我國棉田扁稈荊三棱發(fā)生危害與綜合防治研究進展

李濤，楊德松

（石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/ 新疆綠洲農(nóng)業(yè)病蟲害治理與植保資源利用重點實驗室，新疆 石河子832000）

棉花是中國主要的經(jīng)濟作物之一，在我國經(jīng)濟發(fā)展中具有不可替代的作用。目前我國已形成了長江流域、黃河流域和以新疆為主的西北內(nèi)陸三大棉區(qū)[1-2]。 新疆憑借其獨特的地理位置和自然生態(tài)優(yōu)勢，種植面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)連續(xù)多年居全國第一[3]。近年新疆棉花總產(chǎn)量穩(wěn)步提升，2019 年新疆棉花種植面積254.05 萬hm2，單位面積產(chǎn)量1 969.1 kg·hm－2， 總產(chǎn)量500.2 萬t， 占全國棉花總產(chǎn)量的85%，繼續(xù)位居全國第一[4]。然而雜草是影響棉花優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的重要因素之一，發(fā)生面積達棉田的56%，每年造成棉花減產(chǎn)14%～16%[5-8]。雜草與棉花爭奪光照、水肥、生長發(fā)育空間，可成為病蟲害的轉(zhuǎn)主寄主（中間宿主），且大幅增加棉田物化投入[5]。其中扁稈荊三棱[Bolboschoenus planiculmis（F. Schmidt）]分布廣泛，對棉花苗期生長影響嚴(yán)重，是新疆棉田惡性雜草之一[9]。

扁稈荊三棱俗稱扁稈藨草、三棱草，屬莎草科三棱草屬多年生草本植物，可分為地上部和地下根莖兩部分。 地上部：稈細小，呈三棱形；葉扁平，寬2～5 mm，先端漸窄，葉鞘長；苞片葉狀，長于花序，邊緣粗糙；長側(cè)枝聚傘花序頭狀，或具少數(shù)輻射枝，具1～6 小穗；小穗卵形或長圓狀卵形，銹褐色，花多數(shù)；果實為長圓形或橢圓形，褐或深褐色，疏被柔毛，中肋稍寬，先端稍缺刻狀撕裂，具芒，有下位剛毛，生倒刺，小堅果寬扁呈倒卵形，兩面稍凹。 地下部：具有匍匐根狀莖和塊莖，每個地下球莖不僅可以長成植株，還可生出2～5 條根莖，待根莖伸長到一定程度， 開始向上彎曲膨大并逐漸形成球莖，之后伸出土表長成新植株[10]。 扁稈荊三棱既可通過種子進行有性繁殖，又可經(jīng)球莖進行無性繁殖[11]，且喜溫喜濕。棉田地膜覆蓋為其提供了良好的生長環(huán)境， 部分棉田扁稈荊三棱密度可達每667 m21.0×105株，從而嚴(yán)重抑制苗期棉花的營養(yǎng)吸收[12]。 此外，扁稈荊三棱種子表面有一層蠟質(zhì)層保護，加大了其防除難度[13]。 筆者概述了扁稈荊三棱的發(fā)生規(guī)律和危害狀況，介紹了棉田扁稈荊三棱綜合防除技術(shù)，展望了其防除技術(shù)發(fā)展方向，以期為棉田扁稈荊三棱的防除提供參考。

1 扁稈荊三棱的分布及發(fā)生特點

扁稈荊三棱在我國大部分地區(qū)發(fā)生（中南部除外）[14]，主要分布在東北及華北、華東、西北[15]，在新疆主要分布在南北疆平原綠洲及農(nóng)田里。

扁稈荊三棱有2 種繁殖方式，即種子繁殖和球莖繁殖。 扁稈荊三棱的種子一般在16 ℃以上才能萌發(fā)，而20～25 ℃最利于其萌發(fā)；球莖繁殖萌發(fā)初始溫度卻要比種子繁殖低，一般在8～10 ℃開始萌發(fā)，而適宜的溫度與種子繁殖一致[16]。 扁稈荊三棱是濕地白鶴重要的食源[17]，也是水稻田中常見雜草之一[18-20]。 其喜溫濕、耐鹽堿、適應(yīng)性強等特性及棉田的耕作制度、種植方式等改變，使其成為棉田惡性雜草之一。

張強等[21]通過調(diào)查新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團棉花蕾期雜草發(fā)現(xiàn)，扁稈荊三棱發(fā)生頻度為6.67%，相對優(yōu)勢度達3.54%，為棉花蕾期常見雜草，而在鈴期棉田卻無扁稈荊三棱，是因為鈴期棉花生長優(yōu)勢大于扁稈荊三棱，限制了扁稈荊三棱的生長。 黃紅娟等[22]調(diào)查北疆棉田雜草發(fā)現(xiàn)，扁稈荊三棱在北疆的綜合優(yōu)勢度較小（2.66），但部分地區(qū)扁稈荊三棱發(fā)生密度大， 其中新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第五師最為嚴(yán)重，主要是在棉花苗期造成危害。 在黃河三角洲植棉區(qū)棉田雜草調(diào)查中，扁稈荊三棱在棉田的綜合優(yōu)勢度僅為1.45，但在一些特定類型的棉田發(fā)生密度大，且對棉花的產(chǎn)量及品質(zhì)影響嚴(yán)重[23]。 近年來，扁稈荊三棱在局部地區(qū)棉田發(fā)生嚴(yán)重，在特定類型棉田的發(fā)生頻率和相對優(yōu)勢度較高，屬于區(qū)域性優(yōu)勢雜草，有從棉田次要雜草上升為主要雜草的趨勢[21]，對棉花生長影響明顯。

2 扁稈荊三棱對棉花的危害

2.1 對棉花生長的影響

扁稈荊三棱屬于C4植物， 相對于C3植物棉花，C4植物更容易吸收CO2、水分、養(yǎng)分等和利用光照，在兩者競爭過程中，表現(xiàn)出棉花弱、扁稈荊三棱強的態(tài)勢[24]。 扁稈荊三棱出土后便開始影響棉花生長，并且隨著危害時間的延長，對棉花生長的抑制加重。 蔡曉虎等[25]研究發(fā)現(xiàn)，扁稈荊三棱持續(xù)危害棉花60 d 時，棉花株高比對照低了26.55 cm，棉花果枝數(shù)也顯著少于對照，且棉花的主莖節(jié)數(shù)和莖粗在扁稈荊三棱持續(xù)危害30 d 時即與對照明顯不同，主莖節(jié)數(shù)顯著低于對照，棉花莖粗隨著其危害時間的增加而減小。

2.2 對棉花產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

雜草是限制棉花高產(chǎn)的重要因素之一，每年因雜草危害導(dǎo)致皮棉減產(chǎn)25.5 萬t， 平均減產(chǎn)15%，有些雜草危害嚴(yán)重地區(qū)更是達到了50%[26]。已有研究發(fā)現(xiàn)，扁稈荊三棱在棉田危害時間越長，對棉花產(chǎn)量的影響越嚴(yán)重，并且會使棉花纖維品質(zhì)下降[25]。棉花苗期出土的扁稈荊三棱對棉花產(chǎn)量影響較大，而在蕾期或鈴期對產(chǎn)量影響較小。 此外，扁稈荊三棱在棉田的密度對棉花產(chǎn)量也有影響，隨著扁稈荊三棱密度的增加，棉花產(chǎn)量呈現(xiàn)下降趨勢[27]。 由此可見，在發(fā)生早期防除棉田扁稈荊三棱可以提高棉花產(chǎn)量。

3 棉田扁稈荊三棱綜合防治

對于棉田扁稈荊三棱， 目前采取以農(nóng)業(yè)防治、物理防治為主，化學(xué)防治為輔的防除策略。

3.1 農(nóng)業(yè)防治

大部分農(nóng)田雜草的主要來源是雜草種子庫[28-29]，雜草種子庫的存在是持續(xù)危害農(nóng)作物的根源[30]。 扁稈荊三棱種子和球莖均在0～10 cm 土層越冬。 通過合理密植、旱- 旱輪作倒茬、土壤耕作、清潔田園、覆蓋有機地膜等農(nóng)業(yè)措施可以減少扁稈荊三棱入侵或土壤中扁稈荊三棱球莖、種子基數(shù)。 其中土壤耕作除草效果較好。 王樹林等[31]提出了土壤耕層重構(gòu)防除棉田雜草方式， 即利用0～20 cm 土層與20～40 cm 土層互換，并對40～55 cm 土層進行深松的土壤耕層重構(gòu)方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雜草種子被翻入到土壤20 cm 以下，不能萌發(fā)出土，從而實現(xiàn)一次性防除棉田雜草。 此外，增施綠肥不僅對棉田雜草的發(fā)生有抑制效果，而且可以增強棉花的競爭能力，使棉花在與雜草的競爭中占據(jù)優(yōu)勢[32]。 而棉田自動除草機器人的開發(fā)應(yīng)用可節(jié)省大量勞動力和時間[33]。

3.2 物理防治

雜草物理防治是指利用覆蓋、遮光、高溫等物理原理防除雜草。 對于棉田扁稈荊三棱，可利用薄膜覆蓋、連作種菜覆蓋或秸稈覆蓋的種植模式[34]。李淑英等[35]發(fā)現(xiàn)棉花與油菜連作后，油菜秸稈覆蓋對棉田惡性雜草的生長有抑制作用，隨著覆蓋量的增加，對雜草的抑制效果提高，且可減少0～20 cm 土層雜草種子的密度。 鄧方寧等[36]研究發(fā)現(xiàn)，棉田覆蓋生物降解地膜在覆蓋前期使溫度升高，不僅可以抑制雜草生長，還可以保證棉花正常生長。

3.3 化學(xué)防治

棉田雜草化學(xué)防除是目前防除速度相對較快、成本低的防治方法。棉田雜草化學(xué)防除方法主要分為棉花苗前土壤封閉處理和棉花苗期莖葉處理。此外，針對棉田扁稈荊三棱的防除還有化學(xué)涂抹法。

扁稈荊三棱的發(fā)生程度主要由球莖和種子在土壤中的基數(shù)決定，而土壤封閉處理可以降低球莖和種子的萌發(fā)率，減少后期莖葉處理用藥量。 在已有研究中，氟啶草酮、二甲戊靈、撲草凈、仲丁靈、氟樂靈、乙草胺等土壤封閉處理對棉田扁稈荊三棱均有較好的防效；苗后草甘膦、草銨膦、精喹禾靈、滅草松、吡嘧磺隆、芐嘧磺隆、二氯喹啉酸、五氟磺草胺、三氟啶磺隆等的莖葉定向處理均對棉田扁稈荊三棱有一定防效[9,37-40]。 其中，氟啶草酮與二甲戊靈混配土壤封閉處理和草甘膦莖葉處理防效較優(yōu)?，F(xiàn)階段國內(nèi)沒有登記在棉田防除扁稈荊三棱的藥劑。上述大部分莖葉處理除草劑是用于防除稻田扁稈荊三棱的，對棉花安全性較低。 為了避免棉花受到藥害，莖葉處理均須采用定向噴霧。 涂抹法是防除棉田扁稈荊三棱的常用方法， 可防止藥液飄移，避免對棉花造成藥害。 一般涂抹藥劑為草甘膦，對扁稈荊三棱地下球莖防治效果理想[14]。

4 展望

在棉花的生長期，扁稈荊三棱與棉花在生存空間和營養(yǎng)物質(zhì)吸收等方面形成競爭關(guān)系，這會對棉花的生長和產(chǎn)量造成嚴(yán)重影響[41]。 對于棉田扁稈荊三棱的防除應(yīng)樹立“預(yù)防為主，綜合防治”、“由單一化學(xué)除草方式向綜合防除方式轉(zhuǎn)變”的理念，建立合理的耕種制度、水肥管理、科學(xué)除草體系。提出如下建議：

（1）加強棉田專用化學(xué)藥劑的研發(fā)。目前，國內(nèi)尚無防除棉田扁稈荊三棱的登記藥劑，因此，應(yīng)加大防除棉田扁稈荊三棱化學(xué)藥劑的研發(fā)投入，研制對環(huán)境友好的、安全的、低用量的酶抑制劑或作用機理獨特的除草劑，尤其是研制復(fù)配藥劑或混配藥劑，克服扁稈荊三棱抗藥性的同時擴大殺草譜。 另外，扁稈荊三棱在棉田局部爆發(fā)的原因是球莖的蔓延，球莖中含有大量淀粉和蛋白質(zhì)[42]。 乙酰乳酸合成酶（Acetolactate synthase，ALS）抑制劑可以抑制雜草內(nèi)部ALS 的活性， 從而抑制支鏈氨基酸的合成，最終破壞蛋白質(zhì)的合成[43-44]。 所以，新型除草劑的研發(fā)可從ALS 抑制劑入手。

（2）合理使用現(xiàn)有藥劑。 現(xiàn)階段對扁稈荊三棱防除效果較好的草甘膦屬于內(nèi)吸性除草劑，施用后可被扁稈荊三棱葉片吸收傳導(dǎo)至球莖致死。對于扁稈荊三棱發(fā)生情況比較嚴(yán)重的田塊， 可以種植抗（耐）草甘膦的棉花，通過噴施草甘膦迅速降低田間雜草種群數(shù)量。 但其屬于滅生性除草劑，如果使用操作不當(dāng)對棉花也有傷害，故對草甘膦安全劑的研究顯得十分重要[45]。

（3）充分利用農(nóng)業(yè)生物防治措施。 尖翅小卷蛾具有防控扁稈荊三棱的潛力[13]；利用對扁稈荊三棱有化感作用的植物秸稈，如向日葵、油菜、高粱等，具有良好效果[46]。 雖然還未對上述植物化感作用防除扁稈荊三棱的機理和昆蟲利用技術(shù)開展深入研究，但此類技術(shù)對環(huán)境友好，不會對土壤和作物造成有害殘留，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要，為今后扁稈荊三棱的防除提供了新思路。