对杂草区系群落分布和草害发生规律的调查研究,可为除草剂的推广应用、杂草防除措施的制定,杂草的综合防除提供理论指导。
杂草区系、群落分布和草害发生的调查研究是两个层次的研究内容。前者是定性研究,可以提示一个地区发生的杂草种类、组成特点等基本资料。而后者是基于定量研究的基础上,它不仅能够阐明杂草的种类组成而且还能揭示杂草发生的数量、危害程度、分布特点等信息。
(一)杂草区系的调查研究方法
在确定的地区范围内,选择不同的区域地形地段、土壤类型、作物种类、农田类型、耕作栽培特点等的代表地点进行调查。其研究程序大致包括杂草标本的调查和采集、当地相关资料的收集、标本的鉴定、名录的编制、资料的整理和分析比较等。
1、杂草标本的采集与制作
(1)杂草标本的采集 杂草鉴定主要依靠花、果实和种子。因此,要采集带有花和子实的标本,而杂草防除又以苗期为主,因此最好还要采集同种杂草的幼苗。
在选择采集对象时,通常选择未受病或虫侵害,生长正常的植株。一份完整的杂草标本通常包括根、茎、叶、花和果等各部分,如有块根、块茎、球茎和鳞茎等地下器官亦要采集。植株较大时,可采取部分带叶、花和果的枝条,但必须详细记录植株的高度。
采集寄生杂草时必须连同寄主植物一起采集,特别是它们之间寄生关系的部分,更需采集保存下来。若能将杂草照相或录相,这对识别鉴定、资
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料保存很有用。
(2)野外记录 野外采集一定要做详细的野外记录,一般有专门的记录本,记录项目有:采集地点、生态环境、农田类型、危害何种作物、危害程度、作物种类、杂草防除情况、采集日期等,要严格按其格式填写。其中重要的如:当地的土名(需要向当地群众了解),同时可了解它的危害和用途;另外,记载杂草植物经压制后易变的特征,如植物的花色、杂草植株是否有乳汁、杂草有否特殊气味等。采集发生在上述特点的农田中的所有种类的杂草标本,并做记录。野外采集时填写好采集号,相应号码写在小纸牌上,并用线栓在标本上,其号数与野外记录本上的号码应一一对应。采集号不可重复,野外记录时最好用铅笔而不用圆珠笔(表1)。
表1 杂草标本采集记录表
采集号 采集人 危害对象 生境
采集日期
年
月
日
采集地点
发生量
生活型:一年生、二年生、多年生、半灌木、灌木
生态型:水生、湿生、中生、旱生、多浆类早生、盐生、沙生、寄生 生育阶段或物候期 根 叶 果 幼苗 株高 茎 花 种子
附记(气味、乳汁、黏毛和味道)
土名 学名 其他 科名
(3)采集所需的工具 标本条、采集箱或塑料袋,以及枝剪、镐铲、野外记录本、标签、铅笔、绳子和塑料布或油布。
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(4)标本压制 野外采集的标本需在当天内,用干吸水纸压制,并每天用干纸替换。换纸时要注意标本的形态,以便及时整形,使其接近自然形态。大的标本可压制成“N”或“V”形。约3天后,换纸的间隔期可长些,直至标本干燥为止。该法由于换下的湿纸需烘或晒干,并经常更换,工作量较大。
另亦可用瓦楞纸压制,再置于烘干炉上,烘制去水。该法工作量较小,但需烘干炉等装置,在野外受限制。
柔软微小的标本最好和坚硬粗大的标本分开压制,以免损坏。对于具肉质根或地下茎的多年生杂草可把肥厚的地下部分削去一半,挖去内部肉质,这样就容易摊平、压平。
(5)标本制作、鉴定 标本压干后,用0.1%的升汞酒精溶液进行消毒处理,然后贴缝在台纸上。台纸是用8开的白板纸制成,标本上台纸后,在台纸的右上角要注出地名或省名。左上角贴野外记录纸。
然后,进行标本的鉴定,这多借助相关鉴定手册或工具书进行,将该草的学名写或打印到定名标签上。并将该定名标签粘贴于样本的右下角,这样便制成一份完整的蜡叶标本。
(6)标本保存 上好台纸的标本均放入特制的标本橱柜内保存。内置樟脑块防虫蛀和霉菌侵蚀。
2、资料分析和讨论 按科属种的分类单元编制杂草名录,根据野外调查记录,对所有杂草进行危害性分类,确定指定研究区域内危害性大的恶性杂草、区域性恶性杂草,并区分出其他重要性较低的杂草,进一步进行资料分析和讨论等。
(二)杂草群落的收集和转化
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1、原始数据的收集和转化
(1)样方法 在田间用取样框选取一定数量的样方,统计样方中杂草植株数量,亦或计称杂草的鲜重。样方的大小、形状和数目,可根据最小面积原则及具体情况而定。取样数目越多,代表性越大,但取样的目的即是为了减少调查所花费的劳动和时间。实际上采用的数目是介于很大的理想数目和花费很少时间的极少数目之间的折衷数。每小区的样方面积可用如下方法确定:
首先,用一个小样方(如0.25m×0.25m)取样,记下样方内的杂草种类。然后将样方扩大到2倍,即0.25m×0.25m的样方,另记下扩大的样方内的杂草种类。再将样方扩大到4倍、8倍、16倍……(图2),分别记下增加的杂草种类,直到杂草的种类不再增加为止。以样方的面积为横坐标,杂草的种类为纵坐标作图,得到杂草种类/样方面积曲线(图3)。杂草种类/样方面积曲线在样方面积较小时,坡度较陡;随着样方的面积的增加,坡度逐渐减少;当样方面积增加到一定的时候,曲线变平,最后,杂草的种类不再随着样方的面积的增加而增加。最合适的样方面积或最小样方面积即是在曲线由陡变平那一点。
图2 确定最小样方面积的巢式取样 图3 杂草种类/样方面积曲线示意图
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根据农田杂草的特点,对于种类组成和地上部生物量等的数量指标,一块0.33hm2左右的田块,5个0.33m2或3个1m2的样方均可达到满意的效果。
△取样方法之一倒置“W”九点取样法(中国农科院)。
计数器、标本夹及样主框(0.25m2)即边长为0.5米的正方形铅丝框。
图4 倒置“W”九点取样田间样点示范图
调查者到达选定的地块后,如图4所示,沿地边向前走70步,向右转后向地里走24步开始倒置“W”九点的第一点取样(调查地块较大时,可相应调整向前向右的行走步数)。第一点调查结束后。向纵深前方走70步,再向右转后向地里走24步,开始第二点取样。以同样的方法完成九点取样后转移到另一选定的地块取样。取样时将样方框内杂草种类、各种杂草的株数和平均高度记载于杂草调查记载表中,同时记载所调查地块的有关资料(表4)。为便于记载,杂草的株数以杂草茎干数表示。
在记载过程中,对已明确的杂草种类,在表中记入其通用名,对有疑问的杂草予以编号,将编号记载于表中,并采集其标本(幼苗、植株、花序),同样编号,以便鉴定。
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几个量化参数的计算方法
为量化调查数据,在对样方取样数据进行处理时运用了田间均度、田间密度、频率等参数。
田间均度(U)
某种杂草在调查田块中出现的样方次数占所调查同类田块总样方数的百分比。
n 9 ∑ ∑ X i U= ×100%
9n 田间密度(MD)
某种杂草的田间密度为这种杂草在各调查田块的平均密度(株数/平方米)之和与调查田块数之比。
n ∑ D i
MD =
n 频率(F)
某种杂草的频率为这种杂草出现的田块数占总调查田块数的百分比。
n ∑ Y i
F = ×100%
n 上式中,
n 为调查田块数; 9 为调查样方数;
Xi 为某种杂草在调查田块i中出现的样方次数;
Di 为某种杂草在调查田块i中的平均;密度(株数/平方米);
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Yi 为某种杂草在调查田块i中的频率,为壹或零。 相对多度(RA)
为便于比较某种杂草在杂草群落中所占的比重,还得引用相对多度(RA)的概念。某种杂草的相对多度为这种杂草的相对频率(RF),相对均度(RU),相对密度RD之和即:
RA=RF+RU+RD
某种杂草的田间频率
RF= ×100%
各种杂草的频率之和
某种杂草的均度
RU= ×100%
各种杂草的均度和
某种杂草的平均密度
RD= ×100%
各种杂草的密度和
例如,野燕麦在调查区域内同类作物田中的相对多度为:RA野燕麦=RF野燕麦+RU野燕麦。
(2)样线法 样线法实际上也是一种面积取样技术。通常先主观选定一块代表地段,并在该地段一侧设一基线,然后沿基线用随机或系统取样选出一些测点,这些点可作为通过该地段样线的起点。样线可使用20~50m或更长的卷尺,另亦可用等距记号的绳索或电线等。借助其深度可以区分为确定频度需要的任何区段,同时也可记载被样线所截的每株植物的长度。
设好样线之后,先填写样方中所介绍的总表,对群落一般特征和生境条件进行记载,然后开始样线测定和记载。具体做法是:从一端开始,登记被样线所截(包括线上线下)植物。共计所截植物的3个测定数据:①样
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线的被截长度L;②植物垂直于样线M;③所截个体数目N。
一般667m2左右的田块,可设计一个样线。数据的整理可首先统计和确定下列各值:每个植物个体数(N);所截长度的总和(∑L);登记有某种植物的区段数(BN);植物最大宽度倒数的总和(∑1/M),并将这些数据记入表5。
表5 样线法测定简表
样地编号 区段数目
项目 N 植物种名 L BN 1/M D RD C RC F RF
地点
样线长度
据此计算密度、盖度(优势度)、频度及相对密度、相对盖度、相对频度及重要值。
密度(D)=(∑1/M)(m2/样线总长)
相对密度(RD)=(一个种总的密度/所有种的总密度)×100% 盖度或优势度(C)=(一个被截长度的总和/样线长度)×100% 相对盖度或相对优势度(RC)=(一个种被截长度的总和/所有种被截
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长度的总和)×100%
频度(F)=(出现该种的区段数/样线区段总数)×100%
相对频度(RF)=(一个种的加权频度/所有种的总加权频度)×100% 加权频度=(出现该种的区段数/加权系数(f)) f=∑1/M/N 重要值=相对密度+相对优势度+相对频度
(3)目测法 目测法较之其他的取样方法,具有劳动强度小、工作效率高的优点,近年来在杂草群落调查研究中被普遍采用。较早报道用目测法调查农田杂草的是在1982年Fround-Williams & Chancella利用七级杂草多度目测法调查研究England的农田杂草。在我国,唐洪元(1986)报道了基于杂草相对多度、相对盖度和相对高度综合的五级目测法。该法较其以往的目测法,能更多地反映杂草群落的信息,曾在全国杂草草害调查研究中广泛采用。
从杂草的实际发生特点看,优势性杂草只占少数,大多数杂草多以较低的目测级别出现,增设低级别,有利于反映出这些杂草种间的差异信息。对进行数量分析十分有用。故此,强胜(1989)等报道了根据杂草多度、盖度和相对高度的七级目测法,在安徽、江苏和浙江等省的水稻田、夏熟作物田和棉田杂草调查研究中广泛应用。并将其采集的数据配合进行数量统计分析,从而定量描述中国农田杂草群落的发生和分布规律。
根据不同的农田类型、土壤类型、地形地貌和作物种类等因素,选定调查样点。每样点选择生态条件基本一致的田块10块,依据目测标准(表6)按杂草记载其目测级别。调查一般宜在作物的花果期进行。
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表6 杂草群落优势度七级目测分级标准(依强胜和李扬汉,1990)
优势度级别(危害度级别) 赋值 相对盖度(%) >25 >50 >95 10~25 25~50 50~95 5~10 10~25 25~50 2~5 5~10 10~25 1~2 2~5 5~10 <1 1~2 2~5 <0.1 0 0.1 <1 <2 多度 多至很多 很多 很多 较多 多 很多 较少 较多 多 少 较少 较多 很少 少 较少 偶见 很少 少 1~3株 偶见 很少 相对高度 上层 中层 下层 上层 中层 下层 上层 中层 下层 上层 中层 下层 上层 中层 下层 上层 中层 下层 上层 中层 下层 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 T 0.5 数据的初步统计和转化:将1个样点中10块田地采集的各种杂草的目测杂草优势度级别,按下列公式统计:
综合值=∑(级别值×该级别出现的田块数)×100%/(5×10) 结果每个样点获得1列各种杂草的综合值数据。
(4)国家药检所除草剂田间药效登记试验。杂草调查方法。 a、估计值调查法
每处理小区同邻近不处理对照小区或对照带进行比较,估计相对杂草种群量。这种调查方法包括杂草群落总体估算和单个杂草品种估算,如估计杂草数量、覆盖度、高度、茁壮度(实际的杂草重量)等指标。这种估
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计方法快速简单,其结果可以用简单的百分比表示(例如由0=无草到100=同一种杂草严重侵扰)。同时还应提供对照小区或对照带上杂草侵染的绝对数量。鉴于准确估算百分比和使用齐次方差的难度,可以采用下列分级进行调查:
1=无草;
2=相当无处理小区杂草数的0~2.5 %; 3=相当无处理区杂草数的2.5 %~5%; 4=相当无处理区杂草数的5%~10%; 5=相当无处理区杂草数的10%~15%; 6=相当无处理区杂草数的15%~25%; 7=相当无处理区杂草数的25%~35%; 8=相当无处理区杂草数的35%~67.5%; 9=相当无处理区杂草数的67.5%~100%;
使用分级的调查人员,用前应进行训练。本分级范围可以直接应用,不必转换成估算值的百分数的平均值。
b、绝对值调查法
计算每种杂草植株数,或取一定数量称重。可对整个小区进行调查;也可随机选择1/4~1米2方块进行测定。在某些情况下也以计算或测量特殊植物器官(例如杂草花、果数或单子叶杂草有效分蘖数等)。
2、数据的多元统计分析 通过模糊聚类分析、系统聚类分析或主成分分析等分析方法,对所得数据矩阵进行分析处理。该分析宜通过自编程序或使用统计分析软件(如SPSS,SAS,或其他软件包)在计算机上进行。
通常统计分析的结果会将调查的样点分成若干不同的样点集群,杂草群落结构相似的那些样点,通常会聚在一起,而这些样点大多具有比较一
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致的农田生态条件。
经下列公式算出每个聚类群数量特征:
综合草害指数=∑(级别值×该级别出现田块数)×100%/(5×聚类群包含的总样点数)
频率=该草出现的样点数/聚类群包含的总样点数×100%
由此可以比较不同聚类群在杂草群落结构上的差异,分析其相对应的样点生态影响因子,从而揭示一定农田生态条件下发生的杂草群落类型,阐明杂草发生、分布的规律。
3、昆明市农田杂草测报:
(1)昆明市农田杂草测报简表(针对草害重田块不定期调查) 作物:玉米、水稻、小麦、大麦、蚕豆、果园(打√,每类作物使用1张表)。
目测日期: 优势草种类 (2)宏观调查报表
每种作物调查10块田,按登记试验估计值调查方法,每块田杂草相对于该类作物无处理杂草生长量最大的百分比进行分级,1~4级轻发生,5~7级中发生,8~9级偏重、重发生。10块田累加除以10,综合评定危害度。
对调查数据进行综合评价。
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田块数:
综合草害指数 频 率
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