青海省不同地區(qū)燕麥田雜草組成及群落特征

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(1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學， 甘肅 蘭州 730070； 2. 青海省畜牧獸醫(yī)科學院， 青海 西寧810016)

燕麥(AvenasativaL.)是禾本科(Gramineae)燕麥屬(AvenaL.)的糧草兼用型一年生飼料作物，具有適應性強、產(chǎn)草量高、營養(yǎng)價值高、適口性好等特點[1]。在我國，燕麥主要在華北、西北和青藏高原等地栽培[2-3]。青海省作為牧業(yè)省份，因其低溫、生長季短等不良氣候條件使得燕麥自古以來就是本省的重要農(nóng)作物，且燕麥青干草和青貯燕麥草已成為青海省高寒牧區(qū)枯草季節(jié)的重要飼草來源[4]。

農(nóng)田雜草群落的構(gòu)成及其生物多樣性受環(huán)境條件、耕作制度、作物種類、種植制度及田間管理、除草措施等影響[5-6]。長期使用靶標相同的除草劑可以降低敏感雜草的密度而導致非敏感雜草密度上升，雜草群落發(fā)生快速演替，并可能形成抗藥性雜草種群；同時由于長期形成的耕作習慣改變[7]、相應外來物種的入侵[8]、單一除草劑的使用[9]等原因?qū)е码s草群落組成和結(jié)構(gòu)特征發(fā)生改變。因此掌握農(nóng)田雜草群落組成和結(jié)構(gòu)特征是進行雜草控制的最基礎性工作。近年來，許多學者相繼對小麥[10]、棉花[11]、胡麻[12]、芝麻[13]等作物田雜草進行系統(tǒng)的調(diào)查研究，明確了作物田雜草組成和群落結(jié)構(gòu)特征，為相應農(nóng)田草雜草防控奠定了基礎。如高興菊[14]等研究表明河南省小麥田雜草有77種，播娘蒿、 野燕麥、 薺菜等10種是優(yōu)勢雜草；李秉華[15]等研究表明河北省冬小麥田雜草有61種，播娘蒿、 打碗花、 薺菜、 麥瓶草和麥家公是優(yōu)勢雜草。在燕麥田雜草調(diào)查研究方面，谷雪菲[16]報道內(nèi)蒙古武川縣燕麥雜草有27種，以闊葉雜草為主；楊書成等報道山西五寨縣莜麥田雜草有35種，主要是禾本科，而目前關于青海省燕麥田雜草分布的報道較少。本研究對青海省不同地區(qū)燕麥田雜草種類和群落組成進行了數(shù)量分析，旨在揭示該區(qū)域燕麥田雜草的群落特征，為燕麥田雜草的綜合防控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查地區(qū)概況

根據(jù)青海省不同地區(qū)地理環(huán)境及燕麥主產(chǎn)區(qū)的區(qū)域分布，調(diào)查點分別在西寧市湟中縣、海東市互助縣、平安區(qū)和海北州海晏縣進行，調(diào)查區(qū)具體情況如表1。

表1 調(diào)查區(qū)環(huán)境因子Table 1 Environmental factors of the investigated regional

1.2 調(diào)查方法

2016年6月對青海省4個不同地區(qū)的104塊燕麥田雜草進行詳細的調(diào)查，在104塊燕麥田中每個調(diào)查地隨機選擇5～8塊成片燕麥田，面積約為2 hm2。調(diào)查采用倒置“W”9點取樣法，樣方面積為0.25 m2，調(diào)查其中雜草的種類、株數(shù)，記錄已明確雜草的通用名，不確定雜草采集標本進行編號，隨后加以鑒定，并將鑒定結(jié)果收集、補充到調(diào)查名錄中。植物種類的鑒定參考李揚漢[17]編著的《中國雜草志》，植物拉丁名參考中國科學院植物研究所[18]編著的《新編拉漢英植物名》。

1.3 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計各樣點的調(diào)查數(shù)據(jù)后，計算雜草群落特征指標。

雜草發(fā)生頻率(population frequence, PF) 測定區(qū)域出現(xiàn)某種雜草時，該雜草的PF取1，反之取0，該區(qū)域所有雜草PF 值的和代表該區(qū)域雜草的種類。

雜草頻度= 某種雜草出現(xiàn)的樣方數(shù)/調(diào)查樣方的總數(shù)

相對頻率(relative frequence, RF) =某種雜草 PF值/該區(qū)域雜草種類值

雜草種群密度(population density, PD) =某種雜草的株數(shù)/測定區(qū)域面積

相對密度(relative density, RD) = 某種雜草株數(shù)/區(qū)域內(nèi)所有物種總數(shù)

跟你說吧，原本大家都不同意給你，我一個一個地做工作，講你的特殊情況，求他們，總算都同意了?，F(xiàn)在，錢還在會計那里，你這么急，我先墊上。說著，村長從口袋里摳出一疊票子，塞給牛皮糖。

式中，ith為第i種雜草：jth為第j 種雜草。

根據(jù)各樣點的調(diào)查數(shù)據(jù)計算其物種多樣性及群落的相似性，物種豐富度即樣方中包含的所有雜草種類數(shù)。

香農(nóng)-威納指數(shù)(Shannon -Wiener)H′=-∑Pi×lnPi

辛普森(Simpson)指數(shù)D =∑Pi2

均勻度(Pielou)指數(shù)J =H′/lnS[19]

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。

2 結(jié)果與分析

2.1 青海省不同地區(qū)燕麥田雜草種類

從表2可以看出，青海省不同地區(qū)燕麥田常見雜草有25種，隸屬17個科，其中，菊科5種，占20%；莧科、紫草科、唇形科、紫堇科、茜草科、旋花科、傘形科、石竹科、大薊科、木賊科、牦牛兒苗科、薔薇科、豆科、藜科各1種，占4%；蓼科和十字花科各3種，占12%。一年生雜草8種，占雜草種類總數(shù)的32%；一年或越年生雜草5種，占雜草種類總數(shù)的20%；多年生雜草12種，占雜草種類總數(shù)的48%。

表2 青海省不同地區(qū)燕麥田雜草種類和生活型Table 2 Weed species and life form of oat field in different regions of Qinghai Province

2.2 青海省不同地區(qū)燕麥田雜草劃分

野胡蘿卜、香薷、節(jié)裂角茴香、灰綠藜、豬殃殃在燕麥田相對豐度均大于20，相對密度均大于10，相對頻度均大于10，對燕麥產(chǎn)量有嚴重的影響，屬于優(yōu)勢雜草，其中野胡蘿卜、香薷、節(jié)裂角茴香的相對豐度分別為41.24、38.67、31.22(表3)，在燕麥田能夠大量的存活。從表3還可以看出，薺菜、油菜、老鸛草、苦荬菜、卷莖蓼、娘娘菜、箭筈豌豆等7種雜草在多個地區(qū)均有分布，但是相對豐度較低，對燕麥田影響較小，屬于燕麥田常見雜草；其它13種雜草相對頻度和相對豐度都較小，或者在很小的局部地區(qū)發(fā)生，對燕麥產(chǎn)量影響很小，屬于燕麥田一般雜草。

表3 青海省不同地區(qū)燕麥田雜草發(fā)生情況Table 3 The occurrence of dominant weeds in oat fields in different regions of Qinghai Province

續(xù)表3

注：表中所列為相對豐度在10%以上的雜草

Note: Weeds with an overall relative abundance over 10% were listed in the table

2.3 青海省不同地區(qū)燕麥田雜草的發(fā)生特點及群落結(jié)構(gòu)

自然環(huán)境因素如水肥條件、地理緯度、土壤類型等決定農(nóng)田雜草群落的組成和雜草的發(fā)生[20]。調(diào)查區(qū)域中湟中縣、平安區(qū)、互助縣為區(qū)為典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，海晏縣為高寒牧區(qū)，各地區(qū)土壤地理環(huán)境不同，種植習慣、管理水平差異，燕麥田雜草的發(fā)生種類和群落組成差別較大(表4)。湟中縣燕麥田雜草群落組成為薺菜、灰綠藜、油菜、香薷、節(jié)裂角茴香和豬殃殃；互助縣由香薷、節(jié)裂角茴香、豬殃殃、薺菜、老鸛草、苦荬菜、油菜、灰綠藜、箭筈豌豆等優(yōu)勢種群組成；節(jié)裂角茴香、香薷、灰綠藜、豬殃殃、苦荬菜、刺兒菜、卷莖蓼、委陵菜、毛蓮菜組成平安區(qū)燕麥田雜草群落；海晏縣燕麥田雜草群落主要由香薷、灰綠藜、油菜、節(jié)裂角茴香、野胡蘿卜、娘娘菜組成。

表4 青海省不同地區(qū)燕麥田雜草的相對豐度Table 4 Relative abundance of main weeds in oat fields in different regions of Qinghai Province

2.4 青海省不同地區(qū)燕麥田雜草群落的物種多樣性

青海省不同地區(qū)燕麥田雜草群落的物種多樣性見表5。以物種豐富度來看，各調(diào)查區(qū)域差異顯著(P<0.05)，平安區(qū)燕麥田雜草群落的物種豐富度最高，有21種雜草；互助縣和湟中縣豐富度居中分別有17種和15種；海晏縣豐富度最低，僅有9種，比平安區(qū)低57.1%。所調(diào)查區(qū)域Shannon-Wiener指數(shù)差異顯著(P<0.05)，海晏縣和互助縣在1.564～1.704之間，平安區(qū)最高，為1.808，是湟中縣的1.86倍，說明平安區(qū)燕麥田雜草的種類和數(shù)量高于湟中縣。從Simpson指數(shù)來看，各調(diào)查區(qū)域差異顯著(P<0.05)，湟中縣最高，為0.565，是平安區(qū)的2.56倍，說明湟中縣燕麥田雜草的優(yōu)勢草種比平安區(qū)更明顯。從各地區(qū)雜草群落的Pielou指數(shù)來看，所調(diào)查區(qū)域差異顯著(P<0.05)，海晏縣燕麥田雜草種類較少，而Pielou指數(shù)最高，為0.712，湟中縣最低為0.359，比前者低49.5%，互助縣和平安區(qū)居中，二者分別為0.601和0.594，說明互助縣和平安區(qū)燕麥田雜草的Pielou指數(shù)基本相近，二者差距不大。

表5 青海省不同地區(qū)燕麥田雜草群落的物種多樣性Table 5 Species diversity of weed communities among oat planting in different regions of Qinghai Province

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

Note: Different letters in the same column indicate significant difference at the 0.05 level

2.5 青海省不同地區(qū)燕麥田雜草群落的相似性

將各地區(qū)RA≥10%的雜草構(gòu)成矩陣進行系統(tǒng)聚類分析，從不同地區(qū)雜草群落物種組成的相似性來看(圖1)，青海省不同地區(qū)燕麥田雜草群落可以劃分為3組，互助縣和平安縣雜草群落結(jié)構(gòu)類似，湟中縣和海晏縣分別單獨一組。各縣作物布局、耕作制度、管理措施相近，土壤類型和環(huán)境存在差異，湟中縣土壤類型為黑鈣土，互助縣和平安區(qū)土壤為栗鈣土，降雨量少，均屬于東部農(nóng)業(yè)區(qū)；海晏縣土壤類型為黑鈣土，降雨量充沛，屬青海湖環(huán)湖高寒牧區(qū)。

圖1 青海省不同地區(qū)燕麥田雜草群落的聚類分析Fig.1 Hierarchical cluster analysis of weed community in oat fields in different regions of Qinghai Province

3 討論與結(jié)論

雜草群落的組成受當?shù)刈匀坏乩憝h(huán)境、氣候條件和施肥、輪作等管理方式等方面因素的影響[4-5,21]。青海省東部地區(qū)為典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，海晏縣屬青海湖環(huán)湖高寒牧區(qū)，各地區(qū)土壤地理環(huán)境不同，種植習慣、管理水平差異較大。本研究調(diào)查結(jié)果表明，青海省不同地區(qū)燕麥田優(yōu)勢雜草為野胡蘿卜、香薷、節(jié)裂角茴香、灰綠藜、豬殃殃，這5種雜草在燕麥田分布廣泛，對燕麥產(chǎn)量有嚴重的影響。此外,薺菜、油菜2種雜草在多個地區(qū)均有較大面積的分布，其中薺菜在湟中縣和互助縣廣泛分布，在平安區(qū)也有較大面積的分布，在青海湖環(huán)湖農(nóng)業(yè)區(qū)的海晏縣基本沒有分布；油菜除在平安區(qū)分布較少外，在其他區(qū)域則是廣泛分布。老鸛草、苦荬菜、卷莖蓼、娘娘菜、箭筈豌豆等5種雜草在調(diào)查局部地區(qū)分布較廣泛，其中老鸛草、委陵菜主要分布在互助縣和平安區(qū)，娘娘菜主要分布在海晏縣。不同燕麥種植區(qū)域田間雜草分布都存在一定的差別，這可能是因為燕麥田雜草群落的分布與當?shù)刈匀画h(huán)境和所采用的耕作方式有關。本研究中海晏縣海拔高、氣候冷涼，油菜-燕麥輪作，播種期晚，雜草出苗高峰較東部農(nóng)業(yè)區(qū)推遲20～30 d，其他燕麥種植區(qū)域主要是燕麥的連作，所以海晏縣燕麥種植區(qū)雜草草相與其他地區(qū)差異較大，香薷、灰綠藜、油菜、節(jié)裂角茴香、野胡蘿卜、娘娘菜是該區(qū)域的主要雜草，通過系統(tǒng)聚類分析也得出海晏縣單獨一組，與其他燕麥種植區(qū)雜草草相差異很大。谷雪菲[16]在研究內(nèi)蒙古武川縣燕麥田雜草時也得到了類似的結(jié)論，即保護性耕作條件下燕麥田雜草的種類較傳統(tǒng)耕作中雜草的種類少，具有一定控制雜草的作用。

自然環(huán)境因素如水肥條件、地理緯度、土壤類型等決定農(nóng)田雜草群落的組成和雜草的發(fā)生[9,22]。本調(diào)查研究結(jié)果表明，湟中縣燕麥田雜草群落Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)最低，而Simpson指數(shù)最高，說明湟中縣燕麥田雜草種類少、優(yōu)勢草種比其它地區(qū)更明顯、物種分布的均勻性較差、群落結(jié)構(gòu)簡單，這可能是由于這兩年湟中縣開始在燕麥田噴施單一除草劑甲磺隆，使得除草劑對燕麥田雜草的壓力升高，致使一些敏感性的雜草種群密度下降而不敏感雜草種群密度上升。郭水良等[23]通過除草劑對雜草微觀進化及多樣性研究進一步證實如長期單一使用除草劑，雜草群落結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，使雜草物種多樣性降低，產(chǎn)生抗藥性雜草，增加雜草的防治難度。對于較低的物種豐富度對燕麥田生態(tài)系統(tǒng)的影響還有待進一步的研究。

雜草綜合治理的目的不是完全殺滅雜草，而是控制雜草的危害程度和范圍，維持雜草的多樣性，利用雜草種群間的相互制約，不使某一惡性雜草占優(yōu)勢。對于燕麥田雜草，要依據(jù)不同地區(qū)優(yōu)勢雜草種類和雜草群落結(jié)構(gòu)，選擇適合當?shù)匮帑溕a(chǎn)的耕作措施和除草措施，嚴格控制化學除草劑的使用量，減輕對環(huán)境的污染；同時，及時指導農(nóng)民合理輪換使用除草劑， 延緩雜草抗藥性的產(chǎn)生。對于不同地區(qū)的優(yōu)勢雜草要密切關注，防治一般性雜草轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢雜草，實現(xiàn)青海省燕麥不同種植區(qū)域田間雜草的可持續(xù)治理。