长江中下游小麦田杂草发生组成及群落特征

黄红娟 黄兆峰 姜翠兰 张朝贤 李儒海 周振荣 李 贵 周凤艳 朱文达 魏守辉

摘要 ：為明确我国长江流域冬小麦田杂草发生情况，采用倒置“W”方法取样对江苏、安徽和湖北省945个冬小麦田杂草进行了抽样调查。结果表明，长江流域冬小麦田共发现杂草93种（变种），隶属于28科72属，其中禾本科杂草最多，有15种;其次是菊科杂草有12种;蓼科杂草9种;十字花科7种;豆科和车前科各6种;石竹科5种。其中优势杂草有猪殃殃、日本看麦娘、看麦娘、菵草、野老鹳草、牛繁缕6种;区域性优势杂草有17种，常见杂草有12种，一般杂草有58种。根据物种多样性指数、辛普森指数及均匀度指数分析，孝感、阜阳、襄阳和宿州地区小麦田杂草群落的物种多样性较高，宣城地区多样性最低。Sorensens相似度指数聚类结果发现，江苏北部地区麦区杂草组成与安徽北部相似。各地小麦田杂草群落结构与组成的差异与气候条件、种植模式及除草剂应用等有关。

关键词 ：小麦; 杂草群落; 优势度; 多样性

中图分类号： S 451; S 512.1

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019695

Weed species composition and characterization in wheat fields

along the middle and lower Yangtze River

HUANG Hongjuan1， HUANG Zhaofeng1， JIANG Cuilan1， ZHANG Chaoxian1， LI Ruhai2，

ZHOU Zhenrong3， LI Gui4， ZHOU Fengyan5， ZHU Wenda2*， WEI Shouhui1*

（1. Institute of Plant Protection， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193， China;

2. Institute of Plant Protection and Soil Science， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， China;

3. Dangtu County Plant Protection Station， Maanshan 243000， China; 4. Institute of Plant Protection，

Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing 210014， China; 5. Institute of Plant Protection，

Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei 230031， China）

Abstract ：The weed species distribution and occurrence in winter wheat field along Yangtze River were surveyed by sampling methods of inverted Wpattern. The weed species numbering 93 （including varieties） belong to 28 families and 72 genera， and the diversity and composition of weed communities were determined in 945 wheat fields. The most abundant taxa consisting of 15 weed species were found from family Poaceae， followed by 12 species from Asteraceae， nine species from Polygonaceae， seven species from Brassicaceae， six species from Fabaceae and Plantaginaceae each， five species from Caryophyllaceae. Among them， six species， Galium spurium， Alopecurus japonicus， Alopecurus aequalis， Beckmannia syzigachne， Geranium carolinianum， Myosoton aquaticum were considered as dominant weeds， 17 species regional dominant weeds， 12 common weeds and 58 normal weeds. The species richness， diversity and evenness of weed community in winter wheat fields in Xiaogan， Fuyang， Xiangyang and Suzhou were higher than those in other regions， and the lowest region was Xuanzhou. Based on the Sorensens similarity index， the structure of weed community in north Anhui region was similar to that of north Jiangsu province. The difference of weed distribution and community structure might result from the climatic condition， crop rotation and weed management practices.

Key words ：wheat; weed community; relative abundance; species diversity

小麥是我国第三大作物，种植面积仅次于玉米和水稻。江苏、安徽和湖北省是长江中下游小麦种植面积最大的区域，常年播种面积在600万hm2左右[1]，是长江流域冬季主要作物之一。然而小麦田杂草一直是制约小麦丰产的重要因素之一，不仅与小麦争夺营养、光照和水分，还会加重病虫害的发生。近年来随着耕种模式及除草剂的应用推广，小麦田杂草的种群组成已发生了较大变化。据报道在20世纪80、90年代，长江中下游流域麦田主要优势杂草以阔叶类杂草为主，禾本科杂草相对较少，主要优势种为看麦娘Alopecurus aequalis Sobol.，牛繁缕（鹅肠菜）Myosoton aquaticum （L.） Moench，猪殃殃Galium spurium L.，田紫草Lithospermum arvense L.，野燕麦Avena fatua L.，大巢菜Vicia sativa L.[27]。而随着麦田化学除草剂的使用及免耕少耕技术的推广，小麦田杂草的群落组成与结构也逐渐发生演替，阔叶杂草得到控制而呈下降趋势，禾本科杂草群落逐渐上升成为优势种。90年代中后期，新型除草剂精噁唑禾草灵的广泛应用更加剧了麦田难防禾本科杂草的演替，其中日本看麦娘Alopecurus japonicus Steud.，看麦娘，菵草Beckmannia syzigachne （Steud.） Fern.等已经成为优势种，局部地区硬草Sclerochloa dura （L.） Beauv.和棒头草Polypogon fugax Nees ex Steud.发生也较重[821]。近年来，稻茬麦田菵草、日本看麦娘和硬草种群对ALS或ACCase抑制剂等产生抗药性[2227]，旱茬麦田恶性杂草节节麦Aegilops tauschii Coss.、大穗看麦娘Alopecurus myosuroides Huds.的发生面积不断扩大，更加速了麦田杂草的演替。随着麦田杂草群落的演替，草相发生的变化需要更精准的综合防控技术才能达到一定的防效，而化学农药和化肥的零增长已经是我国农业生产的重要战略目标之一，是提高我国粮食产品质量的重要保障。要实现对小麦田杂草的科学防控，因地制宜地制定防控策略，必须全面掌握小麦田杂草群落组成及发生演替规律。江苏、安徽和湖北是长江中下游小麦的主产区。本次研究针对各省不同地区，不同轮作方式的麦田杂草进行了调查，以明确目前麦田杂草发生危害现状、防治水平、杂草群落组成及演替等，为建立科学麦田杂草防控技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究地点概况

调查样点地处东经111°40′E～119°60′E，北纬29°39′N～36°50′N之间，属于亚热带季风气候，最冷月平均气温在0℃以上，年降水1 000～1 400 mm，小麦种植模式有稻麦和旱麦两种，为一年两熟作物区。

1.2 调查方法及样地分布

分别于2017年、2018年4月-6月对湖北省孝感地区（汉川县、孝昌县、安陆县）、荆州地区（公安县、洪湖县、监利县）和襄阳地区（宜城市、枣阳县、襄州区）的9个县（区）27个乡镇243个样地;安徽省滁州地区（天长县、长山县、凤阳县、全椒县）、宿州地区（萧县、泗县、埇桥区）、宣城地区（宣州区、郎溪县、广德县）、合肥地区（庐江县、肥西县、长丰县）和阜阳地区（太和县、颍泉区、颍上县）的16个县（区）48个乡镇432个样地;江苏省徐州地区（新沂县、贾汪区、开发区、邳州市）、淮安地区（涟水县、金湖县、楚州县）、连云港地区（东海县、灌云县、灌南县）10个县（区）30个乡镇的270个样点进行了麦田杂草调查，调查样点共945个。调查方法采用倒置“W” 9点取样法进行[28]，样方面积为0.25 m2（0.5 m×0.5 m），分别调查各样方中的杂草种类和株数，并称量各种杂草鲜重。

1.3 数据统计及分析

根据各样地的调查数据计算杂草的相对优势度、多样性及群落相似性。杂草多样性采用丰富度指数ShannonWiener指数H′， Simpson指数D，Pielou均匀度指数J。各杂草的相对优势度RA=（RD+RW+RF）/3，其中RD为相对密度，即某种杂草的密度占总密度的比例;RW为相对重量，即某种杂草鲜重占样方中杂草总鲜重的比例;RF为相对频度，及某种杂草出现的样方数占所有杂草出现的总样方数的比例[29]，计算公式如下：

H′=-∑Pi·lnPi，Pi=Ni/N，

D=∑P2i，

J=H′/lnS。

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 长江中下游冬小麦田杂草区系

经过调查共发现长江中下游小麦田杂草93种（表1），隶属于28科72属，其中禾本科Poaceae杂草种类最多，有15种，占杂草种类的16.1%;其次是菊科Asteraceae 12种，蓼科Polygonaceae 9种、十字花科Brassicaceae 7种，豆科Fabaceae和车前科Plantaginaceae各6种，石竹科Caryophyllaceae 5种，紫草科Boraginaceae 4种，毛茛科Ranunculaceae和

苋科Amaranthaceae各3种、蔷薇科Rosaceae、伞形科Apiaceae、唇形科Lamiaceae、鸭跖草科Commelinaceae和桔梗科Campanulaceae各2种;大麻科Cannabaceae、莎草科Cyperaceae、茜草科Rubiaceae、堇菜科Violaceae、葡萄科Vitaceae、木贼科Equisetaceae、牻牛儿苗科Geraniaceae、大戟科Euphorbiaceae和石蒜科Amaryllidaceae、天南星科Araceae、旋花科Convolvulaceae、通泉草科Mazaceae和报春花科Primulaceae各1种（表1）。其中蕨类植物1种;单子叶植物20种，占杂草种类21.5%，双子叶植物72种，占杂草种类77.4%。

2.2 长江中下游冬小麦田杂草种类

根据调查地区各种杂草的相对优势度、发生频率以及在各地的发生危害情况，将所调查的杂草种类分为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。优势杂草是在所有调查样地发生优势度和频度都较高的杂草，防除较为困难。根据综合优势度，各地区小麦田的优势杂草有猪殃殃、看麦娘、日本看麦娘、菵草、野老鹳草、牛繁缕6种。节节麦、早熟禾、阿拉伯婆婆纳、硬草、野燕麦、雀麦、大巢菜、棒头草、刺儿菜、卷耳、稻槎菜、婆婆纳、打碗花、大穗看麦娘、播娘蒿、荠和藜等17种杂草在部分区域发生危害严重，防除较困难，对小麦生产造成危害严重，为区域性优势杂草。通泉草、稻槎菜、萹蓄、广布野豌豆、石龙芮、泽漆、泥胡菜、艾、酸模叶蓼、芥菜、碎米荠、附地菜等12种杂草虽然在大部分小麦田都有发生，但优势度和频度不高，对小麦生长影响较小，为常见杂草。有些杂草仅仅在部分区域发生，优势度和频度较低，对小麦生长影响极小，为一般杂草，有58种（表1）。

2.3 长江中下游冬小麦田杂草发生特点及群落结构

根据调查发现，长江中下游麦田杂草群落组成以猪殃殃与禾本科杂草混合发生为特点，各地区稻茬麦田与旱茬麦田中猪殃殃种群优势度均较高;此外日本看麦娘、看麦娘和菵草在稻茬麦田中发生优势度较高，相对旱茬麦田中发生量低。整体来看，麦田杂草群落结构及发生特点与栽培模式有直接关系。猪殃殃、日本看麦娘、看麦娘、菵草和牛繁缕、野燕麦、野老鹳草属于各区域普遍发生的杂草;早熟禾、节节麦和硬草等为区域性杂草。猪殃殃在所调查样地均有发生，综合优势度最高，达14.60%，其中在湖北襄阳地区优势度高达28.85%;其次为日本看麦娘、看麦娘、菵草和牛繁缕，综合优势度在7.60%～11.84%之间，多数田块杂草以这几种杂草组成为主。野老鹳草虽然综合优势度不高，但在各地均有发生，最高发生优势度在江苏徐州和湖北襄阳，均达到10%以上（表2）。各调查样地小麦田杂草群落结构组成有所差异。

湖北省小麦栽培方式有稻茬小麦和旱茬小麦两种，调查区包括江汉平原的荆州和孝感以及鄂西北襄阳地区。该地区小麦田杂草发生以猪殃殃和早熟禾为主，禾本科杂草占32.72%，各地杂草群落组成有所差异，其中荆州地区麦田杂草群落组成以猪殃殃+早熟禾+牛繁缕+阿拉伯婆婆纳+棒头草（菵草）为主;襄阳地区以猪殃殃+牛繁缕+野燕麦+野老鹳草+阿拉伯婆婆纳+菵草为主，其中宜城市日本看麦娘发生危害严重;孝感地区麦田杂草组成以阔叶杂草为主，群落组成为猪殃殃+野老鹳草+大巢菜+卷耳，而汉川县早熟禾发生危害较重，优势度高达36.92%，安陆县日本看麦娘发生危害较重，优势度为15.39%。本地区猪殃殃、早熟禾和棒头草的优势度明显高于其他省份，菵草相对发生较另外两个省份少。

安徽省小麦种植模式也有两种，皖北地区以旱茬小麦为主，而南部主要为稻茬小麦种植方式。总体来看，安徽省杂草群落以禾本科杂草为主，日本看麦娘、菵草、看麦娘和猪殃殃、野燕麦几种杂草为主要优势杂草，综合优势度65.21%，其中日本看麦娘种群综合优势度最高，达17.77%。看麦娘属杂草综合优势度为29.33%，造成危害最为严重。滁州、宣城及合肥地区小麦田杂草主要结构为日本看麦娘+菵草+看麦娘+猪殃殃;宿州和阜阳地区小麦田杂草以猪殃殃+野燕麦+节节麦+阿拉伯婆婆纳群落结构为主。宣城地区日本看麦娘和菵草的发生危害优势度明显高于其他地区，阜阳地区节节麦发生最为严重，发生频度最高，

所调查区县均有发生，其中太和县、颍上县和颍泉县节节麦的相对优势度分别为16.73%、12.66%、17.09%。

宿州市萧县节节麦发生优势度高达30.67%，

而埇桥区和泗县在调查中未发现节节麦。安徽省日本看麦娘、菵草和野燕麦发生优势度明显高于湖北省和江苏省。其中阜阳地区野燕麦和节节麦的发生优势度最高，宣城、合肥和滁州日本看麦娘和菵草发生优势度最高。

江苏省调查区以苏北地区为主，主要耕作为稻茬和旱茬小麦两种模式，看麦娘属杂草优势度最高，为26.0%，阔叶杂草牛繁缕和猪殃殃优势度次之。小麦田杂草群落结构组成为日本看麦娘（看麦娘）+牛繁缕+猪殃殃+菵草，日本看麦娘（看麦娘）+硬草+猪殃殃+牛繁缕，猪殃殃+日本看麦娘（看麦娘）+野老鹳草+牛繁缕3种类型。徐州部分地区雀麦和节节麦发生优势度较高，危害严重。连云港地区硬草相对优势度达16.84%，淮安地区牛繁缕相对优势度高达30.64%，这两种杂草发生频率和优势度明显高于其他两个省份。

2.4 长江流域冬小麦田杂草群落的物种多样性

根据调查结果计算发现合肥、孝感、滁州、襄阳小麦田杂草群落的物种多样性较高，杂草种类为30～42种，多样性香农指数在1.83～2.64之间，其中合肥小麦田杂草种类最多，但香农指数较低，主要是因为该地区日本看麦娘和菵草优势度较高所致，两种杂草综合优势度达51.1%。从衡量物种优势度集中性的辛普森指数来看，与香农指数一致，多样性高的地区辛普森指数也较高。根据各地区杂草群落的均匀度指数来看，阜阳地区和孝感地区的最高，与其他指数反映的趋势一致。宣城地区的多样性指数和辛普森指数以及均匀度指数均为最低，其中菵草、日本看麦娘和看麦娘综合优势度达80.99%，杂草种类较为集中。

2.5 各地区小麦田杂草群落的相似性

根据不同麦田杂草组成相似性来看，可以将长江中下游地区麦田杂草发生情况划分为7个区域（图1），Ⅰ苏北连云港、淮安、徐州以及皖北的宿州泗县、埇桥区及阜阳市的颍上县杂草区;Ⅱ阜阳市的颍泉区、太和县及宿州市萧县杂草区;Ⅲ滁州市、宣城市及合肥市肥西县、湖北省襄阳市杂草区;Ⅳ湖北省安陆县和孝昌县杂草区;Ⅴ湖北省荆州和孝感市汉川县杂草区;Ⅵ安徽省长丰县、全椒县杂草区;Ⅶ庐江县杂草区。根据调查数据分析，主要是不同地区的气候条件、栽培模式及土壤类型等原因造成各地区杂草组成的差异。区域I属于稻麦两熟区，阔叶杂草以猪殃殃和牛繁缕为主要优势杂草，发生频度高，禾本科杂草以日本看麦娘（看麦娘）、硬草或菵草为主要优势杂草。区域Ⅱ阜阳市和宿州的萧县地处皖西北，华北平原南端，耕種模式主要以旱茬小麦为主，该地区节节麦发生频度高，优势度大，杂草群落组成相似，杂草群落结构与安徽其他地区差异很大，主要组成类型为猪殃殃+野燕麦+节节麦，也是唯一发现有大穗看麦娘的区域，以喜旱杂草为主。区域Ⅲ地处皖东、皖南地区，属于稻麦两熟区，以禾本科杂草为主要优势群落，优势杂草为日本看麦娘+菵草+看麦娘。区域Ⅳ地处大别山南麓，江汉平原北部，杂草主要组成以阔叶杂草为主，大巢菜种群优势度是所有地区最高的，优势杂草为大巢菜+猪殃殃+野老鹳草。区域Ⅴ地处江汉平原腹地，杂草群落特点为阔叶及禾本科混合发生，阔叶杂草主要为猪殃殃、阿拉伯婆婆纳、牛繁缕，禾本科杂草以早熟禾为代表，发生优势度最高，此外棒头草和菵草发生频度和优势度也较高，杂草群落组成相似。区域Ⅵ地处安徽省中部，主要杂草组成以禾本科杂草和阔叶杂草混合发生为特点，优势种群为看麦娘+菵草+猪殃殃+日本看麦娘+野老鹳草，4种优势杂草综合优势度65%左右，群落组成结构相似，区域Ⅶ为安徽省庐江县，位于安徽省中部合肥市南部，杂草群落组成为菵草、看麦娘和猪殃殃3种为优势杂草，综合优势度为53.02%，其他以阔叶杂草组成为主，日本看麦娘发生频度和优势度较低。

3 讨论

农田杂草群落组成差异与各地气候、地理环境、种植模式以及田间除草剂应用等多方面因素相关。如节节麦、大穗看麦娘一般发生在旱茬麦田，菵草一般发生在稻茬麦田，硬草主要在江苏沿海地区发生危害等。除草剂的应用方式也是造成杂草群落差异以及群落演替的原因。与历史调查数据相比，可发现各地区小麦田禾本科杂草发生面积和优势度有升高的趋势，其中日本看麦娘、菵草和节节麦扩散速度较快，发生危害日趋严重，而播娘蒿、宝盖草、大巢菜、荠等阔叶杂草种群数量和发生面积有所下降，部分地区野老鹳草优势度有上升趋势。综合分析各小麦田杂草种群演替规律，可以发现长江中下游麦田杂草已经由阔叶杂草为优势种逐渐演替为禾本科为主要优势种。

十几年前阜阳的水旱轮作麦田杂草以猪殃殃、播娘蒿、遏蓝菜Thlaspi arvense L.和宝盖草等阔叶杂草为主，颍上稻茬麦以看麦娘等禾本科杂草为主，未发现安徽有节节麦的危害[3032]，而此次调查结果发现该地播娘蒿、宝盖草和遏蓝菜的种群数量下降，不再是优势种，禾本科杂草数量有加重趋势，其中节节麦和菵草成为优势种之一。凤阳县小麦田优势杂草由看麥娘和棒头草为优势种演替为日本看麦娘优势度最高[33]。

20世纪80年代湖北枣阳地区的麦田极少有野老鹳草的发生，而90年代该杂草就已经成为主要优势种之一，本次调查发现，野老鹳草已经成为该地区发生优势度第2位的杂草，仅次于猪殃殃;90年代末菵草还不是枣阳地区的优势杂草[34]，但现在已经成为枣阳市麦田的优势杂草之一，今后还有加重的趋势。本课题组于20世纪90年代末对江汉平原麦田杂草进行了调查，猪殃殃和婆婆纳是优势种群[28]，此次调查结果显示早熟禾的综合优势度最高，成为优势种，局部地区禾本科杂草如棒头草、菵草等也发生危害严重。荆州地区20世纪80年代恶性杂草为看麦娘、繁缕、猪殃殃、婆婆纳、大巢菜等[6]，本次调查猪殃殃、婆婆纳仍然是优势杂草，看麦娘和大巢菜不再是优势杂草;早熟禾、野燕麦、棒头草、菵草种群数量上升，逐渐成为该地区的优势种群。鄂北麦田主要杂草是野燕麦、猪殃殃、婆婆纳及繁缕等[35]，本次调查发现，野老鹳草的种群数量上升较多，综合优势度达11.97%，菵草和日本看麦娘数量也有加重的趋势，本世纪初菵草已经成为湖北省麦田优势杂草[36]。湖北省野老鹳草、菵草和日本看麦娘已经成为优势杂草，麦田杂草群落结构发生了较大变化。

20世纪80年代江苏省麦田杂草以阔叶杂草为主，禾本科杂草主要是看麦娘[23]，90年代以前野燕麦、野老鹳草等旱茬麦田发生的杂草，已经在稻茬麦田普遍发生[12]，淮北地区在本世纪初发现了日本看麦娘[37]，沿海地区以硬草和大巢菜、猪殃殃、繁缕等阔叶杂草为主[7，38]，日本看麦娘、菵草、硬草、棒头草、阿拉伯婆婆纳、猪殃殃、播娘蒿和田紫草已经成为本世纪初江苏省小麦田的优势杂草[19，39]，本次调查结果发现播娘蒿和田紫草种群数量有所下降，部分地区野老鹳草发生危害较重。

杂草群落的演替与麦田化学除草剂的广泛应用相关，由于荠、播娘蒿、麦瓶草等对除草剂敏感的杂草得到有效控制而种群数量下降;日本看麦娘、菵草、硬草、棒头草、猪殃殃，牛繁缕等对麦田除草剂敏感性差一些的杂草种群上升而逐渐成为优势种;此外小麦种子调换、免耕技术推广、跨区作业、栽培模式变化导致一些杂草发生区域扩大，如近年在江苏和安徽北部发现的节节麦和大穗看麦娘危害有日益加重的趋势。

本次调查时期为小麦抽穗扬花期，反映了小麦田杂草化学防除之后的杂草发生危害情况，由于所用的方法与之前同一地区调查方法、时期以及样地有所差异，但优势杂草种类及群落组成情况不会因为所用方法的不同而有影响，均能够反映该地区的麦田杂草群落组成情况。

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（责任编辑：杨明丽）