新疆北疆冬麦主产区麦田杂草种类及群落特征

白微微，高海峰，沈煜洋，李广阔

(新疆农业科学院植物保护研究所/农业农村部西北荒漠绿洲作物有害生物综合治理重点实验室，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】小麦是我国主要粮食作物之一，其产量和消费量占总粮食生产和消费的22%左右[1]。新疆北疆小麦种植面积占全疆小麦种植面积的65%左右，冬、春小麦均有种植，为新疆重要产粮区域。杂草为新疆北疆小麦种植区域麦田主要发生危害之一，与小麦竞争水、肥、光照和生长空间，降低了小麦产量、质量，是该区域麦田重要防控对象[2]。了解麦田杂草群落结构组成是防控杂草的基础，对于杂草管理具有重要意义[3]。【前人研究进展】对不同作物如小麦[4-5]、花生[6]、马铃薯[7]、荞麦[8]、柠檬[9]的杂草种类及群落特征进行了调查，明确了不同作物田间杂草的组成和危害程度，表明不同耕作制度、作物类型及田间管理对杂草种类组成有影响。根据对新疆麦田杂草种类的调查发现，该区域麦田杂草约107种[10]，李广阔等[11]对新疆南疆核桃-小麦间作田杂草进行调查后明确南疆冬麦田杂草种类共有14科33属39种，优势杂草为灰绿藜ChenopodiumglaucumL.、稗草Echinochloacrusgalli(L.)Beauv.、播娘蒿Descurainiasophia(L.)Schur.、萹蓄PolygonumaviculareL.、硬草SclerochloakengianaL.、田旋花ConvolvulusarvensisL.、离蕊芥Malcolmiaafricana(L.)R. Br.、小蓟Cirsiumsegetum(Bunge.) Kitam.、苣荬菜SonchusbrachyotusDC.。【本研究切入点】杂草的种类结构受作物种植结构、耕作制度及除草剂使用的影响会不断发生变化[12-14]，且目前新疆北疆大部分小麦田采用滴灌技术，势必对小麦田间杂草种类构成也有一定影响。现主要采用化学除草剂防除农田杂草，不仅易产生杂草抗药性问题，且抗性杂草难以防治，发生面积逐年增加。近年来新疆北疆主要小麦产区杂草防除方法研究尚未见报道，该区域杂草群落组成也尚未明确。研究新疆北疆冬麦主产区麦田杂草种类组成及群落特征。【拟解决的关键问题】选取新疆北疆主要小麦生产区域，系统调查小麦田杂草，研究北疆主要麦区杂草种类、发生危害程度及群落特征，为该区域杂草及时有效防控及抗药性治理奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材 料

调查地块位于新疆北部即北疆小麦主产区的奇台县和额敏县。其中奇台县位于天山东部，准噶尔盆地东南缘，地势南北高，中间低，有沙漠、丘陵、平原和高山多种地貌类型，其中中部天山冲积层平原区域与南部丘陵区域为奇台县主要小麦种植区；额敏县位于准噶尔盆地西北边缘，小麦种植区主要为中部额敏河冲积层平原。根据小麦种植区域的地理位置及地形地貌将调查区域分为奇台县中部平原区、奇台县南部丘陵区和额敏县中部平原区3个区域，所调查田块均为冬麦田。

1.2 方 法

调查时间为2019年5～7月，该时间段内新疆北疆冬小麦田杂草发生种类齐全，危害基本定型。采取倒置“W”9点取样法对所调查区域的杂草种类进行调查，每个调查地点选取5～7块冬小麦田，共计选择16个乡镇的121块地，1 089个样方，每个样方大小为0.5 m×0.5 m。记录每个样方内杂草的种类、株数。杂草种类鉴定主要参照《中国主要农作物杂草名录》[15]。

1.3 数据处理

采用Excel 2016进行数据录入与整理，根据调查数据计算杂草的相对多度RA(relative abundance,RA)及杂草群落的主要群落特征指标。

相对多度RA=(RU+RD+RF)/3，其中：RU、RD、RF分别为相对均度(relative uniformity,RU)、相对密度(relative density,RD)、相对频度(relative frequency,RF)。RU=某种杂草的田间均度/全部杂草的均度，RD=某杂草的田间密度/总密度，RF=某种杂草的田间频度/全部杂草的田间频度，其中田间均度(uniformity，U)指杂草出现的样方数占总样方数的比例；田间密度(uniformity，D)指杂草在调查田块的平均密度之和占总田块的比例；田间频度(frequency，F)指杂草出现的田块数占总田块的比例。参照杂草类型划分方法[5]，将麦田杂草划分为优势杂草、常见杂草及一般杂草。

Shannon-Wiener多样性指数H’=-∑Pi·lnPi，Simpson优势集中性指数D=∑Pi2，式中Pi是第i种杂草被第1次抽到的概率，Pi=Ni/N，Ni为样方中第i种杂草的密度，N为该样方中所有杂草密度的和；Pielou均匀度指数J=H’/lnS，其中物种丰富度S(Species richness)即调查区域内的杂草种类数。

2 结果与分析

2.1 新疆北疆主产麦区麦田杂草种类

研究表明，新疆北疆奇台县及额敏县冬小麦田杂草共计20科52属60种。杂草种类最多的为菊科，共有12种杂草，其次为豆科杂草8种，禾本科杂草7种，三者杂草种类比例均在10%以上，占总杂草种类的45%。杂草种类比例在10%以下的杂草中十字花科、藜科杂草种类最多，各有5种，占比8.33%，其他科杂草有1～3种杂草。表1

表1 新疆北疆冬麦区小麦田杂草种类Table 1 Weed species in winter wheat fields in northern Xinjiang

2.2 新疆北疆冬麦主产区麦田优势杂草分布及危害程度

研究表明，根据杂草的RA将麦田杂草划分为优势杂草、常见杂草和一般杂草，不同杂草的危害程度，表中列出杂草均为RA≥1的杂草，共有10科16属20种。稗草的RA大于20，为新疆北疆区域麦田的优势杂草。灰藜和卷茎蓼的RA分别为18.20和13.70，在北疆各区域冬麦田发生程度轻，但出现田块数分别为90和92，分布范围较广，为新疆北疆区域麦田的常见杂草。萹蓄、苍耳、藜、野燕麦、艾蒿、反枝苋、田旋花等为一般杂草，仅在局部区域麦田发生，发生较轻。表2

续表1 新疆北疆冬麦区小麦田杂草种类Table 1 Weed species in winter wheat fields in northern Xinjiang

2.3 新疆北疆冬麦区麦田杂草发生程度及群落结构

研究表明，北疆主要杂草的RA在所调查3个区域内不同，分布有所差异，整个区域内奇台县南部冬麦田RA在1以上的杂草种类多于奇台县中部，额敏县最少。稗草作为优势杂草在3个区域内均发生程度较大，RA均达到20以上，灰藜在奇台县中部平原区域发生较其他2个区域多，为奇台县南部丘陵区域的常见杂草，卷茎蓼的发生程度则是奇台县南部大于中部，额敏县发生程度最低。萹蓄、苍耳等一般发生程度杂草分布范围及发生程度在3个区域也有所差异，其中塔城额敏发生程度最重，其次为奇台县中部平原区域，奇台县南部发生情况最轻。其他一般发生杂草种类中艾蒿、冰草、猪毛菜、小蓟、狗尾草、苦豆子在部分调查区域无分布，猪毛菜仅在奇台县南部丘陵区域某些调查田块中发现有分布，苦豆子在奇台县中部平原区发生，冰草在额敏县调查地块未见发生，小蓟和狗尾草在奇台县中部平原区调查地块未见发生。表2，表3

表2 新疆北疆冬麦主产区麦田主要杂草相对多度Table 2 Relative abundance of main weeds in winter wheat fields in northern Xinjiang

表3 新疆北疆不同冬小麦产区主要杂草危害程度Table 3 Harm extent of main weeds in different winter wheat areas in northern Xinjiang

2.4 新疆北疆冬麦区小麦田杂草群落的物种多样性

研究表明，物种丰富度最高的区域为塔城额敏，杂草种类共有47种，明显高于其他2个区域，奇台县南部丘陵区域和中部平原区域杂草种类分别有32、31种。塔城额敏麦区的杂草物种多样性最高，为2.51，其次为奇台县中部平原区，奇台平原区域杂草物种多样性最低。辛普森指数则是奇台中部平原区域及奇台南部丘陵区域明显高于塔城额敏县，奇台麦区小麦田杂草群落的优势度较高。奇台麦区麦田杂草群落的均匀度与多样性相似，其麦田杂草的种类、数量分布的均匀度低于塔城额敏。表4

表4 新疆北疆冬麦区杂草群落物种多样性Table 4 Species diversity of weed community in different winter wheat areas in northern Xinjiang

3 讨 论

农田杂草分布状况有一定的原因[16]，新疆北疆区域冬麦田杂草的发生面积和使用化学除草剂防治力度均呈上升趋势，草害已成为影响冬小麦产量和经济效益的问题之一。随着部分区域灌水及耕作制度的改变，该区域内杂草种类及群落与未改变前存在一定差异，近年来，新疆奇台、额敏等主产麦区大部分麦田由旱作、大水漫灌田改为滴灌田。研究表明，奇台南部丘陵区域与中部平原区麦田杂草种类主要有稗草、灰藜、卷茎蓼、萹蓄、苍耳等，与郭文超等[10]2008年的杂草种类调查结果有所差异，与调查区域所在地理纬度、环境气候、控草措施、灌溉等因素的综合作用有关，在这些因素的作用下，新疆北疆麦区各区域冬小麦田杂草发生种类有明显不同。从调查各区域杂草的发生危害程度来看，奇台丘陵区域与额敏优势杂草为稗草，奇台中部平原区域优势杂草为稗草、灰藜，一般性杂草猪毛菜仅在奇台南部丘陵区域的调查点出现，推测这与该区域海拔高和气候冷凉有关。反枝苋为喜旱性杂草，适应性广，多发生在水分条件不好的区域，奇台与额敏中部平原区域雨水较少，年均温度较高，在这2个区域反枝苋发生程度明显高于奇台丘陵区域。群落生物多样性指标是衡量群落稳定性的重要尺度，群落多样性越高，均匀度越大，优势集中性越小，群落也就越稳定，物种数目和数量分布越均匀[17-18]。从物种丰富度看，奇台区域低于塔城额敏，从香农指数及均匀度指数看，前者麦区杂草多样性指数低于后者麦区，奇台区域内杂草种类少而分布均匀。分析原因可能是奇台小麦种植区小麦种植面积大，杂草防除大多使用机械化学除草，农事管理措施较为统一，药剂药量和胁迫次数较多，导致杂草种类较少，化学除草剂使用品种较为单一，导致杂草群落多样性与均匀度差。

农业生态系统中杂草多样性在维护生态平衡中的作用日渐重要，作为衡量农田生态系统的指标之一，稳定的杂草生物多样性对于防止优势杂草爆发性危害十分重要。新疆生态环境脆弱，研究对新疆北疆2个具有代表性的小麦种植区进行了不同地理区域的杂草群落多样性调查，对于指导调查区域有效、科学除草，控制优势杂草具有重要意义。由于新疆冬麦种植面积占小麦种植面积2/3以上，且调查区域冬麦田居多，研究调查田块为冬小麦田，反映整个北疆麦区杂草发生情况存在局限性，在研究中，应进一步掌握春小麦田杂草发生情况，并将调查范围进一步扩大至北疆全部小麦种植区域，获得更为详尽的调查数据。

4 结 论

新疆北疆3个小麦种植区冬麦田杂草共计60种，隶属于20科52属，菊科、豆科与禾本科杂草种类均占总杂草比例的10%以上，其余科的杂草种类占比在10%以下。稗草为新疆北疆麦区冬麦田优势杂草，发生程度较重，灰藜和卷茎蓼为常见杂草，萹蓄、苍耳、藜、野燕麦、艾蒿、反枝苋、田旋花等为一般杂草。稗草在3个区域内均为优势杂草，灰藜在奇台县中部平原区域冬麦田的危害最大，其次为奇台县南部丘陵区域，卷茎蓼的危害程度则是奇台县南部高于中部，部分一般性杂草在局部调查区域中无分布。塔城额敏杂草种类最多，香农指数为2.51，奇台中部平原区域优势杂草较为集中，辛普森指数最高，为0.19，额敏麦田杂草与奇台麦区相比分布较为均匀，均匀度指数为0.65，奇台2个调查区域的均匀性均为0.62。