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青海省東部地區(qū)馬鈴薯田培土前后雜草群落組成的比較分析

2021-11-03 10:04:28魏有海郭良芝郭青云
青海大學(xué)學(xué)報 2021年5期
關(guān)鍵詞:草害區(qū)縣青海省

侯 璐,魏有海,郭良芝,郭青云,翁 華

(青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院,青海省農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點實驗室,農(nóng)業(yè)部西寧作物有害生物科學(xué)觀測實驗站,青海 西寧 810016)

馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)是世界上主要的糧食作物和經(jīng)濟作物,是青海省冬季的主要口糧之一[1]。雜草是引起馬鈴薯減產(chǎn)的主要因素之一,因其出苗比馬鈴薯早,生育期較馬鈴薯短,繁殖能力很強,易造成馬鈴薯成熟期二次競爭,影響馬鈴薯產(chǎn)量[2-4]。

在馬鈴薯田的雜草調(diào)查研究方面,葉文斌等[5]調(diào)查結(jié)果表明,甘肅省西和縣春植馬鈴薯田雜草共有10科17種,其中優(yōu)勢種有稗草、狗尾草、牛繁縷、腋花蓼、小藜、綿毛酸模葉蓼,這些雜草優(yōu)勢種也是危害嚴(yán)重的雜草,應(yīng)重點防治;李紫辰[6]通過試驗分析了寧夏南部山區(qū)馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)田間雜草群落,結(jié)果表明一年生草本所占比例高;王喜剛等[7]調(diào)查結(jié)果表明,寧夏馬鈴薯田雜草有71種,隸屬于22個科56屬,其中以菊科、禾本科、藜科為主,稗、灰綠藜、狗尾草和反枝莧是優(yōu)勢雜草。

在青海省馬鈴薯田草害研究方面,僅謝春暉等[8]對湟中區(qū)馬鈴薯田、車玉芬[4]對西寧市大通地區(qū)馬鈴薯田雜草進(jìn)行了簡單調(diào)查。為系統(tǒng)了解青海省東部地區(qū)馬鈴薯田培土前后雜草群落組成,分析馬鈴薯田雜草在培土前后的變化,本研究對青海省海東市、西寧市的7個區(qū)縣20個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的258塊馬鈴薯田培土前后的雜草發(fā)生種類及危害情況進(jìn)行了調(diào)查和分析,以期為馬鈴薯田除草劑的對靶精準(zhǔn)使用和減少馬鈴薯田除草劑的使用提供科學(xué)依據(jù),為青海省東部地區(qū)馬鈴薯田雜草防除制定科學(xué)解決方案。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查地點和時間

在青海省海東市樂都區(qū)、民和縣、互助縣、平安區(qū),西寧市大通縣、湟中區(qū)、湟源縣7個區(qū)縣共選擇20個代表鄉(xiāng)鎮(zhèn),隨機取樣,每鄉(xiāng)鎮(zhèn)調(diào)查8~24塊田,每塊面積0.13~0.33 hm2,共調(diào)查258塊田,記錄樣地內(nèi)全部雜草種類,目測雜草危害等級。分別于馬鈴薯培土前(出苗期)5—6月和培土后(生長中后期)7—9月進(jìn)行2次調(diào)查。

1.2 調(diào)查方法及危害分級標(biāo)準(zhǔn)

調(diào)查采用5級草害目測法[9],依據(jù)雜草田間出現(xiàn)的頻率,發(fā)生的數(shù)量,包括田間密度、覆蓋度、植株高度等,目測雜草危害級別。

危害等級達(dá)到2級,計之為有危害;達(dá)到2級以上各級比率的總和即為危害率。危害等級達(dá)到4級,計之為嚴(yán)重危害;4級與5級危害比率之和即為嚴(yán)重危害率。出現(xiàn)頻率在25%以上,草害指數(shù)5%以上,2級以上危害率3%以上的雜草歸為惡性雜草,本研究中列為優(yōu)勢雜草。

參照植物病情指數(shù)的計算方法,計算草害指數(shù)[10]:

其中:0、1、2、3、4、5分別代表雜草危害級數(shù);A、B、C、D、E、F為各級出現(xiàn)次數(shù)。

按照一種雜草出現(xiàn)的田塊數(shù)占調(diào)查總田塊數(shù)之比計算每種雜草的出現(xiàn)頻率:

出現(xiàn)頻率=(該種雜草出現(xiàn)的田塊數(shù)/總田塊數(shù))×100%

用Sorenson指數(shù)(Cs)[11]測定群落相似性:

其中:a為群落A與群落B所共有的物種數(shù),b為群落A無但是群落B有的物種數(shù),c為群落A有但是群落B無的物種數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016整理數(shù)據(jù)并進(jìn)行草害指標(biāo)的統(tǒng)計和計算分析,用Origin 2019b軟件[12]進(jìn)行馬鈴薯田培土前后主要雜草草害指標(biāo)的主成分分析(Principal Component Analysis,PCA),利用DPS 7.5軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對調(diào)查到的雜草草害指數(shù)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯田培土前后雜草物種豐富度和群落相似性比較

馬鈴薯田培土前雜草物種豐富度為67,即發(fā)生的雜草種類共為67種,隸屬于23個科,分別為菊科(10種),唇形科和十字花科(各8種),禾本科和蓼科(各7種),藜科、豆科和薔薇科(各3種),毛茛科、石竹科和紫草科(各2種),茜草科、罌粟科、旋花科、蘭雪科、牻牛兒苗科、錦葵科、木賊科、車前科、大戟科、蒺藜科、傘形花科和玄參科均為1種。一年生雜草38種,二年生雜草5種,多年生雜草24種。

馬鈴薯田培土后雜草物種豐富度為77,即發(fā)現(xiàn)雜草共77種,隸屬25個科,分別為菊科(11種),禾本科(9種),唇形科(8種),蓼科和十字花科(各7種),豆科(6種),藜科(4種),薔薇科和毛茛科(各3種),石竹科、紫草科和蒺藜科(各2種),茜草科、罌粟科、車前科、旋花科、大戟科、錦葵科、牻牛兒苗科、木賊科、蘭雪科、傘形花科、莧科、堇菜科和莎草科均為1種。一年生雜草41種,二年生雜草5種,多年生雜草31種。

培土前特有雜草4種:甘肅馬先蒿(玄參科)、播娘蒿(十字花科)、防風(fēng)草(唇形科)和小花糖介(十字花科);培土后特有雜草14種:阿爾泰紫菀(菊科)、旱稗(禾本科)、窄葉獨行菜(十字花科)、救荒野豌豆(豆科)、草木樨(豆科)、鱗莖堇菜(堇科)、紫花苜蓿(豆科)、自生青稞(禾本科)、糙蘇(唇形科)、地膚(藜科)、反枝莧(莧科)、駱駝蓬(蒺藜科)、毛茛(毛茛科)和莎草(莎草科)。

馬鈴薯田培土前后調(diào)查發(fā)現(xiàn)的雜草有81種。對7個區(qū)縣20個鄉(xiāng)鎮(zhèn)培土前后田間雜草的物種豐富度分別進(jìn)行整體計算及配對t檢驗,結(jié)果均顯示P=0.956>0.05,即培土前后田間雜草的物種豐富度無顯著差異。用Cs測定雜草群落相似性,20個鄉(xiāng)鎮(zhèn)培土前后雜草群落相似性指數(shù)平均值為0.71±0.07;7個區(qū)縣培土前后雜草群落相似性指數(shù)平均值為0.78±0.09,培土前后雜草群落總體相似性指數(shù)為0.875。

2.2 馬鈴薯田培土前后危害雜草種類數(shù)與群落組成的比較

對7個區(qū)縣培土前后田間出現(xiàn)的危害雜草種類數(shù)分別進(jìn)行計算及配對t檢驗,結(jié)果顯示P=0.071>0.05,說明培土前后田間出現(xiàn)的危害雜草種類數(shù)無顯著差異;對20個鄉(xiāng)鎮(zhèn)培土前后田間出現(xiàn)的危害雜草種類數(shù)分別進(jìn)行計算及配對t檢驗,結(jié)果顯示P=0.003<0.05,即培土前后田間出現(xiàn)的危害雜草種類數(shù)有顯著差異。

對馬鈴薯田培土前后的的雜草發(fā)生種類及危害率進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果如表1所示。由表1可知,馬鈴薯田培土前出現(xiàn)危害雜草37種,占培土前出現(xiàn)雜草種類數(shù)的55.22%,隸屬14個科;按7個區(qū)縣分別統(tǒng)計,培土前出現(xiàn)的危害雜草平均種類數(shù)為14.57±7.44;按20個鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)計,培土前出現(xiàn)過的危害雜草平均種類數(shù)為8.20±4.38;培土前出現(xiàn)的嚴(yán)重危害雜草種類數(shù)有10種,占培土前出現(xiàn)雜草種類數(shù)的14.93%,隸屬8個科;群落組成為藜+豬殃殃+野燕麥+密花香薷+苣荬菜+大刺兒菜+尼泊爾蓼+寶蓋草+野芥菜+繁縷,其中多年生雜草有苣荬菜和大刺兒菜2種。

表1 馬鈴薯田培土前后雜草發(fā)生種類及危害率(部分結(jié)果)

馬鈴薯田培土后出現(xiàn)危害雜草23種,占培土后出現(xiàn)雜草種類數(shù)的29.87%,隸屬11個科;按7個區(qū)縣分別統(tǒng)計,培土后出現(xiàn)的危害雜草平均種類數(shù)為8.00±4.83;按20個鄉(xiāng)鎮(zhèn)分別統(tǒng)計,培土后出現(xiàn)的危害雜草平均種類數(shù)為4.20±2.55;培土后出現(xiàn)的嚴(yán)重危害雜草種類數(shù)有6種,占培土后出現(xiàn)雜草種類數(shù)的9.1%,隸屬5個科;群落組成為藜+苣荬菜+繁縷+大刺兒菜+苦苣菜+賴草+綠狗尾,其中多年生雜草有苣荬菜、大刺兒菜和賴草3種。

藜、苣荬菜、繁縷和大刺兒菜在培土前后均為優(yōu)勢雜草。

2.3 馬鈴薯田培土前后主要雜草調(diào)查指標(biāo)的主成分分析

根據(jù)出現(xiàn)頻率、草害指數(shù)和2級以上危害率三個指標(biāo)對出現(xiàn)頻率大于10%的主要雜草進(jìn)行PCA分析,獲得前兩個主向量PC1和PC2的值及PCA二維散點圖(圖1)。由圖1可知,主向量PC1和PC2培土前分別解釋93.3%和6.7%的變異信息,培土后分別解釋91.6%和8.4%的變異信息;結(jié)合PC1和PC2值的大小以及主要雜草在二維散點圖中的分布,培土前后馬鈴薯田主要雜草可分為兩類,第一類為分布比較集中的大部分雜草,第二類為分布比較分散但PC1值較大的雜草。培土前的35種主要雜草中,第一類大部分為一般性雜草,第二類為藜、豬殃殃、苣荬菜、密花香薷、野燕麥、野芥菜和繁縷等優(yōu)勢雜草或區(qū)域性優(yōu)勢雜草;培土后的30種主要雜草中,第一類大部分為一般性雜草,第二類為藜、苣荬菜、繁縷、賴草和大刺兒菜等優(yōu)勢雜草或區(qū)域性優(yōu)勢雜草;其中,藜、苣荬菜和繁縷在培土前后均出現(xiàn)在PC1值較高的第二類主要雜草中,是青海省東部地區(qū)普遍發(fā)生的優(yōu)勢雜草。

圖1 青海省東部地區(qū)馬鈴薯田培土前后主要雜草PCA二維散點圖

2.4 7個區(qū)縣馬鈴薯田培土前后雜草群落的聚類分析

將7個區(qū)縣馬鈴薯田培土前后綜合草害指數(shù)結(jié)果進(jìn)行聚類分析(圖2),結(jié)果表明,培土前湟中區(qū)、平安區(qū)和互助縣的草害情況最為相近,其次跟樂都區(qū)和湟源縣比較相近,民和縣、大通縣與其他5個區(qū)縣的草害情況相似性最低;培土后湟中區(qū)、互助縣和湟源縣的草害情況最為相近,其次與平安區(qū)、大通縣比較相近,民和縣、樂都區(qū)的草害情況跟其他5個區(qū)縣的相似性最低。

圖2 7個區(qū)縣馬鈴薯田培土前后雜草群落的聚類分析

由此可見,大通縣和樂都區(qū)的綜合草害指數(shù)培土前后與其他區(qū)縣相比變化較大,民和縣、互助縣和湟中區(qū)相對變化較少,這說明培土措施對大通縣和樂都區(qū)馬鈴薯田草害影響相對較大。由聚類分析結(jié)果得知,培土措施對不同區(qū)縣馬鈴薯田草害的影響程度不一樣。

3 討論與結(jié)論

通過本次研究發(fā)現(xiàn),馬鈴薯田培土前后雜草群落相似性較高,培土前后雜草物種豐富度無顯著差異,但培土前雜草群落的豐富度比培土后低,這跟有些雜草的發(fā)生時間較晚有關(guān);培土前出現(xiàn)危害的雜草和優(yōu)勢雜草比培土后種類多且廣;藜、苣荬菜、繁縷和大刺兒菜在培土前后都為優(yōu)勢雜草;藜、苣荬菜和繁縷在培土前后均出現(xiàn)在PCA分析的第二類雜草中,這些雜草應(yīng)在青海省東部地區(qū)馬鈴薯田草害防除工作中重點關(guān)注。

謝春暉等[8]對青海省西寧市湟中區(qū)3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的27塊馬鈴薯田雜草采用5點取樣法進(jìn)行了調(diào)查,發(fā)現(xiàn)的雜草有15種,其中密花香薷、冬葵、藜、野燕麥、問荊、豬殃殃、苣荬菜、繁縷等是發(fā)生危害較嚴(yán)重的雜草。謝春輝在湟中區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)的8種危害雜草,在本文湟中區(qū)調(diào)查結(jié)果中也發(fā)現(xiàn)為出現(xiàn)危害的或者發(fā)生較為嚴(yán)重的雜草。車玉芬[4]對西寧市大通縣3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)馬鈴薯田的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),主要雜草有14種,其中灰藜(藜)、豬殃殃、繁縷、苣荬菜和蘆葦?shù)?種雜草危害較為嚴(yán)重,本研究僅對大通縣1個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的馬鈴薯田進(jìn)行了調(diào)查,發(fā)現(xiàn)的雜草有24種,車玉芬發(fā)現(xiàn)的危害雜草在本研究大通縣的調(diào)查結(jié)果中也為出現(xiàn)危害的或者發(fā)生較為嚴(yán)重的雜草。

馬鈴薯栽培中培土的主要作用是疏松土壤,使其通透性好,為塊莖形成和膨大創(chuàng)造適宜的黑暗環(huán)境,從而提高馬鈴薯產(chǎn)量,同時防止塊莖外露綠化、對雜草具有抑制作用[13]。本研究結(jié)果證明了培土對馬鈴薯田雜草的發(fā)生具有一定的控制作用,可為馬鈴薯田除草劑對靶精準(zhǔn)使用和減少除草劑用量提供科學(xué)依據(jù)。

農(nóng)田雜草發(fā)生種類與危害情況受環(huán)境、氣候、栽培措施的影響,因此不同地點雜草發(fā)生種類和危害程度有所不同,對于馬鈴薯田草害的治理,需要根據(jù)各個地方綜合草害發(fā)生的具體情況區(qū)別對待。

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