我国主要小麦产区伴生麦的分布及生物学特性调查

苏旺苍，郝红丹，孙兰兰，袁明月，徐洪乐，吴仁海

(河南省农业科学院 植物保护研究所,河南 郑州 450002)

伴生麦是一种具有杂草特征的小麦属(Triti-cum)植物，具有42条染色体[1]，自交可育，与栽培小麦(TriticumaestivumL)杂交能够结实，影响栽培小麦的繁育及籽粒品质。在麦田里，伴生麦与栽培小麦同时出苗生长，但其高度明显高于栽培小麦，伴生麦在麦田中所占比例较高时，因其茎秆细长、较高,易使栽培小麦田倒伏而导致严重减产，伴生麦已逐渐成为小麦生产中的一大公害[1-4]。伴生麦与栽培小麦具有较多相似之处使其难以控制，麦田化学除草剂对其无选择性，因此，许多简单的控制方法也会对栽培小麦造成伤害，致使伴生麦在受侵害小麦田里的发生率和密度不断增加[1,5]。

伴生麦净光合作用速率低于栽培小麦，且其光合作用易受有效光合辐射和叶室内空气温度的影响，导致籽粒颗粒较小，质量较低，产量不能达到高产与稳产，不具备生产优势[6]。并且，伴生麦也通过争夺水分、养分、阳光和空间等显著降低栽培小麦产量[7-9]。栽培小麦品种混杂退化对栽培小麦生产造成严重损害[3,6,10]。目前，除生产上常见的机械混杂、生物学混杂和基因突变等之外，上茬遗籽混杂也频繁出现[11]，伴生麦具有强休眠特性，在田间能够保持休眠不萌发而自然越夏，与当年秋播栽培小麦同时生长，极易与栽培小麦品种发生混杂[1]，造成伴生麦蔓延发展。因此，选取7个省的42个采样点，对我国中部和东部主要小麦产区伴生麦的分布和特征进行调查，明确我国主要小麦产区伴生麦的发生频率、分布、密度和生物学特性，为我国伴生麦传播的控制管理和预防提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 伴生麦的发生和分布调查

在我国中部和东部的主要小麦产区，选取河南、河北、山东、山西、安徽、江苏、湖北7个省共42个调查样点(W1—W42)，并采用每个调查样点随机选址的方法进行调查。通过预选麦田全球定位卫星(GPS)坐标和使用ArcView地理信息系统(GIS)软件程序(ESRI.ArcGIS 9.3)开发的地图[12-13]选择地点。

于2017年5—6月冬季栽培小麦成熟阶段，对收获前的作物田进行调查和取样，选择野外定位后，利用农田和GPS经纬度坐标对野外进行地理定位，确定7个省伴生麦的发生率和密度。每个调查样点随机选取10个调查样地，每个调查样地的耕地面积不少于1 hm2，每个调查样地由30个单位样方组成，每个样方面积为1 m×1 m，测定伴生麦密度，即每平方米的植株数和穗数[14]。采用7级目测法(表1)从相对盖度、多度和相对高度综合评估优势度级别[14-16]。利用方程计算伴生麦的发生频率和平均侵害值。

发生频率=某省有伴生麦的县(市)数/全省调查的县(市)总数×100%。

麦田伴生麦平均侵害值(V)：

式中，a是等级值，b是单位面积中等级a伴生麦的数量，c是每个采样点的样方数。

表1 伴生麦优势度7级目测分级标准

续表1 伴生麦优势度7级目测分级标准

1.2 伴生麦生物学特性调查及与栽培小麦比较

在幼苗期和成熟期观察伴生麦和栽培小麦(CK)的麦穗、籽粒和茎的形态。在收获季节从不同调查样点采集植株，由于南部地区小麦成熟早，调查从南部开始并向北进行，采集7个省42个调查样点的伴生麦进行生物学特征测量，从代表每个区域的田间随机选择30株，测量并记录伴生麦的株高、穗长、分蘖数、穗粒数、千粒质量和茎粗等，除分蘖数外，所有变量均采用主茎进行测量，并求取平均值。

1.3 数据分析

采用Excel对数据进行分析，采用SPSS 18.0进行单向方差分析及统计分析，采用Duncan’s多重比较检测样本间的差异(P≤0.05)，所有数据均采用变量的均值。

2 结果与分析

2.1 调查地区伴生麦的发生频率

通过田间调查发现，我国7个省份均有伴生麦发生，不同地区伴生麦的发生频率和平均侵害值不同。调查随机选择的麦田表明，7个省份伴生麦的频率在50.3%～92.1%(图1)。其中，河南省伴生麦的发生频率最高，为92.1%，其次是山西省(83.3%)。在所调查地区中，山西省新绛县和河南省民权县、渑池县、汝州市、内黄县、浚县等地伴生麦侵害尤为严重，伴生麦在所调查麦田中均有发生。其他省份的伴生麦发生频率较低，河北省、山东省、安徽省、湖北省分别为79.6%、70.2%、65.4%、59.7%，以江苏省的伴生麦发生频率(49.6%)最低。表明伴生麦在所调查的7个省份均有发生，覆盖了中国中部和东部的主要小麦产区。

图1 7个省伴生麦的发生频率

2.2 不同调查区域伴生麦的密度和平均侵害值

由表2可见，7个省42个调查样点伴生麦的平均株数为2～12株/m2。河南省伴生麦平均株数高于其他省份。民权县伴生麦的平均株数最高，2个采样点均为12株/m2，武陟县、渑池县、禹州市、汝州市、辉县、内黄县和浚县伴生麦的平均株数为10～11株/m2，高于其他省内所调查地区伴生麦的平均株数。其中，河北省不同的县(市)伴生麦的平均株数为2～5株/m2，山西省为5～7株/m2，山东、安徽、湖北、江苏等省不同县(市)为2株/m2。

7个省不同县(市)伴生麦的平均穗数为9～47穗/m2，河南省民权县2伴生麦的平均穗数最高，为47.0穗/m2，渑池县、禹州市、汝州市、民权县1、内黄县和浚县的伴生麦平均穗数为36.3～43.3穗/m2，明显高于所调查的河南省其他县(市)和其他省内伴生麦平均穗数。

7个省份不同县(市)伴生麦平均侵害值均在16.3%～51.0%。民权县、内黄县和浚县的平均侵害值(42.1%～51.0%)明显高于其他县。其中，河南省武陟县、渑池县、禹州市、汝州市、辉县、商水县，河北省肥乡县、深州市、沧县、武邑县，山西省新绛县、洪洞县伴生麦平均侵害值为27.3%～32.4%。

2.3 伴生麦的生物学特性

对栽培小麦和不同伴生麦的形态特征进行观察，结果表明，伴生麦麦穗分为有芒型和无芒型(图2a)，有芒型包括长芒型和短芒型，伴生麦芒色多为黄色，几乎所有的栽培小麦具有黄色麦芒。伴生麦和栽培小麦的籽粒也有一定的差异(图2b)，伴生麦的籽粒颜色大多为暗红色，籽粒相对较小。伴生麦幼苗的形态特征与栽培小麦相似(图2c—e)，但伴生麦茎秆的颜色有红色和紫色2种，栽培小麦茎的颜色为浅黄绿色。在栽培小麦种植区进行田间观察发现，伴生麦的植株高度明显大于栽培小麦(图3a)，在部分栽培小麦种植区侵害严重(图3b—c)。

小麦成熟时，从湖北、江苏、安徽、山东、山西、河北、河南7个省42个调查样点采集伴生麦植株样品，观察及测定伴生麦的生物学特性(表3)。成熟的伴生麦植株高度为91～165 cm，大部分约为120 cm，较栽培小麦(约70 cm)高30.0%～135.7%，在田间极易区分。除河南省内黄县和浚县外，其他调查样点伴生麦的穗长均小于或等于栽培小麦，为6.0～9.2 cm。不同调查样点伴生麦分蘖数为3～22个，栽培小麦最常见的分蘖数约为6个。伴生麦的株高较高，分蘖数大部分多于栽培小麦，较栽培小麦具有明显的竞争优势。不同调查样点伴生麦穗粒数为22～72粒，栽培小麦穗粒数为33粒，37个调查样点的伴生麦穗粒数高于栽培小麦。伴生麦的千粒质量为25.7～34.5 g，与栽培小麦(44.6 g)相比减少22.6%～42.4%。伴生麦茎粗为0.21～0.42 cm，大部分在0.2～0.3 cm，而栽培小麦茎粗为0.49 cm，伴生麦茎粗明显小于栽培小麦，更易倒伏。

表3 伴生麦与栽培小麦(百农AK58)的形态特征对比

续表3 伴生麦和栽培小麦(百农AK58)的形态特征对比

3 结论与讨论

伴生麦种质混杂对小麦的产量和品质造成了极大影响。孙丽娜等[3,17]报道了淮北地区伴生麦的产量、品质及倒伏原因，但未统计伴生麦的发生频率。本研究表明，湖北、江苏、安徽、山东、山西、河北和河南7个省份中，伴生麦的发生频率为50.3%～92.1%。7个省不同县(市)栽培小麦田中伴生麦植株平均株数为2～12株/m2，平均穗数为9～47穗/m2,伴生麦的平均侵害值为16.3%～51.0%。以往研究表明，杂草稻或红稻的密度与水稻减产直接相关，当杂草稻密度为1株/m2时，水稻减产9.15%，当杂草稻在水稻田的密度为7株/m2时，水稻减产可达50%[18-20]，杂草稻密度越高，对水稻产量的负面影响越大。明确伴生麦在栽培小麦田的发生频率，对于伴生麦的防除具有重要价值[21-23]。

了解伴生麦和栽培小麦的形态特征有助于农民对二者进行区分，以便采取适当的防治措施将潜在危害降到最低。虽然伴生麦形态与栽培小麦相似，但也有一些重要的差异[13]，可以根据株高、分蘖数、茎秆颜色和千粒质量等形态差异区分伴生麦和栽培小麦，方便人工去除伴生麦植株，或从混合谷物样品中筛选伴生麦籽粒[11]。本研究发现，伴生麦麦穗分为长芒、短芒和无芒3种；伴生麦籽粒颜色比栽培小麦颜色深，多数为暗红色，籽粒较小；幼苗时期伴生麦茎秆为红色和紫色，而栽培小麦茎秆为浅黄绿；伴生麦植株明显高于栽培小麦，且分蘖数较多。株高较高、分蘖数较多的伴生麦在小麦田中与栽培小麦竞争阳光和空间，具有明显的生长优势。伴生麦长而细的秸秆更易倒伏，成熟期可导致栽培小麦倒伏，伴生麦密度越高，倒伏风险越大。伴生麦的籽粒相对较小，对受侵害栽培小麦的产量和总体质量均产生严重影响[14,24-25]。

虽然伴生麦籽粒较小，但其具有较强的繁殖能力[26]。本研究发现，大多数伴生麦的穗粒数高于栽培小麦，伴生麦穗粒数较多会对栽培小麦的种植影响严重，伴生麦的千粒质量与栽培小麦相比减少22.6%～42.4%，这也是伴生麦作为种质资源的劣势。伴生麦密度越高，竞争越大，对栽培小麦产量和品质的影响越大，这些结果与杂草稻和节节麦对作物的影响相似[27-28]。种质混杂或耕作方式的不同均可导致伴生麦的传播，通过人工拔除来控制伴生麦群体可能是小麦种植中的一种有效方法[9,29]，明确我国中东部小麦主产区中伴生麦的发生频率和侵害值，对伴生麦的防治也尤为重要。同时，应继续深入开展预防伴生麦进一步蔓延的研究，以防止其在小麦种植区更大范围的侵害。