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        云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草組成及群落特征

        2019-01-19 06:17:39楊建東郭莉娜王自然
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年22期
        關(guān)鍵詞:物種多樣性聚類(lèi)分析云南省

        楊建東 郭莉娜 王自然

        摘要:為明確云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草的種類(lèi)組成和群落特征,對(duì)云南省保山市、普洱市及德宏州檸檬產(chǎn)區(qū)的雜草群落進(jìn)行調(diào)查。結(jié)果表明,云南省檸檬園雜草種類(lèi)有93種,隸屬于21目25科,其中以禾本科和菊科為主;優(yōu)勢(shì)雜草有5種,分別為飯包草、藿香薊、兩耳草、馬唐及鐵線草;常見(jiàn)雜草有21種;一般雜草有67種。從雜草區(qū)域分布來(lái)看,普洱市檸檬園雜草群落的物種豐富度最高,有57種;保山市Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)最高,分別為2.662、0.664;德宏州的Simpson指數(shù)最高,為0.107。聚類(lèi)分析結(jié)果表明,云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草群落可被劃分為2組,第1組為保山市和德宏州的雜草群落,第2組為普洱市的雜草群落。

        關(guān)鍵詞:檸檬產(chǎn)區(qū);雜草群落;聚類(lèi)分析;云南省;物種多樣性

        中圖分類(lèi)號(hào):S451 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A ?文章編號(hào):1002-1302(2019)22-0133-05

        檸檬(Citrus limons)屬柑橘類(lèi)經(jīng)濟(jì)作物,產(chǎn)量位居世界柑橘產(chǎn)業(yè)第3位,在食品、醫(yī)藥及化妝品等多個(gè)行業(yè)均有應(yīng)用,具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1-2]。在我國(guó),檸檬產(chǎn)區(qū)主要分布在四川、廣西、廣東、浙江及云南等省份[3-4]。云南省作為我國(guó)第二大檸檬產(chǎn)區(qū),其檸檬種植區(qū)域主要分布在保山、德宏及普洱等干、濕熱區(qū)域,僅在德宏傣族景頗族自治州(以下簡(jiǎn)稱(chēng)德宏州)檸檬種植面積就高達(dá)2 500 hm2,且種植面積仍在不斷增加[4]。檸檬產(chǎn)業(yè)已成為云南省比較重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。

        雜草群落為生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分[5]。研究表明,維持一定的雜草生物多樣性水平對(duì)保持土壤肥力、促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)、維持生態(tài)系統(tǒng)功能和穩(wěn)定具有積極作用,還可以為微生物、昆蟲(chóng)及其他動(dòng)物等提供所需食物及棲息環(huán)境[6-7]。然而,雜草與農(nóng)作物間存在養(yǎng)分、水分及光照等競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,也被視為危害農(nóng)林業(yè)的主要生物災(zāi)害[5,8]。因此,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中需要從生態(tài)系統(tǒng)全局衡量雜草的利弊性[9]。了解雜草群落組成及結(jié)構(gòu)特征是控制田間雜草的基礎(chǔ)[10],開(kāi)展雜草相關(guān)方面的研究,對(duì)雜草的科學(xué)管理具有積極作用。已有研究對(duì)小麥[11]、棉花[12]、水稻[13]及玉米[14-15]、蕎麥[16-17]等農(nóng)作物田間的雜草群落開(kāi)展了系統(tǒng)性研究,結(jié)果表明,作物種類(lèi)、耕作制度及田間管理水平等因素對(duì)田間雜草群落組成具有影響[18]。檸檬是重要的經(jīng)濟(jì)作物,而關(guān)于檸檬園雜草群落的研究相對(duì)較少,僅見(jiàn)王自然等對(duì)云南省德宏州檸檬果園雜草種類(lèi)進(jìn)行報(bào)道[15],但關(guān)于云南省其他檸檬產(chǎn)區(qū)雜草物種組成及雜草群落特征的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此,開(kāi)展云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草物種組成及群落特征調(diào)查具有必要性。

        本研究于2016—2017年對(duì)云南省保山市、普洱市及德宏州3個(gè)檸檬產(chǎn)區(qū)的雜草群落組成和群落特征進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查,以期為云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草綜合防控提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 研究區(qū)域概況

        研究地位于云南省保山市、普洱市及德宏州3個(gè)區(qū)域。其中,保山市地處云南省西部(98°25′~100°02′E,24°08′~25°57′N(xiāo)),位于橫斷山脈滇西縱谷南端,海拔高度為 535.0~3 780.9 m,地形地貌復(fù)雜多樣,屬低緯度山地亞熱帶季風(fēng)氣候,年均溫度約為15.5 ℃,年降水量為700~2 100 mm,具有“一山分四季,十里不同天”的氣候特點(diǎn),且具有雨量充沛、干濕季分明、年均溫差小、日溫差大等特點(diǎn)。普洱市地處云南省西南部(99°09′~102°19′E,22°02′~24°50′N(xiāo)),海拔高度為 317~3 370 m,地形地貌復(fù)雜,多以山地為主,屬亞熱帶季風(fēng)氣候,年均溫度為15.0~20.3 ℃,全年無(wú)霜期超過(guò)315 d,年降水量為1 100~2 780 mm。德宏州位于云南省西部(97°31′~98°43′E,23°50′~25°20′N(xiāo)),處于云貴高原橫斷山脈的南延部分,海拔高度為800~2 100 m,受印度洋季風(fēng)的影響,屬南亞熱帶季風(fēng)氣候,降水量豐沛,年降水量為 1 400~1 700 mm,年均溫度為18.4~20.0 ℃。保山市、普洱市及德宏州由于具有獨(dú)特的氣候條件,比較適合檸檬生長(zhǎng),是云南省主要的檸檬種植區(qū)。

        1.2 調(diào)查方法

        在云南省保山市、普洱市及德宏州3個(gè)檸檬種植區(qū)分別選取9個(gè)檸檬園(面積超過(guò)2 hm2),并在每個(gè)檸檬園內(nèi)隨機(jī)選取10個(gè)1 m2樣方,共計(jì)選取27個(gè)檸檬園,270個(gè)樣方,檸檬園間間距大于100 m,樣方間距大于10 m。記錄每個(gè)樣方內(nèi)雜草的種類(lèi)、株數(shù)及株高,并參考雜草原色圖譜進(jìn)行雜草種類(lèi)識(shí)別[20-21],對(duì)于在田間無(wú)法識(shí)別的雜草種類(lèi),采集植物標(biāo)本帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鑒定。

        1.3 分析方法

        通過(guò)Excel 2010計(jì)算云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草的相對(duì)多度(relative abundance,RA)、相對(duì)均度(relative uniformity,RU)、相對(duì)頻度(relative frequency,RF)、相對(duì)密度(relative density,RD)、物種豐富度(S)、Simpson指數(shù)(D)、Shannon-Wiener指數(shù)(H′)及Pielou指數(shù)(J)[22-23]。具體計(jì)算公式為RA=(RD+RU+RF)/3;RD=某雜草的田間密度/總密度;RF=某種雜草的田間頻度/全部雜草的田間頻度;RU=某種雜草的田間均度/全部雜草的均度,其中田間密度為調(diào)查田塊的平均密度之和與總田塊數(shù)的比值;田間均度為雜草出現(xiàn)樣方數(shù)與總樣方數(shù)的比值;田間頻度指雜草出現(xiàn)的田塊數(shù)與總田塊數(shù)的比值。

        H′=-∑PilnPi;D=∑P2i;J=H′/lnS。

        式中:Pi=Ni/N,N為樣方中所有雜草密度之和,Ni為樣方中第i種雜草的密度;S為物種豐富度,即調(diào)查區(qū)內(nèi)全部雜草的物種數(shù)。參照高興祥等的雜草類(lèi)型劃分方法[24],根據(jù)檸檬園雜草相對(duì)多度、頻度、密度、均度及實(shí)際危害程度,將檸檬園雜草劃分為優(yōu)勢(shì)雜草、常見(jiàn)雜草及一般雜草。使用PRIMER v7中的系統(tǒng)聚類(lèi)分析,將各檸檬產(chǎn)區(qū)雜草RA≥1的RA與對(duì)應(yīng)的檸檬產(chǎn)區(qū)構(gòu)成矩陣,生成樹(shù)狀圖。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草種類(lèi)

        從表1可以看出,云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草有21目25科93種。其中,禾本科(Poaceae)雜草種類(lèi)最多,包括芨芨草(Achnatherum splendens)、巴拉草(Brachiaria mutica)、四生臂形草(B. subquadripara)、白羊草(Bothriochloa ischaemum)、弓果黍(Cyrtococcum patens)及狗牙根(Cynodon dactylon)等36種,占所有雜草種類(lèi)的38.71%;菊科(Asteraceae)種類(lèi)次之,包括藿香薊(Ageratum conyzoides)、青蒿(Artemisia carvifolia)、鬼針草(Bidens pilosa)、小飛蓬(Conyza canadensis)及野茼蒿(Crassocephalum crepidioides)等15種,占所有雜草種類(lèi)的16.13%;錦葵科(Malvaceae)、莎草科(Cyperaceae)、莧科(Amaranthaceae)、茄科(Solanaceae)、唇形科(Lamiaceae)及大戟科(Euphorbiaceae)分別具有2~8種,共占所有雜草種類(lèi)的26.88%;其余17科每科僅有1種,共占所有雜草種類(lèi)的18.28%。

        2.2 云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草劃分

        從表2可以看出,云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草相對(duì)多度大于1.0的種類(lèi)有26種。飯包草(C. bengalensis)、藿香薊(A. conyzoides)、兩耳草(P. conjugatum)、馬唐(D. sanguinalis)、鐵線草(C. dactylon)為云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)的優(yōu)勢(shì)雜草,5種雜草的相對(duì)密度均大于5,相對(duì)多度均大于4,相對(duì)均度和相對(duì)頻度均大于2。其中,藿香薊(A. conyzoides)的相對(duì)密度和相對(duì)多度最大,分別為21.43和12.74。凹頭莧(A. lividus)、白茅草(I. cylindrical)及白羊草(B. ischaemum)等21種雜草為云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)的常見(jiàn)雜草。從表1可以看出,其余67種為云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)的一般雜草,其相對(duì)密度和相對(duì)多度較小,僅在局部地區(qū)發(fā)生或發(fā)生量較小,對(duì)云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)檸檬生產(chǎn)影響較小。

        2.3 云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草發(fā)生特點(diǎn)及群落結(jié)構(gòu)

        從表3可以看出,在云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)中,26種比較常見(jiàn)的雜草分布差異較大。凹頭莧(A. lividus)、飯包草(C. bengalensis)、闊葉豐花草(B. latifolia)僅分布在保山市和德宏州,其中,飯包草(C. bengalensis)在保山市檸檬產(chǎn)區(qū)的相對(duì)多度較高,為11.32;闊葉豐花草(B. latifolia)在德宏州檸檬產(chǎn)區(qū)的相對(duì)多度較高,為5.77;凹頭莧(A. lividus)在2個(gè)檸檬園產(chǎn)區(qū)的相對(duì)多度基本一致。白茅草(I. cylindrical)、臭靈丹(L. pterodonta)、鬼針草(B. pilosa)、藿香薊(A. conyzoides)、節(jié)節(jié)草(E. ramosissimum)、馬唐(D. sanguinalis)、雀稗(P. thunbergii)、莎草磚子苗(M. cyperinus)、水蜈蚣(K. brevifolia)、鐵線草(C. dactylon)、小飛蓬(C. canadensis)、野茼蒿(C. crepidioides)及龍葵(S. nigrum)等13種雜草在云南省3個(gè)檸檬產(chǎn)區(qū)均有分布,但分布差異較大。弓果黍(C. patens)、金色狗尾草(S. glauca)、金腰箭(S. nodiflora)、馬蹄蓮(Z. aethiopica)、升馬唐(D. ciliaris)僅在云南省3個(gè)檸檬產(chǎn)區(qū)中的某一產(chǎn)區(qū)內(nèi)發(fā)生。

        2.4 云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草群落的物種多樣性

        從表4可以看出,云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草群落的物種豐富度、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)及Pielou指數(shù)不同。其中,普洱市雜草物種豐富度最高,保山市次之,德宏州最少,分別為57、55、33種;德宏州雜草Simpson指數(shù)最高,保山市次之,普洱市最低,分別為0.107、0.102、0.090;雜草Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)均以保山市最高,普洱市次之,德宏州最低。

        2.5 云南省主要檸檬園產(chǎn)區(qū)雜草群落的相似性

        從圖1可以看出,云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草群落可以劃分為2組,即保山市和德宏州的雜草群落比較相似,為第1組;普洱市與其余2個(gè)檸檬產(chǎn)區(qū)雜草群落不相似,單獨(dú)為1組。

        3 討論與結(jié)論

        雜草群落物種組成受多種因素的影響。高新菊等研究表明,河南省不同小麥產(chǎn)區(qū)雜草群落物種組成不同,其中,伏牛山區(qū)麥田雜草種類(lèi)最為豐富,南陽(yáng)盆地麥田雜草種類(lèi)最少,說(shuō)明不同地理區(qū)域雜草群落組成不同[22]。袁方等研究表明,不同施肥方式對(duì)麥田雜草群落組成有影響,長(zhǎng)期施肥可以導(dǎo)致雜草群落組成發(fā)生改變,說(shuō)明不同養(yǎng)護(hù)管理方式對(duì)雜草群落組成有影響[25]。王自然等研究發(fā)現(xiàn),云南省德宏州檸檬園雜草種類(lèi)有13科28種,其中菊科種類(lèi)最多,占比為35.71%[19]。本研究調(diào)查發(fā)現(xiàn),在云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草種類(lèi)有21目25科93種,其中禾本科種類(lèi)最多,有36種,與王自然等的研究結(jié)果[19]相比,檸檬園雜草種類(lèi)增加了65種,導(dǎo)致該差異的原因可能是本研究涉及的區(qū)域更廣,并且不同調(diào)查區(qū)域的區(qū)域環(huán)境、養(yǎng)護(hù)管理水平及耕作制度不同。

        了解雜草群落組成和群落結(jié)構(gòu)特征是田間雜草控制的基礎(chǔ),其中對(duì)優(yōu)勢(shì)雜草類(lèi)群的分析最為重要[10]。受不同區(qū)域自然環(huán)境、養(yǎng)護(hù)管理水平及耕作制度等因素的影響,不同區(qū)域的雜草優(yōu)勢(shì)種類(lèi)組成差異較大。如高新菊等調(diào)查發(fā)現(xiàn),河北省麥田中的優(yōu)勢(shì)雜草包括為播娘蒿(Descurainia sophia)、野燕麥(Avena fatua)、豬殃殃(Galium aparine)等10種[22];高興祥等調(diào)查發(fā)現(xiàn),河北省麥田中的優(yōu)勢(shì)雜草種類(lèi)僅有6種[23]。本研究結(jié)果表明,云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)中的優(yōu)勢(shì)雜草有5種,該結(jié)果也證明,不同區(qū)域的自然環(huán)境、養(yǎng)護(hù)管理水平及耕作制度對(duì)雜草優(yōu)勢(shì)群落組成有影響。王自然等對(duì)云南省德宏州雜草群落進(jìn)行了報(bào)道,表明藿香薊、闊葉豐花草、馬唐、鬼針草、野茼蒿(Crassocephalum crepidioides)和鼠麴草(Gnaphalium affine)為該區(qū)域的優(yōu)勢(shì)雜草[19],與本研究中的雜草優(yōu)勢(shì)種類(lèi)具有一定的相似性,即藿香薊和馬唐在2次調(diào)查中均為優(yōu)勢(shì)雜草,原因可能是2次調(diào)查地均為云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū),其區(qū)域自然環(huán)境基本一致,但由于園內(nèi)雜草管理制度、耕作制度及雜草自身理化性質(zhì)的差異,導(dǎo)致調(diào)查結(jié)果有一定的差異。已有研究表明,長(zhǎng)期的除草劑選擇壓力已導(dǎo)致雜草抗藥性大幅度提高,并且面積在不斷增加,為雜草的化學(xué)防治帶來(lái)一定的消極影響[22,25]。目前,云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)雜草主要使用百草枯和草甘膦除草劑進(jìn)行防治,而關(guān)于該區(qū)域雜草特別是優(yōu)勢(shì)雜草抗藥性水平的研究尚未相關(guān)報(bào)道,因此,在今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)雜草抗藥性水平的監(jiān)測(cè)。另外,同一區(qū)域的雜草群落組成還存在顯著的更替現(xiàn)象[26],這可能也是導(dǎo)致本研究結(jié)果與王自然等的研究結(jié)果[19]具有一定差異的原因。禾本科和菊科植物是危害農(nóng)林業(yè)的主要雜草類(lèi)群,本研究也發(fā)現(xiàn),在云南省主要檸檬產(chǎn)區(qū)禾本科和菊科植物共51種,因此,還應(yīng)該密切關(guān)注禾本科和菊科植物的發(fā)生動(dòng)態(tài)。另外,自然地理環(huán)境、田間生態(tài)環(huán)境及管理方式等因素對(duì)雜草群落特征也有影響[23-24]。本研究結(jié)果表明,在云南省3個(gè)檸檬生產(chǎn)區(qū),保山市和普洱市的雜草種類(lèi)較為豐富,而德宏州的雜草種類(lèi)較少,僅有33種,Simpson指數(shù)最高,雜草群落優(yōu)勢(shì)物種較集中,群落結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,這可能是由3個(gè)檸檬產(chǎn)區(qū)的園間養(yǎng)護(hù)管理水平及耕作制度導(dǎo)致的,但具體是什么原因?qū)е碌娜杂写M(jìn)一步開(kāi)展相關(guān)研究工作。從雜草群落結(jié)構(gòu)上來(lái)看,保山市和德宏州的群落結(jié)構(gòu)較為相似,而普洱市與其余2個(gè)檸檬產(chǎn)區(qū)雜草群落結(jié)構(gòu)不相似,原因可能是保山市和德宏州相互毗鄰,均屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,從而更有利于同種雜草的生長(zhǎng),而本研究在調(diào)查時(shí)也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的問(wèn)題,即在保山市和德宏州檸檬園中具有更多的雜草共有種,而普洱市檸檬產(chǎn)區(qū)與這2個(gè)檸檬產(chǎn)區(qū)相比,其雜草的特有種更多。

        受不同區(qū)域自然地理環(huán)境、檸檬園養(yǎng)護(hù)管理水平及耕作制度等的影響,云南省主要檸檬區(qū)雜草群落組成和群落特征差異較大。因此,在對(duì)檸檬園雜草進(jìn)行防治時(shí),應(yīng)該根據(jù)不同檸檬產(chǎn)區(qū)雜草群落特征選擇和制定適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)措施及防治技術(shù),并科學(xué)有效地使用各種除草劑,避免抗藥性的產(chǎn)生,同時(shí)密切關(guān)注不同檸檬產(chǎn)區(qū)雜草的群落特征變化,最終實(shí)現(xiàn)各檸檬產(chǎn)區(qū)雜草的可持續(xù)管理。

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