新疆北疆滴灌机采棉田杂草生态位机理研究

孙利忠 马保建 刘彤

摘要：【目的】探究新疆北疆滴灌機采棉田杂草生态位机理。【方法】运用七级目测法调查了新疆北疆5个地区（新疆生产建设兵团第八师143团、145团和147团，昌吉市，奎屯市）25个滴灌机采棉田样点的杂草优势度等级，依据优势度等级转换为重要值，进而计算出主要杂草（20种）的生态位宽度及重叠值；依据20种主要杂草的优势度及生态位重叠值，采用去趋势对应分析（detrended correspondence analysis， DCA）排序和最小生成树法（图论聚类分析），制作反映杂草生态学相似关系的排序图和最小生成树。【结果】田旋花、藜、反枝苋、龙葵、芦苇、狗尾草、苘麻、野西瓜苗和稗的实际生态位较宽，是新疆北疆滴灌机采棉田的优势种群（恶性杂草）。龙葵与藜、苘麻与反枝苋、野西瓜苗与稗、反枝苋与稗等杂草间的生态位重叠值较大，对资源的竞争较为激烈。依据生态位重叠值的大小关系制作的最小生成树中，20种主要杂草被分为4组。在25个样点中，针对20种主要杂草的综合生态需求DCA排序表明：9种恶性杂草几乎都聚集于排序图中央，与居于排序图周边的一般杂草区分较为明显，且20种主要杂草的DCA排序图与最小生成树对应关系较好。【结论】随着滴灌年限的增加，龙葵、田旋花、藜等9种恶性杂草的优势度值与滴灌年限之间存在极显著或显著的回归关系，其中除田旋花、狗尾草2种杂草的优势度值与滴灌年限之间存在极显著的非线性回归关系外，其他7种杂草的优势度值与滴灌年限之间存在极显著的线性回归关系。

关键词：棉花；杂草；滴灌；生态位；最小生成树；去趋势对应分析

Study on the niche mechanism of weeds in cotton field under drip-irrigated and machine-harvested in North Xinjiang

Abstract： [Objective] The aim of this study was to investigate the niche mechanism of weeds in drip-irrigated and machine-harvested cotton fields in North Xinjiang， China. [Methods] A seven-stage visual survey was conducted to investigate the degree of dominance about weeds in 25 cotton fields under drip-irrigated and machine-harvested in 5 regions （143rd corps， 145th corps， and 147th corps of the 8th Division of The Xinjiang Production and Construction Corps， Changji city， Kuytun city） of North Xinjiang. According to the degree of dominance， the important value， the niche breadth， and niche overlap values of 20 main weeds were calculated. The ecological similarity were revealed by detrended correspondence analysis （DCA） sorting. And minimum spanning tree of graph theory cluster analysis were drawn on the basis of the niche overlap value. [Results] The results show that Convolvulus arvensis， Chenopodium album， Amaranthus retroflexus， Solanum nigrum， Phragmites australis， Setaria viridis （L.） Beauv.， Abutilon theophrasti Medicus， Hibiscus trionum， and Echinochloa crusgalli with wide niche breadth are the dominant species （malignant weeds） in drip-irrigated and machine-harvested cotton fields in North Xinjiang. The niche overlap values of S. nigrum and C. album， A. theophrasti and A. retroflexus， H. trionum and E. crusgalli， A. retroflexus and E. crusgalli are higher， implying that these weeds may fiercely compete for resources. Based on the relationship between niche overlap values， minimum spanning tree were produced to reflect the similar ecological needs of related weeds. The 20 kinds of main weeds were divided into 4 groups in the minimum spanning tree. In the 25 sites， the integrated ecological demands of 20 kinds of main weeds were sorted by DCA. The results showed that the 9 kinds of malignant weeds clustered in the center of DCA， which are obviously different from those general weeds around DCA. DCA results corresponded well to the minimum spanning tree. [Conclusion] With the increase of years of drip irrigation， there was a extremely significant or significant regression relationship between the dominance values of above mentioned 9 kinds of malignant weeds and years of drip irrigation. There were significant nonlinear regression relationships between their dominant values of C. arvensis and S. viridis and years of drip irrigation， while there were extremely significant linear regression relationships between the dominant values of other 7 kind of malignant weeds and years of drip irrigation.

Keywords： cotton; weeds; drip irrigation; niche; minimal spanning tree; detrended correspondence analysis

棉花是我国重要的战略物资，棉花产业是重要的民生产业[1-3]。据国家统计局数据[4]，2021年，新疆棉花播种面积为250.62万hm2，占全国种植面积的82.76%；棉花产量512.9万t，占全国总产量的89.5%。棉花总产、单产、种植面积、商品调拨量连续20多年居全国第一。新疆是我国重要的棉花生产区与优势区，棉花的生产规模、机械化程度、单产水平等方面与其他植棉区相比具有明显的优势，在我国棉花产业中具有举足轻重的地位[5-6]。

杂草是生长在不应该其生长处的植物[7-8]。棉田杂草不但与棉花竞争水肥、生存空间和光照[9-10]，而且会传播病虫害，从而增加种植成本，影响棉花的产量与纤维品质[11]。棉田杂草是制约棉花可持续发展的重要因素，发生面积高达棉花种植面积的56%，导致棉花14%～16%的产量损失[12-13]。新疆虽是我国重要的棉花生产区，但地处荒漠区域，干旱少雨，降水极其不均匀[14]。因此，新疆的农业多年来越来越向节水灌溉的方向发展，滴灌技术很大程度上节约了农业用水，在提高棉花产量、降低植棉成本的同时，也改变了机采棉田中水分的移动，从而极大影响了杂草群落的物种结构组成和分布。滴灌技术加剧了土壤盐渍化程度，加上单一、盲目使用化学除草剂，加快了机采棉田中杂草群落演替速度，从而极大地增加了除草难度。目前国内外未提出一套理论与方法对这种变化进行解释和预测。在此背景下，研究滴灌下机采棉田杂草的生态学变化机制对新疆经济建设和人民生活有重要的现实意义。

棉田杂草的发生和分布状况是在人工和自然的双重因素作用下形成的，不同地区、不同土壤类型的棉田杂草的分布状况不同[15-16]。要全面地描述单一种类杂草的生态学特点比较困难，但是将不同杂草种间比较就可以较容易把握它们的生态学特点的差异，进而掌握不同杂草对生态条件的需求差异。目前国内对棉田杂草的研究主要集中在杂草种类（包括优势杂草的筛选）及杂草群落组成上[17-19]，而对杂草生态位研究很少，且对滴灌、漫灌条件下杂草生态位宽度的对比，以及主要杂草优势度在不同滴灌年限下变化趋势的研究亟待开展。

为此，系统调查了新疆北疆棉花主栽区的石河子市（包括新疆生产建设兵团第八师143团、145团、147团）、昌吉市、奎屯市滴灌机采棉田，并进行杂草生态位理论分析、去趋势对应分析（detrended correspondence analysis， DCA）及最小生成树分析，采用以空间代替时间的研究方法，对主要杂草生态位进行理论研究，明确滴灌下北疆滴灌机采棉田恶性杂草种类、主要杂草群落以及在不同滴灌年限下恶性杂草优势度变化规律，同时研究了主要杂草间的生态位重叠，进而依据杂草间生态位重叠值对不同滴灌机采棉田资源的利用竞争相似状况进行了探究。本研究旨在为新疆棉农及农业相关部门科学预防和治理滴灌机采棉田主要杂草提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于天山经济带，准噶尔盆地南缘的棉花主产区奎屯市、石河子市（包括新疆生产建设兵团第八师143团、145团、147团）及昌吉市，地理范围为43°30′～45°10′N，84°47′～87°50′E，属典型的大陆性干旱半干旱气候区。无霜期为165～175 d，年降水量在212 mm以下，年平均气温为6.5～7.5 ℃，≥0 ℃的活动积温为4 000～4 200 ℃，≥10 ℃的积温为3 300～3 600 ℃，全年日照时间2 600～3 000 h，年蒸发量＞2 000 mm，春夏季为风季，冬季较为寒冷。土壤类型多以灰漠壤土为主。其中，3个团场分别处于不同的生境位置，143团位于天山北坡山脚，145团位于天山与沙漠的过渡区，147团位于古尔班通古特沙漠边缘，具天山北坡到沙漠边缘过渡的代表性。取样区域具体地理分布见表1。

1.2 研究方法

1.2.1 样地设置与数据采集。2019年5－9月，分别在棉花苗期（5月中旬）、花蕾期（7月上旬）、铃期（ 9 月上旬） 3个生育阶段开展机采滴灌棉田杂草种类及群落结构调查。按各农业生态区耕作制度及水平、棉田分布、气候和地理条件、土壤含水率及酸碱度等梯度变化，以石河子为中心，在东西方向的昌吉、奎屯，南北方向上石河子地区新疆生产建设兵团的143团、145团、147团棉田中，选择环境条件相对一致，滴灌年限分别為0年（视为漫灌）、3年、6年、9年和12年，面积约为66 700 m2的棉田调查杂草情况。不同滴灌年限的棉田各选3块作为3个重复，5个地区共计75块棉田。每块棉田地中按“米”字4带25点取样法，沿东西、南北、东南－西北、东北－西南方向调查25个样方，每个样方的面积为15 m2（长5 m、宽3 m）。运用七级目测法[20]，计测每个样方中每种杂草的优势度。依据《新疆植物志》和《中国杂草志》进行杂草种类鉴定，未鉴定到具体种的杂草以属替代。

1.2.2 数据的计算和处理方法。（1）重要值、生态位宽度、群落相似系数、生态距离及生态距离间隔、生态位重叠值等的计算见相关文献[21]。（2）DCA排序方法。为得出地区间的杂草综合生态相似关系，本研究以滴灌棉田重要值为指标，对每个地区的数据进行了合并，所用数据是其平均值，进行DCA排序。（3）数据处理。用方差分析（在对不同滴灌年限下棉田9种恶性杂草优势度方差分析前都进行方差同质性检验）和多重比较法（Tukey法）分析天山北坡不同地区或团场棉田杂草优势度特点。对天山北坡9种恶性杂草优势度与5种不同滴灌年限相关关系进行线性拟合和非线性回归分析（在线性相关性不显著的情况下进行非线性拟合）。

本研究用Microsoft Excel记录七级目测法获得的优势度原始数据，不同滴灌年限的棉田间杂草综合优势度差异的单因素方差分析用SPSS 20.0软件完成。不同滴灌年限与9种恶性杂草的优势度的线性或非线性拟合用Origin 2019软件完成。重要值、生态位重叠值等用Matlab 2019编程完成计算，依据生态位重叠值，借助CorelDRAW（CDR）软件绘制反映杂草生态需求相似程度的最小生成树。DCA分析通过Canoco 4.5分析软件及其Canodraw 4.0作图软件制图。

2 结果与分析

2.1 滴灌棉田杂草物种组成及重要值特征

75块棉田共调查到杂草有20科39属41种。其中，发生频率大于20%的有20种（表2），禾本科和菊科杂草最多，共10种，锦葵科的有2种，其他各科只有1种。

由20种主要杂草在25个样地的重要值（表2）可知，田旋花（Convolvulus arvensis）、藜（Chenopodium album）、龙葵（Solanum nigrum ）和狗尾草[Setaria viridis （L.） Beauv.]4种杂草在大部分样地中的重要值高达0.7及以上，较有优势；芦苇（Phragmites australis）、反枝苋（Amaranthus retroflexus）、稗（Echinochloa crusgalli）、苘麻（Abutilon theophrasti Medicus）和野西瓜苗（Hibiscus trionum）5种杂草的重要值也较高；而其他11种杂草的重要值较低。就20种主要杂草的平均重要值而言，田旋花的重要值最大，藜和龙葵次之，狗尾草再次之，而其余杂草的平均重要值均小于0.2。

2.2 20种主要杂草的生态位宽度及对资源的占有状况

生态位宽度是1个生物所利用的各种资源的总和，反映植物种群对环境资源的利用状况，其大小体现了物种在群落中的竞争地位，物种生态位宽度越大，说明其特化程度越低，对环境的适应能力越强[22]。20种主要杂草的生态位宽度（表3）表明：天山北坡滴灌棉田25个样点中田旋花（0.87）、龙葵（0.67）、藜（0.66）、反枝苋（0.60）、狗尾草（0.53）、芦苇（0.52）、苘麻（0.50）、稗（0.50）、野西瓜苗（0.49）这9种杂草的生态位宽度较大，其值达到0.49及其以上，为天山北坡滴灌棉田最主要的棉田杂草（恶性杂草）；长裂苦苣菜（0.32）、泥胡菜（0.29）、苍耳（0.29）、播娘蒿（0.26）、乳苣（0.24）也是天山北坡滴灌棉田较常见的杂草。

滴灌和漫灌条件下20种主要杂草的生态位宽度结果（图1）表明：漫灌条件下，25个棉田样地中龙葵、田旋花、藜、野西瓜苗、反枝苋、狗尾草、芦苇和稗这8种杂草的生态位宽度均在0.5及以上，为天山北坡漫灌棉田的恶性杂草。滴灌条件下，上述8种杂草中藜、野西瓜苗、反枝苋、狗尾草、芦苇和稗这5种杂草的生态位宽度与漫灌相比略下降，但均仍在0.49及以上，且苘麻生态位宽度也达到了0.5，均为恶性杂草。

从图1还可以看出，由于滴灌技术改变了水分的定向移动，某些杂草的生态位宽度发生了改变。相比漫灌条件，滴灌条件下龙葵、田旋花、苘麻、乳苣、长裂苦苣菜、播娘蒿、狗牙根、泥胡菜、埃及车轴草、苍耳、马唐和具芒碎米莎草这12种杂草的生态位宽度增大；相反，藜、野西瓜苗、反枝苋、狗尾草、芦苇、稗、刺儿菜和马齿苋这8种杂草的生态位宽度减小。

2.3 9种恶性杂草在5种不同滴灌年限下的优势度差异分析

2.3.1 9种恶性杂草优势度在不同滴灌年限下差异显著性分析。方差分析表明，滴灌年限对9种恶性杂草优势度有显著影响（F龙葵＝1 147.523，F田旋花＝335.326，F藜＝291.767，F苘麻＝351.366，F野西瓜苗＝6.975，F反枝苋＝320.497，F狗尾草＝1 064.639，F芦苇＝50.050，F稗＝151.266，P值均为0.000）。从表4多重比较结果可以看出，从漫灌（滴灌0年）到滴灌3年，田旋花、藜、苘麻和野西瓜苗的综合优势度没有显著差异，这可能与滴灌年限短有关。在漫灌棉田中，狗尾草最具优势，然后是藜和田旋花。在滴灌12年的棉田中，田旋花由漫灌的第三优势杂草变为第一优势杂草，狗尾草变为第二优势杂草，藜是第三优势杂草，说明狗尾草和藜总体上较适应滴灌方式，田旋花更能适应滴灌方式，从而在农田自然选择中获胜。龙葵、苘麻在漫灌棉田中的优势度很小，但随着滴灌年限的增加其优势度显著提高，田旋花优势度也随着滴灌年限的增加显著提高，而其他6种恶性杂草的优势度显著降低。综上所述，龙葵、藜、田旋花、苘麻和狗尾草等杂草应是滴灌棉田的重点监管对象。

2.3.2 9种恶性杂草在不同滴灌年限下优势度回归分析。9种恶性杂草在5种不同滴灌年限下的优势度回归分析结果（表5）表明：除田旋花和狗尾草外，其他7种杂草和滴灌年限之间均呈显著或极显著的线性回归关系，其中龙葵和苘麻的优势度随滴灌年限的增加而显著或极显著增加，而藜、野西瓜苗、反枝苋、芦苇和稗的优势度则随滴灌年限的增加而显著或极显著降低。

田旋花和狗尾草的优势度与滴灌年限的非线性回归分析结果（表6）表明，田旋花、狗尾草与滴灌年限之间存在显著的非线性回归关系，田旋花的优势度随滴灌年限的增加而極显著增加，狗尾草的优势度随滴灌年限增加而显著降低。

综合两次回归结果可知：随着滴灌年限的增加，龙葵、田旋花和苘麻等杂草的优势度显著或极显著提高，而其他6种恶性杂草的优势度显著或极显著降低。

2.4 20种主要杂草的种间竞争程度对资源利用的相似性特征分析

2.4.1 20种主要杂草的种间竞争程度和对资源利用的相似性。20种主要杂草对资源的利用存在差异，这表现为它们之间具有不同的生态位重叠值（表7）。在190对生态位重叠值中，大于等于0.5的有13对，占总数的6.84%，分别是田旋花–狗尾草、藜–狗尾草、藜–芦苇、苘麻–反枝苋、野西瓜苗–反枝苋、野西瓜苗–芦苇、野西瓜苗–稗、反枝苋–芦苇、反枝苋–稗、反枝苋–马齿苋、反枝苋–具芒碎米莎草、芦苇–稗、苍耳–马唐。生态位重叠值在0.4～0.5的有10对，占比5.26%，分别是田旋花–芦苇、苘麻–野西瓜苗、苘麻–稗、野西瓜苗–狗尾草、反枝苋–马唐、狗尾草–芦苇、狗尾草–稗、长裂苦苣菜–苍耳、长裂苦苣菜–具芒碎米莎草、埃及车轴草–具芒碎米莎草。生态位重叠值在0.3～0.4的有21对，占比11.05%；余下146对的生态位重叠值较小为0～0.3，其中有90对的生态位重叠值小于0.1。由此可知，多数杂草对的生态位重叠值较小，即它们的生态习性差异较大；只有少数杂草对的生态位重叠值较大，其生态学特性比较相近、种间竞争较大。

2.4.2 20种主要杂草种间竞争及资源利用相似性聚类。根据最小生成树方法[23]，得到20种杂草生态学相似性关系的最小生成树（图2），反映了新疆北疆机采滴灌棉田20种主要杂草的生态学相似关系，当生态位重叠值为0.35时，20种杂草很明显被分为4组。第一组包含埃及车轴草（16）和具芒碎米莎草（20）2种杂草。它们一般分布于潮湿或沼泽地、耐贫瘠的土壤，是天山北坡滴灌棉田常见杂草，它们的生态学相似性较大，竞争较激烈。第二组仅有刺儿菜（12），说明刺儿菜的生态习性及生境需求较其他杂草明显不同。它对土壤湿度的要求在40%～50%，花期需较干燥的土壤环境，而其他时间需较高的土壤湿度。第三组仅有狗牙根（14），说明狗牙根的生态习性及生境需求较其他杂草明显不同，狗牙根极耐热、耐旱，但不抗寒也不耐荫。第四组包含剩下的16种杂草：苍耳（17）、马唐（19）、乳苣（10）、长裂苦苣菜（11）、播娘蒿（13）、泥胡菜（15）、反枝莧（6）、稗（9）、野西瓜苗（5）、苘麻（4）、狗尾草（7）、芦苇（8）、藜（3）、龙葵（1）、田旋花（2）、马齿苋（18）。它们大多数是旱地杂草，在棉田中普遍分布，它们的生态学相似性较大，特别是稗（9）与野西瓜苗（5）、反枝苋（6）与马齿苋（18）的生态位重叠值超过0.60。稗是滴灌棉田的杂草优势种之一，与稗生态需求较为接近的杂草有野西瓜苗（5）、反枝苋（6）、狗尾草（7）、芦苇（8）等。

2.4.3 20种主要杂草的DCA排序。20种主要杂草的DCA排序结果（图3）同样可以反映物种的空间分布格局和生态适应性。对比各物种的生态位宽度可知，分布于DCA排序图周边的多为生态位宽度较小的种，如乳苣、长裂苦苣菜、刺儿菜、狗牙根、泥胡菜、埃及车轴草、苍耳、马齿苋、马唐、具芒碎米莎草等；而生态位宽度较大的龙葵、田旋花、藜、苘麻、野西瓜苗、反枝苋、狗尾草、芦苇和稗位于排序图的中心。DCA 排序不但包括了生态位宽度的信息，还有重要值信息综合了物种之间的相互关系，是对物种的空间分布特征更为精确的排序分析。

2.4.4 5个区域的各主要杂草的DCA排序。5个地点的各主要杂草的DCA排序图（图4）反映出每个区域杂草总体分布情况。从图4可以看出，越靠近中心（图中虚圈部分），恶性杂草种类就越多。总体来讲，图4代表恶性杂草的点位比较靠中间且较集中，周围也散落着一些一般杂草，与图2具有较强的印证关系。这从一定程度上说明所调查的棉田杂草大多具有较强的占据生态空间的能力，与棉花的竞争力较强，适应机采滴灌棉田环境，能充分竞争并利用滴灌水分，对滴灌棉田危害较大。

3 讨论

目前，国内杂草生态学研究集中在不同时空下杂草群落的构成以及对作物的影响，对杂草群落治理过程中种群动态的预测研究较少。由于农田杂草生活史短，种群之间的竞争结局容易在短时间内反映出来，故应用生态位理论也能较好阐述研究农田杂草之间的竞争关系[24]。例如，施用除草剂后杂草种群迅速更新的原因是新优势种杂草产生了生态位释放；杂草种群受到抑制是由于原来的农田杂草生态位被压缩[25]。因此，采用生态位研究方法来探究杂草对资源利用的相似性及竞争关系，对预测某种除草剂长期单一使用后杂草群落的演变较有意义。

对比生态位重叠表可知，生态位重叠值大的杂草对一般在DCA排序图中相邻或接近，如苘麻–反枝苋（4-6）、野西瓜苗–稗草（5-9）、反枝苋–稗草（6-9）等。因为生态位重叠值主要反映杂草对两两之间的资源利用或空间分布的相似性，而DCA排序图反映的则是所有种群之间的综合对比关系，因此，应用DCA排序结合生态位特征分析的方法，可以更为全面地研究各种群之间资源利用和空间分布的相互关系。

另外，对比杂草种间生态相似关系的最小生成树可知，龙葵、田旋花、藜、苘麻、野西瓜苗、反枝苋、狗尾草、芦苇和稗的生态位重叠值较大，在最小生成树图中相连且位于树的右上方的大分枝上，在DCA排序图中这9种杂草位于图的正中心位置，无论从重要值还是生态位宽度来看，这9种杂草的对应值都较大。而DCA排序图中周围分散的11个种在最小生成树的左下方或右下方的大分枝上，种间的生态位重叠值较小，从重要值及生态位宽度来看，这11种杂草的对应值都较小。说明，最小生成树和DCA排序图之间有较好的对应关系。

本研究是基于2019年的调查数据，10年前（2009年）笔者及相关研究人员曾对该5个取样区域进行过一次调查[21]。对比两次调查发现，这5个区域优势杂草的种类没有发生明显变化，且恶性杂草的种类也未发生明显的改变。但除苘麻、野西瓜苗、狗尾草3种杂草的生态位宽度没有变化外，其余17种杂草均发生了改变，如龙葵的生态位宽度明显降低，反枝苋、乳苣有所降低，田旋花、藜、芦苇、播娘蒿略有降低，而长裂苦苣菜、泥胡菜、埃及车轴草、马齿苋、具芒碎米莎草明显升高，狗牙根、马唐有所升高，稗、刺儿菜、苍耳略有升高。这与10年来滴灌技术的定向供水及单一除草剂的使用有很大关系。从20种主要杂草在DCA排序轴位置来看，虽然它们的位置有所改变，但总体上9种恶性杂草仍然处于靠近排序轴中心的位置，其他11种主要杂草仍然处于排序轴边缘位置。从20种主要杂草最小生成树的分组来看，2009年分为3组，而本次调查制作的最小生成树分为4组，且分组界限值较10年前的0.22提高到现在的0.35，说明由于滴灌技术的定向供水和单一除草剂的使用，主要杂草间的生态位重叠有所改变，但形成的主要杂草群落未发生明显改变。

植物不能运动，所以种群个体的空间分布是决定竞争结果和种群动态的重要因素[26-28]。故以杂草的重要值为指标，运用DCA排序法能使杂草间的这种生态学关系以几何的形式表达出来，并且根据杂草在排序图上的位置对它们进行生态学意义上的分类和分析，由于DCA排序不但包括了生态位宽度的信息，也综合了物种之间的相互关系（如生态位重叠程度的大小），可以对物种的空间分布特征进行更为精确的排序分析。最小生成树法在植物分类学和植物生态学中具有较广泛的应用，与DCA排序一样，最小生成树法分析中最重要的是对指标的选取。本文以杂草间的生态位重叠值为指标，运用最小生成树法对杂草进行分类，结果自然也是杂草生态学意义上归类。最小生成树法直接以杂草间生态位重叠值作为依据，其结果侧重于表明哪些杂草具有最为相近的生态要求，但图中对不相邻的杂草，并没有明确表明它们之间的生态关系。而DCA排序恰恰能克服上述缺点，且能从整体上反映所有杂草间的生态学相似关系。因此将2种方法结合，优势互补，优越性明显。

長期采用单一栽培方式会导致农田杂草种子库和杂草种类趋于相似，导致杂草群落趋同[29-30]，通过DCA排序本研究也得到类似的结论。田间杂草群落通常由功能类群不同的杂草依据各自的生态位和生活史嵌合而成，这与前人研究得到的结论是一致的[31-32]。值得注意的是，杂草生态位宽度大小反映了杂草利用资源的多样化水平或特化水平，通常生态位宽度大的杂草以牺牲对局域范围内资源的利用效率来换取对大范围内资源的利用能力。当资源供应不足时，作为利用资源多样化的泛化型杂草种类具有更强的生态适应性、更广的分布范围和更大的存活机会；当资源供应丰富时，在局域小生境范围内，特化杂草具有更高的资源利用效率，其竞争能力强于泛化型杂草种类。建群种（如本研究中的田旋花、藜、反枝苋等9种杂草）通常有较宽的生态位，多属于泛化种，具有较强的利用资源的能力，因而在可利用的资源范围变窄时，仍具有相对较宽的生态位特征。这与前人[17-19]的结论是一致的。特化种（如本研究中的乳苣、播娘蒿、苍耳、长裂苦苣菜等11种杂草）对环境条件的要求较高，利用资源的能力较弱，资源范围变窄能使其生态位宽度骤然减少，但环境突变或人为因素的过度影响可使生态位宽度较大的建群种发生生态位收缩。因此，在多年多季调查基础上，对比除草剂使用与否或人工、机械除草前后，棉田杂草种群动态变化（包括存遗种或新生种的种群变化）及其对棉株的影响方面也是进一步研究的重要内容[33]。

农业生态系统中，生物多样性的保护只能通过合理的农业措施来实现，特别在滴灌条件下水分的定向性供给，使农田土壤得到水分的强度和频率都发生了改变。因而，了解农业生态系统中杂草等非目标生物的生态系统功能，探讨既不影响农业产量又有利于杂草等野生生物多样性保护的措施很有必要，有关这方面的内容有待于进一步的研究。

4 结论

研究结果表明：田旋花、藜、反枝苋、龙葵、芦苇、狗尾草、苘麻、野西瓜苗、稗等9种杂草的实际生态位较宽，是天山北坡滴灌棉田的优势种群（恶性杂草）；乳苣和播娘蒿，稗、野西瓜苗、反枝苋、苘麻，田旋花、藜、龙葵、狗尾草、芦苇等杂草间的生态位重叠值较大，对资源的竞争较为激烈。

依据最小生成树法可将20种主要杂草划分为4组。5个地区间20种主要杂草生态相似关系的DCA排序表明：恶性杂草基本都集中于排序图中央，与一般杂草区分明显，并与最小生成树对应较好。

龙葵、田旋花、藜等9种恶性杂草的优势度与滴灌年限间存在显著的回归关系，龙葵、田旋花、苘麻的优势度随滴灌年限的增加而增加；而其他6种恶性杂草的优势度则随滴灌年限的增加而降低。田旋花和狗尾草的优势度与滴灌年限间存在显著非线性回归关系，其他7种杂草的优势度和滴灌年限之间均呈极显著或显著的线性回归关系。

参考文献：

[1] 伍琦， 曾小林， 柯兴盛. 赣北植棉区板地直播棉田的杂草轻简防除技术[J/OL]. 棉花科学， 2018， 40（5）： 37-39[2023-03-01]. https：//doi.org/10.3969/j.issn.2095-3143.2018.05.010.

Wu Qi， Zeng Xiaolin， Ke Xingsheng. Simple control techniques of weeds in direct-seeded cotton fields in cotton-growing areas of northern Jiangxi[J/OL]. Cotton Sciences， 2018， 40（5）： 37-39[2023-03-01]. https：//doi.org/10.3969/j.issn.2095-3143.2018.05.010.

[2] 李欢欢， 马小艳， 姜伟丽， 等. 棉田化学除草现状及对策[J/OL]. 中国棉花， 2019， 46（5）： 1-7， 10[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/1000-632X.lhhmy.20190430.

Li Huanhuan， Ma Xiaoyan， Jiang Weili， et al. Current status and countermeasure of chemical weed in cotton fields[J/OL]. China Cotton， 2019， 46（5）： 1-7， 10[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/1000-632X.lhhmy.20190430.

[3] 朱玉永， 赵冰梅， 王林. 新疆棉田杂草发生与防除现状及对策[J/OL]. 中国棉花， 2021， 48（2）： 1-7[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/1000-632X.zyywl.20210122

Zhu Yuyong， Zhao Bingmei， Wang Lin. Current status of weed occurrence and control in cotton field of Xinjiang and its countermeasures[J/OL]. China Cotton， 2021， 48（2）： 1-7[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/1000-632X.zyywl.20210122.

[4] 国家统计局. 国家统计局关于2021年棉花产量的公告[EB/OL]. （2021-12-15）[2023-03-01]. http：//www.stats.gov.cn/sj/zxfb/202302/t20230203_1901299.html.

National Bereau of Statistics. Announcement of the National Bureau of Statistics on cotton output in 2021[EB/OL]. （2021-12-15）[2023-03-01]. http：//www.stats.gov.cn/sj/zxfb/202302/t20230203_1901299.html.

[5] 楊浩娜， 柏连阳. 棉田反枝苋和马齿苋对草甘膦的抗药性[J/OL]. 棉花学报， 2014， 26（6）： 492-498[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/cs140603.

Yang Haona， Bai Lianyang. Resistance of Amaranthus retroflexus and Portulaca oleracea to glyphosate in cotton fields[J/OL]. Cotton Science， 2014， 26（6）： 492-498[2023-03-01].https：//doi.org/10.11963/cs140603.

[6] 王力， 李婕. 我国主产区棉花产业竞争力评价——以新疆生产建设兵团为例[J/OL]. 安徽农业大学学报， 2018， 45（6）： 1130-1136[2023-03-01]. https：//doi.org/10.13610/j.cnki.1672-352x.20190109.001.

Wang Li， LI Jie. Evaluation of cotton industry competitiveness in China's main producing areas—a case study on Xinjiang Production and Construction Corps[J/OL]. Journal of Anhui Agricultural University， 2018， 45（6）： 1130-1136[2023-03-01]. https：//doi.org/10.13610/j.cnki.1672-352x.20190109.001.

[7] Food and Agriculture Organization of the United Nations. Instruction's manual for weed management[M]. Rome： FAO， 1986： 9.

[8] 蔡晓虎， 林萍， 史亚辉， 等. 扁秆荆三棱种群密度对棉花营养物质吸收和积累的影响[J/OL]. 棉花学报， 2022， 32（2）： 143-150[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/1002-7807.cxhwjg.20200310.

Cai Xiaohu， Lin Ping， Shi Yahui， et al. Effects of population density of Bolboschoenus planiculmis on the absorption and accumulation of cotton nutrients[J/OL]. Cotton Science， 2022， 32（2）： 143-150[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/1002-7807.cxhwjg.20200310.

[9] 王新玲， 马小艳， 姜伟丽. 杂草与棉花的竞争作用[J/OL]. 棉花学报， 2015， 27（5）： 474-480[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201505012.

Wang Xinling， Ma Xiaoyan， Jiang weili. Review on competition between weeds and cotton[J/OL]. Cotton Science， 2015， 27（5）： 474-480[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201505012.

[10] Nick T H， Bryan G Y. Early-season nutrient competition between weeds and soybean[J/OL]. Journal of Plant Nutrition， 2020， 43（12）： 1887-1906[2023-03-01]. https：//doi.org/10.1080/01904167.2020.1750648.

[11] 王颖， 王兰， 马艳， 等. 棉田恶性杂草田旋花研究进展[J/OL]. 棉花学报， 2018， 30（5）： 414-422[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/1002-7807.wymxy.20180919.

Wang Ying， Wang Lan， Ma Yan， et al. Review of field bindweed， Convolvulus arvensis L.， a troublesome weed in cotton    fields[J/OL]. Cotton Science， 2018， 30（5）： 414-422[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/1002-7807.wymxy.20180919.

[12] 彭军， 马艳. 棉田杂草发生危害及防除技术概述[J]. 中国棉花， 2008， 35（10）： 7-10.

Peng Jun， Ma Yan. The occurrence and harm of weeds in cotton fields and their control techniques[J]. China Cotton， 2008， 35（10）： 7-10.

[13] 马小艳， 马艳， 彭军， 等. 我国棉田杂草研究现状与发展趋势[J/OL]. 棉花学报， 2010， 22（4）： 372-380[2023-03-01]. https：//doi.org/10.3969/j.issn.1002-7807.2010.04.013.

Ma Xiaoyan， Ma Yan， Peng Jun， et al. Current situation and developing tendency of the weed researches in cotton field of    China[J/OL]. Cotton Science， 2010， 22（4）： 372-380[2023-03-01]. https：//doi.org/10.3969/j.issn.1002-7807.2010.04.013.

[14] 谢泽明， 周玉淑， 杨莲梅. 新疆降水研究进展综述[J]. 暴雨灾害， 2018， 37（3）： 204-212.

Xie Zeming， Zhou Yushu，Yang Lianmei. Review of study on precipitation in Xinjiang[J]. Torrential Rain and Disasters， 2018， 37（3）： 204-212.

[15] 郭水良， 李扬汉. 应用主成分分析法和最小生成树法研究浙中秋旱作物田杂草种间生态关系[J]. 生态学杂志， 1999， 18（2）： 5-9.

Guo Shuiliang， Li Yanghan. Application of PCA and MST to study ecological relationships among the weeds in autumn harvested dry crop fields in middle Zhejiang Province[J]. Chinese Journal of Ecology， 1999， 18（2）： 5-9.

[16] 李玉， 宗濤， 杨浩娜， 等. 长江中下游棉田马唐（Digitaria sanguinalis）对草甘膦的抗药性初步研究[J/OL]. 棉花学报， 2016， 28（3）： 300-306[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201603014.

Li Yu， Zong Tao， Yang Haona， et al. Preliminary study on the resistance of Digitaria sanguinalis to glyphosate in cotton fields in the middle and lower reaches of the Yangtze river[J/OL]. Cotton Science， 2016， 28（3）： 300-306[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/issn.1002-7807.201603014.

[17] 魏建华， 张建云， 马冬梅. 新疆昌吉州棉田杂草发生演替规律调查研究[J/OL]. 中国棉花， 2016， 4（1）： 31-33[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/issn.1000-632X.201601010.

Wei Jianhua， Zhang Jianyun， Ma Dongmei. Investigation and study on law of succession of weeds in cotton fields in Changji， Xinjiang[J/OL]. China Cotton， 2016， 43（1）： 31-33[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/issn.1000-632X.201601010.

[18] 黄红娟， 张朝贤， 姜翠兰， 等.北疆棉田杂草多样性及群落组成[J/OL]. 杂草学报， 2020， 38（1）： 7-13[2023-03-01]. https：//doi.org/10.19588/j.issn.1003-935X.2020.01.002.

Huang Hongjuan， Zhang Chaoxian， Jiang Cuilan， et al. Diversity and community composition of weeds in cotton fields of    northern Xinjiang[J/OL]. Journal of Weed Science， 2020， 38（1）： 7-13[2023-03-01]. https：//doi.org/10.19588/j.issn.1003-935X.2020.01.002.

[19] 张强， 田英， 朱玉永， 等. 新疆兵团主要植棉区机采棉田杂草调查[J/OL]. 中国棉花， 2020， 47（5）： 13-16[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/1000-632X.zqlh.20200422.

Zhang Qiang， Tian Ying， Zhu Yuyong， et al. Investigation on weeds in machine harvested cotton field in main cotton planting areas of Xinjiang Production and Construction Corps[J/OL]. China Cotton， 2020， 47（5）：13-16[2023-03-01]. https：//doi.org/10.11963/1000-632X.zqlh.20200422.

[20] 南京农业大学. 稻田绿色控草技术规程： DB32/T 3625－2019[S]. 南京： 江苏省市场监督管理局， 2019.

Nanjing Agricultural University. Technique regulation of green weed control in rice fields： DB32/T 3625－2019[S]. Nanjing： Jiangsu Provincial Market Supervision and Administration Bureau， 2019.

[21] 孙利忠， 刘彤， 陈吉全， 等. 滴灌下天山北坡棉田杂草生态位及其排序分析[J/OL]. 石河子大学学报（自然科学版）， 2009， 27（5）： 574-583[2023-03-01]. https：//doi.org/10.13880/j.cnki.65-1174/n.2009.05.011.

Sun Lizhong， Liu Tong， Chen Jiquan， et al. Niche and ordination of weed communities in cotton fields under the condition of drip irrigation in Northern slope of Tianshan mountain[J/OL]. Journal of Shihezi University （Natural Science）， 2009， 27（5）： 574-583[2023-03-01]. https：//doi.org/10.13880/j.cnki.65-1174/n.2009.05.011.

[22] 史红文， 江明喜， 胡理乐. 濒危植物毛柄小勾儿茶的生态位研究[J/OL]. 武汉植物学研究， 2007， 25（2）： 163-168[2023-03-01]. https：//doi.org/10.3969/j.issn.2095-0837.2007.02.010.

Shi Hongwen， Jiang Mingxi， Hu Lile. Niche characteristics of Berchemiell awilsonii var. pubipetiolata an endangered species in China[J/OL]. Wuhan Botanical Research， 2007， 25（2）： 163-168[2023-03-01]. https：//doi.org/10.3969/j.issn.2095-0837.2007.02.010.

[23] 陽含熙， 卢泽愚. 植物生态学的数量分类方法[M]. 北京： 科学出版社， 1981： 16-18.

Yang Hanxi， Lu Zeyu. A quantitative classification of plant ecology[M]. Beijing： Science Press， 1981： 16-18.

[24] 郭水良， 李扬汉. 农田杂草生态位研究的意义及方法探讨[J/OL]. 生态学报， 1998， 18（5）： 496-503[2023-03-01]. https：//doi.org/10.3321/j.issn：1000-0933.1998.05.008.

Guo Shuiliang， Li Yanghan. Significance and method of studies on weed niche in corp fields[J/OL]. Acta Ecologica Sinica，1998， 18（5）： 496-503[2023-03-01]. https：//doi.org/10.3321/j.issn：1000-0933.1998.05.008.

[25] 尚玉昌， 蔡晓明. 普通生态学（上）[M] . 北京： 北京大学出版社， 1992： 282-299.

Shang Yuchang， Cai Xiaoming. General ecology （I）[M]. Beijing： Peking University Press， 1992： 282-299.

[26] Kenkel N C. Spatial competition models for plant populations[M/OL]. Feoli E， Orlóci L. Computer assisted vegetation analysis. Handbook of vegetation science： vol 11. Dordrecht： Springer， 1991[2023-03-01]. https：//doi.org/10.1007/978-94-011-3418-7_34.

[27] Pacala S W， Silander A. Tests of neighbourhood population dynamic models in field communities of two annual weed    species[J/OL]. Ecological Monographs， 1990， 60： 113-134[2023-03-01]. https：//doi.org/10.2307/1943028.

[28] Hara T. Dynamics of size structure in plant populations[J/OL]. Trend in Evolution and Ecology， 1998， 3（1）： 129-133[2023-03-01]. https：//doi.org/10.1016/0169-5347（88）90175-9.

[29] Dermiyati， Niswati A. Improving biodiversity in rice paddy fields to promote land sustainability∥Kaneko N. Sustainable living with environmental risks[M/OL]. Tokyo： Springer Japan， 2014： 45-55[2023-03-01]. https：//doi.org/10.1007/978-4-431-54804-1_5.

[30] He Y H， Gao P L， Qiang S. An investigation of weed seed banks reveals similar potential weed community diversity among three different farmland types in Anhui Province， China[J/OL]. Journal of Integrative Agriculture， 2019， 18（4）： 927-937[2023-03-01]. https：//doi.org/10.1016/0169-5347（88）90175-9.

[31] Barbara D B， Clarence J S. Assembly theory applied to weed communities[J/OL]. Weed Science， 2002， 50（1）： 2-13[2023-03-01]. https：//doi.org/10.1614/WS-09-096.1.

[32] 陈国奇， 冯莉， 田兴山. 不同控草措施对高温季节华南地区蔬菜田杂草群落的影响[J/OL]. 生态学报， 2015， 35（22）： 7444-7453[2023-03-01]. https：//doi.org/10.5846/stxb201404140722.

Chen Guoqi， Feng Li， Tian Xingshan. Influences of different weed control practices on hot-season vegetable-field weed communities in south China[J/OL]. Acta Ecologica Sinica， 2015， 35（22）： 7444-7453[2023-03-01]. https：//doi.org/10.5846/stxb201404140722.

[33] 馬小艳， 马艳， 奚建平， 等. 豫北露地直播棉田杂草的发生及其与棉花的竞争作用[J/OL]. 棉花学报， 2012， 24（1）： 91-96[2023-03-01]. https：//doi.org/10.3969/j.issn.1002-7807.2012.01.012.

Ma Xiaoyan， Ma Yan， Xi Jianping， et al. Mixed weeds and competition with directly seeded cotton， north Henan Province， China[J/OL]. Cotton Science， 2012， 24（1）： 91-96[2023-03-01]. https：//doi.org/10.3969/j.issn.1002-7807.2012.01.012.