新疆荒漠綠洲區甜菜田雜草組成及群落特征

白微微，楊安沛，張 航，高海峰，熱西達·阿不都熱合曼，王鎖牢，李廣闊

(1. 新疆農業科學院 植物保護研究所/農業部西北荒漠綠洲作物有害生物綜合治理重點實驗室, 烏魯木齊 830091；2. 新疆伊寧市農業技術推廣站, 新疆伊寧 835000)

甜菜(Betavulgaris)是中國重要的糖料作物，新疆是中國主要糖生產基地，近年的甜菜種植面積約6.6萬hm2，產糖量約占全國甜菜糖的50%，位居全國甜菜糖產量的第一位。甜菜田雜草和甜菜爭奪生長空間，干擾甜菜對光、溫、水和肥等資源的吸收利用，對甜菜的生長發育、產糖量均會造成嚴重影響[1-2]，許多雜草還是一些病蟲害寄主[3]，雜草已成為制約新疆糖業發展的重要因素之一[4]。

農田雜草群落結構受多方面因素的影響，其中地理環境、氣候、耕作制度、施肥[5]、作物布局[6]、除草劑[7]等多方面因素均能造成雜草群落結構的演替和變化。國內已對小麥[8-9]、水稻[10]、玉米[11]、油菜[12]等作物田的雜草類型及群落結構進行相關研究報道，針對甜菜田雜草的研究多是對雜草防除效果及除草劑應用前景[1,13]，而對雜草種類和群落特征的研究報道較少，早在2000年劉靖等[14]對新疆甜菜田主要雜草結構及消長規律有過研究，隨著環境等多種因素的影響，甜菜田雜草的主要發生種類及群落結構也產生相應變化，目前，新疆甜菜田雜草名錄及雜草群落結構則未知。甜菜田雜草的防除以化學防治為主，要實現甜菜田雜草的可持續治理，確保甜菜產業持續健康發展，必須掌握新疆各甜菜種植區的雜草分布現狀及危害特點。本研究對新疆7個甜菜主產區的97塊具有代表性的甜菜田進行系統調查研究，以期明確當前新疆主要甜菜種植區雜草危害種類及群落分布，探討雜草發生情況與地區間的內在聯系，為新疆甜菜田雜草的防控治理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

新疆地處亞歐大陸腹地，地域遼闊，地形地貌復雜，各地區間氣候差異較大，具有典型的荒漠綠洲生態特點。習慣上稱天山以南為南疆，天山以北為北疆，天山東部和西部有稱為“火州”的吐魯番盆地和譽為“塞外江南”的伊犁河谷，整體降水情況從西向東，從南向北遞減。甜菜的種植區域與制糖企業所在地與荒漠綠洲分布密切相關，選擇新疆甜菜主要種植區域進行雜草調查(圖1)。新疆甜菜種植區主要分布在天山北麓的西北沿邊地區及綠洲農業區，按照氣候及地理位置將調查區劃分為7個區域，包括伊犁河谷上游新源縣和鞏留縣，伊犁河谷下游沖積平原區察布查爾縣和霍城縣，高海拔平原區特克斯縣和昭蘇縣，塔額盆地區的額敏縣，準噶爾盆地南緣的昌吉市、瑪納斯縣，天山北部山區及沖積層平原區奇臺縣，以及天山北坡山前沖積地帶的奎屯市。

A.霍城 Huocheng；B察縣 Qapqal；C.鞏留 Gongliu；D.昭蘇 Zhaosu；E.特克斯 Tekes；F.新源 Xinyuan；G.額敏 Emin；H.奎屯 Kuitun；I.瑪納斯 Manasi；J.昌吉 Changji；K.奇臺 Qitai

1.2 調查方法

于2017年5月至9月在甜菜苗期和果實膨大期，對上述7個地區共11個縣的甜菜田雜草進行田間調查。調查點均選取3.3 hm2以上的連片地塊，每塊地5點取樣，每點調查面積為1 m2，共計485個點，調查時記錄雜草的種類、株數、雜草和甜菜生長情況。雜草種類鑒定主要依據《中國雜草志》[15]。

1.3 數據處理及分析

采用Excel 2007對數據進行整理，新疆不同地區甜菜田雜草的相對多度(relative abundant，RA)及物種多樣性測度指標Shannon-Wiener指數及Simpson指數、Pielou指數、Margalef指數等參數的具體計算方法依據文獻[8]進行。根據雜草的田間實際危害情況和相對多度等參數將甜菜田雜草分為優勢雜草、區域性優勢雜草、常見雜草和一般雜草4種類型[16]。

將各地區RA≥1.0的雜草的RA與所分布地區構成矩陣，采用SPSS 19.0軟件對數據進行系統聚類分析，生成樹狀圖，聚類方法采用組間均連法，數據進行標準化轉換，距離測度使用Euclidean 平方距離。

2 結果與分析

2.1 新疆甜菜田雜草種類

新疆甜菜產區雜草共有36種，隸屬于14科31屬(表1)，菊科、禾本科、蓼科和豆科在雜草種類中所占比例較高。菊科雜草為19.44%，包括苦苣菜、艾蒿、野艾蒿、苣荬菜、大薊、蒼耳和小薊；禾本科有5種雜草，蓼科雜草有4種，占全部雜草比例分別為13.89%和11.11%，其中禾本科雜草包括稗草、狗尾草、蘆葦、野燕麥及野稷，蓼科雜草包括萹蓄、卷莖蓼、酸膜葉蓼、水蓼；豆科有4種雜草，分別為苦豆子、甘草、紫花苜蓿和草木樨，占全部雜草種類的比例為11.11%；藜科雜草有3種，占比為8.33%；十字花科、旋花科、錦葵科及茄科均有2種雜草；剩余5科雜草為唇形科、馬齒莧科、莧科、木賊科和車前科，各有1種雜草，占總草種類的比例均為2.78%。

表1 新疆甜菜田雜草種類Table 1 Weed species in sugarbeet fields in Xinjiang

2.2 新疆甜菜種植區雜草危害程度

根據甜菜田雜草的相對多度、相對頻度、相對均度等將新疆甜菜區域內的雜草劃分為優勢雜草、區域性優勢雜草、常見雜草和一般雜草4種類型。表2所列為RA大于1以上的雜草，共有7科11屬共12種。從整個新疆甜菜田雜草的相對多度分析，稗草和灰藜的RA均大于20，說明這2種雜草在各甜菜種植區域內發生較多，為甜菜田的優勢雜草，對甜菜的產量有較大影響。反枝莧的RA為13.17，在所有區域的田塊均有分布，部分區域發生量多，為甜菜田的區域性優勢雜草。狗尾草、龍葵在大部分區域的甜菜地有分布，發生程度較輕，為常見雜草，RA小于10。菟絲子、苘麻、野西瓜苗、蘆葦、田旋花、苦苣菜、蒼耳以及表中沒有列出的地膚、大薊、小薊、酸模葉蓼等僅在部分甜菜種植區域發生，RA均小于5，總體發生程度較輕，為甜菜田的一般雜草。

新疆不同甜菜種植區域的雜草發生種類及發生程度有一定差異。稗草的RA在奇臺、昌吉、額敏、昭蘇特克斯、霍城察縣均大于20，對甜菜田造成嚴重危害，在奎屯和新源鞏留的相對多度分別為13.39和18.71，發生程度稍低。灰藜在奇臺和昭蘇特克斯發生最為嚴重，是這2個區域內的優勢雜草，在奎屯發生程度最低，為該甜菜種植區的一般雜草。昭蘇縣和特克斯縣甜菜田中反枝莧發生量最大，對該區域內的甜菜造成威脅，其次為新源縣和鞏留縣，昌吉的反枝莧發生程度最輕。霍城和察縣的甜菜田中稗草發生量最多，其次為龍葵、灰藜，與其他區域相比，狗尾草的發生程度最重，對甜菜的生長造成影響。奎屯種植甜菜面積較少，雜草種類較少，該區域甜菜田發生最嚴重的雜草為菟絲子，為優勢雜草，稗草、灰藜的危害程度低于其他調查區域。額敏區域的優勢雜草為稗草，灰藜、反枝莧和田旋花的RA大于15，為該區域的區域性優勢雜草，野西瓜苗、蘆葦、蒼耳等均為零星發生，對甜菜的影響不大。

表2 新疆甜菜田主要雜草的相對多度Table 2 Relative abundance of main weeds in sugarbeet fields in Xinjiang

2.3 不同甜菜種植區雜草群落的物種多樣性

新源鞏留、昌吉和奇臺的種植作物種類豐富，甜菜種植面積較其他地區大，田間雜草種類也較為豐富。新源鞏留甜菜種植區有23種雜草，物種豐富度最高，豐富度指數達3.40，其次為昌吉，最低的為奎屯。雜草群落多樣性最高的為昌吉，Shannon-Wiener指數為2.29，其次為新源鞏留，霍城察縣，分別為2.20和2.13，最低的為奎屯。從衡量物種優勢集中性的Simpson指數來看，奎屯雜草種類最少，Simpson指數最高，為0.59，除去可能的除草劑因素，與該地區甜菜種植面積少也有關，奇臺的Simpson指數為0.33，昌吉、新源鞏留和霍城察縣的雜草物種豐富，Simpson指數也最低，從Pielou指數來看，最高的為霍城察縣，最低的為奎屯(表3)。

2.4 不同甜菜種植區雜草群落的相似性

將新疆各甜菜種植地區RA≥1.0的雜草構成矩陣后聚類分析，結果表明新疆不同區域甜菜田內雜草群落可劃分為4組，昭蘇特克斯和新源鞏留的群落結構類似，劃分為第1組；額敏和奇臺的雜草群落為第2組；奎屯和霍城察縣和其他群落差異較大，為第3組，昌吉單獨劃分為一組；其中組內歐式距離平方最小的為昭蘇特克斯和新源鞏留2個區域，組距為1.688，最大的為奇臺和奎屯雜草群落，組距為5.456(圖2)。

表3 新疆不同地區甜菜田雜草群落的物種多樣性Table 3 Species diversity of weed communities among different sugarbeet regions of Xinjiang

1.奇臺 Qitai；2.昌吉 Changji；3.額敏 Emin；4.奎屯 Kuitun；5.昭蘇和特克斯 Zhaosu and Tekes；6.霍城和察縣 Huocheng and Qapqal；7.新源和鞏留 Xinyuan and Gongliu

3 討 論

新疆位于中國西北干旱區，荒漠綠洲區是農作物及雜草的主要生境，生態環境較為脆弱，調查結果表明新疆農田雜草一般由耐旱、耐鹽堿的雜草組成，以菊科、禾本科、蓼科和豆科為主，菊科雜草種類數最多，無論是禾本科雜草還是闊葉雜草在新疆甜菜種植區均有發生。雜草發生程度、種類及群落特征主要受地理條件、降水、氣候等多種因素影響[17-19]，辛存岳等[20]報道在干旱地區，作物的播種時期對雜草數目也有影響。雜草對所調查區域不同的地貌特質、氣候特點等發生一系列響應，從而影響其發生程度和種類，昭蘇特克斯區域和新源鞏留區域氣候及土壤條件類似，雜草群落結構也最為相似，奇臺和奎屯的地理及氣候環境差異大，甜菜田雜草群落結構差異也很大，組內距離最大。

從調查結果來看，禾本科的稗草和藜科的灰藜是新疆甜菜種植區域內的優勢雜草，具有強大的耐脅迫、抗干擾能力，與甜菜存在激烈的競爭關系。位于伊犁河谷的新源縣和鞏留縣水源豐富，降水充沛，水分對雜草生長的制約較小，因此雜草間的競爭較小，甜菜田雜草種類最多，RA≥1的雜草在該區域均有分布，適應能力強的稗草和灰藜在該區域的優勢地位沒有其他幾個地區明顯。同樣位于伊犁河谷的昭蘇縣與特克斯縣的優勢雜草除稗草和灰藜外，反枝莧危害程度較重，說明該區域生境下反枝莧所受脅迫較少，整個甜菜種植區域雜草種類較少的原因之一可能是該調查區域地表覆蓋大部分為草原植被，海拔較高，農田作物較單一。生物多樣性在生物群落組成上表現為物種多樣性越高，優勢種越不明顯，物種數和數量分布越均勻[21]。從雜草物種多樣性來看，新源和鞏留甜菜種植區域雜草物種豐富度最高，反映物種優勢集中度的Simpson指數則較低，奎屯的雜草種類最少，Simpson指數最高。昌吉為新疆甜菜主要產區，雜草物種豐富度較高，反映物種多樣性的Shannon-Wiener指數較高，說明適應該區域生境的雜草種類多，優勢雜草稗草和灰藜在該區域的競爭力減弱，發生程度較其他區域輕。奎屯降水量少，而且夏季氣溫高，雜草受到環境的脅迫和作物的干擾較強烈，因此該區域不利于大部分雜草生長，物種多樣性最低，菟絲子相對來說更能適應所在生境的高干擾，為該區域優勢雜草。

土壤鹽堿度及化學除草劑的使用對新疆荒漠綠洲區雜草也有一定制約，長期使用單一除草劑引起雜草群落變化和演替等一系列問題，例如闊葉雜草演變為優勢雜草，抗性雜草的產生[22]。昭蘇與特克斯甜菜種植區域的灰藜、反枝莧及田旋花等闊葉雜草發生較多，可能與該區域使用化學除草劑種類及方式有關。昌吉和奇臺部分甜菜種植區域土壤偏堿性，在夏季氣溫高，灌水不及時的情況下使用除草劑容易形成藥害，達不到除草劑最佳效果，需注意耐鹽堿雜草的防控和除草劑藥害的問題。額敏甜菜種植區的田旋花發生程度較重，在今后的雜草防控工作中要注意降低田旋花轉變為區域優勢雜草的可能性。研究報道不同作物輪作對雜草種類及群落的影響不同[23]，新疆不同區域的甜菜大部分與小麥和玉米等生長特性差異大的作物輪作，對雜草的影響較大，這種輪作制度不僅保持農田多樣性，還提高了甜菜田雜草多樣性。綜上所述，水分、土壤鹽堿性和輪作是決定新疆甜菜田雜草群落結構及多樣性的主要因子，新疆甜菜田雜草治理工作應根據不同區域雜草發生特點，因地制宜地制定防控策略，以期達到荒漠綠洲區域農田生態系統與經濟協調發展，本試驗為施行持續、有效及安全的甜菜控草措施奠定了基礎。