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.山東省農業科學院植物保護研究所，山東 濟南250100；2.山東省植物病毒學重點實驗室，山東 濟南250100；3.山東省植保總站，山東 濟南250100）

小麥（Triticumaestivum）是全世界分布范圍最廣的主要糧食作物，其產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，在當前中國的糧食生產和消費結構中，小麥生產量和消費量占糧食總生產量和消費量均為22%左右［1］。山東省是小麥主產大省之一，常年種植面積300萬hm2［2］。

農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的推廣、單一除草劑的連續使用、地區間未經嚴格檢疫的麥種頻繁引種、聯合收割機的跨區作業等均是造成群落演替的主要因素［3－12］。20世紀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，以越冬發生型和早春發生型雜草為主要優勢種群，常見雜草種類有播娘蒿、薺菜、扁蓄（Polygonumaviculare）、麥瓶草（Sileneconoidea）、麥家公（Lithospermumarvense）等。進入21世紀后，隨著小麥耕作栽培方式的變化和除草劑的頻繁使用，雜草群落發生了很大變化，小麥田單子葉雜草發生種類和數量越來越重，有些以前危害較輕的雙子葉雜草逐漸成為各地區的危害巨大的惡性雜草，部分學者近年來對山東省局部地區小麥田雜草分布也進行了大量報道［15－17］，但未見對山東省小麥田雜草全面分布的報道。

山東省要發展與環境相容的小麥田綜合控草措施，實現對雜草的可持續治理，就必須掌握全省各地小麥田雜草分布現狀和分布規律。所以本課題組對山東省17地市（分為7個區域）小麥田346個調查地雜草分布進行了詳細調查，以期明確不同地區雜草群落分布，為針對不同地區設置綜合防控措施奠定理論基礎。

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38°23′N），東經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氣候區，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180d以上，內陸地區220d以上［18］。

1.2 調查方法及樣點分布

根據山東省不同區域地貌特點、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個區域，分別為膠東丘陵區、膠濰河谷平原區、魯北濱海區、魯中山區、魯南山區、魯西南平洼區和魯西北平原區（劃分區域詳見圖1）。2009－2010年11－12月對這些區域的小麥作物田共計346個調查地（各區域調查地數量按照區域面積大小設定），每個調查地呈三角形選擇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個調查點，每點0.25m2，詳細調查雜草種類、株數、株高及每種雜草的鮮草重，并詳細記錄了調查地點、生育期、栽培方式、往年茬口、土壤質地及調查時間等。

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

1.3 數據統計及分析

根據各樣點的調查數據計算相對優勢度和物種多樣性［20］。相對優勢度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），即雜草出現的樣方數占所有雜草出現的總樣方數的比例。物種豐富度S即樣方中包含的所有雜草種類數。香農指數［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D＝Pi2；均勻度（Pielou）指數J＝H/lnS，試驗數據在Microsoft Excel上處理。

將各地區RA≥1.0的雜草的RA與所分布地區構成矩陣，采用DPS軟件對地區之間雜草群落的相似性測度進行系統聚類分析并生成樹狀圖，聚類方法采用最短距離法，數據不轉換，距離測度采用歐氏距離。

2 結果與分析

2.1 山東省小麥田雜草種類

調查結果顯示，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 山東省小麥田優勢雜草分布

根據小麥田雜草的優勢度、出現頻度及其在各地區的具體發生情況，可以將山東省的小麥田雜草劃分為3種類型，即優勢雜草、區域性優勢雜草和一般雜草。

優勢雜草是指在山東省各地區均有分布，優勢度和發生頻度均較高，對小麥生長發育及產量影響顯著的雜草；區域性優勢雜草是指在某些區域出現，但對當地的小麥生長發育影響很大，并且防除也較困難；一般性雜草是指在局部分布，優勢度和發生頻度也較低，對小麥整個的生長發育影響較小的雜草。

山東省小麥田的優勢雜草有播娘蒿、薺菜、豬殃殃（Galiumaparine）、雀麥（Bromusjaponicus）、麥瓶草、小花糖芥（Erysimumcheiranthoides）、麥家公、看麥娘（Alopecurusaequalis）、節節麥（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普遍發生，因為這些雜草適應強，繁殖也快，所以只要在發生區域對小麥造成的危害就很大，屬于區域性優勢雜草。

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發生且對小麥危害較小。

2.3 山東省小麥田雜草發生特點及群落結構

從全省小麥田雜草的綜合優勢度數據（表1）可以看出：播娘蒿、薺菜是各地區小麥田的主要優勢雜草，優勢度分別高達20.68，15.49，且在各地區優勢度均達10以上，其次為豬殃殃、雀麥、麥瓶草、小花糖芥、麥家公、看麥娘、節節麥、打碗花等。山東省各地區由于氣候、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種雜草為主構成。各地區雜草群落結構分布如下：

膠東丘陵區（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（主要包括棗莊、臨沂等地）：大部分為山區，部分平原，多數地區為小麥、玉米輪作，臨沂的部分地區種植稻麥輪作，該區域雜草種類和數量均大，除常規的播娘蒿和薺菜較重外，豬殃殃發生也較重，這3種雜草的優勢度均超過13，另外主要分布在棗莊地區的澤漆優勢度也高達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（主要指濰坊地區）：此區域大部分為平原，但該區域除種植冬小麥外，還有大量的蔬菜大棚等存在，所以小麥田雜草種類、數量等均較低，優勢度超過10的雜草有播娘蒿、薺菜、麥瓶草和雀麥，另外麥家公的發生量也較大，優勢度為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勢度Table 1 The relative abundance of main weeds in wheat fields in Shandong Province

魯中山區（包括濟南、泰安、萊蕪、淄博及濱州的南部地區）：此區域主要為小麥、玉米輪作，雜草種類和數量等均較強，除播娘蒿、薺菜、豬殃殃為優勢雜草外，雀麥、麥瓶草、節節麥等發生也較重。

魯西南平洼區（主要包括菏澤和濟寧地區）：水源豐富，降雨量多，菏澤地區和濟寧的部分地區為小麥、玉米輪作，在濟寧部分地區有部分稻麥輪作區。該區域雜草發生種類最多，數量也較大，豬殃殃分布廣，優勢度超過播娘蒿和薺菜，成為第一大雜草，雜草優勢度依次為豬殃殃、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（主要包括德州和聊城兩地）：典型的平原區，主要為小麥、玉米輪作，部分地區與棉花（Gossypiumspp.）輪作，雜草種類和數量均較小，雜草主要以播娘蒿、薺菜、麥瓶草、雀麥、節節麥、豬殃殃為主，是山東省節節麥的主要分布區域。

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

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

表2 山東省不同地區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RA≥1.0的雜草構成矩陣進行系統聚類分析，結果表明山東省冬小麥田的雜草群落可以劃分為4組，魯西南平洼區和魯南山區群落結構類似，膠東丘陵區、膠濰河谷平原區和魯中山區群落結構類似，魯西北平原區和魯北濱海區與其他地區差異較大，尤其是魯北濱海區。其中組內歐氏距離最小的是魯南山區和魯西南平洼區，為9.99，最大的是魯西北平原區和魯北濱海區，為16.40（圖2）。

3 討論與結論

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

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

對比調查數據可以看出，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，發生危害逐年加重。蔣仁棠等［13］和王金信［14］在20世紀90年代的調查結果表明，禾本科雜草僅稻麥輪作區看麥娘和鹽堿澇洼麥區有堿茅危害。目前，除了上述兩種禾本科雜草仍持續危害以外，雀麥在全省普遍發生，節節麥在山東西半部分普遍發生，且發生較重，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危害嚴重，稻麥輪作區硬草、菵草發生危害嚴重；另外，豬殃殃、打碗花等惡性雜草危害逐年加重，現在已上升為山東省普遍發生且危害嚴重的雜草，另外雙子葉雜草澤漆、婆婆納等在部分地區發生嚴重，也已上升為區域性優勢雜草。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、聯合收割機的跨區作業、地區間麥種的引種等有關，譬如免耕技術的推廣會使適宜淺層土壤萌發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、節節麥、打碗花這10種優勢雜草和刺兒菜、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種區域性優勢雜草是小麥田主要雜草種類。根據本次調查結果，按照不同區域優勢雜草的種類，制定適合各區域小麥田雜草防除的措施是本研究結果的意義所在。

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