新疆生产建设兵团第十师草原毒害草多样性研究

谭海燕 王鑫渝 王钢 郭庆 程文亮 杨德松

摘要：本研究以新疆生产建设兵团第十师草原毒害草为研究对象，为查明其草原毒害草种类、分布及危害程度等，系统的评估毒害草发生及危害现状，为毒害草的防治与草原的可持续发展提供科学的理论依据。本研究采用踏查、样地调查等方法进行调查，并进行重要值及多样性分析。结果表明：第十师毒害草共有63种，分属23科53属，其中菊科毒害草种类占比最多为19%；毒害草种群Shannon-Wiener多样性指数为3.56，Simpson多样性指数为0.96，Pielou均匀度指数为0.86；毒害草空间分布格局整体趋向于均匀分布；优势毒害草为苦豆子、工布乌头、兔儿条、狭叶锦鸡儿、骆驼刺、麻叶荨麻、白刺、梭梭和蓝刺头，主要分布在181团、182团、185团。第十师草原毒害草种类较多，分布较广、危害严重，因此对其进行调查，摸清其种类、分布等对毒害草的防治具有重要意義。

关键词：草原；毒害草；种类与分布；新疆生产建设兵团第十师

中图分类号：S812.6中图分类号文献标志码：A文献标识码

Study on the diversity of grassland poisonous weeds in the Tenth Division

of Xinjiang Production and Construction Corps

TAN  Haiyan1，WANG  Xinyu2，WANG  Gang2，GUO  Qing2，CHENG  Wenliang1，YANG  Desong1*

（1 Agricultural College/Key Laboratory of Oasis Agricultural Pest Management and Plant Protection Utilization，

Shihezi University， Shihezi，Xinjiang 832000，China；2 Forestry and Glassland Center of the Tenth Division of Xinjiang Production and Construction Corps， Beitun， Xinjiang 836000，China）

Abstract：  In this study， the grassland poisonous weeds of the Tenth Division of Xinjiang Production and Construction Corps was taken as the research object， and in order to find out the species， distribution and harm degree of the grassland poisonous weeds， systematically evaluate the occurrence and harm status of the poisonous weeds， and provide a scientific theoretical basis for the prevention and control of poisonous weeds and the sustainable development of the grassland. Surveys were conducted by methods such as make a personal inspection and sampling methods， and important value and diversity analyses were carried out.. The results showed that there were 63 species of poisonous weeds in the Tenth Division， belonging to 23 families and 53 genera， of which the largest proportion of poisonous weeds in Compositae was 19%. The diversity index of Shannon-Wiener in poisonous weeds population was 3.56， the Simpson diversity index was 0.96， and the evenness index of Pielou was 0.86; The spatial distribution pattern of poisonous weeds tended to be evenly distributed; The dominant poisonous weeds were Sophora alopecuroides， Aconitum kongboense， Spiraea hypericifolia， Caragana stenophylla， camel thorn， Alhagi camelorum， Urtica cannabina， Nitraria tangutorum and Echinops sphaerocephalus， mainly distributed in the 181 regiment， 182 regiment and 185 regiment. There are many types of poisonous weeds in the grasslands of the Tenth Division， with a wide distribution and serious harm. Therefore， investigating and understanding their distribution are of great significance for the prevention and control of poisonous weeds.

Key words： grassland;poisonous weeds;species and distribution;the Tenth Division of Xinjiang Production and Construction Corps

0 引言

草原不仅对维持自然生态系统极为重要，更是国家宝贵的财富。然而全球气候变化、干旱、超载过牧等因素致使我国草原严重退化，可饲牧草减少，毒害草大量滋生蔓延。导致牲畜误食毒害草机率增大，从而使其中毒死亡，严重影响畜牧业发展。毒害草还会导致草地植物种群生态结构失去平衡，而被称为草原“绿色杀手”［1-4］。1873年，美国首次报道牲畜误食毒害草中毒事件，在科罗拉多州也发现多起类似的牲畜中毒事件；1883年，美国堪萨斯州发生了一起历史上牲畜误食毒害草造成中毒和死亡数量最多的重大事件，约有2 500头牛和1 600只羊中毒死亡［5］。随后在1920—1950年美国又相继报道出多起毒害草中毒事件，使畜牧业损失惨重［6-7］。我国对毒害草的危害没有足够的重视，加之缺少有效的治理技术和成熟的配套措施，致使毒害草危害日益严重，草原生态环境进一步恶化，降低了草地畜牧业的持续发展和农牧民的增产增收［8］。在青海牧区，小花棘豆（Oxytropis glabra）和瑞香狼毒（Stellera chamaejasme L）对家畜的致死率达到39.2%和10%［9］；在甘肃草原毒害草化已经成为了一种常态；每公顷毒害草可以造成至少300元的经济损失［10］；棘豆属毒害草使得甘肃天祝县的母猪流产率达到1.7%，造成经济损失至少109.59万元［11］。

目前新疆生产建设兵团草原有害生物监测预报基础薄弱，毒害草发生规律及危害情况掌握不全面，灾害监测预警不及时，严重影响了草原毒害草防控成本。本研究根据全国草原有害生物普查要求和技术方案，结合兵团草原实际有害生物普查工作，通过深入新疆生产建设兵团第十师（以下简称第十师）各个团场进行实地毒害草发生情况踏查，总结第十师草原毒害草发生危害的规律，归纳第十师草原毒害草种类、分布及危害程度等，为兵团草原毒害草防控打下坚实的基础。

1 材料与方法

1.1 调查方法

1.1.1 踏查

踏查前（2022年3月—4月），查阅当地草原有害生物防治部门历史档案资料，有目的的访问或咨询当地农牧民或草原工作者，了解本地草原毒害草的种类、分布、发生周期及发生情况，为踏查路线设计做好准备。

踏查时（2022年4月—8月），以草原毒害草发生的危害为导向，通过发现危害来追溯草原有害生物。通过线路踏查，发现草原毒害草发生及总体分布状况；通过建立样地的方式，进一步确定草原毒害草的种类、种类频度、种群密度、植株盖度等。

路线规划，以第十师各团为单位，根据当地草原资源分布状况、地形地貌及草地类型等规划踏查路线。重点考虑受人为干扰严重、草地退化严重、生态环境状况不良的草地或历史上草原毒害草频发的草地。踏查路线要具有代表性，避免重复，且涵盖当地所有团场和草地类型。

一般情况下，当地草原面积小于20万hm2，路线踏查面积应不小于当地草原面积3%；草原面积在20～50万hm2，路线踏查面积应不小于当地草原面积2.5%；草原面积大于5万hm2，路线踏查面积应不小于当地草原面积的2%。

1.1.2 样地调查

在踏查过程中发现毒害草发生危害、已知的毒害草发生区域、发现入侵毒害草或本地区首次发现的毒害草种类时，需设立标准地进行详细调查。

1.1.2.1 样地设置要求

满足样地设立条件的所有草原均应设置样地，同一草地类型至少要设置1个样地，每块样地面积为0.5 hm2。

一般情况下，草原面积小于6.5万hm2，样地累计面积应不小于当地草原面积的0.3%；草原面积在6.5～20万hm2，样地累计面积应不小于该当地草原面积的0.25%；草原面积在大于20万hm2，样地累计面积应不小于当地草原面积的0.2%。

1.1.2.2 样地调查方法

采用样方法进行调查，每个样方面积为1 m2，每个灌木样方25 m2，调查样方中的毒害草种类、密度（株·m-2）、盖度（%）、经纬度、草地类型、采集影像照片、计算并统计每块标准地内同一种类平均密度、平均盖度、平均株高。

1.2 调查对象及内容

以对草原生态或畜牧业造成危害的有记录的毒害草、在本地区已造成危害但尚未记录的草原毒害草、外来入侵的毒害草为对象，主要调查毒害草种类、密度（株·m-2）、盖度（%）、危害方式、草地类型及发生范围。

1.3 数据统计分析

1.3.1 第十师毒害草种类

第十师自然环境优越，毒害草危害严重，毒害草多样性高且均匀分布，危害面积大、程度深。以第十师各团为单位，参照《中国西部天然草地毒害草的主要种类及分布》、《天然草原牲畜毒害草中毒防治技术》、中国植物图像库，通过观察植株的形态特征鉴定不同地区的毒害草种类，总结毒害草种群的科属、属数、种数。

1.3.2 第十师毒害草组成特征及重要值分析

重要值（importance value，IV）是用来表示某个种在群落种的地位和作用的综合数量指标，能比较客观而全面地反映该种植物在群落中所处的地位及对整个群落起到的影响作用［12-14］。

重要值（IV）=［相对多度（Dr）+相对盖度（Pr）+相对频度（Fr）］/3;（1）

相对多度（Dr）=某个种的株数/全部种的总株数×100%;（2）

相对盖度（Pr）=某个種的盖度/全部种的盖度之和×100%;（3）

相对频度（Fr）=某个种的频度/全部种的总频度×100%。 （4）

1.3.3 第十师毒害草种群物种多样性

多样性指数也被称为异质性指数，是反映丰富度和均匀度的综合指标。本文选取最为常用的指标：物种丰富度指数（S）、Pielou均匀度指数、多样性指数，来进行计算［15-18］。

（1）S=出现在样地内的物种数

（2）Shannon-Wiener 多样性指数

H′=-∑Si=1PilnPi（5）

（3）Simpson多样性指数 D=1-∑Si=1Pi2（6）

（4）Pielou均匀度指数 Jsw=H′/lnS（7）

式中：Pi=Ni/N，即某个物种的相对多度，数值上等于Dr。Ni为种i的株数，N为种i所在样方的所有物种的总株数。

1.3.4 第十师毒害草种群空间分布格局

方差均值比率法，即建立在Poisson分布的预期假设上，一个Poisson分布的总体有方差V和均值m相等的性质，即V/m=1，则种群呈随机分布，如果V/m>1，则偏离Poisson分布呈聚集分布，反之，V/m<1，则呈均匀分布，V与m的计算方法如下：

V=∑Ni=1（Xi-m）2N-1（8）

V=1N∑Ni=1Xi（9）

其中N为样方数，Xi为每样方中的个体数。为检验实测样本是否接受预期假设，需要以［2/（N-1）］12为标准差进行t检验。然后通过检查N-1自由度和95%的置信度t分布，进行显著性检验［19-21］。

t=VM-12N-112（10）

1.3.5 第十师优势毒害草生长状态及分布范围图

筛选出重要值较高的毒害草种群，计算不同毒害草种群的平均密度、平均盖度、平均株高来表达毒害草的生长状态，描述其分布范围。

2 结果与分析

2.1 第十师毒害草组成

通过对第十师的踏查与分析，共发现第十师毒害草有63种，分属23科53属，其中菊科毒害草种类最多为12种，豆科毒害草为10种，蓼科毒害草为5种，毛茛科和藜科毒害草种类为4种，百合科和十字花科毒害草种类为3种，剩余16科中毒害草种类仅有1～2种（表1）。菌科是双子叶植物的第一大科，适应能力强，进而在草原上分布也较广，危害较大。

2.2 第十师毒害草组成特征及重要值

新建生产建设兵团第十师毒害草共有63种（表2）。在温性荒漠草原中只有7种毒害草，其中苦豆子为最优势种，重要值为35.56，其余优势种为骆驼刺、梭梭、白刺，重要值分别为24.82、18.72、15.44。在温性典型草原中有22种毒害草，其中兔儿条为最优势种，重要值为18.49，其余优势种为狭叶锦鸡儿、苦豆子、麻叶荨麻、蓝刺头，重要值分别为17.29、12.59、11.96、9.32。

在温性草甸草原中有20种毒害草，其中狭叶锦鸡儿最优势种，重要值为15.28，其余优势种为兔儿条、麻叶荨麻、苦豆子、骆驼刺、白刺，重要值分别为15.09、11.60、6.56、6.52、6.01。在高寒典型草原中有40种毒害草，其中荨麻为最优势种，重要值为5.90，其次为皱叶酸模，重要值为4.69。在高寒草甸草原中有35种毒害草，其中工布乌头为最优势种，重要值高达42.75，其次为芨芨草，重要值为5.28。

2.3 第十师毒害草种群物种多样性分析

2.3.1 Shannon-Wiener多样性指数（H′）

第十师Shannon-Wiener指数（H′）为3.56，总体毒害草种类丰富并且分布范围均匀；在5种不同草原类型中Shannon-Wiener指数（H′最高值为高寒典型草原，多样性指数为3.54，相较于其余4种草地，高寒草甸草原毒害草种类最丰富并且分布范围最均匀；温性荒漠草原Shannon-Wiener指数（H′值最低仅为1.53，其毒害草种类最少，毒害草生长环境最差导致这一类型草地整体多样性较低；其余3种草地Shannon Wiener指数（H′值在2.43～3.54之间（图1）。

2.3.2 Simpson多样性指数（D）

第十师Simpson指数（D）为0.96；温性荒漠草原Simpson指数（D值最低仅为0.76，所以群落中的某种毒害草占据着较高的种群优势度，调查可知白刺、苦豆子蓝刺头、骆驼刺、梭梭、兔儿条、狭叶锦鸡儿等多种耐旱毒害草在温性荒漠草原中占据绝对种群优势；高寒典型草原D值最高为0.97，在高寒典型草原中毒害草群落里没有绝对优势种，有大量的常见种，各种毒害草竞争力相近，并且种类较多，最终导致毒害草群落大面积的均匀分布危害严重；其余3种D值在0.87～0.88之间（图2）。

2.3.3 Pielou均匀度指数（Jsw）

第十师均匀度指数（Jsw）为0.86；高寒典型草原Jsw值最高为0.96；剩余4种草原的Jsw值相差不大，在0.79～0.81之间（图3）。

2.4 第十师毒害草种群空间分布格局

在第十师普查中，毒害草整体种群空间分布格局趋向均匀分布。其中水资源较为匮乏和草地退化导致温性荒漠草原毒害草群落趋向于聚集分布；温性典型草原和温性草甸草原毒害草群落趋向于随机分布；自然资源分布均匀使得高寒典型草原和高寒草甸草原的毒害草群落趋向于均匀分布（表3）。

2.5 第十师优势毒害草生长状态及分布范围

在1 m2的单位面积中，第十师优势草本毒害草平均密度最高的是蓍，达到了10.52株·m-2，麻叶荨麻的平均盖度和平均株高均占第一，分别为75.51%和131.04 cm，其次工布乌头平均盖度和平均株高也较高。在25 m2的单位面积中，灌木毒害草平均密度最高的是兔兒条，达到了4.60株/25 m2，白刺的平均盖度和平均株高较高，分别为51.08%和82.32 cm（表4）。

普查发现，第十师181团草场面积最大为4.2×104 hm2，优势毒害草种类最多为7种，分别为工布乌头、狭叶锦鸡儿、苦豆子、蓍、皱叶酸模、麻叶荨麻、兔儿条。182团草场面积为2.6×103 hm2，优势毒害草种类为6种，分别为蓝刺头、大蓟、苦豆子、飞廉、梭梭、蓍。

183团草场优势毒害草为兔儿条、大蓟；184团优势毒害草为梭梭、骆驼刺；185团草场毒害草为苦豆子、白刺、大蓟；186团草场优势毒害草为兔儿条、麻叶荨麻。181团草场分布面积较广，草原类型多样，使得优势毒害草种类丰富，防治相对困难；182团草场退化极其严重，大片的草场出现荒漠化，草场种牧草种类极少，生长的多是耐旱的毒害草；185团优势毒害草种群均为耐旱型，该团场草原牧草稀少，有限的生长空间都被毒害草占据。

3 讨论与结论

3.1 讨论

第十师高寒典型草原生长环境适宜，没有绝对的优势种，各科毒害草占据着优渥的自然环境，使得毒害草物种丰富度和种群物种多样性都较高，且毒害草分布较均匀。其中水资源较为匮乏和草地退化导致温性荒漠草原可供毒害草生长的范围较少，大大限制了需水毒害草的生长，仅耐旱的毒害草种群得以生长，使得毒害草种群丰富度低，多样性指数均较低，群落趋向于聚集分布。第十师温性典型草原的自然环境相对一致，毒害草种群趋向于随机分布，然而有限的土壤资源影响着温性典型草原种群毒害草的物种丰富度及种群多样性；温性草甸草原与高寒草甸草原两种草原自然环境不同，生长的毒害草种类也不尽相同，但是相对适宜的生长环境使得两种毒害草群落的均匀度相近，草原毒害草多样性指数较高，充分的水资源使得毒害草大量繁殖，毒害草种类也较多。

毒害草的生长会影响草原生态的平衡，降低了草原的利用率，且不利于牲畜的健康生长，在破坏草原物种复杂多样性的同时，引起天然草地生态环境的进一步恶化，继而影响草地牧业的可持续发展和农牧民的增产、增收。此次普查工作明确了新疆生产建设兵团第十师草原毒害草種类、分布及一些危害现状等，能更好的对其进行精准防治，加大草原保护与建设工作的力度，有效防除草原毒害草，实现草原生态和经济的协调发展。

3.2 结论

（1）第十师毒害草共有63种，分属23科53属，其中菊科毒害草种类最多为12种，优势种为苦豆子、工布乌头、兔儿条、狭叶锦鸡儿、骆驼刺、麻叶荨麻、白刺、梭梭、蓝刺头。

（2）第十师Shannon-Wiener指数为3.56，高寒典型草原Shannon-Wiener指数最高为3.54，其余4种草地Shannon-Wiener指数在1.53～3.54之间；Simpson指数为0.96，高寒典型草原Simpson指数最高为0.97，其余4种草地Simpson指数在0.76～0.88之间；Pielou均匀度指数为0.86，高寒典型草原均匀度指数最高为0.96，其余4种草地均匀度指数在0.79～0.80之间。

（3）第十师草原毒害草种群整体趋向于均匀分布。温性典型草原和温性草甸草原毒害草种群趋向于随机分布，高寒典型草原和高寒草甸草原毒害草种群趋向于均匀分布，温性荒漠草原毒害草种群均趋向于聚集分布。

（4）第十师181团、182团、185团毒害草危害较为严重。

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（责任编辑：编辑郭芸婕）