青海省東部地區(qū)馬鈴薯田培土前后雜草群落組成的比較分析

侯 璐，魏有海，郭良芝，郭青云，翁 華

(青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院，青海省農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部西寧作物有害生物科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，青海 西寧 810016)

馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)是世界上主要的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，是青海省冬季的主要口糧之一[1]。雜草是引起馬鈴薯減產(chǎn)的主要因素之一，因其出苗比馬鈴薯早，生育期較馬鈴薯短，繁殖能力很強(qiáng)，易造成馬鈴薯成熟期二次競(jìng)爭(zhēng)，影響馬鈴薯產(chǎn)量[2-4]。

在馬鈴薯田的雜草調(diào)查研究方面，葉文斌等[5]調(diào)查結(jié)果表明，甘肅省西和縣春植馬鈴薯田雜草共有10科17種，其中優(yōu)勢(shì)種有稗草、狗尾草、牛繁縷、腋花蓼、小藜、綿毛酸模葉蓼，這些雜草優(yōu)勢(shì)種也是危害嚴(yán)重的雜草，應(yīng)重點(diǎn)防治；李紫辰[6]通過(guò)試驗(yàn)分析了寧夏南部山區(qū)馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)田間雜草群落，結(jié)果表明一年生草本所占比例高；王喜剛等[7]調(diào)查結(jié)果表明，寧夏馬鈴薯田雜草有71種，隸屬于22個(gè)科56屬，其中以菊科、禾本科、藜科為主，稗、灰綠藜、狗尾草和反枝莧是優(yōu)勢(shì)雜草。

在青海省馬鈴薯田草害研究方面，僅謝春暉等[8]對(duì)湟中區(qū)馬鈴薯田、車(chē)玉芬[4]對(duì)西寧市大通地區(qū)馬鈴薯田雜草進(jìn)行了簡(jiǎn)單調(diào)查。為系統(tǒng)了解青海省東部地區(qū)馬鈴薯田培土前后雜草群落組成，分析馬鈴薯田雜草在培土前后的變化，本研究對(duì)青海省海東市、西寧市的7個(gè)區(qū)縣20個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的258塊馬鈴薯田培土前后的雜草發(fā)生種類(lèi)及危害情況進(jìn)行了調(diào)查和分析，以期為馬鈴薯田除草劑的對(duì)靶精準(zhǔn)使用和減少馬鈴薯田除草劑的使用提供科學(xué)依據(jù)，為青海省東部地區(qū)馬鈴薯田雜草防除制定科學(xué)解決方案。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查地點(diǎn)和時(shí)間

在青海省海東市樂(lè)都區(qū)、民和縣、互助縣、平安區(qū)，西寧市大通縣、湟中區(qū)、湟源縣7個(gè)區(qū)縣共選擇20個(gè)代表鄉(xiāng)鎮(zhèn)，隨機(jī)取樣，每鄉(xiāng)鎮(zhèn)調(diào)查8～24塊田，每塊面積0.13～0.33 hm2，共調(diào)查258塊田，記錄樣地內(nèi)全部雜草種類(lèi)，目測(cè)雜草危害等級(jí)。分別于馬鈴薯培土前(出苗期)5—6月和培土后(生長(zhǎng)中后期)7—9月進(jìn)行2次調(diào)查。

1.2 調(diào)查方法及危害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

調(diào)查采用5級(jí)草害目測(cè)法[9]，依據(jù)雜草田間出現(xiàn)的頻率，發(fā)生的數(shù)量，包括田間密度、覆蓋度、植株高度等，目測(cè)雜草危害級(jí)別。

危害等級(jí)達(dá)到2級(jí)，計(jì)之為有危害；達(dá)到2級(jí)以上各級(jí)比率的總和即為危害率。危害等級(jí)達(dá)到4級(jí)，計(jì)之為嚴(yán)重危害；4級(jí)與5級(jí)危害比率之和即為嚴(yán)重危害率。出現(xiàn)頻率在25%以上，草害指數(shù)5%以上，2級(jí)以上危害率3%以上的雜草歸為惡性雜草，本研究中列為優(yōu)勢(shì)雜草。

參照植物病情指數(shù)的計(jì)算方法，計(jì)算草害指數(shù)[10]：

其中：0、1、2、3、4、5分別代表雜草危害級(jí)數(shù)；A、B、C、D、E、F為各級(jí)出現(xiàn)次數(shù)。

按照一種雜草出現(xiàn)的田塊數(shù)占調(diào)查總田塊數(shù)之比計(jì)算每種雜草的出現(xiàn)頻率：

出現(xiàn)頻率=(該種雜草出現(xiàn)的田塊數(shù)/總田塊數(shù))×100%

用Sorenson指數(shù)(Cs)[11]測(cè)定群落相似性：

其中：a為群落A與群落B所共有的物種數(shù)，b為群落A無(wú)但是群落B有的物種數(shù)，c為群落A有但是群落B無(wú)的物種數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016整理數(shù)據(jù)并進(jìn)行草害指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算分析，用Origin 2019b軟件[12]進(jìn)行馬鈴薯田培土前后主要雜草草害指標(biāo)的主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)，利用DPS 7.5軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)調(diào)查到的雜草草害指數(shù)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯田培土前后雜草物種豐富度和群落相似性比較

馬鈴薯田培土前雜草物種豐富度為67，即發(fā)生的雜草種類(lèi)共為67種，隸屬于23個(gè)科，分別為菊科(10種)，唇形科和十字花科(各8種)，禾本科和蓼科(各7種)，藜科、豆科和薔薇科(各3種)，毛茛科、石竹科和紫草科(各2種)，茜草科、罌粟科、旋花科、蘭雪科、牻牛兒苗科、錦葵科、木賊科、車(chē)前科、大戟科、蒺藜科、傘形花科和玄參科均為1種。一年生雜草38種，二年生雜草5種，多年生雜草24種。

馬鈴薯田培土后雜草物種豐富度為77，即發(fā)現(xiàn)雜草共77種，隸屬25個(gè)科，分別為菊科(11種)，禾本科(9種)，唇形科(8種)，蓼科和十字花科(各7種)，豆科(6種)，藜科(4種)，薔薇科和毛茛科(各3種)，石竹科、紫草科和蒺藜科(各2種)，茜草科、罌粟科、車(chē)前科、旋花科、大戟科、錦葵科、牻牛兒苗科、木賊科、蘭雪科、傘形花科、莧科、堇菜科和莎草科均為1種。一年生雜草41種，二年生雜草5種，多年生雜草31種。

培土前特有雜草4種：甘肅馬先蒿(玄參科)、播娘蒿(十字花科)、防風(fēng)草(唇形科)和小花糖介(十字花科)；培土后特有雜草14種：阿爾泰紫菀(菊科)、旱稗(禾本科)、窄葉獨(dú)行菜(十字花科)、救荒野豌豆(豆科)、草木樨(豆科)、鱗莖堇菜(堇科)、紫花苜蓿(豆科)、自生青稞(禾本科)、糙蘇(唇形科)、地膚(藜科)、反枝莧(莧科)、駱駝蓬(蒺藜科)、毛茛(毛茛科)和莎草(莎草科)。

馬鈴薯田培土前后調(diào)查發(fā)現(xiàn)的雜草有81種。對(duì)7個(gè)區(qū)縣20個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)培土前后田間雜草的物種豐富度分別進(jìn)行整體計(jì)算及配對(duì)t檢驗(yàn)，結(jié)果均顯示P=0.956>0.05，即培土前后田間雜草的物種豐富度無(wú)顯著差異。用Cs測(cè)定雜草群落相似性，20個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)培土前后雜草群落相似性指數(shù)平均值為0.71±0.07；7個(gè)區(qū)縣培土前后雜草群落相似性指數(shù)平均值為0.78±0.09，培土前后雜草群落總體相似性指數(shù)為0.875。

2.2 馬鈴薯田培土前后危害雜草種類(lèi)數(shù)與群落組成的比較

對(duì)7個(gè)區(qū)縣培土前后田間出現(xiàn)的危害雜草種類(lèi)數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算及配對(duì)t檢驗(yàn)，結(jié)果顯示P=0.071>0.05，說(shuō)明培土前后田間出現(xiàn)的危害雜草種類(lèi)數(shù)無(wú)顯著差異；對(duì)20個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)培土前后田間出現(xiàn)的危害雜草種類(lèi)數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算及配對(duì)t檢驗(yàn)，結(jié)果顯示P=0.003<0.05，即培土前后田間出現(xiàn)的危害雜草種類(lèi)數(shù)有顯著差異。

對(duì)馬鈴薯田培土前后的的雜草發(fā)生種類(lèi)及危害率進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果如表1所示。由表1可知，馬鈴薯田培土前出現(xiàn)危害雜草37種，占培土前出現(xiàn)雜草種類(lèi)數(shù)的55.22%，隸屬14個(gè)科；按7個(gè)區(qū)縣分別統(tǒng)計(jì)，培土前出現(xiàn)的危害雜草平均種類(lèi)數(shù)為14.57±7.44；按20個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)計(jì)，培土前出現(xiàn)過(guò)的危害雜草平均種類(lèi)數(shù)為8.20±4.38；培土前出現(xiàn)的嚴(yán)重危害雜草種類(lèi)數(shù)有10種，占培土前出現(xiàn)雜草種類(lèi)數(shù)的14.93%，隸屬8個(gè)科；群落組成為藜+豬殃殃+野燕麥+密花香薷+苣荬菜+大刺兒菜+尼泊爾蓼+寶蓋草+野芥菜+繁縷，其中多年生雜草有苣荬菜和大刺兒菜2種。

表1 馬鈴薯田培土前后雜草發(fā)生種類(lèi)及危害率(部分結(jié)果)

馬鈴薯田培土后出現(xiàn)危害雜草23種，占培土后出現(xiàn)雜草種類(lèi)數(shù)的29.87%，隸屬11個(gè)科；按7個(gè)區(qū)縣分別統(tǒng)計(jì)，培土后出現(xiàn)的危害雜草平均種類(lèi)數(shù)為8.00±4.83；按20個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)分別統(tǒng)計(jì)，培土后出現(xiàn)的危害雜草平均種類(lèi)數(shù)為4.20±2.55；培土后出現(xiàn)的嚴(yán)重危害雜草種類(lèi)數(shù)有6種，占培土后出現(xiàn)雜草種類(lèi)數(shù)的9.1%，隸屬5個(gè)科；群落組成為藜+苣荬菜+繁縷+大刺兒菜+苦苣菜+賴(lài)草+綠狗尾，其中多年生雜草有苣荬菜、大刺兒菜和賴(lài)草3種。

藜、苣荬菜、繁縷和大刺兒菜在培土前后均為優(yōu)勢(shì)雜草。

2.3 馬鈴薯田培土前后主要雜草調(diào)查指標(biāo)的主成分分析

根據(jù)出現(xiàn)頻率、草害指數(shù)和2級(jí)以上危害率三個(gè)指標(biāo)對(duì)出現(xiàn)頻率大于10%的主要雜草進(jìn)行PCA分析，獲得前兩個(gè)主向量PC1和PC2的值及PCA二維散點(diǎn)圖(圖1)。由圖1可知，主向量PC1和PC2培土前分別解釋93.3%和6.7%的變異信息，培土后分別解釋91.6%和8.4%的變異信息；結(jié)合PC1和PC2值的大小以及主要雜草在二維散點(diǎn)圖中的分布，培土前后馬鈴薯田主要雜草可分為兩類(lèi)，第一類(lèi)為分布比較集中的大部分雜草，第二類(lèi)為分布比較分散但PC1值較大的雜草。培土前的35種主要雜草中，第一類(lèi)大部分為一般性雜草，第二類(lèi)為藜、豬殃殃、苣荬菜、密花香薷、野燕麥、野芥菜和繁縷等優(yōu)勢(shì)雜草或區(qū)域性?xún)?yōu)勢(shì)雜草；培土后的30種主要雜草中，第一類(lèi)大部分為一般性雜草，第二類(lèi)為藜、苣荬菜、繁縷、賴(lài)草和大刺兒菜等優(yōu)勢(shì)雜草或區(qū)域性?xún)?yōu)勢(shì)雜草；其中，藜、苣荬菜和繁縷在培土前后均出現(xiàn)在PC1值較高的第二類(lèi)主要雜草中，是青海省東部地區(qū)普遍發(fā)生的優(yōu)勢(shì)雜草。

圖1 青海省東部地區(qū)馬鈴薯田培土前后主要雜草PCA二維散點(diǎn)圖

2.4 7個(gè)區(qū)縣馬鈴薯田培土前后雜草群落的聚類(lèi)分析

將7個(gè)區(qū)縣馬鈴薯田培土前后綜合草害指數(shù)結(jié)果進(jìn)行聚類(lèi)分析(圖2)，結(jié)果表明，培土前湟中區(qū)、平安區(qū)和互助縣的草害情況最為相近，其次跟樂(lè)都區(qū)和湟源縣比較相近，民和縣、大通縣與其他5個(gè)區(qū)縣的草害情況相似性最低；培土后湟中區(qū)、互助縣和湟源縣的草害情況最為相近，其次與平安區(qū)、大通縣比較相近，民和縣、樂(lè)都區(qū)的草害情況跟其他5個(gè)區(qū)縣的相似性最低。

圖2 7個(gè)區(qū)縣馬鈴薯田培土前后雜草群落的聚類(lèi)分析

由此可見(jiàn)，大通縣和樂(lè)都區(qū)的綜合草害指數(shù)培土前后與其他區(qū)縣相比變化較大，民和縣、互助縣和湟中區(qū)相對(duì)變化較少，這說(shuō)明培土措施對(duì)大通縣和樂(lè)都區(qū)馬鈴薯田草害影響相對(duì)較大。由聚類(lèi)分析結(jié)果得知，培土措施對(duì)不同區(qū)縣馬鈴薯田草害的影響程度不一樣。

3 討論與結(jié)論

通過(guò)本次研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯田培土前后雜草群落相似性較高，培土前后雜草物種豐富度無(wú)顯著差異，但培土前雜草群落的豐富度比培土后低，這跟有些雜草的發(fā)生時(shí)間較晚有關(guān)；培土前出現(xiàn)危害的雜草和優(yōu)勢(shì)雜草比培土后種類(lèi)多且廣；藜、苣荬菜、繁縷和大刺兒菜在培土前后都為優(yōu)勢(shì)雜草；藜、苣荬菜和繁縷在培土前后均出現(xiàn)在PCA分析的第二類(lèi)雜草中，這些雜草應(yīng)在青海省東部地區(qū)馬鈴薯田草害防除工作中重點(diǎn)關(guān)注。

謝春暉等[8]對(duì)青海省西寧市湟中區(qū)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的27塊馬鈴薯田雜草采用5點(diǎn)取樣法進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)的雜草有15種，其中密花香薷、冬葵、藜、野燕麥、問(wèn)荊、豬殃殃、苣荬菜、繁縷等是發(fā)生危害較嚴(yán)重的雜草。謝春輝在湟中區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)的8種危害雜草，在本文湟中區(qū)調(diào)查結(jié)果中也發(fā)現(xiàn)為出現(xiàn)危害的或者發(fā)生較為嚴(yán)重的雜草。車(chē)玉芬[4]對(duì)西寧市大通縣3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)馬鈴薯田的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，主要雜草有14種，其中灰藜(藜)、豬殃殃、繁縷、苣荬菜和蘆葦?shù)?種雜草危害較為嚴(yán)重，本研究?jī)H對(duì)大通縣1個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的馬鈴薯田進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)的雜草有24種，車(chē)玉芬發(fā)現(xiàn)的危害雜草在本研究大通縣的調(diào)查結(jié)果中也為出現(xiàn)危害的或者發(fā)生較為嚴(yán)重的雜草。

馬鈴薯栽培中培土的主要作用是疏松土壤，使其通透性好，為塊莖形成和膨大創(chuàng)造適宜的黑暗環(huán)境，從而提高馬鈴薯產(chǎn)量，同時(shí)防止塊莖外露綠化、對(duì)雜草具有抑制作用[13]。本研究結(jié)果證明了培土對(duì)馬鈴薯田雜草的發(fā)生具有一定的控制作用，可為馬鈴薯田除草劑對(duì)靶精準(zhǔn)使用和減少除草劑用量提供科學(xué)依據(jù)。

農(nóng)田雜草發(fā)生種類(lèi)與危害情況受環(huán)境、氣候、栽培措施的影響，因此不同地點(diǎn)雜草發(fā)生種類(lèi)和危害程度有所不同，對(duì)于馬鈴薯田草害的治理，需要根據(jù)各個(gè)地方綜合草害發(fā)生的具體情況區(qū)別對(duì)待。