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2026 , Vol. 32 >Issue 9: 84 - 89

DOI: https://doi.org/10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2026.09.021

Effects of weed control on cassava germplasm nursery habitat and germplasm conservation

  • Wei Zusheng ,
  • Zhao Yuan ,
  • Xu Chuan ,
  • Fu Haitian ,
  • Yang Xiujuan
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  • Guangxi Subtropical Crops Research Institute, Nanning 530001, China

Received date: 2025-07-08

  Online published: 2026-05-08

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Abstract

To elucidate the role of weed control in the habitat and germplasm conservation of a cassava germplasm nursery, this study used cassava germplasm from Guangxi as materials. 3 treatments were established: chemical control (Che-t), physical control (Phy-t), and untreated control (Con-t). Over three consecutive years, cassava physiological indices, agronomic traits, habitat temperature and humidity, soil physicochemical properties, and mite damage index were measured, followed by multivariate correlation analysis. The results showed that physical control significantly increased the net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Cs), and intercellular CO₂ concentration (Ci) of cassava leaves, with increases of 46.11%, 56.74%, and 10.00%, respectively, compared to the untreated control, outperforming chemical control. Under physical control, plant height (Ph), stem diameter (Sd), crown width (Cr), and fresh tuber weight (Ye) were markedly increased compared to the untreated control, with Ye increasing by 6.48%. Both types of control measures increased the field temperature (At), but the untreated soil had a higher moisture content (Swc) and organic matter content (Somc), which were 10.19 and 3.75 percentage points higher than those of the chemical control group, respectively. Mite damage monitoring indicated that the mite damage index (Ⅰ) in the untreated group was significantly lower than that in the treated groups, while the habitat insect population (Bn) was higher; mite damage was very significantly negatively correlated with Bn (P<0.01). Correlation analysis revealed that Pn was significantly positively correlated with Sd and Ye (P<0.05), and soil water content was very significantly positively correlated with organic matter content and insect population (P<0.01). Weed control should balance effectiveness and ecological stability; physical control is more conducive to cassava growth and yield improvement, while moderate weed retention can enhance biodiversity and reduce mite damage risk. This study provides a basis for green weed control and in situ conservation of germplasm resources in cassava nurseries.

Key words： cassava germplasm nursery; weed control; physiological indices; mite resistance; correlation analysis

Cite this article

Wei Zusheng , Zhao Yuan , Xu Chuan , Fu Haitian , Yang Xiujuan . Effects of weed control on cassava germplasm nursery habitat and germplasm conservation[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2026 , 32(9) : 84 -89 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2026.09.021

杂草是木薯种质资源圃生态系统的重要组成部分，对保持水土、改良土壤、稳定生态系统等具有重要影响。木薯种质圃中杂草大部分为良性杂草，少量为恶性杂草，如马唐、香附子、空心莲子草等[1-3]。木薯杂草防控以化学和物理措施为主。化学防控采用广谱或选择性除草剂，具有应用广、省工高效、成本低等优点，但受环境条件影响大，需严格施用，品种敏感性差异可能导致药害及抗药性[4-6]。物理防控通过布（膜）覆盖土表，可降低除草剂使用频次，但可能会造成二次污染[7-8]。此外，人工除草效率低，且木薯为浅根性作物，不宜多次中耕[9]。在农业可持续发展的背景下，杂草与作物既是光、温、水、肥和空间的竞争者，又是生境中群体多样性的组成者[10]。研究表明，阔叶花草在荔枝园定植后能够形成低矮、结构简单的杂草群落，从而改善微生态条件[11]。木薯叶片浸提液中含有化感物质，可抑制伴生杂草（假臭草和三叶鬼针草）的种子萌发和幼苗生长[12]。基于此，防控策略应聚焦调控区域性杂草群落组成，有效抑制优势种杂草生长，在优化生态系统结构的同时兼顾杂草多样性的保护。本研究探究了杂草防控模式对木薯种质圃环境中光照、温度、水、空气、土壤以及生物群落的影响，探索“木薯—杂草”协同调控模式，对木薯种质圃物种群体数量配置决策和种质资源保护具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试木薯种质来源于广西木薯种质资源库。

1.2 田间试验

试验连续3年在南宁市木薯试验基地实施。杂草防控设置3组处理：化学防控（Che-t），施用41%草甘膦150 mL、90%乙草胺100 mL，对水50 kg充分混匀，均匀喷施于试验区内的杂草叶、茎部位，间隔10 d再喷施1次；物理防控（Phy-t），使用全生物降解黑色地膜（厚度0.015 mm），紧贴覆盖试验区种植行间杂草，确保压实、无空隙，无破损，膜边入土6~8 cm，细土压实；未处理（对照Con-t）（图1）。设计随机区组试验，小区面积25 m2（5 m×5 m），株行距1 m×1 m，3次重复。收集各处理的3年数据进行差异性分析、评估。
图1 木薯种质种植中不同杂草防控试验

1.3 测定指标与方法

1.3.1 生理指标

使用便携式Li-6400光合作用测定仪（LI-6400XT），光源强度1 200 μmol/（m2·s），CO2浓度500 mmol/L。每个处理随机取3株，分别取植株同方向的上部（L1）、中部（L2）、下部（L3）各1片，重复3次，测得光合速率（Pn）、气孔导度（Cs）、胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）数值[13-14]。

1.3.2 植物学与农艺学指标

每个处理随机抽取3株，（1）用卡尺分别测量植株冠层东西方向（E-W）和南北方向（S-N）宽度值，计算两个数值的乘积（Cr，m2）；（2）用卡尺测量植株地面到顶端的高度（Ph，m）；（3）用卡尺测量植株离地面30 cm高度处主茎秆的直径（Sd，cm）；（4）称量单株鲜薯的重量（Ye，kg）；（5）用雷蒙秤（水比重法）测取鲜薯的淀粉含量（Sc，%）；（6）鲜薯清洗去除表面的泥土、杂质，晾干表面附着水分，切成5 mm厚片，取500 g样品置于鼓风干燥箱中，恒温50 ℃，48 h后，称量干燥物重量值（Wdr），干物质含量（Dmc，%）=Wdr/5。

1.3.3 空气、土壤温度和湿度，土壤含水量、有机质含量

将温度测量仪悬挂在植株中部测取试验区空气温度（At，℃）；将温度测量仪感应端插入植株根部地表5 cm深度，测取试验区土壤温度（St，℃）；将湿度测量仪悬挂在植株中部，测取试验区空气相对湿度（Ah，%）；将湿度测量仪感应端插入植株根部地表5 cm深度，测取试验区土壤相对湿度（Sh，%）。
收获木薯时，在试验区内采用五点交叉取样法取5～10 cm深土壤样品1 000 g，充分混匀后，取500 g混合土壤样品，3次重复；将混合土壤样品装入密闭铝盒中，置于鼓风干燥箱中，恒温70 ℃，48 h后，称量干燥物重量值（Wds），土壤含水量（Swc，%）=Wds/5，保留干燥土壤样品，备用；（2）将50 g干燥土壤样品置于锡箔纸，暴露于石棉网上，用酒精灯（500～600 ℃）煅烧1 h后，称取残留物重量值（Wrs），土壤有机质含量（Somc，%）=Wds×2[15-16]。

1.3.4 螨害指数

木薯种质抗螨性评价参照标准NY/T 2445—2013《木薯种质资源抗虫性鉴定技术规程》[17]。在每年8—9月螨害高峰期，每个材料调查5株，取植株上、中、下高度和东、南、西、北方向，各随机抽查1张叶片，调查受害程度，计算螨害指数Ⅰ=Σ（S×NS）/N×4×100，式中Ⅰ为螨害指数；S为叶片受害级别；Ns为该受害级别叶片数；N为调查总叶片数。根据螨害指数，评估不同杂草措施对木薯种质受螨害程度的影响。

1.3.5 虫口数

每年8—9月螨害高峰期，挂放诱虫板（1张/小区），3 d后摘取，统计单位面积捕获虫口数（Bn）[18-19]。

1.3.6 数据处理

试验数据采用Excel 2019软件初步整理后，使用SAS 9.0与GraphPad prism 9统计软件开展分析，多组处理间的差异显著性检验采用邓肯多重比较法（Duncan’s）；变量间的关联程度采用Pearson双变量相关性分析，相关性判定标准同差异显著性水平。

2 结果与分析

2.1 对木薯叶片生理指标的影响

由图2可知，化学防控和物理防控叶片的净光合速率（Pn）较未处理分别提高30.42%和46.11%，物理防控较化学防控提高12.03%（P<0.01）；化学防控和物理防控的气孔导度（Cs）较未处理叶片分别提高34.93%和56.74%，物理防控较化学防控提高12.03%（P<0.01）；化学防控和物理防控的叶片胞间CO2浓度（Ci）较未处理分别提高6.96%和10.00%，物理防控较化学防控提高2.84%（P<0.01）；物理防控和未处理较化学防控的叶片蒸腾速率（Tr）分别提高17.70%和13.49%，物理防控较未处理提高3.71%（P<0.01）。可见，与未处理相比，物理防控和化学防控提高了叶片的Pn、Cs、Ci，降低了Tr。
图2 不同杂草防控处理下木薯叶片生理指标差异

图上**表示处理间差异在0.01水平具有统计学意义。

2.2 对木薯植物学与农艺学指标的影响

试验结果表明（表1），物理防控和未处理的植株冠幅（Cr）较化学防控明显增加，分别为17.24%和15.52%（P<0.01）；物理防控的植株高度（Ph）较化学防控和未处理分别增高12.84%和14.60%（P<0.01）；物理防控的主茎直径（Sd）较未处理和化学防控分别增加8.10%和9.49%（P<0.01）；物理防控的鲜薯重（Ye）较未处理和化学防控分别提高了6.41%和4.91%；未处理的储藏根淀粉含量（Sc）较化学防控和物理防控提高4.68%和4.72%（P<0.01）；未处理和物理防控的储藏根干物质含量（Dmc）较化学防控提高3.17%（P<0.01）。
表1 不同杂草防控对木薯植物学与农艺学指标比较分析结果
处理 Cr/m2 Ph/m Sd/cm Ye/kg Sc/% Dmc/%
Che-t 0.58±0.11 bB 3.27±0.44 bB 3.90±0.22 bB 2.85±0.41 abA 27.75±1.30 bB 39.38±1.77 aB
Phy-t 0.68±0.05 aA 3.69±0.42 aA 4.27±0.20 aA 2.99±0.43 aA 27.74±1.41 bB 40.63±1.87 aA
Con-t 0.67±0.05 aA 3.22±0.35 bB 3.95±0.14 bB 2.81±0.37 bA 29.05±1.31 aA 40.63±1.80 aA

注：同列不同大写、小写字母表示处理间差异在0.01、0.05水平具有统计学意义。

2.3 对木薯生长环境温湿度及土壤含水量和有机质含量的影响

如图3所示，化学防控和物理防控的空气温度（At）较未处理提高1.93和1.77 ℃，化学防控较未处理提高0.16 ℃（P<0.01）；物理防控和化学防控的土壤温度（St）较未处理分别提高1.77和1.17 ℃，未处理较化学防控提高0.61 ℃（P<0.01）；未处理和物理防控的空气湿度（Ah）较化学防控分别增加6.48和7.21个百分点（P<0.01），物理防控较未处理提高0.73个百分点；物理防控和未处理的土壤湿度（Sh）较化学防控分别提高8.15和5.72个百分点（P<0.01）。
图3 木薯生长环境中空气、土壤的温度和湿度差异
由表2可知，未处理的土壤含水量（Swc）较化学防控提高10.19个百分点，物理防控的土壤含水量较化学防控提高了6.94个百分点；（2）物理防控和未处理的土壤有机质含量（Somc）较化学防控分别增加2.09和3.75个百分点，未处理较物理防控增加了1.66个百分点。
表2 不同杂草防控措施条件下木薯生境中土壤含水量和有机质含量差异
处理 土壤含水量（Swc）

土壤有机质含量

（Somc）
Che-t 31.25±0.55 b 8.75±0.45 a
Phy-t 38.19±5.45 ab 10.84±2.09 a
Con-t 41.44±2.00 a 12.50±2.80 a

2.4 对木薯螨害指数和生境虫口数的影响

如图4~5所示，化学防控和物理防控的木薯叶片螨害指数分别为86.02、86.09，二者间差异无统计学意义（P>0.05）；二者与未处理差异具有统计学意义（P<0.01）。未处理生境中捕获的虫口数较物理防控和化学防控明显增加67.25%和235.50%，物理防控较化学防控明显增加100.59%（P<0.01）。
图4 不同杂草防控处理的木薯螨害情况

（A）、（B）分别表示各处理的木薯生境及害螨诱集情况。

图5 不同杂草防控处理的木薯螨害指数和生境虫口数

（A）、（B）分别表示木薯螨害指数、生境虫口数。

2.5 变量间相关性分析

由表3可知，不同杂草防控处理下，木薯植株光合生理、形态建成与环境因子间存在明显的协同调控关系。Pn、Cs和Ci呈极显著正相关（P<0.01），三者协同变化，表明气孔调节是决定植株光合效率的核心环节，为植株生长及产量形成提供物质基础；茎粗可作为产量评价的重要形态指标。环境因子调控效应呈现双重效应，如高温可提升光合能力，也会加剧螨害发生；适宜土壤水分可改善土壤肥力，也有利于虫口繁殖，这表明生产中需统筹环境调控与病虫害绿色防控。螨害与虫口数存在极显著拮抗关系，其通过调控植株生理生长进而影响产量与品质；淀粉积累与产量形成存在资源分配权衡关系。综上，不同杂草防控措施通过改变木薯的生长微环境，引发了光合生理、形态建成、环境因子与生物胁迫间的连锁响应，其复杂的互作关系为木薯种质保护与绿色栽培管理提供了重要依据。
表3 变量相关性分析
变量 Pn Cs Ci Tr Cr Ph Sd Ye Sc Dmc At St Ah Sh I Swc Somc Bn
Pn 1.000 0.991** 0.917** 0.049 -0.054 0.649 0.654 0.783* -0.683* -0.175 0.787* 0.453 -0.107 0.142 0.932** -0.355 -0.351 -0.701*
Cs 1.000 0.904** 0.095 -0.002 0.638 0.676* 0.760* -0.686* -0.114 0.776* 0.507 -0.043 0.163 0.924** -0.356 -0.356 -0.673*
Ci 1.000 0.040 -0.073 0.422 0.607 0.658 -0.54 -0.212 0.759* 0.334 -0.232 0.043 0.866** -0.405 -0.358 -0.674*
Tr 1.000 0.990** 0.415 0.721* 0.416 0.201 0.765* -0.303 0.827** 0.906** 0.897** -0.287 0.706* 0.516 0.666
Cr 1.000 0.360 0.647 0.316 0.282 0.813** -0.398 0.782* 0.938** 0.891** -0.381 0.747* 0.569 0.735*
Ph 1.000 0.728* 0.734* -0.389 0.024 0.158 0.656 0.372 0.629 0.424 0.335 0.235 -0.117
Sd 1.000 0.857** -0.273 0.399 0.241 0.919** 0.582 0.688* 0.372 0.212 0.045 0.028
Ye 1.000 -0.469 0.160 0.546 0.739* 0.293 0.482 0.569 -0.039 -0.192 -0.252
Sc 1.000 0.480 -0.575 -0.268 0.178 0.271 -0.752* 0.425 0.665 0.665
Dmc 1.000 -0.241 0.561 0.816** 0.696* -0.404 0.452 0.425 0.652
At 1.000 0.077 -0.435 -0.237 0.874** -0.731* -0.615 -0.812**
St 1.000 0.802** 0.735* 0.171 0.330 0.073 0.243
Ah 1.000 0.809** -0.394 0.682* 0.442 0.719*
Sh 1.000 -0.205 0.761* 0.700* 0.573
I 1.000 -0.627 -0.566 -0.903**
Swc 1.000 0.874** 0.811**
Somc 1.000 0.681*
Bn 1.000

注：*、**分别表示变量间相关性在0.05和0.01水平上具有统计学意义。

3 结论与讨论

本研究设置化学防控（Che-t）、物理防控（Phy-t）及未处理对照（Con-t）处理，测定各处理的木薯生理指标、农艺性状、生境温湿度、土壤理化性质、螨害指数，并开展多变量相关性分析。结果表明，杂草防控需平衡杂草抑制与生态系统稳定性，物理防控在光合效率提升和产量增长方面表现较优，适度保留杂草可提升生境生物多样性，降低螨害风险。在作物特定的生态条件下，外界环境因子如光照、气温、空气湿度、土壤温度及土壤湿度等相互影响[20-22]。杂草防控策略在改变区域群落结构组成、有效抑制优势种杂草危害的同时，需兼顾生态系统的结构协调，以维持生物多样性丰度，维护生态系统平衡。
地表覆盖条件下，消除光呼吸产物及减少光抑制相关代谢物的积累，是提高叶片净光合速率的代谢基础[23]，影响生态系统碳通量[24]。增温保湿[25-26]对CO2通量的影响明显提高[27]，能促进木薯叶片的伸展，增加叶片的光合面积，增大冠幅，提高叶片净光合速率，并对杂草起到较好防控作用。地上地下协同影响作物群体净光合速率[28]，影响木薯—杂草群体的净同化率[29]，有效促进木薯茎秆增大、株高增加，构建高壮株型，增强适应性，提高块根干物质含量及产量。
在农业环境中，土壤水分、温度存在明显互作调控效应[30]，地面覆盖能有效提高土壤温度，降低木薯田间杂草发生量；杂草覆盖通过腐化分解补充部分营养物质给土壤，增加土壤有机质含量[31-32]。除草剂施用可在短时间内改变土壤微生物的群落结构，其残留物可导致土壤酶活性改变继而影响土壤养分的释放[26，33]，因此，需重视除草剂对农业环境及其生物群体的毒害效应。化学除草剂会危害木薯螨类的天敌，影响生物防治功能[3，34]，可能导致螨害暴发成灾；地面杂草覆盖可改变木薯种质圃生态结构和环境条件，对害虫取食木薯叶片起到缓冲带的作用，有助于发挥天敌对害虫的防控作用[35]，减少螨类危害。
在农业可持续发展背景下，杂草群落具有调控害虫和天敌、增加土壤养分、减少水土流失和改变微气候等多种生态服务功能[10，36-37]。杂草防治策略影响生境群落组成，通过针对性防控杂草，构建趋于互作—共存的群落格局，从而维持区域物种多样性，实现作物—杂草协同调控及种质资源原生境保护。

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