要放在冬前小麦3～4叶期。

在明确小麦田杂草的发生危害特点及群落结构组成后，就可以因地制宜地采取有针对性的杂草综合管理措施，不能单一地依赖化学除草剂，还应进一步探索利用不同耕作方式、轮作方式等控草措施。

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