新疆北疆冬麥主產區(qū)麥田雜草種類及群落特征

白微微，高海峰，沈煜洋，李廣闊

(新疆農業(yè)科學院植物保護研究所/農業(yè)農村部西北荒漠綠洲作物有害生物綜合治理重點實驗室，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】小麥是我國主要糧食作物之一，其產量和消費量占總糧食生產和消費的22%左右[1]。新疆北疆小麥種植面積占全疆小麥種植面積的65%左右，冬、春小麥均有種植，為新疆重要產糧區(qū)域。雜草為新疆北疆小麥種植區(qū)域麥田主要發(fā)生危害之一，與小麥競爭水、肥、光照和生長空間，降低了小麥產量、質量，是該區(qū)域麥田重要防控對象[2]。了解麥田雜草群落結構組成是防控雜草的基礎，對于雜草管理具有重要意義[3]?！厩叭搜芯窟M展】對不同作物如小麥[4-5]、花生[6]、馬鈴薯[7]、蕎麥[8]、檸檬[9]的雜草種類及群落特征進行了調查，明確了不同作物田間雜草的組成和危害程度，表明不同耕作制度、作物類型及田間管理對雜草種類組成有影響。根據(jù)對新疆麥田雜草種類的調查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域麥田雜草約107種[10]，李廣闊等[11]對新疆南疆核桃-小麥間作田雜草進行調查后明確南疆冬麥田雜草種類共有14科33屬39種，優(yōu)勢雜草為灰綠藜ChenopodiumglaucumL.、稗草Echinochloacrusgalli(L.)Beauv.、播娘蒿Descurainiasophia(L.)Schur.、萹蓄PolygonumaviculareL.、硬草SclerochloakengianaL.、田旋花ConvolvulusarvensisL.、離蕊芥Malcolmiaafricana(L.)R. Br.、小薊Cirsiumsegetum(Bunge.) Kitam.、苣荬菜SonchusbrachyotusDC.?！颈狙芯壳腥朦c】雜草的種類結構受作物種植結構、耕作制度及除草劑使用的影響會不斷發(fā)生變化[12-14]，且目前新疆北疆大部分小麥田采用滴灌技術，勢必對小麥田間雜草種類構成也有一定影響?，F(xiàn)主要采用化學除草劑防除農田雜草，不僅易產生雜草抗藥性問題，且抗性雜草難以防治，發(fā)生面積逐年增加。近年來新疆北疆主要小麥產區(qū)雜草防除方法研究尚未見報道，該區(qū)域雜草群落組成也尚未明確。研究新疆北疆冬麥主產區(qū)麥田雜草種類組成及群落特征。【擬解決的關鍵問題】選取新疆北疆主要小麥生產區(qū)域，系統(tǒng)調查小麥田雜草，研究北疆主要麥區(qū)雜草種類、發(fā)生危害程度及群落特征，為該區(qū)域雜草及時有效防控及抗藥性治理奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材 料

調查地塊位于新疆北部即北疆小麥主產區(qū)的奇臺縣和額敏縣。其中奇臺縣位于天山東部，準噶爾盆地東南緣，地勢南北高，中間低，有沙漠、丘陵、平原和高山多種地貌類型，其中中部天山沖積層平原區(qū)域與南部丘陵區(qū)域為奇臺縣主要小麥種植區(qū)；額敏縣位于準噶爾盆地西北邊緣，小麥種植區(qū)主要為中部額敏河沖積層平原。根據(jù)小麥種植區(qū)域的地理位置及地形地貌將調查區(qū)域分為奇臺縣中部平原區(qū)、奇臺縣南部丘陵區(qū)和額敏縣中部平原區(qū)3個區(qū)域，所調查田塊均為冬麥田。

1.2 方 法

調查時間為2019年5～7月，該時間段內新疆北疆冬小麥田雜草發(fā)生種類齊全，危害基本定型。采取倒置“W”9點取樣法對所調查區(qū)域的雜草種類進行調查，每個調查地點選取5～7塊冬小麥田，共計選擇16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的121塊地，1 089個樣方，每個樣方大小為0.5 m×0.5 m。記錄每個樣方內雜草的種類、株數(shù)。雜草種類鑒定主要參照《中國主要農作物雜草名錄》[15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016進行數(shù)據(jù)錄入與整理，根據(jù)調查數(shù)據(jù)計算雜草的相對多度RA(relative abundance,RA)及雜草群落的主要群落特征指標。

相對多度RA=(RU+RD+RF)/3，其中：RU、RD、RF分別為相對均度(relative uniformity,RU)、相對密度(relative density,RD)、相對頻度(relative frequency,RF)。RU=某種雜草的田間均度/全部雜草的均度，RD=某雜草的田間密度/總密度，RF=某種雜草的田間頻度/全部雜草的田間頻度，其中田間均度(uniformity，U)指雜草出現(xiàn)的樣方數(shù)占總樣方數(shù)的比例；田間密度(uniformity，D)指雜草在調查田塊的平均密度之和占總田塊的比例；田間頻度(frequency，F(xiàn))指雜草出現(xiàn)的田塊數(shù)占總田塊的比例。參照雜草類型劃分方法[5]，將麥田雜草劃分為優(yōu)勢雜草、常見雜草及一般雜草。

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H’=-∑Pi·lnPi，Simpson優(yōu)勢集中性指數(shù)D=∑Pi2，式中Pi是第i種雜草被第1次抽到的概率，Pi=Ni/N，Ni為樣方中第i種雜草的密度，N為該樣方中所有雜草密度的和；Pielou均勻度指數(shù)J=H’/lnS，其中物種豐富度S(Species richness)即調查區(qū)域內的雜草種類數(shù)。

2 結果與分析

2.1 新疆北疆主產麥區(qū)麥田雜草種類

研究表明，新疆北疆奇臺縣及額敏縣冬小麥田雜草共計20科52屬60種。雜草種類最多的為菊科，共有12種雜草，其次為豆科雜草8種，禾本科雜草7種，三者雜草種類比例均在10%以上，占總雜草種類的45%。雜草種類比例在10%以下的雜草中十字花科、藜科雜草種類最多，各有5種，占比8.33%，其他科雜草有1～3種雜草。表1

表1 新疆北疆冬麥區(qū)小麥田雜草種類Table 1 Weed species in winter wheat fields in northern Xinjiang

2.2 新疆北疆冬麥主產區(qū)麥田優(yōu)勢雜草分布及危害程度

研究表明，根據(jù)雜草的RA將麥田雜草劃分為優(yōu)勢雜草、常見雜草和一般雜草，不同雜草的危害程度，表中列出雜草均為RA≥1的雜草，共有10科16屬20種。稗草的RA大于20，為新疆北疆區(qū)域麥田的優(yōu)勢雜草。灰藜和卷莖蓼的RA分別為18.20和13.70，在北疆各區(qū)域冬麥田發(fā)生程度輕，但出現(xiàn)田塊數(shù)分別為90和92，分布范圍較廣，為新疆北疆區(qū)域麥田的常見雜草。萹蓄、蒼耳、藜、野燕麥、艾蒿、反枝莧、田旋花等為一般雜草，僅在局部區(qū)域麥田發(fā)生，發(fā)生較輕。表2

續(xù)表1 新疆北疆冬麥區(qū)小麥田雜草種類Table 1 Weed species in winter wheat fields in northern Xinjiang

2.3 新疆北疆冬麥區(qū)麥田雜草發(fā)生程度及群落結構

研究表明，北疆主要雜草的RA在所調查3個區(qū)域內不同，分布有所差異，整個區(qū)域內奇臺縣南部冬麥田RA在1以上的雜草種類多于奇臺縣中部，額敏縣最少。稗草作為優(yōu)勢雜草在3個區(qū)域內均發(fā)生程度較大，RA均達到20以上，灰藜在奇臺縣中部平原區(qū)域發(fā)生較其他2個區(qū)域多，為奇臺縣南部丘陵區(qū)域的常見雜草，卷莖蓼的發(fā)生程度則是奇臺縣南部大于中部，額敏縣發(fā)生程度最低。萹蓄、蒼耳等一般發(fā)生程度雜草分布范圍及發(fā)生程度在3個區(qū)域也有所差異，其中塔城額敏發(fā)生程度最重，其次為奇臺縣中部平原區(qū)域，奇臺縣南部發(fā)生情況最輕。其他一般發(fā)生雜草種類中艾蒿、冰草、豬毛菜、小薊、狗尾草、苦豆子在部分調查區(qū)域無分布，豬毛菜僅在奇臺縣南部丘陵區(qū)域某些調查田塊中發(fā)現(xiàn)有分布，苦豆子在奇臺縣中部平原區(qū)發(fā)生，冰草在額敏縣調查地塊未見發(fā)生，小薊和狗尾草在奇臺縣中部平原區(qū)調查地塊未見發(fā)生。表2，表3

表2 新疆北疆冬麥主產區(qū)麥田主要雜草相對多度Table 2 Relative abundance of main weeds in winter wheat fields in northern Xinjiang

表3 新疆北疆不同冬小麥產區(qū)主要雜草危害程度Table 3 Harm extent of main weeds in different winter wheat areas in northern Xinjiang

2.4 新疆北疆冬麥區(qū)小麥田雜草群落的物種多樣性

研究表明，物種豐富度最高的區(qū)域為塔城額敏，雜草種類共有47種，明顯高于其他2個區(qū)域，奇臺縣南部丘陵區(qū)域和中部平原區(qū)域雜草種類分別有32、31種。塔城額敏麥區(qū)的雜草物種多樣性最高，為2.51，其次為奇臺縣中部平原區(qū)，奇臺平原區(qū)域雜草物種多樣性最低。辛普森指數(shù)則是奇臺中部平原區(qū)域及奇臺南部丘陵區(qū)域明顯高于塔城額敏縣，奇臺麥區(qū)小麥田雜草群落的優(yōu)勢度較高。奇臺麥區(qū)麥田雜草群落的均勻度與多樣性相似，其麥田雜草的種類、數(shù)量分布的均勻度低于塔城額敏。表4

表4 新疆北疆冬麥區(qū)雜草群落物種多樣性Table 4 Species diversity of weed community in different winter wheat areas in northern Xinjiang

3 討 論

農田雜草分布狀況有一定的原因[16]，新疆北疆區(qū)域冬麥田雜草的發(fā)生面積和使用化學除草劑防治力度均呈上升趨勢，草害已成為影響冬小麥產量和經濟效益的問題之一。隨著部分區(qū)域灌水及耕作制度的改變，該區(qū)域內雜草種類及群落與未改變前存在一定差異，近年來，新疆奇臺、額敏等主產麥區(qū)大部分麥田由旱作、大水漫灌田改為滴灌田。研究表明，奇臺南部丘陵區(qū)域與中部平原區(qū)麥田雜草種類主要有稗草、灰藜、卷莖蓼、萹蓄、蒼耳等，與郭文超等[10]2008年的雜草種類調查結果有所差異，與調查區(qū)域所在地理緯度、環(huán)境氣候、控草措施、灌溉等因素的綜合作用有關，在這些因素的作用下，新疆北疆麥區(qū)各區(qū)域冬小麥田雜草發(fā)生種類有明顯不同。從調查各區(qū)域雜草的發(fā)生危害程度來看，奇臺丘陵區(qū)域與額敏優(yōu)勢雜草為稗草，奇臺中部平原區(qū)域優(yōu)勢雜草為稗草、灰藜，一般性雜草豬毛菜僅在奇臺南部丘陵區(qū)域的調查點出現(xiàn)，推測這與該區(qū)域海拔高和氣候冷涼有關。反枝莧為喜旱性雜草，適應性廣，多發(fā)生在水分條件不好的區(qū)域，奇臺與額敏中部平原區(qū)域雨水較少，年均溫度較高，在這2個區(qū)域反枝莧發(fā)生程度明顯高于奇臺丘陵區(qū)域。群落生物多樣性指標是衡量群落穩(wěn)定性的重要尺度，群落多樣性越高，均勻度越大，優(yōu)勢集中性越小，群落也就越穩(wěn)定，物種數(shù)目和數(shù)量分布越均勻[17-18]。從物種豐富度看，奇臺區(qū)域低于塔城額敏，從香農指數(shù)及均勻度指數(shù)看，前者麥區(qū)雜草多樣性指數(shù)低于后者麥區(qū)，奇臺區(qū)域內雜草種類少而分布均勻。分析原因可能是奇臺小麥種植區(qū)小麥種植面積大，雜草防除大多使用機械化學除草，農事管理措施較為統(tǒng)一，藥劑藥量和脅迫次數(shù)較多，導致雜草種類較少，化學除草劑使用品種較為單一，導致雜草群落多樣性與均勻度差。

農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中雜草多樣性在維護生態(tài)平衡中的作用日漸重要，作為衡量農田生態(tài)系統(tǒng)的指標之一，穩(wěn)定的雜草生物多樣性對于防止優(yōu)勢雜草爆發(fā)性危害十分重要。新疆生態(tài)環(huán)境脆弱，研究對新疆北疆2個具有代表性的小麥種植區(qū)進行了不同地理區(qū)域的雜草群落多樣性調查，對于指導調查區(qū)域有效、科學除草，控制優(yōu)勢雜草具有重要意義。由于新疆冬麥種植面積占小麥種植面積2/3以上，且調查區(qū)域冬麥田居多，研究調查田塊為冬小麥田，反映整個北疆麥區(qū)雜草發(fā)生情況存在局限性，在研究中，應進一步掌握春小麥田雜草發(fā)生情況，并將調查范圍進一步擴大至北疆全部小麥種植區(qū)域，獲得更為詳盡的調查數(shù)據(jù)。

4 結 論

新疆北疆3個小麥種植區(qū)冬麥田雜草共計60種，隸屬于20科52屬，菊科、豆科與禾本科雜草種類均占總雜草比例的10%以上，其余科的雜草種類占比在10%以下。稗草為新疆北疆麥區(qū)冬麥田優(yōu)勢雜草，發(fā)生程度較重，灰藜和卷莖蓼為常見雜草，萹蓄、蒼耳、藜、野燕麥、艾蒿、反枝莧、田旋花等為一般雜草。稗草在3個區(qū)域內均為優(yōu)勢雜草，灰藜在奇臺縣中部平原區(qū)域冬麥田的危害最大，其次為奇臺縣南部丘陵區(qū)域，卷莖蓼的危害程度則是奇臺縣南部高于中部，部分一般性雜草在局部調查區(qū)域中無分布。塔城額敏雜草種類最多，香農指數(shù)為2.51，奇臺中部平原區(qū)域優(yōu)勢雜草較為集中，辛普森指數(shù)最高，為0.19，額敏麥田雜草與奇臺麥區(qū)相比分布較為均勻，均勻度指數(shù)為0.65，奇臺2個調查區(qū)域的均勻性均為0.62。