全 文 ：7。 7。7
第 1 9卷第 5期
1999年 9月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
VoI．Ig，No．5
Sept，。1999
江苏省棉区棉田杂草群落发生分布规律的数
量分析 5 卜／
，
(南京农业大学农学系，南京 210099)
擅要 ：在对江苏省四大主产棉区 82十样点 727块 田地共 57．5hm 棉田杂草群落硬草害进行 7级 目测{击调查采集数据
后，对其进行主成分分析(PCA)，井赋以生态学意义的解释。研究表明，江苏省棉田杂草的发生和分布与轮作种植付度和
地理区域性密切相关 ，其中轮作制度导致的田间水分的巨大差异是决定杂草群落结构特征的最探刻的原因，导囊全省水
早轮作棉田的杂草群落有趋同性。而地理 区域性构成的土壤 气候等生态因子的差异的显著影响表现在对旱地棉田的杂
草群落上。散量分析的结果．可将垒部样点分成4十组，即1十术旱轮作组和 9十旱地组(淮北棉区、沿海棉区和沿江棉区
早地组 )·每组都对应着相应的优势杂草种 其中稗，马唐、鳢肠和干金子是水旱轮作组的优势杂草 f淮北棉区早地组的优
势种为牛舫草 t马唐和马齿苋．马唐、铁苋菜和刺儿菜为沿海棉 区旱地组的优势杂草 ，沿江棉区早地组 的是马唐、殉尾草
和铁苋菜 。根据杂草群落发生的特点 ，提出了相应的杂草防障簟略。
美t词，棉 田杂草群落 f主成分分析f发生分市规律 F生态学解释 ；江苏省
Quantitative analysis of weed communities in cotton fields in cot-
ton—growing regions of Jiangsu Province
QIANG Sheng，HU Jin—Liang (Departraou Agraaom2~，Nan~ng 州Imral University，Nanfi月g
210095，China)
Abstract：The outputs of a principal component analysis (PCA)were ecologicaly interpreted．after the
overal1 weed infestation indexes of al1 weed populations occurred in 82sampling sites amounted to 57．5hm
cotton fields was assessed by visual scoring the level of weed infestation to cotton in seven scaIes
． There
was a close correlationship among the structure of weed community，crop rotation system and geographical
factors．The marked d／fference in water content of sol【resulted from the different crop rotat n Eystem
with rice or dry crop significantly diversified weed distribution and occurrence in the cotton fie1d5． The
cropping rotation system with cotton—rice resulted in identity of weed communities in the cotton fields．
W hiIe soil and climate factors determined by geographical regions significantly ir~iuenced the communities
in the cotton fields wi th succession of dry-cropping system． All ssmpling sites were divided into four
groups by PCA． The group of cotton cropping of rotation with rice had such dominants as Echi ~chloa
crusgaHi·Dl g|taria sanguinalis，Ectlp prostrata and Leptochloa chinensis．Thre dry-cropping succes．
sion groups respectively were Huaibei cotton—growing region group with dominant wed Eleuaine ind ica，
taria sanguinalis and Portulaca o[~racea，Yanhai cotton—growing group with／9／ taria sanguinalis，A-
calypha australis and Cephatanoplos segetum，and Yanjiang cotton-growing group with l~gitaria san-
guinalis，Setaria viridis and Acalypha australis from the north to the south．According to the above weed
distribution and occurrence pattern，weed control strategy was suggested．
基盘项 目：江苏省“九五 重大攻关课题 病虫草害控制技术——棉田草害发生演替规律硬控制技术
调查中得到大丰、海门、启东、射阳、江都 宝应 泗阳、宿豫等县市的植保站、邳州农业局棉花办、海门市农业局、南通市农
科所 新洋试验站等单位的同志提供工作方便 ，吴建荣、张末生等同志协助调查 。谨此致谢!
收稿 日期：1997·10 09f恪订 日期 ，1998 04．20
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706 生 态 学 报 19卷
Key words：W eed community in the cotton field；PCA；occurrence and distribution pattern；ecological ex
planation；Jiangsu Province
文章蛐号 ：1000 0933(1999)05 0705 05 中圈分类号 ：S181 文献标识码 ：A
江苏省的棉花种植区主要分布在徐州市、淮 碉市、盐城市、南通市和扬 州市，依次分别称之为淮北 、沿
海、沿江 、里下河棉 区。淮北棉 区处于北纬 35 左右的范围，沿海棉区位于北纬 34。，而后两区则位于北纬 32。
的范围。由于受水源和 自然生态条件因素的影响，沿江和里下河棉区多实行水稻一小麦(或油菜)一棉花的轮
作种植方式 ，而沿海和淮北棉 区则多为旱地作物(玉米、棉花、大豆 、甘 薯等)一小麦(或油菜)一棉花等连作轮
作方式。不过 ，每个棉花种植区，其种植制度也有相当部分是相互交错的 ]。
此前 ，已先期对沿海和措江的措黄海地区棉 田的杂草进行过调查研究，表明棉 田杂草群落和草害主要
受轮作制度的制约 ]。在此基础上 ，又对全省各主要棉区的棉 田杂草进行 系统而全面的定量调查研究，试
图揭示江苏全省棉 田杂草群落和草害发生和分布的规律 ，为农业种植制度的制定，特别是棉 田杂草的防除
提供理论依据 。
1 调查研究范围硬方法
对江苏全省四大主要 棉区的徐州市、淮碉市、盐城市、南通市、扬州市的邳县 、宿豫 、泗阳、射 阳、大丰、
东台、如皋、启东 、海门、江都、兴化、宝应等县市的棉 区杂草进行谓查。分别于 1996和 1997年棉花蕾、铃期
进行 。根据不同的区域、土壤类型、种植制度等 ，采用随机取样方法共选取 82十样点(见图 1)，包括 727块
田，共计 57．5hm 。
调查采用根据每种杂草 的相对盖度、相对高度 、和多度三者的综合指标制定的七级 目测法 ，每个样点
随机选择环境条件基本一致的 1O块田块(少部分样点少于 10块) 调查的 目测级数 ，经 由综合值公式转化
一
为数值型的优势度值 。综合值一22(该级出现样方数×该级代表值)／50口。 。
以频率超过 10 的杂草作 为分析指标(或称变量)共有 45种杂草(见图 2)。应用 PSBA／PC02统计软
件包在微型计算机上进行主成分分析(PcA)。在 经过对开平方、正弦和余弦函数等转化处理的结果分析 比
较 ，选定了经开平方连续 3次数据转化处理的计算结果。
对 主成分分析的运算结果 ，进行生态学意义的分析和解释 ，并将样点分类。在每个分类群中，根据杂草
的综合草害指数(简称综合指数)大小 ，确定该类型杂草群落的优势种和主要危害性杂草。
、 1
综合草害指数一土，(该级出现洋方数 ×该级代表值 )／谓查该类型群落的总样方数 ×5口“
有关数据 的计算 、转化和结果分析的方法还请参考文献[3～5]。
2 结果与分析
从表 1列出的对前 3个主分量的负荷量最大的 23个杂草因素的负荷量看，对第一主分量影响呈正相
关最大的是波斯婆婆纳(负荷量为 0．8343)，其次为狗尾草 、刺儿菜、苣荬菜。从 样点为变量对杂草种 的排
序结果可知(图 2)位于第一主成分轴的上方，此外，邻近的杂草还有乌敛莓、虮子草、马唐、小旱稗、铁苋菜、
香附子、山苦荬、地锦 、荩草、半夏等 多为喜旱性杂草，特别是象苣荬菜 、刺儿菜、乌敛莓、香附子 、山苦荬 、
半夏等旱生多年生杂草最为典型。最常出现于同类杂草群落 中(图 2)。负相关最大的是稗(一0．8575)，依次
为千金子 和牛繁缕。位于图 8的最 下方 ，此外 ，邻近的杂草还有通泉草、鳢肠、和水花生等，均为喜湿性杂
草，最常出现于另一类杂草群落中(图 2)。据此分析 ，第一主成分轴应该是反应土壤湿度的。从以杂草种为
变量对各调查样点的排序图可知(图 3)，位于第一主成分轴上方的样点均 为旱地型。而且这些样点均分别
取自淮北棉区、沿海棉区和沿江棉区。包括分别取 自3十不同棉区样点所分 别聚集的 3个样点群，这些样
点全为纯旱连作 ，基本上没有种植水稻的历史，多为砂性土壤 ，保水性较差 ，地势高垧
位于第一主成分轴 下方的 38十样点(14，15，16，17，21，22，23，24，25，26，27，28，29，45，46，47，48，49，
O，51，52，53， 4，57，58，59，6O，61，62，63，64，71，72，7j，79，80，81，82)均取 自水旱轮作组 ，涵盖 了全省各棉
区的所有水稻 棉花轮作种植制度的棉田样点 ，土壤 含水量较高 ，其主要发 生的杂草按杂草综合草害指数
的太小分别为稗 、马唐、鳢肠、千金子 、铁苋菜和牛繁缕等，稗为优势种群。
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5期 强 胜等：江苏省棉区棉田杂草群落发生分布规律的数量分析 707
从表 1中的第二主分量负荷量呈正相关最大的杂草依次是白鳞莎草、马齿苋 反枝苋、牛筋草和藜；负
相关最大的依次为通泉草、荩草、千金子、半夏和虮予草。这些杂草在发生的群落类型上是有显著差异的。
再从圉 3的样点排序圉可知，与第二主分量呈正相关的位于第二主成分轴右边样点．睬 8号样点外 ，均取
自淮北棉区。而呈负相关 的左边样点刚取 自沿江和里下河棉区 ，中间的聚集样点则取 自沿海棉区，因此 ，第
二主成分轴是对应着纬度以及地理区域地带变化的，右边的为淮北，中间的均为沿海棉区的样点，逐渐向
南过渡到取 自长江岸边 的沿江棉区样 。根据地带性变化特点，取 自淮北棉区旱连作地 的 l2个样点(8，
65，∞，67，68．69，70，73，74．76，77，78)为一组 ，因除 8号样 ，均取 自淮北棉区，故称之为淮北棉区旱连作
组，其优势种为牛筋草 ，其次为马唐 、马齿苋、狗尾草、铁苋菜等杂草 (表 2)，其纬度范围大致在北纬 34 稍南
至偏北 取 自措海棉区早连作地的 16个样 点(1．2，3，4，5．6，7，9，u，12，13 18，19，2O，55．56)为一组，分布
于盐城地 区的射 阳 大丰、东台和近邻的兴化市的 2个样点(55 56)，称之为沿海棉区旱连作组 ，其优势种
为马唐，其次为铁苋菜、刺儿菜、波斯婆婆纳等杂草(表 2)，其大致处在北纬 33 稍南至偏北的纬度范围。取
自沿江棉区旱连作地的 l6个样点 (10，30．31，32．33，34，35，36，37，38，39，40．41，42，43，“)为 一组 ，除 10
号样点外 ，均取 自沿江地 区，故称之为沿江棉区旱连作组 ，其优势种为马唐．其次为 狗尾草 、铁苋菜、刺 儿菜
等杂草(表 2)，其纬 度范围大致在北纬 32咭省 。
衰 1 对前 3个主分量的 负荷量■大的 25种杂草种的负荷量值
Treble 1 Loading Df twenty fhe weed 3ped器 with tbe highest I舯 Ing Df the precious three prlnetp~ ~om~ponemls
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708 生 态 学 报 19卷
寰 2 江苏省棉区*田杂草群落主要杂草种类的数量特征
Table 2 The qu址Itl“tI characteristics ofⅢ- weed species of weed comm unities I廿the cotton fields of the regions
growing~ottmlIⅡ 肿anl；su Province
3 讨论
3．1 生态学解释
从上面主成分分析 的结果可以看出，决定江苏省棉田杂草群落和草害发生分 布的第一十主要 因素 ，就
是轮作种植制度 。旱连作和水旱轮作的主要差异是后者的水稻种植导致土壤水分含量明显高于前者 +从而
由土壤水分含量的差异直接作用于杂草群落+导致群落结构的不同。
旱连作 ，这些 田块多处于高垧地带 ，土壤多为绵砂土或沙土 +灌水较为困难 +且不易截留雨水。而且 +不
会出现在生长季节有淹水的时期，所以使土壤始终保持着水分含量较低的状态 喜旱性的杂草狗尾草 ．刺
儿菜、波斯婆婆纳 、苣荬菜、乌敛莓、虮子草等生长发育 良好 ．它们的子实存留于土壤中能顺利度过不良生
长季节 。据研究，狗尾草子实在土壤含水量 l5 ～3O 时，发芽率最高，而当水分含量高于 40 时则萌发
率降低 。相反 ，稗草子实在土壤含水量 lO 以下时 ，很难萌发出苗 ，在含水量 15％时 ，则萌发明显延迟 。刺
儿菜、狗尾草等在干墒土壤中生长最好。拘尾草和铁苋菜在高湿度的土壤中生活力降低．寿命 明显缩短 。
刺儿菜、乌敛莓、香附子、和苣荽菜等在淹水条件下，其地下根状茎等营养繁殖器官很快全部死亡 。
水旱轮作则田块总经过水稻种植季节 ，生长季节的淹水是种植水稻时水分管理的主要特征。这种过程
对杂草群落产生了深远的影响 。淹水使原本在棉花 田块中常发生的杂草不能正常出苗生长，产生繁殖体，
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5期 强 胜等 ：江苏省棉区棉田杂草群落发生分布规律的数量分析 709
从而降低了翌年棉花种植时杂草种群的数量。喜湿性水稻田杂草如稗、干金子 、鳢晒等大量发生 ，产生繁殖
体，加上．上年淹水的过程以粘性土壤居多，保水性好．满足了稗等喜湿性杂草生长的条件。导致翌年棉花
种植时，这些杂草优势度明显提高(表 2)。调查中发现．水旱轮作回旱第一年棉，稗和千金子的种群数量非
常高，如经连年棉花，则这两种草的数量逐年降低 回旱第一年棉田的稗草综合指数比回早后连续 5a棉的
样点平均高出近 1．5倍。此外．淹水还破坏了原有的杂草子实库的结构。使喜旱性杂草繁殖体大量死亡。相
反，稗、干金子等在水田条件下，子实保持 7a仍有一定发芽率，而在干旱条件下，经同样时间，则全部死
亡 ] 再则+水旱轮作还使在地理区域和地带性差异造成的生态因素差异对杂草群落结构影响降到最低限
度 南北的差异性基奉消失 所有水旱轮作棉田都发生相同的杂草群落。
从马唐的综合草害指数看是棉 田最重要的杂草之一．虽属于 中生性杂草，子实也较能忍耐长期淹水 的
条件 ．但水稻种植期 间的淹水条件 至少阻碍 了其一十 生长季节的发生 ，因此 ．水旱轮作较之所有 3十旱连
作组的马唐的种群数量要低些 (表 2)。不过+经棉连作多年的水旱轮作田块 ，马唐的种群数量会逐年上升。
调查发现．回旱种棉当年的马唐综合指数平均为 2O．8，而连棉 5a的，则马唐综合指数平均为 31．9。
地理区域因素是导致江苏省棉 田杂草群落结构和草害发生差异的第二十因素 其最明显影响是对旱
作棉田杂草群落上。在北纬32。、33 和 34 左右的3十不同地区样点各自聚集成 3十类型。地理因素决定了
土壤类型、土壤 pH、气温 、光照等 生态因素 ，从而间接作用和影响群落结构。沿江棉区是长江冲击形成的灰
潮土和绵抄土区域，土壤结构较为抡软．适合虮子草、香附子、拘尾草等杂草生长+发生蕾明显较高(表2)。
淮北棉区为黄河冲击平原，土壤为黄潮土 ，局部为砂姜黑土。年均 日照时数长达 2450h+比沿江棉区长
200余小时．对牛筋草 、马齿苋等喜光碳四植物生长有利 +牛筋草，马齿苋等发 生量较大．而且星北多南少的
逐渐变化趋势(表 2) 而沿海棉区多为盐潮土、pH值相对较高，波斯婆婆纳，苣葵菜等则适宜生长、危害发
生指数明显高于其它两十棉区的旱地组(表 2)。
3—2 防除措施的探讨
实行水旱轮作明显改变杂草群落结构．使得全省棉田杂草具有趋同性+变得较为单纯，多以稗、干金
子、马唐等单子叶杂草危害为主，这对采取化学防除措麓较为便和。水旱轮作也可降低多年生杂草的危害．
如棉花地的苣莫菜、刺儿菜、香附子、乌敛莓等以及水稻田的水莎草、牛毛毡，扁秆蔗草等。水旱轮作还对避
免棉花病虫害的大发生有积极意义。所 有灌溉条件的地区，应大力提倡水稻一麦(油)一棉的轮作种植{I|度
如上揭示的全省棉田杂草发生规棒，对指导棉田杂草的化学防除有重要意义。旱连作棉田除单子叶杂
草外，阔叶草特别是多年生杂草占有相当的比例，宜选用可同时防除这两大类杂草的除草剂，宜推广应用
草甘膦定向喷雾。水旱轮作的田块则多以禾本科杂草危害为主，可以氟乐灵、乙草胺等土壤处理荆或用防
除禾本科杂草的芳氧苯氧基丙酸类除草剂作茎叶处理+就可基本解决草害问题。此外，这一建议可用于对
除草荆市场的预测，为除草剂品种的生产、推广、销售提供有竹值的参考。同时也可为未来的棉田杂草发生
的预测预报、杂草的计算机管理以及杂草的综合防昧积累重要的资料。
参考文献
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