准噶尔盆地南部单子叶杂草植物多样性与区系特征

陈威 王超 潘成南 吴星月 阎平

摘要：本团队通过近四年野外实地调查，对准噶尔盆地南部城乡单子叶类杂草进行杂草区系特点研究。结果表明：研究区单子叶类杂草共有108种2亚种1变种，隶属于11 科52属，其中包含1个新疆外来杂草新记录种芒颖大麦草。单种属和寡种属共51属104种占主导地位，多种属仅1属。生活型以多年生草本为主（占78.70%），生态型以中生为主（占77.78%）。地理成分有7个分布类型和5个变型，其中温带及其变型所含21属，占比最高。以本土杂草（104种）为主，外来入侵杂草4种，无检疫性杂草，有3种恶性重害杂草需要重点监测和防控。

关键词：准噶尔盆地南部；单子叶类杂草；植物多样性；区系特征

中图分类号：S451文献标志码：A文献标识码

Diversity and floristic characteristics of monocotyledonous weeds in the southern Junggar Basin

CHEN  Wei，WANG  Chao，PAN  Chengnan，WU  Xingyue，YAN  Ping*

（College of Life Sciences， Shihezi University，Shihezi， Xinjiang 832003，China）

Abstract： Abstract based on the field survey in the past four years， the floristic characteristics of urban and rural monocotyledonous weeds in southern Junggar Basin were studied. The results showed that there were 108 species， 2 subspecies and 1 variety of monocotyledonous weeds in the study area， belonging to 52 genera and 11 families， including a new record species of exotic weeds in Xinjiang. A total of 51 genera and 104 species of single genus and minor genus were dominant， and only 1 genus was multiple genera. Life types were mainly perennial herbs （76.58%）， and ecotypes were mainly mesophytic （77.48%）. There are 7 distribution types and 5 variations in geographical composition， among which temperate zone and its variations contain 21 genera， accounting for the highest proportion. There were 104 species of native weeds， 4 species of exotic invasive weeds， no quarantine weeds， and 3 species of malignant and serious weeds that needed to be monitored and controlled.

Key words： the southern of Junggar Basin;monocotyledonous weeds;plant diversity;floristic characteristics

準噶尔盆地南部位于天山冲积扇平原，该地区凭借平坦的地势，肥沃的土地，充足的日照和丰富的地下水等资源，成为新疆农业发展和经济建设最发达的区域［1］。经济的发展带动了城镇化建设，但在快速发展的同时，杂草植物也悄无声息的渗透进生产生活中来。

单子叶植物（Monocotyledoneae）是被子植物门其中一纲。其主要特征是叶脉常为平行脉，花叶3基数，种子具1枚子叶。绝大多数为草本，极少数为木本。据统计我国有单子叶植物52科约4 430种［2］，在《新疆植物志》［3］和《新疆植物志简本》［4］里共收录单子叶19科133属816种。禾本科为单子叶植物纲下第一大科，分布遍及世界各地，该科绝大多数种为杂草，给农业生产带来诸多危害。

1979年李扬汉教授考察了石河子、奎屯垦区等地，将采集到的标本都收录在《中国杂草志》［5］中。《新疆植物志》也收录了部分单子叶类杂草。除此之外一些学者也进行了相关的调查，张强等［6］在2021年对兵团棉田进行调查，总结五家渠地区的棉田杂草共有 20 科 44 属 46 种，其中禾本科杂草7种，莎草科杂草1种；白微微等［7］对昌吉市、玛纳斯县、奇台县和奎屯市的甜菜田中的杂草组成进行了调查，包含5种禾本科杂草；郭文超等［8］进行了新疆麦田杂草种类分布调查，其中单子叶类杂草20种。这些研究虽均包含了准噶尔盆地南部城乡的单子叶类杂草，但都把研究重点放在了农田杂草上，并未涉及非农耕的其他人工环境。

本文所研究的单子叶杂草植物是农田中常见的一类杂草，其危害主要表现在争夺栽培作物的生存空间，与农作物争夺土壤、水肥及光照，严重影响农作物的生长和产量。此外，单子叶杂草植物在自然生态系统中也起着重要的角色。其生态适应性强，繁殖能力强，种子量大，具有入侵性，对生态系统造成破坏。

本研究通过对准噶尔盆地南部单子叶类杂草系统全面的野外实地调查，分析多样性特点及区系分布特征，理清植物种类与发生发展规律，补充和丰富该地区单子葉类杂草研究资料，为新疆杂草科学的基础研究提供新内容，为单子叶类杂草的识别与防除、植物出入境检验检疫、环境保护与区域生态安全等提供了重要的参考依据和技术支持。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

准噶尔盆地是我国内陆第二大盆地，地处阿尔泰山与天山之间，面积达三十多万平方千米，海拔500～1 000 m，地势向西倾斜，北部略高于南部。准噶尔盆地在地质构造上为古陆台。盆地内，平原可分为两区。北起阿尔泰山南麓，南抵沙漠北缘的北部平原，风蚀作用明显，有大片风蚀洼地。南部平原南起天山北麓，北至沙漠北缘，可分两带。北带为沙漠，南带为天山北麓山前平原，是主要农业区。准噶尔盆地属中温带气候，盆地北部、西部年均温3～5℃，南部5～7.5℃，无霜期除东北部为100～135 d外，大多达150～170 d。年均温日较差12～14℃。准噶尔盆地水汽主要来自西风气流，降水西部多于东部，边缘多于中心，迎风坡多于背风坡。盆地冬季有稳定积雪，冬春降水量占年总量30%～40%。除额尔齐斯河为外流河外，盆地其他河流均为内陆河。

本研究涉及到的准噶尔盆地南部地区是指天山以北，古尔班通古特沙漠西南面和南面，东起于乌鲁木齐市，西至奎屯、乌苏市，北至克拉玛依市，是新疆农业经济发展最著名的金三角区域。具体包括乌鲁木齐市、五家渠市（新疆生产建设兵团第六师）、昌吉市、呼图壁县、玛纳斯县、石河子市（新疆生产建设兵团第八师）、沙湾市、奎屯市、胡杨河市（新疆生产建设兵团第七师）、乌苏市、克拉玛依市等所辖区域。该地区海拔在200～1 200m左右，该区气温相较于全疆平均水平偏低，约5～7.5℃，夏季日照时间长、昼夜温差大等特点促使该区物种资源丰富，区域内有头屯河、玛纳斯河、奎屯河等多条河流。区内土壤以棕钙土为主，少数扇缘以下部分为灰钙土［1］。

1.2 研究方法

本研究于2018—2021年开展，调查范围以石河子市（新疆生产建设兵团第八师）为起点，分别向西、向东、向北3个方向辐射，调查环境包括城镇、乡村、工矿区、农牧团场、道路旁等。团队对研究区内89个样地，进行系统全面考察和标本采集工作。沿道路使用V字形或W字形法进行探查，直至不再出现新植物折返，记录生境、海拔、经纬度等信息。本团队将采集植物制作成标本，共232份，借助《新疆植物志》、《中国植物志》、《中国杂草志》等植物鉴定工具书籍，对标本进行准确鉴定，并结合标本馆内该地区历年标本，详细归纳植物名录，对其单子叶类杂草区系特点进行分析。

2 结果与分析

2.1 杂草组成特点

对该区杂草进行准确鉴定、整理统计与分析可知，该区单子叶类杂草共有108种2亚种1变种，隶属于11 科52属，其中包含1个新记录种。按各科所含种数进行排序，结果详见表1。

2.1.1 科的组成特点

根据科内所含属数将该区杂草划分为3种类型。分别为属数大于10属的大科、含2～9属的寡属科以及只含1属的单属科（表2）。

从表2可以看出，在科的属级水平上：

大科仅1科：为禾本科，含36属，占总属数百分比69.24%。

寡属科 2科：分别为莎草科，含5属，占总属数百分比9.62%；百合科，含3属，占总属数百分比5.76%。

单属科8科：详见表1，占总科数百分比72.73%，占总属数百分比15.38%。

根据各科所含杂草种数，将该区杂草划分为5个类型：大科（>30种），较大科（19～20种），多种科（10～19种），寡种科（2～9种）以及仅含1种的单种科（表3）。

从表3可以看出，在科的种级水平上：

大科仅1科：为禾本科，共72种，占总种数百分比的66.67%。

多种科仅 1 科：为莎草科，共10种，占总种数百分比的9.26%。

寡种科有7科（63.64%），24种（22.22%）。

单种科有2科（18.18%），2种（1.85%）。

由此可见大科在该区科内种级水平占主要地位，物种丰富性集中在寡种科和单种科内。通过上述统计分析，可以得出禾本科是准噶尔盆地南部单子叶类杂草的第一大科，在该区系中占有主要地位。

2.1.2 属的组成特点

将该研究区系杂草按每属中所含种数的多少划分为4种类型：大属（>10种），多种属（6～9种），寡种属（2～5种）以及仅含1种的单种属（表4）。

从表4可以看出，该区系无大属；多种属有1属，为禾本科赖草属 （Leymus），7种，占该区总属数和总种数的 1.92%和 6.48%；寡种属有 25属（48.08%）75种（69.44%），所含比例最高，多集中于禾本科和莎草科；单种属 26属（50%）26种（24.08%），在单子叶各科均有分布。其中寡种属和单种属所含的杂草种类之和可达 93.51%，因此，属型的统计分析表明该区系属的分化程度高，也可认为该区系属的组成是以寡种属和单种属为主体，种的组成上则是以寡种属所包含的杂草种类作为主体。

2.2 区系地理成分特点

根据世界植物区系类型及中国植物区系类型［9-10］，可以将准噶尔盆地南部单子叶类杂草52属划分为7个分布类型和5个变型（表5）。

（1）世界分布：指没有特殊分布区，在世界广泛分布的属（不列入百分比计算），在本研究区内单子叶类杂草中所含属数最多（12属）；

（2）泛热带分布：包括芦苇属（Phragmites）等11属，占非世界分布的27.5%；

（3）旧世界热带分布：仅天门冬属（Asparagus）1属，占非世界分布的2.5%；

（4）北温带分布及其变型：共计15属，总体占非世界分布的37.5%，在该区系中位居第一。其中北温带分布2属（5%）；北温带和南温带间断分布11属（27.5%）；欧亚和南美洲温带间断分布2属（5%）；

（5）旧世界温带分布：包括燕麦属（Avena）等5属，占非世界分布的12.5%；

（6）温带亚洲分布：仅细柄茅属（Ptilagrostis）1属，占非世界分布的2.5%；

（7）地中海区、西亚至中亚分布及其变型：共计5属，总体占非世界分布的12.5%。其中地中海区、西亚至中亚分布包括隐花草属（Crypsis）等4属（10%）；地中海区至中亚和南美洲和/或大洋洲间断分布，仅齿稃草属（Schismus）1属（2.5%）；

（8）中亚东部分布：仅旱麦草属（Eremopyrum）1属，占非世界分布的2.5%；

（9）中国-喜马拉雅分布：仅落芒草属（Piptatherum）1属，占非世界分布的2.5%。

该区系地理成分除去世界分布的12属，温带分布及其变型所含属数共计21属，共占 52.5%，此类型在本区系中所占比重最高，位居第一。说明本区系温带成分明显，这与该区处于北温带的地理属性相符；同时该区系与中亚成分联系密切（17.5%）；热带分布及其变型亦有很大程度的渗入（30%）。

2.3 生活型特点

根据生活型特点，将该区杂草划分为2种类型，该区单子叶类杂草均为草本，以多年生草本为主，共85种（占78.70%），其次是一或二年生草本共23种（占21.30%）。表明该区单子叶类杂草中多年生草本植物占绝对优势，这也与单子叶类多为多年生草本的特点相符。

2.4 生态型特点

根据生态型特点，可将108种杂草划分为中生、旱生、湿生3个生态类型。该区系中生型杂草有84种（77.78%），所占比重最大。这也符合杂草的特性之一，即杂草多为中生植物。湿生型杂草有18种（16.67%），主要出现在莎草科、水麦冬科、香蒲科等喜湿的群落中。旱生型杂草只有6种（5.56%），所占比例最小。

2.5 杂草类型分析

根据杂草的来源特点并结合准噶尔盆地的生态分布，将本研究区的108種单子叶类杂草划分为本土杂草和外来杂草两种类型。研究区内以本土杂草为主，有104种，占96.30%，外来杂草有4种（表6）。

本土杂草中除部分偶见种、少见种外，均可在各个地区稳定分布与繁殖，不仅分布范围广泛，还具有强适应性，可同时适应多种生存环境，如芦苇（Phragmites australis （Cav.） Trin. ex Steud.）、狗尾草（Setaria viridis （L.） Beauv.）、虎尾草（Chloris virgata Sw.）、稗（Echinochloa crusgalli （L.） Beauv.）等。本土杂草中有些是被动杂草，如三芒草（Aristida heymannii Regel）、针茅（Stipa capillata L.）等，虽然多次出现在人类生活区内，但受人类活动和自然环境的制约，多为零散分布不易形成大面积的优势群落。

随着交通的便利化，经济贸易往来日益频繁，一些杂草的种子或植物体通过黏附在动物皮毛、混入农作物种子等形式传入，更有甚者形成具有严重危害的入侵种，并形成优势种危害农作物。这些外来杂草多为无意传入，随其它作物种子或鸟类啄食后异地自然扩散，但有些个体逃逸后定居扩散成为新杂草。其中野燕麦（Avena fatua L.）是恶性的麦田杂草，其种子常混入麦粒中，为了筛选小麦种子，需要投入大量的人力、物力成本。芒颖大麦草（Hordeum jubatum L.）为新疆新记录种，在昌吉硫磺沟镇和克拉玛依独山子市城郊偶见分布，危害较轻。虎尾草（Chloris virgata Sw.）因其适应性强、种子量大、易形成优势群落等特点，已然成为习见性杂草。牛筋草（Eleusine indica （L.） Gaertn.）是对秋熟旱作物田危害严重的恶性杂草，主要危害棉花田、小麦田等。

2.6 危害程度分析

通过查阅《中国杂草志》等书籍，并结合在疆内的危害程度，将杂草划分成恶性有害、重度有害、中度有害、轻度有害、近于无害5种类型，在此分别列出各个类型的数量和所占百分比（图1）。

恶性有害杂草3种（占2.78%），分别是芦苇（Phragmites australis （Cav.） Trin. ex Steud.）、野燕麦（Avena fatua L.）和稗（Echinochloa crusgalli （L.） Beauv.）。恶性杂草生态适应、繁殖和传播扩散能力相较于其他杂草均很强，在研究区内广布且很常见，对农田作物危害严重。近于无害杂草9种（占8.33%），包括齿稃草（Schismus arabicus Nees）、沙生针茅（Stipa glareosa P.Smirn.）等。

3 讨论与结论

准噶尔盆地南部单子叶类杂草共108种2亚种1变种，隶属于11 科52属，其中包括1个新疆外来杂草新记录种芒颖大麦草。禾本科是本区域杂草种类数量最多的科，也是危害程度最大的科。生活型以多年生草本为主（占78.70%），生态型以中生为主（占77.78%）。地理成分有7个分布类型和5个变型，其中温带及其变型所含21属，占比最高。以本土杂草为主，有104种占96.30%，又以广布性和伴人性的传统型典型杂草占比最高，有76种，外来入侵杂草4种，无检疫性杂草，有3种恶性重害杂草需要重点监测和防控。

杂草的分布情况与野生植被类似，杂草分布同样依赖于生长环境的温度、水分、土壤等条件。环境条件具有显著差异的区域，杂草的发生、组合和分布均有所不同，甚至是同一区域，由于海拔的不同，杂草的组合也有差异。

纵向上，乌鲁木齐西山农场，海拔近1 200 m，雨水相对较多，野燕麦（Avena fatua L.）、无芒雀麦（Bromus inermis Leyss.）等中生杂草占优势；乌拉泊、头屯河等水系发达的平原地区，海拔800 m左右，看麦娘（Alopecurus aequalis Sobol.）、长芒棒头草（Polypogon monspeliensis （L.） Desf.）、菵草（Beckmannia syzigachne （Steud.） Fern.）、折甜茅（Glyceria plicata （Fries） Fries）等湿生杂草或喜湿杂草占优势；克拉玛依、乌苏等地，海拔200～400 m，由于气候干燥、降雨量少，羽毛三芒草（Aristida pennata Trin.）、小獐毛（Aeluropus pungens （M. Bieb.） C. Koch）、东方旱麦草（Eremopyrum orientale （L.） Jaub. et Spach.）等中生偏旱生杂草表现明显的优势。地形与气候对杂草区系的分布影响巨大，本研究区中山区和沙漠就不适宜杂草分布，杂草多分布在平原地区。

横向上，人类活动的影响是巨大的，伴随城镇化的快速发展，原本自然分布的植物被动成为杂草。人类活动的轨迹伴随道路的修建日益扩大，许多外来杂草借助交通进行传播扩散。日益频繁的经济贸易和日益加快的城镇化建设，使得杂草区系越来越复杂化。尽管复杂但也不是毫无规律可循，比如城市发展情况不同，会导致杂草组成上的差异。例如石河子及周边以农垦为主，克拉玛依以石油产业为主，两个城市的杂草组成上就存在很大差异，石河子多是农田杂草，而克拉玛依则多是非耕地杂草。

随着“一带一路”高质量发展，口岸运输进出口贸易频繁，一些杂草种子可能粘附在动物皮毛或是混入粮食作物的种子中。相关植物检疫部门应严格执行检疫流程，防止国外危险性杂草侵入国内。还应对国外杂草进行调查研究，及时更新检疫名录。随着科技的进步，传统人工通过刈割的方式除杂草，既费时又费力，效率低下；借助人力喷洒除草剂，防除面积有限，成本也很高。近些年随着无人机技术的发展，使得通过远程操控无人机喷洒除草剂成为可能。

单子叶类杂草也不是毫无价值，芦苇、芨芨草等可用作造纸原料；黑麦草、赖草、偃麦草等是优良的牧草；早熟禾、羊茅、画眉等可用作城市绿化的草坪草；有些还具有药用价值，如蘆苇的根可治肺热咳嗽；有些是小麦、大麦等粮食作物的近缘种，用在遗传杂交领域培育改良作物。我们要辩证的看待杂草，对于危害严重的杂草要尽早尽快防除，对于常见近于无害的杂草，可发掘其经济价值，变废为宝。

我们应科学辩证，有针对性地防除杂草。本土杂草长期生存于当地生态环境中，对区系的发展和植被生态的维持有重要的作用。在防除本地杂草时，不仅要考虑杂草导致作物减产、传播病虫害等消极因素，还应考虑其在维护生态多样性方面的积极影响。对于外来入侵、恶性与重度有害单子叶类杂草，应高度重视，加强检疫，并对其进行监测和重点防除。

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