苗前噴施不同劑量玉米除草劑對紫花苜蓿出苗、生長及產(chǎn)量的影響

王 淼，仝如強(qiáng)，張金偉，穆春生*

(1. 東北師范大學(xué)草地科學(xué)研究所植被生態(tài)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長春130024；2.吉林省水土保持局，吉林 長春 130022)

紫花苜蓿(Medicagosativa)作為一種高品質(zhì)的豆科牧草，享有“牧草之王”的美譽(yù)，在世界范圍內(nèi)分布廣泛，在我國也有兩千多年的種植、飼用的歷史[1]，近些年來隨著我國居民生活水平的不斷提高，間接消費(fèi)飼料呈現(xiàn)出持續(xù)增長的趨勢[2]，紫花苜蓿作為一種優(yōu)質(zhì)牧草，種植面積逐年增加。中國的紫花苜蓿主要產(chǎn)區(qū)分布在東北、西北、華北和黃土高原等地[3]，吉林省是適合紫花苜蓿大面積種植的區(qū)域之一[4]。

間作可以在有限的時(shí)間和資源上收獲兩種或兩種以上的作物，有利于推動(dòng)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，降低市場風(fēng)險(xiǎn)[5]。隨著禾本科作物與豆科作物間作的發(fā)展，玉米-紫花苜蓿間作的種植模式日益受到重視，被越來越多的地區(qū)所采用，它不僅能夠改善作物的群體結(jié)構(gòu)、提高群體抗逆性、有效解決農(nóng)牧交錯(cuò)地區(qū)間的草畜矛盾，還能夠增加土壤中有機(jī)物的積累、提高土地肥力、顯著提高玉米產(chǎn)量，增加磷素有效性，與青貯玉米混播，可以有效提高玉米中的蛋白質(zhì)含量，提升牧草品質(zhì)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益[6-10]；另外，紫花苜蓿具有較好的水土保持能力和生態(tài)效益，因此也是東北黑土區(qū)坡耕地中，防治水土流失的一種重要植物[11-15]。

目前，我國大面積的玉米生產(chǎn)，均采用噴施化學(xué)除草劑的方法防除雜草，所以無論是在玉米-紫花苜蓿間作耕地中、或是將紫花苜蓿應(yīng)用在水土流失防治中，所種植的紫花苜蓿均與玉米耕地相鄰；而施用玉米除草劑時(shí)，對相鄰耕地中紫花苜蓿的出苗以及生長有無藥害、其影響程度如何，至今還鮮有報(bào)道。為此，本研究選擇了一種目前使用較多的、對一年生和多年生禾本科雜草有特效的莖葉處理玉米除草劑——煙嘧磺隆·莠去津(煙嘧莠去津)。該除草劑是一種混合型除草劑[16]，其有效成分為25%莠去津和5%煙嘧磺隆。按照其有效成分的作用機(jī)理進(jìn)行分類，莠去津?qū)儆诠夂献饔霉庀到y(tǒng)Ⅱ抑制劑，煙嘧磺隆屬于乙酰乳酸合成酶抑制劑[17]。雖然前人曾有過莠去津?qū)δ承┒箍谱魑锷L具有抑制作用[18]、以及紫花苜蓿光合作用過程易受到莠去津的影響，接種叢枝菌根后可有效降低其影響[19]等報(bào)道，但苗前噴施此類除草劑對紫花苜蓿的出苗、出苗后的生長及產(chǎn)量具體影響如何，至今仍不清楚。

為明確此種除草劑對多年生根頸型的豆科作物紫花苜蓿是否具有藥害及其藥害程度，本試驗(yàn)在紫花苜蓿播種后出苗前噴施4種不同劑量的煙嘧磺隆·莠去津，測定了紫花苜蓿相對出苗率、株高、莖粗、產(chǎn)量等指標(biāo)，為今后玉米與紫花苜蓿間作田中能否施用此類除草劑提供借鑒和參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)在東北師范大學(xué)松嫩草地生態(tài)研究站進(jìn)行。該研究站位于松嫩平原南部，吉林省松原市長嶺縣西北部種馬場境內(nèi)，其地理位置為44 °45 ′N，123 °45 ′E附近；海拔高約140 m，地勢較為平坦，屬于半濕潤、半干旱溫帶季風(fēng)氣候。該地區(qū)年降雨量為400 ～500 mm，主要集中在6-9月；年平均氣溫4.6～6.4℃，年積溫為3 000～3 500℃，全年約有130 d日均溫度大于10℃；無霜期約為150 d。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1供試品種 本試驗(yàn)供試的紫花苜蓿品種為東苜1號，千粒重為2.24 g。

1.2.2供試藥劑 本試驗(yàn)所選用除草劑為山東奧坤作物科學(xué)股份有限公司所生產(chǎn)的玉米田苗后專用除草劑——煙嘧磺隆·莠去津，有效成分為25%莠去津和5%煙嘧磺隆，主要防治對象為一年生和多年生禾本科雜草。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

本試驗(yàn)為模擬玉米-苜蓿間作中，玉米田除草時(shí)，將玉米除草劑噴施至苜蓿耕地中、及不同劑量玉米除草劑隨風(fēng)飄灑至苜蓿耕地中等情況，玉米除草劑對紫花苜蓿出苗、及出苗后的影響，設(shè)置了施藥(除草劑)量為正常(高)劑量(100%，選用除草劑推薦濃度為1 200 ml·hm-2)、中等劑量(正常劑量的66.6%)和低等劑量(正常劑量的33.3%)3個(gè)梯度，另設(shè)一組對照(CK)，共4個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。試驗(yàn)小區(qū)面積為2 m×4 m，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。

紫花苜蓿于2018年6月25日采用條播的方法進(jìn)行播種，條播行距為30 cm，每小區(qū)播種6行，播種量為15 kg·hm-2。于2018年6月25日17:00-18:00對試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行處理，對照小區(qū)噴施相同量的清水進(jìn)行處理，噴藥時(shí)使用塑料布將相鄰小區(qū)分隔開。

1.4 測定指標(biāo)及方法

播后出苗前試驗(yàn)小區(qū)噴藥后，從第3 d開始對紫花苜蓿的出苗情況進(jìn)行調(diào)查，記錄紫花苜蓿的出苗時(shí)間，以第21 d出苗數(shù)量計(jì)算相對出苗率。

相對出苗率(%)=處理小區(qū)出苗數(shù)/對照小區(qū)出苗數(shù)×100%

第21 d，28 d，47 d，55 d，62 d，77 d(始花期)在每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取10株(3次重復(fù)小區(qū)共30株)長勢均勻的紫花苜蓿，使用卷尺測量其株高，使用游標(biāo)卡尺測量其主莖第一分枝下的莖粗度，調(diào)查這10株苜蓿地表下的基生枝條數(shù)。

第77 d(始花期)在每個(gè)處理選取1 m2(折合行長3.33 m，3次重復(fù)小區(qū)共3 m2)長勢均勻的紫花苜蓿，調(diào)查其株數(shù)，調(diào)查株數(shù)后齊地刈割，裝入自封袋中，稱取鮮重；將刈割下來的紫花苜蓿置于105℃烘箱中殺青15 min，置于65℃烘箱中烘干48 h后取出，稱取干重(地上生物量)，計(jì)算含水量、單株重和單位面積生物量。

含水量(%)=干重(g)/鮮重(g)×100%

本實(shí)驗(yàn)所測定地上生物量(產(chǎn)量)為紫花苜蓿種植第一年，僅刈割第1茬的產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均使用SPSS23.0(version23.0，SPSS Inc.，Chicago IL，USA)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，用單因素(one-way ANOVA)方差分析檢驗(yàn)不同處理之間的差異的顯著性，統(tǒng)計(jì)分析中顯著性檢驗(yàn)均采用Tukey進(jìn)行多重檢驗(yàn)，顯著水平P=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施除草劑對紫花苜蓿出苗的影響

2.1.1出苗時(shí)間 調(diào)查結(jié)果顯示，7月2日(8 d)對照小區(qū)的紫花苜蓿出苗率為50%左右，而3種噴藥處理均沒出苗。7月10日(16 d)，對照小區(qū)出苗率為85%左右，噴藥處理小區(qū)偶有出苗，出苗率極低。播后苗前處理小區(qū)苜蓿的出苗時(shí)間比對照小區(qū)苜蓿的出苗時(shí)間至少晚8 d。

2.1.2出苗率 除草劑對出苗率有顯著影響(P<0.05)，并隨著施藥劑量的增大，出苗率呈降低趨勢。播種后第21 d，對照小區(qū)的相對出苗率為100%，低等劑量除草劑處理相對出苗率為13.12 %；噴施中等與正常劑量除草劑處理相對出苗率僅為4.86%與2.93%(圖1)。

圖1 不同施藥量對紫花苜蓿出苗率的影響

2.2 噴施除草劑對紫花苜蓿生長的影響

2.2.1株高 除草劑對株高具有顯著影響(P<0.05)。噴施除草劑后，對照小區(qū)的株高均顯著高于3種不同劑量處理，且隨著施藥劑量的增大，呈現(xiàn)出降低的趨勢。但隨著時(shí)間的推移，藥害有逐漸降低的趨勢，第21 d低等劑量、中等劑量和正常劑量3種處理的株高分別為對照小區(qū)的31.08%，25.88%和15.89%，而第77 d時(shí)，分別增至81.46%，77.43%和65.91%(圖2)。

圖2 不同施藥量對紫花苜蓿株高的影響

2.2.2莖粗 在噴施除草劑后47 d前，對照小區(qū)的莖粗均顯著地高于3種劑量處理(P<0.05)，第21 d 3種處理的莖粗均僅為對照小區(qū)的50.49%。但在噴施除草劑后55 d之后，3種處理與對照之間莖粗的差異逐漸減小，至第77 d時(shí)，3種處理與對照之間莖粗已無顯著差異(圖3)。

圖3 不同施藥量對紫花苜蓿莖粗的影響

2.2.3基生枝條數(shù) 噴施除草劑處理后第77 d，對照小區(qū)與3種處理小區(qū)紫花苜蓿的基生枝條數(shù)分別為3.40，3.60，3.53和4.25，各種不同劑量處理之間的基生枝條數(shù)并無顯著差異(圖4)。

圖4 不同施藥量對紫花苜?；l數(shù)的影響

2.3 噴施除草劑對紫花苜蓿產(chǎn)量等指標(biāo)的影響

除草劑對單位面積株數(shù)、地上鮮重和地上干重具有顯著影響(P<0.05)，且隨施藥劑量的增大呈現(xiàn)出顯著降低的趨勢；單株鮮重3個(gè)處理均顯著大于對照，但除草劑對含水量無顯著影響。

單株鮮重對照小區(qū)為2.31 g，低等劑量處理、中等劑量處理和正常劑量處理分別為對照小區(qū)的256.28%，229%和221.21%。株數(shù)對照小區(qū)為269.68萬株·hm-2，低等劑量處理、中等劑量處理和正常劑量處理分別為對照小區(qū)的13.73%，5.11%和3.30%。地上干重對照小區(qū)為1 717.59 kg·hm-2，低等劑量處理、中等劑量處理和正常劑量處理分別為對照小區(qū)的36.16%，11.81%和7.58%(表1)。

表1 不同施藥量對紫花苜蓿產(chǎn)量等指標(biāo)的影響

3 討論

出苗時(shí)間和相對出苗率是種子出苗情況的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。Frank等[20]的研究表明，土壤中殘留的莠去津超過0.1 mg·kg-1便會(huì)對苜蓿造成損害，Kells等[21]在研究發(fā)現(xiàn)在玉米-苜蓿輪作時(shí)，土壤中殘留的莠去津會(huì)導(dǎo)致苜蓿出苗率下降。本研究結(jié)果表明，播種苜蓿后直接噴施不等劑量除草劑，會(huì)導(dǎo)致紫花苜蓿的出苗時(shí)間推遲8 d左右，出苗率極顯著降低；此外，該研究結(jié)果也表明，此種混合型除草劑對紫花苜蓿還具有明顯的滅殺和封閉的作用，而其對紫花苜蓿的影響，是抑制苜蓿種子萌發(fā)，或是對已經(jīng)萌發(fā)的芽產(chǎn)生藥害，還有待于今后的研究。

在植株的生長過程中，植株高度、莖粗均為描述植物生長狀況是否良好的重要指標(biāo)。Diebold等[22]的研究表明：作用機(jī)理為光系統(tǒng)Ⅱ抑制劑類的除草劑會(huì)降低紫花苜蓿株高。本次試驗(yàn)的結(jié)果也表明，噴施不同劑量的該種除草劑，紫花苜蓿的株高受到了不同程度的影響，且隨著除草劑劑量的增加苜蓿的株高逐漸降低，其中噴施正常劑量的除草劑對紫花苜蓿的株高影響最嚴(yán)重；隨著時(shí)間的推移，除草劑的藥害逐漸減弱，3種處理小區(qū)苜蓿的株高和莖粗的差異較對照均逐漸減小。Hijano等[23]在苜蓿出苗后施用不同濃度的咪草煙、甲氧咪草煙等除草劑對苜蓿的影響的研究也表明，除草劑對苜蓿的藥害作用會(huì)逐漸減弱；但與之不同的是，本試驗(yàn)中正常劑量除草劑處理后28 d苜蓿株高較對照組差異最大，約降低85%，遠(yuǎn)大于Hijano等[23]處理后35d時(shí)40%的藥害作用，這表明不同種類的除草劑，對紫花苜蓿的藥害程度也不同；本研究中所使用的混合型除草劑對出苗前以及幼苗期的紫花苜蓿藥害作用更大，且噴施后藥害作用更為迅速。

噴施除草劑77 d后，雖然除草劑的藥害逐漸降低，且3種不同劑量處理小區(qū)單株鮮重均顯著高于對照，與此同時(shí)莖粗與對照小區(qū)無差異，但3種處理小區(qū)苜蓿單位面積株數(shù)與株高均顯著降低，且3種處理的苜蓿含水量與對照小區(qū)無顯著性差異，故其單株重遠(yuǎn)未能彌補(bǔ)植株密度下降與株高降低所導(dǎo)致的紫花苜蓿產(chǎn)量的降低。因此，3種處理的每公頃苜蓿地上鮮重和地上干重也隨除草劑劑量的增大而呈現(xiàn)極顯著降低的趨勢。

4 結(jié)論

紫花苜蓿播種后出苗前噴施用于防除1年生和多年生禾本科雜草的煙嘧磺隆·莠去津除草劑，不但會(huì)導(dǎo)致紫花苜蓿的出苗時(shí)間較對照小區(qū)推遲8 d左右，而且使出苗率顯著降低。

不同劑量的此種除草劑均能顯著抑制紫花苜蓿的生長，且隨著噴施劑量的增加對株高、莖粗抑制作用更顯著。雖然隨著時(shí)間的推移，除草劑對苜蓿產(chǎn)生的藥害逐漸降低，但因此類除草劑可使紫花苜蓿出苗率及單位面積株數(shù)顯著降低，最終仍會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量急劇下降。