玉米苗期田間藜科雜草的空間分布型及其抽樣技術(shù)

李平

摘要：為了給大田玉米苗期藜科雜草科學(xué)防治和預(yù)測預(yù)報提供參考，采用空間分布型檢驗(yàn)、聚集強(qiáng)度指標(biāo)檢驗(yàn)和線性回歸方法，研究了苗期露地玉米田藜科雜草空間分布型及其抽樣技術(shù)。結(jié)果表明：河西地區(qū)苗期露地玉米田藜科雜草空間分布型呈聚集分布，根據(jù)Iwao回歸和Iwao理論抽樣模型，得出其最適抽樣模型為n=3.841 6/D2（1.360 2/■-0.101 6），序貫抽樣模型為T（1、 2）=4n±3.828■。

關(guān)鍵詞：苗期;露地玉米田;藜科雜草;空間分布型;理論抽樣模型

中圖分類號：S513;S451? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1001-1463（2021）12-0062-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.12.015

Spatial Distribution Pattern and Sampling Technology of Chenopodiaceae Weeds in Corn Fields at Seeding Stage

LI Ping

（Wuwei Agricultural and Technology Extension Center，Wuwei Gansu 733000， China）

Abstract：In order to provide the reference for the control and prediction of Chenopodiaceae weeds in corn fields at the seedling stage， the spatial distribution pattern and sampling technology of Chenopodiaceae weeds in open fields of corn without plastic film covering were studied by using spatial distribution pattern test，aggregation intensity index test and linear regression methods. The result showed that the spatial distribution of Chenopodiaceae weeds in open fields of corn at seedling stage in Hexi Area was aggregation distribution. According to Iwao regression and Iwao theoretical sampling model， the optimal? sampling model was n=3.841 6/D2（1.360 2/-0.101 6） and the sequential sampling model was T （1、 2）=4n±3.828.

Key words：Seeding stage;Open field of corn;Chenopodiaceae weeds;Spatial distribution pattern;Theoretical sampling model

玉米是甘肅主要糧食作物，也是甘肅優(yōu)勢農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)之一，玉米生產(chǎn)安全對保障全省乃至全國糧食安全具有十分重要的意義 [1 - 3 ]。藜科植物是我國北方干旱地區(qū)的主要雜草類型之一，也是甘肅河西地區(qū)的主要雜草類型之一。藜科植物多數(shù)為一年生草本，少數(shù)為半灌木或灌木，極少數(shù)為小喬木。全球有藜科植物約130屬1 500余種，廣泛分布于各大洲，主要分布于歐亞大陸、南北美洲、非洲和大洋洲的沙漠、荒漠、半干旱及鹽堿地區(qū)。我國有藜科植物39屬180余種，廣泛分布于全國各地，但主要生長在鹽堿地區(qū)和北方各省的干旱地區(qū)。其特點(diǎn)是根系發(fā)達(dá)，多數(shù)器官組織液中富含鹽分，通過與其他植物競爭地上和地下的空間、光照、空氣、水分、養(yǎng)分等抑制其他植物的生長[4 ]。近年來，筆者在金昌市永昌縣和武威市涼州區(qū)部分玉米生產(chǎn)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，藜科雜草是玉米幼苗期最典型的雜草類型，這與其他學(xué)者的研究一致[5 - 9 ]。目前，河西灌區(qū)玉米田藜科雜草空間分布型及其預(yù)測預(yù)報技術(shù)研究鮮有報道，生產(chǎn)中還存在部分農(nóng)戶對藜科雜草化學(xué)防治不合理、專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治科學(xué)依據(jù)亟待提高的問題。筆者在甘肅武威市涼州區(qū)選擇玉米苗期開展了藜科雜草空間分布型及其抽樣技術(shù)調(diào)查研究，旨在為大田玉米苗期藜科雜草科學(xué)防治和預(yù)測預(yù)報提供參考。

1? ?材料與方法

1.1? ?調(diào)查地點(diǎn)和方法

調(diào)查地點(diǎn)位于甘肅省武威市涼州區(qū)和平鎮(zhèn)新五村。當(dāng)?shù)仄骄０? 613 m，年均降水160 mm，土壤類型為薄層灌漠土，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量為16.5 g/kg。指示玉米品種為宏博66雜交種，由甘肅金西北種業(yè)科技有限公司生產(chǎn)并提供。采用露地直播種植方式，株行距為0.2 m×0.5 m。于2021年5月6 — 7日在玉米3葉1心期隨機(jī)調(diào)查5塊玉米樣本田，樣本田面積均為1 100 m2。每塊樣本田均按棋盤式橫向均勻選擇5個點(diǎn)、縱向均勻選擇10個點(diǎn)，共選擇50個點(diǎn)，每點(diǎn)為1個樣方，每個樣方0.2 m2。每個樣本田調(diào)查樣方50個，共計250個樣方，分別統(tǒng)計各樣方內(nèi)藜科雜草數(shù)量，制作χ2頻次表（表1）。

1.2? ?空間分布型檢驗(yàn)

1.2.1? ?聚集度指標(biāo)檢驗(yàn)? ?采用擴(kuò)散系數(shù)C、Cassie指標(biāo)CA、Lloyd聚集指數(shù)M*/m、David&Moore叢生指數(shù)I以及聚集均數(shù)λ檢驗(yàn)空間分布型[10 - 12 ]。

1.2.2? ?線性回歸檢驗(yàn)? ?將平均擁擠度M*與平均密度值做Iwao回歸M*=α+β。α為基本擴(kuò)散指數(shù)，β為密度擴(kuò)散系數(shù)。當(dāng)α > 0，個體間相互吸引，分布的基本成分是個體群;當(dāng)α=0，分布的基本成分是單個個體;當(dāng)α < 0，個體間相互排斥。當(dāng)β=1時，隨機(jī)分布;當(dāng)β< 1時，均勻分布;當(dāng)β > 1時，聚集分布。將方差S2與平均密度取對數(shù)值后做Taylor回歸lg（S2）=lga+blg（）。當(dāng)b=1時，空間分布為隨機(jī)分布;當(dāng)b > 1時，空間分布為聚集分布;當(dāng)b趨近于0時，空間分布為均勻分布。

1.3? ?理論抽樣模型和序貫抽樣模型

Iwao理論抽樣模型n=t2/d2[（α+1）/+ β-1]，n為最適抽樣數(shù)或理論抽樣數(shù)，為平均密度，D為允許誤差，t為置信度分布值，α、β同Iwao回歸模型參數(shù)。

Iwao序貫抽樣模型T（1、 2）=nm0±t，加號計算可得到雜草密度的上限值T1，減號計算可得到雜草密度的下限值T2。n即抽樣數(shù)，m0為防治指標(biāo)，t為置信度分布值（一般取95%置信區(qū)間即t=1.96）;α、β同Iwao理論抽樣模型參數(shù)。田間調(diào)查時，若累計查得雜草數(shù)量大于上限值T1，說明雜草密度高于防治指標(biāo)，需要進(jìn)行防治;若累計查得雜草數(shù)量低于下限值T2，說明雜草密度低于防治指標(biāo)，不需要防治;若累計查得雜草數(shù)量處于上下限值之間，需繼續(xù)取樣調(diào)查。

最大抽樣數(shù)模型Nmax=t2/d2[（α+1）m0+（β-1）m02）]，d為估計雜草密度允許的置信區(qū)間，m0、t、α、β同Iwao序貫抽樣模型參數(shù)。當(dāng)田間調(diào)查到最大抽樣數(shù)時，若累計查得雜草數(shù)量仍在上下限之間，則根據(jù)該點(diǎn)最靠近的那一邊界限值判斷是否需要防治。

1.4? ?數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和DPS 17.10軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?空間分布型檢驗(yàn)

從表1可知，1～5號田的χ2值均小于該自由度下負(fù)二項(xiàng)分布P0.05時的χ2值，表示上述田間雜草實(shí)際分布與負(fù)二項(xiàng)分布模型顯著相符。負(fù)二項(xiàng)分布屬于聚集分布，可得出1～5號地藜科雜草空間分布型都顯著呈聚集分布。

從表2可知，1～5號田的擴(kuò)散系數(shù)C > 1，Lloyd聚集指數(shù)M*/m > 1，Cassie指數(shù)CA > 0，叢生指數(shù)I > 0，表示藜科雜草在玉米苗期的田間分布型呈聚集分布;所有田塊的聚集均數(shù)λ > 2，表示雜草田間聚集分布是受環(huán)境條件或藜科植物本身特性的任一個因素決定。聚集均數(shù)λ和平均密度方程式是λ=1.039 6-0.155 2（R2=0.987 8），經(jīng)檢驗(yàn)，F(xiàn)=242.8 > F0.01，表示藜科雜草的聚集程度與平均密度極顯著正相關(guān)。

2.2? ?理論抽樣模型與序貫抽樣模型

平均擁擠度（M*）和平均密度（）之間Iwao回歸極顯著，方程式M*=0.898 4+0.360 2（R2=0.942 1），經(jīng)檢驗(yàn)，F(xiàn)=48.8 > F0.01。同時由于模型中基本擴(kuò)散指數(shù)α=0.360 2 > 0且密度擴(kuò)散系數(shù)β=0.898 4≈1，表示雜草的實(shí)際空間分布型顯著呈聚集分布的負(fù)二項(xiàng)分布型。方差（S2）和平均密度（）之間Taylor回歸不顯著，方程式lg（S2）=0.128 3+0.777 9lg（）（R2=0.702 6），經(jīng)檢驗(yàn)，F(xiàn)=7.1 < F0.05。根據(jù)? ?Iwao回歸式和Iwao理論抽樣模型，一般取95%置信度（即t=1.96），可得出苗期露地玉米田的藜科雜草最適抽樣模型為n=3.841 6/D2（1.360 2/-0.101 6）。

根據(jù)Iwao序貫抽樣模型，若假定本例的藜科雜草防治指標(biāo)為4株/0.2 m2，即m0=4.0;取95%置信區(qū)間即t=1.96，可得出相應(yīng)序貫抽樣方程為T（1、 2）=4n±3.828。田間調(diào)查時，若累計查得雜草數(shù)量大于上式上限值T1時，即雜草密度高于防治指標(biāo)，需要開展防治;若累計查得雜草數(shù)量小于上式下限值T2時，即雜草數(shù)量低于防治指標(biāo)，不需要防治;若查得雜草數(shù)量處于T1～T2時，仍需繼續(xù)取樣調(diào)查。

根據(jù)最大抽樣模型，一般取95%置信值即t=1.96。本例當(dāng)允許誤差取0.1時，可得出Nmax≈91.6，即防治指標(biāo)藜科雜草數(shù)量（4.0±0.4）株/0.2 m2時，田間調(diào)查的最大抽樣數(shù)是92個;當(dāng)允許誤差取0.2時，可得出Nmax≈22.9，即防治指標(biāo)藜科雜草數(shù)量（4.0±0.8）株/0.2 m2時，田間調(diào)查的最大抽樣數(shù)是23個;當(dāng)允許誤差取0.3時，可得出Nmax≈10.1，即防治指標(biāo)藜科雜草數(shù)量（4.0±1.2）株/0.2 m2時，田間調(diào)查的最大抽樣數(shù)是10個。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)允許誤差范圍和預(yù)備調(diào)查時的平均藜科雜草密度先求出最適抽樣數(shù)，再根據(jù)序貫方程求出對應(yīng)T1值和T2值，然后開展田間調(diào)查分析決定是否防治。在序貫分析過程中，有時會遇到調(diào)查數(shù)據(jù)始終在T1～T2，這樣抽樣會一直進(jìn)行下去，得不出是否防治的結(jié)論。此時應(yīng)根據(jù)最大抽樣方程和序貫方程分別求出最大抽樣數(shù)及其對應(yīng)的T1和T2值。當(dāng)調(diào)查到最大抽樣數(shù)時，若累計查得雜草數(shù)量仍在T1～T2，則根據(jù)該數(shù)值最靠近的邊界限值決定是否開展防治。

3? ?結(jié)論與討論

根據(jù)取樣調(diào)查、空間分布型檢驗(yàn)和聚集強(qiáng)度指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果，得出苗期玉米田藜科雜草的空間分布型呈聚集分布的結(jié)論，該結(jié)論與苗期洋蔥田藜科雜草的空間分布型基本一致[12 ]。苗期露地玉米田藜科雜草聚集分布受栽培環(huán)境或藜科植物本身特性的任一個因素決定。筆者通過建立數(shù)學(xué)模型得出了露地玉米苗期田間藜科雜草的最適抽樣模型為n=3.841 6/D2（1.360 2/-0.101 6），序貫抽樣模型為T （1、 2）=4n±3.828。

本研究建立的序貫抽樣方法可供西北地區(qū)玉米種植大戶或基層專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治參考。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)序貫抽樣方法適時組織和開展苗期露地玉米田藜科雜草調(diào)查，決定是否開展防治。

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（本文責(zé)編：鄭立龍）