山東省小麥田雜草組成及群落特征

高興祥，李美＊，房鋒，張悅麗，孫作文，齊軍山

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，山東 濟(jì)南250100；2.山東省植物病毒學(xué)重點實驗室，山東 濟(jì)南250100；3.山東省植?？傉?，山東 濟(jì)南250100）

小麥（Triticumaestivum）是全世界分布范圍最廣的主要糧食作物，其產(chǎn)量和播種面積約占世界糧食的1/3。許多國家都以面包、饅頭、面條等為主食，而這些主食大都以小麥為原料。小麥也是我國三大糧食作物之一，在當(dāng)前中國的糧食生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中，小麥生產(chǎn)量和消費量占糧食總生產(chǎn)量和消費量均為22%左右［1］。山東省是小麥主產(chǎn)大省之一，常年種植面積300萬hm2［2］。

農(nóng)田雜草群落的演替受到各方面因素的影響，其中耕作施肥及栽培方式的變化和免耕技術(shù)的推廣、單一除草劑的連續(xù)使用、地區(qū)間未經(jīng)嚴(yán)格檢疫的麥種頻繁引種、聯(lián)合收割機(jī)的跨區(qū)作業(yè)等均是造成群落演替的主要因素［3－12］。20世紀(jì)山東省小麥田雜草主要由闊葉雜草組成，極少量禾本科雜草，如20世紀(jì)90年代，蔣仁棠等［13］報道山東省小麥田雜草群落主要由播娘蒿（Descurainiasophia）、薺菜（Capsellabursa－pastoris）等闊葉雜草組成，雜草有22種，隸屬13科21屬，其中以十字花科、石竹科、紫草科雜草發(fā)生危害普遍；王金信［14］1998年報道山東省麥田雜草主要有52種分屬19科43屬，其中造成危害的有9科17種，以越冬發(fā)生型和早春發(fā)生型雜草為主要優(yōu)勢種群，常見雜草種類有播娘蒿、薺菜、扁蓄（Polygonumaviculare）、麥瓶草（Sileneconoidea）、麥家公（Lithospermumarvense）等。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著小麥耕作栽培方式的變化和除草劑的頻繁使用，雜草群落發(fā)生了很大變化，小麥田單子葉雜草發(fā)生種類和數(shù)量越來越重，有些以前危害較輕的雙子葉雜草逐漸成為各地區(qū)的危害巨大的惡性雜草，部分學(xué)者近年來對山東省局部地區(qū)小麥田雜草分布也進(jìn)行了大量報道［15－17］，但未見對山東省小麥田雜草全面分布的報道。

山東省要發(fā)展與環(huán)境相容的小麥田綜合控草措施，實現(xiàn)對雜草的可持續(xù)治理，就必須掌握全省各地小麥田雜草分布現(xiàn)狀和分布規(guī)律。所以本課題組對山東省17地市（分為7個區(qū)域）小麥田346個調(diào)查地雜草分布進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，以期明確不同地區(qū)雜草群落分布，為針對不同地區(qū)設(shè)置綜合防控措施奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 山東省地理概況

山東省是我國10個沿海省市之一，地處黃河下游，介于北緯34°22′～38°15′（島嶼達(dá)38°23′N），東經(jīng)114°19′～122°43′之間。位于北半球中緯度地帶，南北最寬處距離約420km，東西最長處距離約700km。山東省屬于暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明。全省年平均氣溫11～14℃，年平均降水量550～950 mm，無霜期沿海地區(qū)180d以上，內(nèi)陸地區(qū)220d以上［18］。

1.2 調(diào)查方法及樣點分布

根據(jù)山東省不同區(qū)域地貌特點、氣候特性等方面的差異，按照顧耘和顧松東［19］的方法將山東省分為7個區(qū)域，分別為膠東丘陵區(qū)、膠濰河谷平原區(qū)、魯北濱海區(qū)、魯中山區(qū)、魯南山區(qū)、魯西南平洼區(qū)和魯西北平原區(qū)（劃分區(qū)域詳見圖1）。2009－2010年11－12月對這些區(qū)域的小麥作物田共計346個調(diào)查地（各區(qū)域調(diào)查地數(shù)量按照區(qū)域面積大小設(shè)定），每個調(diào)查地呈三角形選擇3大塊（每塊面積50～100畝）成片的地塊，共計1038個地塊，每塊地倒“W”型九點取樣，共計9342個調(diào)查點，每點0.25m2，詳細(xì)調(diào)查雜草種類、株數(shù)、株高及每種雜草的鮮草重，并詳細(xì)記錄了調(diào)查地點、生育期、栽培方式、往年茬口、土壤質(zhì)地及調(diào)查時間等。

圖1 山東省小麥田區(qū)域劃分圖［16］Fig.1 The regional division map of wheat fields in Shandong Province

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

根據(jù)各樣點的調(diào)查數(shù)據(jù)計算相對優(yōu)勢度和物種多樣性［20］。相對優(yōu)勢度RA（relative abundance）＝（RD＋RH＋RW＋RF）/4，其中，RD 為相對密度 （relative density），即某雜草的密度（以雜草株數(shù)代表雜草密度）占總密度的比例；RH為相對高度（relative height），即某雜草的總高度占樣方中所有雜草高度的比例；RW為相對重量（relative weight），即某雜草的鮮重占樣方中雜草總鮮重的比例；RF為相對頻度（relative frequency），即雜草出現(xiàn)的樣方數(shù)占所有雜草出現(xiàn)的總樣方數(shù)的比例。物種豐富度S即樣方中包含的所有雜草種類數(shù)。香農(nóng)指數(shù)［21］（Shannon－Wiener）H′＝－∑Pi·lnPi，Pi＝Ni/N，Ni為樣方中第i種雜草的密度，N為樣方中雜草的總密度；辛普森（Simpson）指數(shù)D＝Pi2；均勻度（Pielou）指數(shù)J＝H/lnS，試驗數(shù)據(jù)在Microsoft Excel上處理。

將各地區(qū)RA≥1.0的雜草的RA與所分布地區(qū)構(gòu)成矩陣，采用DPS軟件對地區(qū)之間雜草群落的相似性測度進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析并生成樹狀圖，聚類方法采用最短距離法，數(shù)據(jù)不轉(zhuǎn)換，距離測度采用歐氏距離。

2 結(jié)果與分析

2.1 山東省小麥田雜草種類

調(diào)查結(jié)果顯示，山東省小麥田雜草有69種，隸屬于21科，54屬，其中禾本科、菊科和十字花科種類最多，禾本科雜草為15種，菊科雜草11種，十字花科雜草8種，三者占整個雜草種類的49.28%，其次是石竹科和旋花科。

2.2 山東省小麥田優(yōu)勢雜草分布

根據(jù)小麥田雜草的優(yōu)勢度、出現(xiàn)頻度及其在各地區(qū)的具體發(fā)生情況，可以將山東省的小麥田雜草劃分為3種類型，即優(yōu)勢雜草、區(qū)域性優(yōu)勢雜草和一般雜草。

優(yōu)勢雜草是指在山東省各地區(qū)均有分布，優(yōu)勢度和發(fā)生頻度均較高，對小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量影響顯著的雜草；區(qū)域性優(yōu)勢雜草是指在某些區(qū)域出現(xiàn)，但對當(dāng)?shù)氐男←溕L發(fā)育影響很大，并且防除也較困難；一般性雜草是指在局部分布，優(yōu)勢度和發(fā)生頻度也較低，對小麥整個的生長發(fā)育影響較小的雜草。

山東省小麥田的優(yōu)勢雜草有播娘蒿、薺菜、豬殃殃（Galiumaparine）、雀麥（Bromusjaponicus）、麥瓶草、小花糖芥（Erysimumcheiranthoides）、麥家公、看麥娘（Alopecurusaequalis）、節(jié)節(jié)麥（Aegilopssquarrosa）、打碗花（Calysteginhederacea）等10種。

刺兒菜（Cepalanoplossegetum）、澤漆（Euphorbiahelioscopia）、繁縷（Stellariadichotoma）、牛繁縷（Malachiumaquaticum）、菵草（Beckmanniasyzigachne）、硬草（Sclerochloakengiana）、野燕麥（Avenafatua）、日本看麥娘（Alopecurusjaponicus）、寶蓋草（Lamiumamplexicaule）、多花黑麥草（Loliummultiflorum）、藜（Chenopodiumalbum）、泥胡菜（Hemisteptalyrata）、阿拉伯婆婆納（Veronicapersica）、蚤綴（Arenariaserpyllifolia）、大穗看麥娘（Alopecurusmyosuroides）等15種雜草在山東省某些地區(qū)普遍發(fā)生，因為這些雜草適應(yīng)強，繁殖也快，所以只要在發(fā)生區(qū)域?qū)π←溤斐傻奈：秃艽?，屬于區(qū)域性優(yōu)勢雜草。

另外，棒頭草（Polypogonfugax）、蠟燭草（Phleumpaniculatum）、離打碗花（Calystegiasepium）、早熟禾（Poaannua）、毛打碗花（Calystegiadahurica）、小藜（Chenopodiumserotinum）、香附子（Cyperusrotundus）、委陵菜（Potentillachinensis）、苦苣菜（Sonchusoleraceus）、夏至草（Lagopsissupine）、齒果酸模（Rumexdentatus）、野豌豆（Viciasepium）、酢漿草（Oxaliscorniculata）、風(fēng)花菜（Rorippaglobosa）、小飛蓬（Erigeroncanadensis）、田旋花（Convolvulusarvensis）、附地菜（Trigonotispeduncularis）、葎草（Humulusscandens）、王不留行（Semenvaccariae）、蒲公英（Taraxacummongolicum）、扁蓄、碎米芥（Cardaminehirsute）、窄葉豌豆（Viciaangustifolia）、南焊菜（Rorippaglobosa）、野洋姜（Helianthustuberosus）、鼠曲草（Gnaphaliumaffine）、通泉草（Mazusjaponicus）、蘆葦（Phragmitescommunis）、鵝觀草（Roegneriakamoji）、堇菜（Violaverecunda）、苦菜（Ixerissonchifelia）、苦苣菜（Sonchusoleraceus）、苣荬菜（Sonchusbrachyotus）、豨薟（Siegesbeckiaglabrescens）、鹽芥（Thellungillasalsuginea）、大巢菜（Viciasativa）、堿茅（Puccinelliadistans）、辣蓼（Polygonumhydropiper）、獨荇菜（Lepidiumdensiflorum）、艾蒿（Artemisiaargyi）、野老鸛草（Geraniumcarolinianum）、荔枝草（Salviaplebeia）、大車前（Plantagomajor）、扁稈藨草（Scirpusplaniculmis）等44種雜草在山東省很小的局部地區(qū)發(fā)生且對小麥危害較小。

2.3 山東省小麥田雜草發(fā)生特點及群落結(jié)構(gòu)

從全省小麥田雜草的綜合優(yōu)勢度數(shù)據(jù)（表1）可以看出：播娘蒿、薺菜是各地區(qū)小麥田的主要優(yōu)勢雜草，優(yōu)勢度分別高達(dá)20.68，15.49，且在各地區(qū)優(yōu)勢度均達(dá)10以上，其次為豬殃殃、雀麥、麥瓶草、小花糖芥、麥家公、看麥娘、節(jié)節(jié)麥、打碗花等。山東省各地區(qū)由于氣候、種植方式等因素不同，小麥田雜草分布有較大的差異，但山東省小麥田雜草群落基本上以這10種雜草為主構(gòu)成。各地區(qū)雜草群落結(jié)構(gòu)分布如下：

膠東丘陵區(qū)（主要包括煙臺、威海、青島、日照等地）：煙臺、威海、青島等3地受海洋氣候影響，濕度較大，小麥上茬作物多為玉米（Zeamays）、春花生（Arachishypogaea）、大豆（Glycinemax），且多為小麥、玉米、春花生等作物輪作或2年3作，日照地區(qū)小麥前茬為水稻（Oryzasativa）、玉米、春花生等，所以小麥田雜草相對較少，危害較輕，雜草以播娘蒿、薺菜、看麥娘、雀麥為主，此外小花糖芥、麥家公、繁縷、泥胡菜、多花黑麥草等也有較大面積分布。

魯南山區(qū)（主要包括棗莊、臨沂等地）：大部分為山區(qū)，部分平原，多數(shù)地區(qū)為小麥、玉米輪作，臨沂的部分地區(qū)種植稻麥輪作，該區(qū)域雜草種類和數(shù)量均大，除常規(guī)的播娘蒿和薺菜較重外，豬殃殃發(fā)生也較重，這3種雜草的優(yōu)勢度均超過13，另外主要分布在棗莊地區(qū)的澤漆優(yōu)勢度也高達(dá)8.36，此外麥家公、看麥娘、小花糖芥、日本看麥娘、刺兒菜等也有較大面積分布。

膠濰河谷平原區(qū)（主要指濰坊地區(qū)）：此區(qū)域大部分為平原，但該區(qū)域除種植冬小麥外，還有大量的蔬菜大棚等存在，所以小麥田雜草種類、數(shù)量等均較低，優(yōu)勢度超過10的雜草有播娘蒿、薺菜、麥瓶草和雀麥，另外麥家公的發(fā)生量也較大，優(yōu)勢度為8.36，此外小花糖芥、豬殃殃、打碗花等分布也較廣。

表1 山東省小麥田主要雜草的優(yōu)勢度Table 1 The relative abundance of main weeds in wheat fields in Shandong Province

魯中山區(qū)（包括濟(jì)南、泰安、萊蕪、淄博及濱州的南部地區(qū)）：此區(qū)域主要為小麥、玉米輪作，雜草種類和數(shù)量等均較強，除播娘蒿、薺菜、豬殃殃為優(yōu)勢雜草外，雀麥、麥瓶草、節(jié)節(jié)麥等發(fā)生也較重。

魯西南平洼區(qū)（主要包括菏澤和濟(jì)寧地區(qū)）：水源豐富，降雨量多，菏澤地區(qū)和濟(jì)寧的部分地區(qū)為小麥、玉米輪作，在濟(jì)寧部分地區(qū)有部分稻麥輪作區(qū)。該區(qū)域雜草發(fā)生種類最多，數(shù)量也較大，豬殃殃分布廣，優(yōu)勢度超過播娘蒿和薺菜，成為第一大雜草，雜草優(yōu)勢度依次為豬殃殃、薺菜、播娘蒿、打碗花、澤漆、野燕麥，另外部分地區(qū)分布有硬草、菵草、多花黑麥草、棒頭草、蠟燭草等。

魯西北平原區(qū)（主要包括德州和聊城兩地）：典型的平原區(qū)，主要為小麥、玉米輪作，部分地區(qū)與棉花（Gossypiumspp.）輪作，雜草種類和數(shù)量均較小，雜草主要以播娘蒿、薺菜、麥瓶草、雀麥、節(jié)節(jié)麥、豬殃殃為主，是山東省節(jié)節(jié)麥的主要分布區(qū)域。

魯北濱海區(qū)（主要包括東營和濱州的北部地區(qū)）：大部分地區(qū)為灘涂鹽堿地，小麥、玉米輪作或小麥、棉花輪作，雜草數(shù)量少且主要以播娘蒿、雀麥、薺菜等為主，相比其他地區(qū)，該區(qū)域堿茅發(fā)生較重。

2.4 山東省小麥田雜草群落的物種多樣性

從物種豐富度來看，魯西南平洼區(qū)、魯中山區(qū)和魯南山區(qū)最高，分別有雜草47，45和45種，膠東丘陵地區(qū)次之，膠濰河谷平原區(qū)、魯西北平原區(qū)、魯北濱海區(qū)最低，分別為37，33和32種。從物種多樣性來看，以魯西南平洼區(qū)、魯中山區(qū)和魯南山區(qū)的物種多樣性最高，香農(nóng)指數(shù)分別達(dá)到2.9270，2.8454和2.7887，其次為膠濰河谷平原區(qū)，魯西北平原區(qū)、膠東丘陵區(qū)和魯北濱海區(qū)的物種多樣性最低，香農(nóng)指數(shù)分別為2.3979，2.3589和2.3130。從衡量群落物種優(yōu)勢集中性的辛普森指數(shù)來看，魯西北平原區(qū)和魯北濱海區(qū)（分別為0.1318，0.1644）明顯高于其他地區(qū)（0.0818～0.1108）。從各地區(qū)雜草群落的均勻度指數(shù)來看，以魯西南平洼區(qū)、魯中山區(qū)和魯南山區(qū)最高，在0.7326～0.7602之間，魯西北平原區(qū)、魯北濱海區(qū)和膠東丘陵區(qū)較低（在0.6311～0.6858之間），這與其他指數(shù)反應(yīng)的趨勢基本一致（表2）。

表2 山東省不同地區(qū)小麥田雜草群落的物種多樣性Table 2 Species diversity of weed communities among different wheat regions of Shandong Province

將各地區(qū)RA≥1.0的雜草構(gòu)成矩陣進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果表明山東省冬小麥田的雜草群落可以劃分為4組，魯西南平洼區(qū)和魯南山區(qū)群落結(jié)構(gòu)類似，膠東丘陵區(qū)、膠濰河谷平原區(qū)和魯中山區(qū)群落結(jié)構(gòu)類似，魯西北平原區(qū)和魯北濱海區(qū)與其他地區(qū)差異較大，尤其是魯北濱海區(qū)。其中組內(nèi)歐氏距離最小的是魯南山區(qū)和魯西南平洼區(qū)，為9.99，最大的是魯西北平原區(qū)和魯北濱海區(qū)，為16.40（圖2）。

3 討論與結(jié)論

雜草群落的組成受自然地理環(huán)境、農(nóng)田生態(tài)條件及管理方式等方面因素的綜合影響［22－23］。我們調(diào)查的結(jié)果表明，從發(fā)生優(yōu)勢度來看，播娘蒿和薺菜為小麥田的傳統(tǒng)優(yōu)勢雜草，在全省范圍內(nèi)均大面積分布；此外豬殃殃、雀麥、麥瓶草、小花糖芥、麥家公、看麥娘、節(jié)節(jié)麥、打碗花等雜草也為山東省小麥田的主要雜草，其中近幾年發(fā)展較為迅速且難以防除的節(jié)節(jié)麥主要分布在魯西北平原區(qū)。除了這些優(yōu)勢雜草外，山東各地區(qū)小麥田雜草的發(fā)生有較大的差異，主要與輪作方式、自然地理環(huán)境及雜草管理方式有關(guān)，如魯西南平洼地區(qū)因為水源豐富，降水量多，主要是小麥、玉米輪作，所以雜草種類最多，為47種，且發(fā)生數(shù)量大，香農(nóng)指數(shù)、辛普森指數(shù)和均勻度指數(shù)分別為2.9270，0.0818，0.7602，該區(qū)域除常規(guī)的播娘蒿、薺菜、豬殃殃發(fā)生較重外，其他澤漆、婆婆納、野燕麥、繁縷等發(fā)生也較重；魯中山區(qū)和魯南山區(qū)雖然地處山區(qū)，但基本為小麥、玉米輪作，僅黃河灘涂部分和臨沂部分區(qū)域為小麥、水稻輪作，雜草發(fā)生種類和數(shù)量均較大；膠東丘陵地區(qū)（除水稻茬小麥田）大部分地區(qū)為玉米、春花生、小麥輪作或2年3作，所以雜草種類處于中等，為42種，發(fā)生密度也處于中等，香農(nóng)指數(shù)和均勻度指數(shù)分別為2.3589，0.6311；膠濰河谷平原區(qū)雖然地處平原且水澆條件好，但該區(qū)域物種豐富，冬季除小麥外還有大量的保護(hù)地蔬菜種植，所以其雜草種類、雜草數(shù)量等均低，香農(nóng)指數(shù)和均勻度指數(shù)略高于膠東丘陵區(qū)、魯西北平原區(qū)和魯北濱海區(qū)，明顯低于其他地區(qū)；魯西北平原區(qū)和魯北濱海區(qū)中部分地區(qū)為小麥、棉花輪作，且魯北濱海區(qū)鹽堿地面積大，所以雜草種類最少、發(fā)生量也最小，雜草種類為33和32種，香農(nóng)指數(shù)和均勻度指數(shù)均明顯低于其他地區(qū)。

圖2 山東省冬小麥田雜草群落的聚類分析Fig.2 Hierarchical cluster analysis of weed community in winter wheat fields in Shandong

對比調(diào)查數(shù)據(jù)可以看出，山東省麥田雜草種群變化和群落演替非常明顯。單子葉雜草種類越來越多，發(fā)生危害逐年加重。蔣仁棠等［13］和王金信［14］在20世紀(jì)90年代的調(diào)查結(jié)果表明，禾本科雜草僅稻麥輪作區(qū)看麥娘和鹽堿澇洼麥區(qū)有堿茅危害。目前，除了上述兩種禾本科雜草仍持續(xù)危害以外，雀麥在全省普遍發(fā)生，節(jié)節(jié)麥在山東西半部分普遍發(fā)生，且發(fā)生較重，其他禾本科雜草如多花黑麥草、野燕麥、蠟燭草、棒頭草和日本看麥娘等在局部地區(qū)危害嚴(yán)重，稻麥輪作區(qū)硬草、菵草發(fā)生危害嚴(yán)重；另外，豬殃殃、打碗花等惡性雜草危害逐年加重，現(xiàn)在已上升為山東省普遍發(fā)生且危害嚴(yán)重的雜草，另外雙子葉雜草澤漆、婆婆納等在部分地區(qū)發(fā)生嚴(yán)重，也已上升為區(qū)域性優(yōu)勢雜草。雜草群落的演替主要與耕作施肥及栽培方式的變化、單一除草劑的連年使用、聯(lián)合收割機(jī)的跨區(qū)作業(yè)、地區(qū)間麥種的引種等有關(guān)，譬如免耕技術(shù)的推廣會使適宜淺層土壤萌發(fā)的雜草種子大量繁殖，長期使用單一除草劑會使效果較差的雜草逐漸上升為主要雜草，從而引起雜草群落的變化。

從山東省小麥田雜草的綜合優(yōu)勢度來看，播娘蒿、薺菜、豬殃殃、雀麥、麥瓶草、小花糖芥、麥家公、看麥娘、節(jié)節(jié)麥、打碗花這10種優(yōu)勢雜草和刺兒菜、澤漆、繁縷、牛繁縷、菵草、硬草、野燕麥、日本看麥娘、寶蓋草、多花黑麥草、藜、泥胡菜、阿拉伯婆婆納、蚤綴等14種區(qū)域性優(yōu)勢雜草是小麥田主要雜草種類。根據(jù)本次調(diào)查結(jié)果，按照不同區(qū)域優(yōu)勢雜草的種類，制定適合各區(qū)域小麥田雜草防除的措施是本研究結(jié)果的意義所在。

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