云南保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田雜草種群組成與多樣性特征

劉倩 嚴(yán)煒 張林輝 沈正松 熊賢坤 李忠賢 周迎春 段春芳 姜太玲 李月仙 李亞男 邰杰 杜麗 劉光華

摘? 要：為了解云南保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田雜草種群組成及多樣性特征，為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)田雜草的科學(xué)防治提供依據(jù)。在保山石漠化地區(qū)選擇主要作物皇竹草（Pennisetum sinese Roxb）、核桃（Juglans regia L.）、煙草（Nicotiana tabacum L.）、玉米（Zea mays L.）進(jìn)行農(nóng)田雜草多樣性調(diào)查。結(jié)果表明，該地區(qū)共有30科49種雜草，其中菊科（Compositae）和禾本科（Gramineae）雜草種類最多，發(fā)生頻度最高的前10種雜草分別是：白花鬼針草（Bidens pilosa L. var. radiata Sch.-Bip.）、牛膝菊（Galinsoga parviflora Cav.）、馬唐[Digitaria sanguinalis （L.） Scop.]、鴨跖草（Commelina communis）、金蕎麥[Fagopyrum dibotrys （D. Don） Hara]、尼泊爾蓼（Polygonum nepalense Meisn.）、豨薟（Siegesbeckia orientalis L.）、牛筋草[Eleusine indica （L.） Gaertn.]、荷蓮豆草（Drymaria diandra）、鐵莧菜（Acalypha australis L.）;生態(tài)位寬度值前10的雜草與發(fā)生頻度最高的雜草種類一致。核桃地的雜草物種數(shù)最多，煙草地最少，樣地Shannon（H）指數(shù)、均勻度平均數(shù)分別為2.83、0.64，農(nóng)田兩兩間的Jaccard相異系數(shù)、Baray-Curtis距離系數(shù)最大的為核桃與煙草，煙草與玉米的Jaccard相異系數(shù)最小，距離系數(shù)最小的為核桃與玉米，其平均數(shù)分別是0.67、0.74，說(shuō)明保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田雜草多樣性高，應(yīng)結(jié)合土壤氣候、農(nóng)事操作等科學(xué)防治雜草。

關(guān)鍵詞：保山;喀斯特石漠化;種群;多樣性

中圖分類號(hào)：S451? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Population Composition and Diversity Features of Weed in Farmland of Karst Rocky Desertification Region of Baoshan， Yunnan， China

LIU Qian1， YAN Wei1， ZHANG Linhui1，2， SHEN Zhengsong1， XIONG Xiankun1， LI Zhongxian1， ZHOU Yingchun1， DUAN Chunfang1， JIANG Tailing1， LI Yuexian1， LI Yanan1， TAI Jie3， DU Li4， LIU Guanghua1*

1. Institute of Tropical and Subtropical Cash Crops， Yunnan Academy of Agriculture Sciences， Baoshan， Yunnan 678000， China; 2. Baoshan Quanxin Agricultural Science and Technology CO.， Ltd， Baoshan， Yunnan 678000， China; 3. Baoshan Fruits & Vegetables Techniques Support Centre， Baoshan， Yunnan 678000， China; 4. Agricultural Comprehensive Service Center of Wafang Yi and Miao Nationality Township in Longyang District， Baoshan， Yunnan 678009， China

Abstract： In order to understand the population composition and diversity features of weeds in farmland of karst rocky desertification region of Baoshan， Yunnan， and to provides a basis for the scientific control of local farmland weeds， a survey on the diversity of farmland weeds was carried out in the main crops （Pennisetum sinese Roxb， Juglans regia L.， Nicotiana tabacum L. and Zea mays L.） in the rocky desertification region of Baoshan. There were 49 species of weeds in 30 families in the region， of which Compositae and Gramineae weeds had the most species. The top ten weeds with the highest occurrence frequency were Bidens pilosa L. var. radiata Sch.-Bip.， Galinsoga parviflora Cav.， Digitaria sanguinalis （L.） Scop.， Commelina communis， Fagopyrum dibotrys （D. Don） Hara， Polygonum nepalense Meisn.， Siegesbeckia orientalis L.， Eleusine indica （L.） Gaertn.， Drymaria diandra， Acalypha australis L.. The top ten weeds in the niche breadth value were consistent with the most frequent weed species. Juglans regia L. fields had the largest number of weed species and Nicotiana tabacum L. fields the least. The average of Shannon （H） index and evenness of the plots was 2.83 and 0.64， respectively. The Jaccard dissimilarity coefficient and Baray-Curtis distance coefficient of Juglans regia L. and Nicotiana tabacum L. were the largest between the farmland. The smallest Jaccard dissimilarity coefficient was Nicotiana tabacum L. and Zea mays L.， the Baray-Curtis distance coefficient was Juglans regia L. and Zea mays L.， and the averages was 0.67 and 0.74， respectively. It shows that the diversity of weeds in the farmland of karst rocky desertification area of Baoshan is high， and the weed control should be combined with soil climate and agricultural operation scientific controls.

Keywords： Baoshan; karst rocky desertification; population; diversity

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.04.038

喀斯特石漠化被稱為“地球癌癥”，是由于自然和人為因素的雙重影響，造成地表植被遭破壞，嚴(yán)重的土壤侵蝕導(dǎo)致基巖大面積裸露，礫巖堆積，土壤生產(chǎn)力嚴(yán)重下降，地表呈現(xiàn)類似荒漠化景觀的土地退化乃至消失的現(xiàn)象，全球喀斯特分布面積達(dá)2.2×107 km2，約占陸地面積的15%，我國(guó)西南巖溶地區(qū)面臨的最為嚴(yán)重的環(huán)境災(zāi)害，其中以貴州省和云南省最為嚴(yán)重[1-4]。截至2016年，云南省喀斯特石漠化土地面積為235.2萬(wàn)hm2，占全省石漠化土地面積的29.6%，涉及11個(gè)州（市）65各縣（市、區(qū)）695個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）。其中保山市喀斯特石漠化面積3.6萬(wàn)hm2，占全省石漠化面積的1.5%，盡管喀斯特石漠化地區(qū)土壤貧瘠，通過(guò)多年的人為干預(yù)，已有很大面積的石漠化土地作為農(nóng)田耕地使用。

前人對(duì)石漠化地區(qū)植物群落多樣性方面的調(diào)查研究，主要是使用喬灌草植被種類的豐富度反映石漠化地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)程度，此外對(duì)喀斯特石漠化苔蘚植物多樣性和喀斯特石漠化種子植物多樣性研究較多，而對(duì)喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田雜草的調(diào)查較少，但在實(shí)際生產(chǎn)中，農(nóng)田雜草與農(nóng)作物爭(zhēng)肥、爭(zhēng)水、爭(zhēng)光，傳播病蟲(chóng)害，分泌有毒物質(zhì)，嚴(yán)重威脅農(nóng)作物品質(zhì)及產(chǎn)量，危害喀斯特石漠化地區(qū)的脆弱生態(tài)[5-12]。通過(guò)本次調(diào)查分析，以期弄清云南保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田雜草種群組成及多樣性特征，為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)田雜草的科學(xué)防治提供依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 試驗(yàn)植物及樣地概況? 試驗(yàn)植物為皇竹草（Pennisetum sinese Roxb）、核桃（Juglans regia L.）、煙草（Nicotiana tabacum L.）、玉米（Zea mays L.），調(diào)查樣地基本信息見(jiàn)表1。

1.2? 方法

1.2.1? 調(diào)查方法? 用GPS測(cè)量調(diào)查點(diǎn)的海拔;鋼卷尺測(cè)量雜草植株高度，用1 m×1 m的樣方框采用倒“W”9點(diǎn)取樣法進(jìn)行樣點(diǎn)設(shè)定，測(cè)定樣方里雜草的種類、數(shù)量。參照《中國(guó)雜草志》[13-18]、中國(guó)植物志（http：//frps.iplant.cn/）等對(duì)雜草種類進(jìn)行鑒定記錄。

1.2.2? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析? 使用DPS V9.01軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出各種雜草的發(fā)生頻度、生態(tài)位寬度、均勻度、Shannon（H）指數(shù)、農(nóng)田兩兩間的Jaccard相異系數(shù)及Baray-Curtis距離系數(shù)。生態(tài)位寬度值大則表明雜草在調(diào)查區(qū)域內(nèi)的分布多且發(fā)生量大，均勻度用于反映雜草發(fā)生的均勻性，Shannon（H）指數(shù)用于反映特定生境內(nèi)種的多樣性（α多樣性），Jaccard相異系數(shù)及Baray-Curtis距離系數(shù)用于反映雜草群落之間物種組成的相異性（β多樣性）[19-21]。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田雜草種群組成

通過(guò)調(diào)查，保山喀斯特石漠化地區(qū)雜草有29科49種（表2），其中菊科10種，禾本科5種，大戟科、旋花科、錦葵科、蓼科、鴨跖草科、茄科、酢漿草科各有2種，唇形科、薔薇科、藤黃科、鳳仙花科、豆科、牻牛兒苗科、天南星科、車前科、馬鞭草科、爵床科、石竹科、中國(guó)蕨科、

蕨科、柳葉菜科、馬錢科、茜草科、莧科、十字花科、椴樹(shù)科、莎草科各1種。其中菊科雜草10種，占雜草總數(shù)的20.4%，禾本科雜草5種，占雜草總數(shù)的10.2%;雜草生長(zhǎng)習(xí)性多以一年生為主;形態(tài)特征除錦葵科的2種雜草為亞灌木外，均為草本;生態(tài)習(xí)性方面，旱生有25種，可濕生24種;以種子繁殖的雜草有44種，約占89.8%。

在皇竹草、核桃、煙草、玉米地的樣方中，共有27種雜草的出現(xiàn)頻度>10%（表3），其中平均高度最高的為小蓬草，為55.5 cm，其次為白茅49.5 cm，白花鬼針草、青蒿、破壞草、豨薟、細(xì)柄草、假酸漿的平均高度都在20 cm以上。出現(xiàn)頻度最高的是白花鬼針草，高達(dá)75.00%，牛膝菊為72.22%，馬唐為69.44%，鴨跖草為66.67%，金蕎麥、尼泊爾蓼均為63.89%，豨薟、牛筋草均為41.67%，荷蓮豆草為38.89%，鐵莧菜為33.33%，此外，鳳仙花、藿香薊、青蒿、破壞草等17種草的發(fā)生頻度在10%～30%之間。對(duì)以上27中雜草的生態(tài)位寬度進(jìn)行分析，排位前10的雜草分別是：白花鬼針草（12.81）、馬唐（11.71）、牛膝菊（11.20）、尼泊爾蓼（10.92）、豨薟（10.08）、鴨跖草（9.68）、金蕎麥（8.42）、荷蓮豆草（8.14）、牛筋草（8.13）、鐵莧菜（6.32）。從以上結(jié)果可以看出，這10種雜草與出現(xiàn)頻度前10的雜草種類一致，在保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田分布較廣，危害嚴(yán)重。

2.2? 保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田外來(lái)入侵雜草

通過(guò)保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田外來(lái)入侵雜草名錄（表4）可以看出，該地區(qū)共有5科11種外來(lái)雜草，其中菊科6種，約占入侵雜草總數(shù)的54.5%;錦葵科2種，約占入侵雜草總數(shù)的18.2%;旋花科1種，約占入侵雜草總數(shù)的9.1%;柳葉菜科1種，約占入侵雜草總數(shù)的9.1%;茄科1種，約占入侵雜草總數(shù)的9.1%。從原產(chǎn)地分析，來(lái)自南美洲的雜草達(dá)9種，約占到入侵雜草總數(shù)的81.8%，而入侵雜草的危害季節(jié)多為夏秋季。

2.3? 保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田雜草的多樣性

通過(guò)表5可以看出，核桃地的雜草種群數(shù)最多，有29種，煙草地的雜草種群數(shù)最少，有16種，保山喀斯特地區(qū)農(nóng)田雜草的海拔和土壤類型、地形、地貌等氣候環(huán)境差異不大，但不同作物的種植管理存在很大差別：核桃為多年生木本喬木植物，種植株行距4 m×5 m，不覆膜，日常管理對(duì)其進(jìn)行施肥、除草、修剪及病蟲(chóng)害的防治。核桃樹(shù)水分依靠自然降雨，施肥一般在秋季，主要以酵素和氮肥為主，補(bǔ)充鉀肥、磷肥，每年追肥2～3次，分別是花前期、盛花期、夏季中旬，結(jié)合施肥每年人工除草2～3次，林下空地多而施肥次數(shù)較少，這樣核桃地的雜草種群及雜草群落相對(duì)復(fù)雜和多樣;而煙草是一年生草本木質(zhì)化植物，管理精細(xì)：每年3月將前茬作物光葉紫花苕進(jìn)行深翻曬垡，翻耕深度在20 cm以上，翻耕后不馬上起壟，于移栽前1個(gè)月左右起壟待栽，按1.2 m行距開(kāi)廂起壟，壟高達(dá)到30 cm以上，采用膜下移栽法，移栽后進(jìn)行灌水、中耕培土、打頂、病蟲(chóng)害防治等，由于深翻曬垡，地膜覆蓋等措施，且每年化學(xué)除草2～3次，人工除草1～2次，能有效清理耕作層土壤中的雜草種子，這樣煙草地的雜草種群及雜草群落相對(duì)簡(jiǎn)單和單一化，故核桃地的雜草種群數(shù)多于煙草地雜草種群數(shù)。

使用Shannon（H）指數(shù)反映特定生境內(nèi)種群的多樣性（α多樣性）[21]，從表5可以看出，煙草地雜草的Shannon（H）指數(shù)最大（3.19），α多樣性最高，雜草的多樣性最高;而皇竹草地雜草的Shannon（H）指數(shù)最?。?.55），α多樣性最低。均勻度用于反映樣地雜草發(fā)生是否均勻，從表5可以看出，煙草地的雜草發(fā)生最均勻（0.80），而皇竹草地的雜草發(fā)生最不均勻（0.55），農(nóng)田兩兩間的平均值為0.64，說(shuō)明各樣地中雜草的發(fā)生較為均勻。

保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田兩兩間的Jaccard相異系數(shù)（β多樣性）及Baray-Curtis距離系數(shù)結(jié)果見(jiàn)表6。從表6可見(jiàn)，農(nóng)田兩兩間的Jaccard相異系數(shù)最大的為核桃與煙草（0.75），煙草與玉米的Jaccard相異系數(shù)最?。?.56），兩兩間的平均數(shù)為0.67;基于樣地中各雜草的數(shù)量調(diào)查農(nóng)田兩兩之間的Baray-Curtis距離系數(shù)在0.65～0.80之間，平均為0.74，距離系數(shù)最大的為核桃與煙草（0.80），距離系數(shù)最小的為核桃與玉米（0.65），就β多樣性而言，調(diào)查農(nóng)田雜草的多樣性均較高。

3? 討論

本研究表明，保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田有29科49種雜草，其中白花鬼針草、牛膝菊、馬唐、鴨跖草、金蕎麥、尼泊爾蓼、豨薟、牛筋草、荷蓮豆草、鐵莧菜等雜草出現(xiàn)頻度、生態(tài)位寬度最大。段燕平[22]等對(duì)保山市烤煙地的雜草調(diào)查表明：保山烤煙地有雜草35個(gè)科，136種，以上出現(xiàn)頻度最大的雜草均出現(xiàn)其中，本研究結(jié)果與之具有一致性，但雜草種群的數(shù)量較前人研究少，這可能因?yàn)檎{(diào)查范圍、土壤類型、地形地貌不同（保山喀斯特農(nóng)田僅為保山農(nóng)田的一部分）所致。

本研究結(jié)果表明，保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田出現(xiàn)頻度最高的是白花鬼針草、牛膝菊等菊科植物，外來(lái)入侵雜草同樣為菊科植物。該結(jié)果與前人研究發(fā)現(xiàn)云南省主要外來(lái)雜草為菊科和禾本科植物，菊科所占比例最大的結(jié)果一致[17，23]，這可能與菊科植物的繁殖方式有關(guān)，菊科的頭狀花序能產(chǎn)生大量的瘦果并隨風(fēng)飄散，繁殖能力強(qiáng)。

本研究發(fā)現(xiàn)，核桃地的雜草種群數(shù)最多，煙草地的雜草種群數(shù)最少?？赡苁且?yàn)椴萑郝浒l(fā)生演替規(guī)律受多種環(huán)境因素和種植制度影響[24-26]所致，保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田不同作物管理不同，導(dǎo)致雜草種群數(shù)不同，如核桃管理相對(duì)粗放，日常管理主要進(jìn)行修剪、施肥、每年除草2～3次，故核桃地的雜草種群數(shù)最多;而煙草地管理精細(xì)，進(jìn)行深耕曬垡、開(kāi)廂起壟、地膜覆蓋種植、每年多次化學(xué)和人工除草，使煙草地的雜草種群數(shù)最少。

保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田雜草的多樣性豐富，α多樣性和β多樣性的各個(gè)指數(shù)都很高。因不同的雜草種類具有不同的生態(tài)習(xí)性，導(dǎo)致農(nóng)戶面臨著除草劑選擇難，防治效果差的情況，但雜草多樣性對(duì)于維持生態(tài)平衡及農(nóng)作物的持續(xù)生產(chǎn)具有正面意義[27-29]，如從伴生雜草中找出具有特異性及開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的雜草。因此，在生產(chǎn)中，要結(jié)合喀斯特石漠化的特殊土壤及氣候環(huán)境，采用機(jī)械、物理、化學(xué)、生物防治相結(jié)合的方式進(jìn)行雜草防治，建議深耕曬垡結(jié)合使用農(nóng)家肥、有機(jī)肥、生物菌肥等，以達(dá)到改良土壤養(yǎng)分及防治雜草的效果，可使用萌前除草劑進(jìn)行雜草防治，在雜草高發(fā)期，也可適量使用莠去津等除草劑。此外，要準(zhǔn)確闡明保山喀斯特地區(qū)農(nóng)田雜草群落的結(jié)構(gòu)與氣候、農(nóng)事操作等因子的關(guān)系，今后需要開(kāi)展更加持續(xù)全面的工作。

綜上所述，本研究結(jié)果表明：保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田雜草有29科49種，其中以菊科和禾本科為主，白花鬼針草、牛膝菊、馬唐、鴨跖草、金蕎麥、尼泊爾蓼、豨薟、牛筋草、荷蓮豆草、鐵莧菜等雜草的出現(xiàn)頻度、生態(tài)位寬度最大，在保山喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)田分布較廣，危害嚴(yán)重;農(nóng)田雜草的Shannon（H）指數(shù)和均勻度、農(nóng)田兩兩間的Jaccard相異系數(shù)、Baray-Curtis距離系數(shù)都較高，表明該地的雜草多樣性豐富，應(yīng)結(jié)合土壤氣候、農(nóng)事操作等科學(xué)防治雜草。

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