小麥秸稈高留茬情況下不同秸稈覆蓋量對(duì)直播水稻田雜草的影響

江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 淮安 223001 江蘇省環(huán)洪澤湖生態(tài)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(淮陰師范學(xué)院)，江蘇 淮安 223300 (江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 淮安 223001) 江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 淮安 223001 江蘇省環(huán)洪澤湖生態(tài)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(淮陰師范學(xué)院)，江蘇 淮安 223300 (江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 淮安 223001)

農(nóng)村勞動(dòng)力的減少使得當(dāng)前稻田雜草的防除越來越依賴化學(xué)除草劑，經(jīng)常單一使用化學(xué)除草藥劑必然導(dǎo)致稻田雜草的抗性產(chǎn)生。多年來江蘇水稻生產(chǎn)上一直使用芐嘧磺隆、吡嘧磺隆、二氯喹啉酸、五氟磺草胺、丁草胺等進(jìn)行雜草防除，其中的芐嘧磺隆、吡嘧磺隆、五氟磺草胺等均為ALS類抑制劑[1]。截至2018年，關(guān)于農(nóng)田雜草抗ALS類除草劑的報(bào)道超過170例，其中水稻田就高達(dá)51例[2]，目前江蘇多地稻田稗草對(duì)ALS類藥劑產(chǎn)生抗藥性[3]，因此開展稻田抗性雜草的治理工作刻不容緩。隨著公眾和學(xué)術(shù)界對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的日益關(guān)注,國外已經(jīng)開始采用合理有效的方法控制稻田間抗性雜草的種群，采用保持田間一定數(shù)量雜草和維持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性等農(nóng)藝措施來實(shí)現(xiàn)農(nóng)田休閑期養(yǎng)分保持和系統(tǒng)穩(wěn)定性提高,國內(nèi)在相關(guān)領(lǐng)域也開展了大量的研究工作[4]。

小麥秸稈還田對(duì)水稻生長、產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤肥力等影響的研究結(jié)果表明，小麥秸稈還田具有提高水稻產(chǎn)量、改善稻米品質(zhì)、提高土壤肥力、抑制雜草病菌等積極的生態(tài)效應(yīng)[5,6]；秸稈還田可通過物理作用和化感作用抑制雜草萌發(fā)和生長，降低雜草對(duì)作物的競爭[7]；因此，利用秸稈還田對(duì)雜草的生態(tài)抑制探索化學(xué)除草劑減量使用具有良好的實(shí)用性和可操作性，秸稈還田條件下能明顯改善土壤養(yǎng)分、土壤物理結(jié)構(gòu)和農(nóng)田小氣候,這都對(duì)農(nóng)田雜草群落產(chǎn)生明顯影響[8]。

研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)小麥秸稈留茬高度在16～20cm、粉碎長度在8～10cm條件下還田覆蓋，能固定秸稈漂移功能，且能最大限度地覆蓋水稻畦面；由于留茬高度較本地政府要求留茬的6～8cm要高，稱“高留茬”。在秸稈高留茬情況下，研究不同秸稈覆蓋量對(duì)稻田雜草種群的影響尤其是抗性稗草種群的影響，可為稻田抗性雜草治理提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

水稻品種：“華粳5號(hào)”(江蘇農(nóng)墾大華種業(yè))，市售；小麥：“淮麥33”(江蘇天豐種業(yè)公司)，市售。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)田位于江蘇省淮安市海明高效農(nóng)業(yè)種植合作社。小麥于2017年11月13日播種，采用機(jī)器帶狀條播，播量25kg，2018年6月11日收割；水稻采用干籽直播方式，在小麥?zhǔn)崭钋?天按187.5kg/hm2人工撒播。試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，每個(gè)處理4次重復(fù)，共20個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)60m2。小麥?zhǔn)崭畈捎肒ubota G 688機(jī)器，小麥秸稈留茬高度在16～20cm，田間小麥秸稈粉粹成長度8～10cm。采用人工將秸稈按照1、0.75、0.5、0.25、0kg/m2均勻撒在各個(gè)小區(qū)畦面上，每個(gè)小區(qū)間挖一條寬×高為30cm×30cm的溝，以供上水。各處理秸稈覆蓋3d后上水至水完全覆蓋畦面。在水稻1葉1心后開始正常管理，水稻2葉1心后采用(N∶P∶K=15∶15∶15)復(fù)合肥375kg/hm2+46%尿素225kg/hm2人工撒施，水稻分蘗期施用46%尿素300kg/hm2，孕穗期施用(N∶P∶K=15∶15∶15)復(fù)合肥225kg/hm2；田間不進(jìn)行雜草防除(含人工拔除)，病蟲害防治分別按照該地區(qū)常規(guī)方法進(jìn)行，2018年11月10日收割。

1.3 調(diào)查方法

1)株防效和鮮重防效調(diào)查 采用定點(diǎn)調(diào)查方法，每個(gè)小區(qū)固定4個(gè)1m×1m的點(diǎn)，于上水后30d、45d時(shí)分別調(diào)查雜草發(fā)生情況，并記錄禾本雜草(稗草(Echinochloacrusgallispp)、千金子(EuphorbialathyrisL)、馬唐(Digitariasanguinalis(L.)Scop.)等)和闊葉雜草以及莎草的數(shù)量，第45天同時(shí)測雜草鮮重，計(jì)算鮮重防效。

2)雜草種群調(diào)查 待田間稗草抽穗后，上水后90d各小區(qū)按照對(duì)角線取樣法，選取4個(gè)點(diǎn)(0.5m×0.5m)，記錄田間稗草種群及優(yōu)勢(shì)雜草種群及其數(shù)量，計(jì)算各種群所占比例并繪制成變化曲線。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用Excel和SPSS 22.0分析軟件，用Duncan’s 新復(fù)極差法對(duì)平均數(shù)進(jìn)行多重比較，分析高留茬條件下小麥秸稈覆蓋還田量與雜草種群的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 高留茬情況下不同秸稈覆蓋量不同時(shí)期雜草的發(fā)生情況

從麥秸稈高留茬(16～20cm)不同秸稈覆蓋量下上水后30d和45d時(shí)雜草發(fā)生情況(表1、表2)看：采用秸稈覆蓋的各處理區(qū)內(nèi)均有禾本科雜草出現(xiàn)，其中稗草在各處理區(qū)均有出現(xiàn)，但隨著秸稈覆蓋量的增加，稗草的發(fā)生量明顯減少，其中秸稈覆蓋量為1kg/m2的處理區(qū)稗草數(shù)量最少，30d時(shí)為1株/m2，45d時(shí)為2株/m2；30d和45d時(shí)秸稈覆蓋量>0.25kg/m2的3個(gè)處理均無千金子出現(xiàn)，秸稈覆蓋量>0kg/m2的4個(gè)處理均無馬唐出現(xiàn)。

從各處理區(qū)闊葉草和莎草的發(fā)生情況看，隨著秸稈覆蓋的增加，闊葉草和莎草的發(fā)生也明顯減少，其中秸稈覆蓋量為1kg/m2的處理區(qū)在30d和45d 時(shí)闊葉草和莎草均無出現(xiàn)。

從30d和45d時(shí)調(diào)查的雜草種群看，稗草、多花水莧(AmmanniamultifloraRoxb)和牛毛氈(Heleocharisyokoscensis(Franch.etSav.)TangetWang)是試驗(yàn)區(qū)主要雜草； 各處理區(qū)除稗草的發(fā)生量均有增加外，其他種類雜草數(shù)量均無變化。

表1 高留茬(16～20cm)不同秸稈覆蓋量下30d后稻田雜草發(fā)生情況

表2 高留茬(16～20cm)不同秸稈覆蓋量下45d后稻田雜草發(fā)生情況

2.2 高留茬情況下不同秸稈覆蓋量對(duì)稻田雜草的防控情況

從高留茬情況下不同麥秸稈覆蓋量上水45d后稻田雜草的防控效果(表3)看，采用秸稈覆蓋≥0.75kg/m2的2個(gè)處理防控效果最佳，對(duì)稗草的株防效≥84.00%，鮮重防效≥95.93%，其中采用秸稈覆蓋為1kg/m2的處理對(duì)闊葉草和莎草的株防效和鮮重防效均為100%，較其他≤0.5kg/m2的處理間均存在極顯著性差異。對(duì)比雜草的株防效和鮮重防效來看，所有處理對(duì)稗草、闊葉草和莎草的鮮重防效均大于或等于株防效，這表明秸稈覆蓋對(duì)處理區(qū)雜草的生長具有明顯的抑制作用。

表3 高留茬(16～20cm)下不同麥秸稈覆蓋量對(duì)稻田雜草防效(45d)

2.3 不同秸稈覆蓋量下雜草種群變化

從秸稈高留茬(16～20cm)下不同麥秸稈覆蓋量處理90d后稗草種群占比(圖1)看，秸稈覆蓋量在0～0.75kg/m2，隨著秸稈覆蓋量的增加，西來稗(Echinochloacrusgallivar.zelayensis)發(fā)生占比從0.35增加到0.5，但隨著秸稈覆蓋量到1kg/m2，西來稗的發(fā)生占比明顯下降，僅為0.33；結(jié)合覆蓋后西來稗的種群占比變化曲線看，秸稈覆蓋后西來稗的變化呈單峰型；從硬稃稗(EchinochloaglabrescensMunroexHook f)的發(fā)生占比情況看，秸稈覆蓋量在0～1kg/m2硬稃稗的發(fā)生占比呈“W”型，秸稈覆蓋量為0.75kg/m2的處理硬稃稗發(fā)生占比最少為0.25；稗及其原變種發(fā)生占比也呈“W”型，占比最少的處理秸稈覆蓋量為0.75kg/m2，占比為0.22。

圖1 秸稈高留茬(16～20cm)下不同麥秸稈覆蓋量下不同稗草種類發(fā)生占比情況(90d)

從秸稈高留茬(16～20cm)下不同麥秸稈覆蓋量下90d闊葉雜草的發(fā)生占比來情況(圖2)來看，秸稈覆蓋量在0～ 1kg/m2多花水莧的發(fā)生占比為單峰型，秸稈覆蓋量在0～0.75kg/m2，隨著秸稈覆蓋量的增加，多花水莧發(fā)生占比明顯增加，當(dāng)秸稈覆蓋量為0.75kg/m2時(shí)，多花水莧發(fā)生占比為100%；當(dāng)秸稈覆蓋量為1kg/m2時(shí)，多花水莧發(fā)生為0，占比為0；各處理區(qū)水莧(AmmanniabacciferaL.)的發(fā)生占比情況與多花水莧完全相同。丁香蓼(LudwigiaprostrataRoxb.)的發(fā)生占比與秸稈覆蓋量呈負(fù)相關(guān)，隨著秸稈覆蓋量的增加，丁香蓼的發(fā)生及占比明顯下降，當(dāng)秸稈覆蓋量≥0.5kg/m2時(shí)，丁香蓼發(fā)生及占比均為0。

圖2 秸稈高留茬(16～20cm)下不同麥秸稈覆蓋量下不同闊葉草種類發(fā)生占比情況(90d)

3 討論與結(jié)論

研究結(jié)果表明，秸稈高留茬(16～20cm)條件下，田間小麥秸稈覆蓋量在0.25～1.00kg/m2區(qū)間內(nèi)對(duì)水稻田雜草有較好的控制效果，隨著秸稈覆蓋量的增加，對(duì)田間雜草的控制效果也顯著增加。國內(nèi)外相關(guān)研究表明，水稻秸稈全量覆蓋還田較秸稈不還田以及在玉米秸稈還田量為一定條件下對(duì)千金子、稗草等均具有較好的控制效果[9,10,11,12]。研究結(jié)果表明，在高留茬(16～20cm)情況下，隨著秸稈覆蓋量的增加，對(duì)田間雜草的抑制作用也明顯增強(qiáng)，但隨著水稻生長以及農(nóng)事操作(排灌、撒肥等)，田間秸稈逐漸腐爛，30d后對(duì)雜草的抑制作用明顯下降，45d后各個(gè)秸稈覆蓋處理區(qū)稗草均有萌發(fā)，這可能與田間秸稈覆蓋的均勻度、土地平整度以及秸稈腐爛后酚酸[13]的變化等因素存在一定的相關(guān)性。

同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn),在秸稈高留茬(16～20cm)情況下，秸稈覆蓋量的多寡對(duì)水稻田間稗草種群和闊葉雜草種群有顯著的影響。西來稗和硬稃稗為江蘇地區(qū)稻田抗性稗草的優(yōu)勢(shì)種群[14]，本研究發(fā)現(xiàn)高留茬(16～20cm)下小麥秸稈覆蓋量在0～0.75kg/m2范圍內(nèi)，西來稗和多花水莧的發(fā)生占比的變化趨勢(shì)完全相同，均為單峰型，峰谷對(duì)應(yīng)的的覆蓋量完全相同；但硬稃稗的發(fā)生和占比隨著秸稈覆蓋量的增加明顯下降；從對(duì)闊葉草的控制效果看，隨著秸稈覆蓋量的增加，水莧和丁香蓼的控制效果明顯增加；但這是否與秸稈腐解物或浸出物[15]的濃度以及雜草種群的密度有關(guān)，尚需進(jìn)一步的試驗(yàn)探討。

研究結(jié)果表明，秸稈高留茬(16～20cm)情況下不同秸稈覆蓋量對(duì)直播稻田抗性或優(yōu)勢(shì)雜草種群及其田間占比具有明顯的影響，在一定范圍內(nèi)隨著秸稈覆蓋量的增加，通過影響優(yōu)勢(shì)雜草種群從而提高防效，隨著秸稈覆蓋量的增加，對(duì)抗性雜草種群的影響也增大，進(jìn)而影響對(duì)雜草的控治效果。