放養(yǎng)雞對有機(jī)玉米田雜草控制和產(chǎn)量的影響

趙建設(shè)+謝凱權(quán)+蔣高明+李小芳+胡波+郭立月

摘要：為尋求有機(jī)玉米田雜草防治技術(shù)，明確放養(yǎng)雞對玉米田雜草控制和產(chǎn)量的影響，采用大田小區(qū)試驗(yàn)，設(shè)玉米大口期放養(yǎng)雞30天處理和不放雞對照，大口期后不再除草。結(jié)果顯示：玉米大口期后不防治雜草，玉米產(chǎn)量僅有4 945 kg/hm2，而在大口期放養(yǎng)雞，產(chǎn)量增加31.0% （P<0.05）；放養(yǎng)雞20天后雜草平均高度降低25.7%，雜草種類（4種）、平均總密度（17株/m2）、蓋度（11.3%）和生物量（29.8 g/m2）均顯著低于未放雞玉米田雜草種類（10種）、平均總密度（86.3株/m2）、蓋度（76.7%）和生物量（170.1 g/m2）（P<0.05），進(jìn)而使得Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Margalef物種豐富度指數(shù)降低，但將雞收回后雜草多樣性指數(shù)又得到恢復(fù)。因此，放養(yǎng)一定量的雞可有效控制田間雜草，同時(shí)不會破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡及生物多樣性，并能保障糧食產(chǎn)量和安全。

關(guān)鍵詞：玉米；放養(yǎng)雞； 雜草；多樣性指數(shù)；產(chǎn)量

中圖分類號：S181：S513文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2017）11-0114-06

Effects of Raising Chicken on Weed Control and Corn Yield

in Organic Corn Field

Zhao Jianshe1， Xie Kaiquan1， Jiang Gaoming2， Li Xiaofang1， Hu Bo3， Guo Liyue2

（1.Henan Yuanlin Agriculture Development Co.，Ltd.， Zhengzhou 450043， China；

2. State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change，Institute of Botany， Chinese Academy of Sciences，

Beijing 100093， China；3. Agricultural Products Quality Inspection and Circulation Center of Zhengzhou， Zhengzhou 450006， China）

AbstractField plot experiment was carried out to definite the effects of raising chicken on weed control and corn yield in organic corn field.Two treatments were designed as raising chicken treatment and no raising chicken treatment （CK） for 30 days at the male tetrad stage of corn， and there was no weed control after the male tetrad stage. The results showed that the yield of corn in CK treatment with no weed control was only 4 945 kg/hm2， while in the raising chicken treatment at the male tetrad stage of corn， the yield significantly increased by 31.0% （P<0.05）. After raising chicken for 20 days， the average height of weeds decreased by 25.7%， and the weed species （4 species）， average total density （17 plants/m2）， coverage （11.3%） and biomass （29.8 g/m2） were significantly lower than the weed species（10 species）， average total density （86.3 plants/m2）， coverage（76.7%） and biomass （170.1 g/m2） in CK treatment，which decreased the Shannon-Wiener index， Pielou index and Margalef index. However， after moving the chicken away from the field， the weed diversity indexes restored. Therefore， raising a certain amount of chicken in the organic corn field could effectively control the weeds， and it would not damage the ecological balance and biodiversity of the ecological agriculture system and could guarantee the production and safety of corn.

KeywordsCorn； Raising chicken； Weed； Diversity index； Yield

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，雜草與作物生態(tài)位基本一致，對光照、土壤養(yǎng)分與水分等資源存在競爭關(guān)系[1]，因此農(nóng)田雜草是導(dǎo)致作物減產(chǎn)的重要因素之一[2]。當(dāng)前雜草防治主要依賴化學(xué)除草劑，但除草劑的長期使用不僅使農(nóng)田雜草群落結(jié)構(gòu)、組成和分布特點(diǎn)等發(fā)生了明顯變化，還會抑制作物生長，其殘留污染糧食和土壤，進(jìn)而引發(fā)人畜癌癥、基因變異等疾病[3-6]。

隨著食品安全和環(huán)境保護(hù)意識的提高，有機(jī)農(nóng)業(yè)越來越受到人們的重視，有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中不允許使用化學(xué)除草劑，農(nóng)田雜草的生態(tài)防治技術(shù)成為了研究熱點(diǎn)，主要有農(nóng)業(yè)除草、物理除草、生物除草等除草方式[7-9]；另一方面，人們開始重新定位雜草在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的作用，雖然雜草對農(nóng)作物有害，但它也是重要的資源植物，其豐富的養(yǎng)分可作為禽畜的食物，而且動植物在農(nóng)業(yè)生態(tài)體系中占據(jù)不同的生態(tài)位，有不同的生態(tài)需求，可充分利用空間[10，11]。于是從雜草利用及生態(tài)位的角度，提出一種“禽糧”互作的模式，在該模式系統(tǒng)中雜草作為食物被充分利用，空間利用率也被大大提高[12]。與玉米相關(guān)的“禽糧”互作模式有“鵝-玉米”互作[6]和“雞-玉米”互作[12]。

研究發(fā)現(xiàn)玉米田養(yǎng)鵝維持了較高的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性，雖然通過鵝的產(chǎn)出獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，但玉米產(chǎn)量有所減少[6]。玉米田養(yǎng)雞的研究重點(diǎn)是對生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)效益的分析[12]，放養(yǎng)雞對玉米田雜草的控制效果、生物多樣性及玉米產(chǎn)量的影響尚不清楚。本試驗(yàn)以玉米田放養(yǎng)雞為研究對象，以不放養(yǎng)雞為對照，研究放養(yǎng)雞后雜草種類、密度、蓋度、生物量以及玉米產(chǎn)量的變化，旨在闡明放養(yǎng)雞對玉米田雜草的控制作用，對雜草群落結(jié)構(gòu)、組成和分布及對玉米產(chǎn)量的影響，從而為有機(jī)玉米田雜草的防控提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

河南省鄭州市苑林生態(tài)農(nóng)場位于鄭州惠濟(jì)區(qū)北部保合寨，北距黃河約1 km，屬北溫帶大陸性氣候，四季分明，氣候宜人。年平均氣溫14.3℃，年平均無霜期210 d，年平均降雨量640.9 mm，夏季降雨量占全年的61%。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)及材料

試驗(yàn)設(shè)兩個(gè)處理：（1）玉米地放養(yǎng)雞：有機(jī)肥4 t/hm2作為底肥，不使用農(nóng)藥和除草劑，大口期前根據(jù)雜草的生長情況人工除草，玉米大口期放雞，密度為1 500 只/hm2，100只為一個(gè)小單元，利用頻振式誘蟲燈控制害蟲，將捕捉到的害蟲放入冰箱凍死后喂雞；（2）對照處理：有機(jī)肥4 t/hm2作為底肥，不使用農(nóng)藥和除草劑，不放雞，大口期前根據(jù)雜草生長情況人工除草，大口期后不再除草，利用頻振式誘蟲燈控制害蟲。

有機(jī)肥（N+P2O5+K2O≥5%；有機(jī)質(zhì)≥45%）購于新鄉(xiāng)市沃野生物有機(jī)肥有限公司。玉米為糯玉米，2016年6月18日播種，行距0.6 m， 株距0.3 m，玉米收獲期為9月29日。雞為黑柴雞。播種后在玉米地旁搭建雞舍，保證面積達(dá)到0.12 m2/只雞，每666.7 m2左右為一單元格設(shè)置放養(yǎng)區(qū)并增設(shè)圍網(wǎng)，玉米大口期（7月28日）將0.5 kg左右重的柴雞放入玉米田，根據(jù)雞的食量進(jìn)行補(bǔ)飼，飼料配比為玉米70%、豆粕20%、麥麩10%，日喂2次，一個(gè)月后（8月27日）將雞收回。

于6月中旬至10月上旬利用太陽能頻振式誘蟲燈誘捕農(nóng)田害蟲，盡量將其懸掛至四周無明顯遮擋物、離地面2 m左右的位置。

1.3測定項(xiàng)目及方法

1.3.1雜草調(diào)查采取隨機(jī)取樣，雞處理和未處理區(qū)域各取3個(gè)點(diǎn)，每樣點(diǎn)面積為1 m2，統(tǒng)計(jì)各樣點(diǎn)的雜草種類、蓋度及各種類雜草的株數(shù)、高度和鮮草重量。調(diào)查時(shí)間：放雞后20天（8月17日）、雞收回后30天（9月26日）。

使用相對密度（小區(qū)中某種雜草的密度除以小區(qū)中所有雜草的密度之和）和相對重量（小區(qū)中某種雜草的重量除以小區(qū)中所有雜草的重量之和）作為衡量某種雜草重要程度的指標(biāo)。

生物多樣性指標(biāo)：Berger-Parker多度（Pi）、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）、Pielou均勻度指數(shù)（Jew）、Margalef物種豐富度指數(shù)（DMG）、Simpson 優(yōu)勢集中度（C）。其公式分別為：

Pi=ni/N；

H′=-∑Pi·lnPi；

Jew=H′（lnS）-1；

DMG=（S-1）（lnN）-1；

C=∑Pi2。

其中，N為各小區(qū)中1 m×1 m內(nèi)所有雜草的總株數(shù)，ni為各小區(qū)中1 m×1 m內(nèi)某種雜草的株數(shù)，S為各小區(qū)中1 m×1 m內(nèi)雜草群落中的物種數(shù)。

1.3.2玉米產(chǎn)量調(diào)查于收獲期每個(gè)處理隨機(jī)連續(xù)選取15株玉米，重復(fù)3次，將玉米粒脫下風(fēng)干，稱重，按照含水量14%計(jì)算產(chǎn)量。

1.4數(shù)據(jù)處理方法

采用Microsoft Excel 2010軟件整理數(shù)據(jù)制圖；SPSS 17.0軟件中單因素ANOVA和LSD法檢驗(yàn)處理間差異顯著性；圖表中數(shù)據(jù)均為各處理的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2結(jié)果與分析

2.1雜草種類及優(yōu)勢種

試驗(yàn)期間，在玉米田里共發(fā)現(xiàn)反枝莧（Amaranthus retroflexus）、牛筋草（Eleusine indica）、馬唐（Digitaria sanguinalis）、馬齒莧（Portulaca oleracea）、異花莎草（Cyperus difformis）、狗尾草（Setaria viridis）、牽?；ǎ≒harbitis nil）、灰綠藜（Chenopodium glaucum）、稗（Echinochloa crusgalli）、小薊（Cirsium setosum）、鱧腸（Eclipta prostrata）、小馬泡（Cucumis bisexualis）和鐵莧菜（Acalypha australis） 13種雜草（表1）。放養(yǎng)雞20天后，雜草種類僅有上述雜草中的4種，而相同時(shí)期未放養(yǎng)雞的玉米田雜草有10種；將雞收回后30天調(diào)查結(jié)果顯示，雜草種類恢復(fù)到9種。由此可見玉米田放養(yǎng)雞會抑制雜草種類，但不會導(dǎo)致田間雜草滅絕，從而影響農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)多樣性。

玉米田放養(yǎng)雞對雜草優(yōu)勢種也有一定影響。放養(yǎng)雞后玉米田優(yōu)勢雜草為反枝莧，其相對密度（59.0%）和相對重量（46.7%）均顯著高于處理中的其他雜草（P<0.05），其次為牛筋草；相同時(shí)期未放養(yǎng)雞的玉米田優(yōu)勢種為異花莎草，其相對密度為66.6%，相對重量為35.0%，均顯著高于處理中的其他雜草（P<0.05，表1和表2）。將雞收回后，玉米田雜草優(yōu)勢種發(fā)生了變化，牛筋草替代了原來的反枝莧，并且其相對密度和相對重量均顯著高于反枝莧（P<0.05）以及相同時(shí)期未放雞玉米田中的牛筋草（P<0.05）；而相同時(shí)期未放雞的玉米田優(yōu)勢雜草變成了馬唐，其相對密度和相對重量均顯著高于其他處理以及放雞的玉米田的馬唐（P<0.05，表1和表2）。

2.3雜草蓋度

由圖2可以看出，放養(yǎng)雞20天后玉米田雜草蓋度為11.3%，顯著低于未放養(yǎng)雞玉米田雜草蓋度（76.7%，P<0.05）。將雞收回后30天，放養(yǎng)雞處理的玉米田雜草蓋度恢復(fù)到65.0%，仍低于未放養(yǎng)雞玉米田雜草蓋度（86.7%），且差異不顯著。

2.4雜草高度

由圖3可以看出，雖然放養(yǎng)雞處理玉米田雜草的平均高度與未放養(yǎng)雞玉米田雜草的平均高度沒有顯著差別，但略低，其中放養(yǎng)雞20天低25.7%，雞收回30天低34.0%。

2.5雜草生物量

由圖4可以看出，放養(yǎng)雞20天后玉米田雜草生物量為29.8 g/m2，顯著低于未放養(yǎng)雞玉米田雜草生物量（170.1 g/m2，P<0.05）。將雞收回后30天，放養(yǎng)雞處理的玉米田雜草生物量達(dá)到224.7 g/m2，仍低于未放雞玉米田雜草生物量（256.9 g/m2），但是差異不顯著。說明玉米田放養(yǎng)雞抑制了雜草生長，將雞收回后雜草又開始生長。

2.6雜草多樣性和玉米產(chǎn)量

有機(jī)玉米田放養(yǎng)雞，導(dǎo)致田中雜草的種類、密度等發(fā)生了變化，進(jìn)一步影響了田間雜草的生物多樣。由圖5可以看出，放養(yǎng)雞顯著降低了Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)（H′）、Pielou均勻度指數(shù)（Jew）和Margalef物種豐富度指數(shù)（DMG，P<0.05），主要原因是降低了田間雜草的種類（圖5A、B、C）。雖然放養(yǎng)雞對優(yōu)勢種的種類產(chǎn)生了影響，但并沒有顯著影響Simpson 優(yōu)勢集中度（C，圖5D）。將雞收回后Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Margalef物種豐富度指數(shù)恢復(fù)，說明放養(yǎng)雞并不會導(dǎo)致生物多樣性的缺失。

由圖6可以看出，玉米大口期以后不除草會導(dǎo)致玉米產(chǎn)量偏低（4 945 kg/hm2），而在大口期放養(yǎng)雞，產(chǎn)量會顯著增加（P<0.05），增加31.0%，達(dá)到6 480 kg/hm2。

3討論與結(jié)論

有機(jī)玉米生產(chǎn)過程中不允許使用除草劑，使雜草的防治成為有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的難題之一。溫帶地區(qū)夏玉米生育期是在高溫多雨的夏季，溫濕度適宜，雜草生長迅速，如防治不當(dāng)，一般可使玉米減產(chǎn)20%～30%[13，14]，并且與作物共生期越長，減產(chǎn)越嚴(yán)重[2，15]。本研究也發(fā)現(xiàn)，玉米大口期后不防治雜草，玉米產(chǎn)量僅有4 945 kg/hm2，而在大口期放養(yǎng)雞，產(chǎn)量會顯著增加，達(dá)31.0% ，原因是雜草與作物生態(tài)位基本一致，對光照、土壤養(yǎng)分與水分等資源存在競爭關(guān)系[1]，而雞與玉米占據(jù)不同生態(tài)位，有不同生態(tài)需求[10，11]，在玉米大口期放養(yǎng)雞，避免了雞對玉米的取食和破壞，同時(shí)利用玉米底部空間，取食雜草，降低了雜草與玉米爭奪養(yǎng)分的競爭力。本研究結(jié)果顯示，放養(yǎng)雞可減少雜草種類，改變優(yōu)勢種，控制雜草的密度、蓋度、平均高度以及地上部生物量，從而降低Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Margalef物種豐富度指數(shù)，原因是雜草作為食物被雞所利用或者被雞踩踏死亡，一些雜草種子由于雞的踩踏抑制了其萌發(fā)或者被雞刨出后取食。

為進(jìn)一步驗(yàn)證放養(yǎng)雞對玉米田雜草的控制作用，在放養(yǎng)30天后將雞收回，收回30天后調(diào)查結(jié)果顯示，雜草的種類、密度、蓋度、平均高度以及地上部生物量都有所增加，從而恢復(fù)了Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Margalef物種豐富度指數(shù)，可能是放養(yǎng)雞抑制了玉米田雜草種子的萌發(fā)以及雜草的生長，降低了優(yōu)勢種的優(yōu)勢度，改變了原有群落內(nèi)物種競爭格局，生成了新的生態(tài)位空間。失去了雞的抑制作用后，雜草的物種數(shù)、豐富度和多樣性逐漸得到恢復(fù)，因此，放養(yǎng)一定量的雞不會破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡以及生物多樣性。這與玉米地放養(yǎng)鴨的原理和結(jié)果一致[6]。

玉米地放養(yǎng)雞不僅對雜草有較好的控制作用，雞還可以取食玉米田害蟲，對害蟲防治也有一定效果，同時(shí)雞糞直接還田，為玉米生長提供了養(yǎng)分，培肥了地力，提高土地利用率，提高農(nóng)業(yè)種植效益，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的全面調(diào)整，改善農(nóng)產(chǎn)品的供應(yīng)結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的禽糧產(chǎn)品，獲得更高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出和能源利用效率，進(jìn)而增加農(nóng)民收入[12]。但該模式還處在理論階段，放養(yǎng)雞的雞齡、時(shí)間、密度以及雞與玉米共存的時(shí)間還有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，放養(yǎng)雞可以抑制玉米田雜草的生長，減少雜草種類，改變優(yōu)勢種，控制雜草的密度、蓋度、平均高度以及地上部生物量，從而降低Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Margalef物種豐富度指數(shù)，但放養(yǎng)一定量的雞不會破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡以及生物多樣性，并能保障糧食產(chǎn)量和安全。

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收稿日期：2017-05-18；修回日期：2017-06-21

基金項(xiàng)目：“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“牛羊重要疫病診斷與檢測新技術(shù)研究”（2016YFD0500900）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（奶牛）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系科學(xué)家崗位項(xiàng)目（CARS-36）；山東省自然科學(xué)基金三院聯(lián)合項(xiàng)目“牛型分枝桿菌ESAT6和CFP10調(diào)控巨噬細(xì)胞炎性反應(yīng)的功能研究”（ZR2015YL069）；山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目“主要畜禽疫病監(jiān)測和預(yù)警”（CXGC2016A10）

作者簡介：解曉莉（1988—），女，碩士，助理研究員，主要從事人畜共患傳染病的研究。E-mail：smilexiaoli3@163.com

通訊作者：張亮（1986—），男，碩士，助理研究員，主要從事人畜共患傳染病的研究。E-mail：moon334401@163.com

楊宏軍（1976—），男，博士，副研究員，主要從事人畜共患傳染病的研究。E-mail：longfei1997@sina.com