“玉米田養(yǎng)鵝”模式下的玉米植株苗期生長研究

周金梅，邊步云，李 平，祝延立

（1.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林 吉林 132101；2.“農(nóng)牧一體化”農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站（林芝），西藏 林芝 860000；3.西藏藏迦生態(tài)科技發(fā)展有限公司，西藏 林芝 860000；4.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，長春 130033）

玉米苗期的生長狀況關(guān)系到后期玉米的生長發(fā)育和玉米產(chǎn)量［1］，并直接受到管理措施的影響［2］，如地下滴灌可滿足苗期玉米對水分的需求、增加株高整齊度和干物質(zhì)積累量，從而促進(jìn)苗期生長［3］；秸稈覆蓋相對于常規(guī)生產(chǎn)，可促進(jìn)根系生長發(fā)育［4］。但對于苗期玉米植株而言，由于雜草通過光照、水分、養(yǎng)分的競爭作用，會(huì)影響苗期玉米生長，因此，除草成為春季玉米苗期管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，生產(chǎn)上多應(yīng)用除草劑除草、免耕覆蓋等措施抑制田間雜草［5-8］，但生產(chǎn)上一直沒有把雜草視為可利用的經(jīng)濟(jì)資源。

玉米田養(yǎng)鵝（Raise geese in corn fields，RGC）是“農(nóng)牧一體化”（Agro-pastoral integration，API）生產(chǎn)模式［9］中的一種，即在玉米田不施用除草劑，而是在“拒食劑”作用下，利用牧鵝來控制雜草。以往該模式對玉米生長中后期的植株影響已有研究報(bào)道［10］，但玉米植株苗期生長狀況作為玉米生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也直接關(guān)系到玉米產(chǎn)量的高低，但目前玉米田養(yǎng)鵝對玉米苗期生長狀況的影響尚不明確。本試驗(yàn)以“農(nóng)牧一體化”生產(chǎn)方式下的玉米田養(yǎng)鵝模式為對象，探究不同生產(chǎn)方式下苗期玉米生長狀況及雜草狀況，以期明確玉米田養(yǎng)鵝管理措施對玉米苗期生長發(fā)育的影響，為基于玉米生長發(fā)育狀況的“玉米田養(yǎng)鵝”模式生產(chǎn)措施優(yōu)化提供理論依據(jù)和生產(chǎn)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于西藏林芝市八一鎮(zhèn)（E94°49′，N29°33′）［10］，海拔高度 2 980～3 100 m，全年平均溫度為8.6 ℃，全年日均溫≥10 ℃的時(shí)間為159.2 d，≥10 ℃以上積溫2 225.7 ℃，全年無霜期177 d；年平均降雨量為634.2 mm，全年日照時(shí)間為1 988.6 h。試驗(yàn)地土地類型均一，地勢平整，原為青稞、小麥、玉米等作物輪作的農(nóng)田，土壤為沙壤土。農(nóng)田雜草主要有灰綠藜（Chenopodium glaucum）、馬唐（Digitaria sanguinalis）等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

“玉米田養(yǎng)鵝”長期定位試驗(yàn)開始于2013 年。一般每年4 月末進(jìn)行試驗(yàn)農(nóng)田玉米覆膜播種，玉米品種選用酒單4 號，以25 cm×45 cm 植株行間距播種玉米，并設(shè)置玉米植株保護(hù)行。以復(fù)合肥作為底肥，施入標(biāo)準(zhǔn) 400 kg∕hm2（其中，N33%、P2O517%、K2O 17%、有機(jī)質(zhì)20%）。在玉米田分別采取常規(guī)處理（CK）和玉米田養(yǎng)鵝處理（RGC），3 次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積為100 m2，RGC 處理小區(qū)四周采用高60～80 cm的尼龍網(wǎng)圍封。

玉米田養(yǎng)鵝處理（RGC）田間不除草，鵝以玉米行間雜草為主要飼料來源；放鵝前3 d 左右噴灑1 次“拒食劑”（在一定時(shí)期內(nèi)防止鵝采食玉米葉片），一般每年 7 月末8 月初放入幼鵝（體重 1.5～2.0 kg），放鵝量為10 只，每小區(qū)連續(xù)3 d，3 個(gè)小區(qū)輪流放養(yǎng)，10月初結(jié)束放鵝。早晨9 點(diǎn)放入鵝，傍晚趕鵝歸舍，每天投喂玉米面和豆粕的混合飼料≤100 g∕只，晝夜供應(yīng)足量水。

常規(guī)處理（CK）按照當(dāng)?shù)匾话阌衩咨a(chǎn)方式進(jìn)行，采用阿特拉津作為苗后除草劑抑制田間雜草，施用量為 1.65 kg∕hm2，按照 1∶100 用水稀釋，使用裝置罩頭的噴霧器均勻噴灑，控制田間雜草。

1.3 測試項(xiàng)目與方法

2017 年6 月初對經(jīng)過4 年連續(xù)定位試驗(yàn)的農(nóng)田雜草和苗期玉米生長狀況進(jìn)行調(diào)查，采用“W”型五點(diǎn)取樣法隨機(jī)取樣，采樣面積為1 m×1 m，每個(gè)小區(qū)雜草隨機(jī)取樣3 次，每個(gè)小區(qū)苗期隨機(jī)采集連續(xù)的5株玉米植株。采集與記錄雜草的種類，使用刻度尺（精確到1 mm）測量玉米植株株高（Hij）、葉長（Lij）和最大葉寬（Bij），使用游標(biāo)卡尺測量玉米植株莖粗（Dij），使用SPAD-502 手持葉綠素測定儀測量功能葉中部葉脈垂直的兩側(cè)、距離葉脈等距的葉面葉綠素含量（Sij），使用JM-A 型電子天平（精確到0.01 g）測量玉米植株干重（Dij）。

苗期玉米葉面積（A）計(jì)算公式為：

式中，n為第j株玉米總?cè)~片數(shù)；i為第j株玉米某一片葉；m為測定株數(shù)。

將雜草和苗期玉米從植株根部剪取，按照試驗(yàn)區(qū)號和植株種類標(biāo)記存入檔案袋中，用恒溫箱將收集的植株先在105 ℃下恒溫殺青30 min，之后將恒溫箱溫度調(diào)至80 ℃下烘干至恒重，用JM-A 型電子天平（精確到0.01 g）分別稱取雜草的干重、苗期玉米的鮮重和干重；秋季在每小區(qū)內(nèi)隨機(jī)取連續(xù)的10株玉米植株測產(chǎn)，3 次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2003 軟件處理相關(guān)數(shù)據(jù)，采用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析判斷差異顯著性，試驗(yàn)數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，置信水平為95%或99%。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜草群落地上生物量

苗期田間雜草地上生物量可以在一定程度上反映對玉米幼苗生長的影響。如圖1 所示，玉米田養(yǎng)鵝的雜草群落地上生物量為15.24 g∕m2，略低于對照0.66 g∕m2，處理間差異不顯著（P＞0.05，n=9）。玉米田養(yǎng)鵝措施對雜草萌發(fā)初期的雜草地上生物量影響不大。

圖1 不同處理下雜草群落的地上生物量

2.2 植株性狀

不同處理下對玉米苗期植株性狀影響明顯，如表1 所示。玉米田養(yǎng)鵝處理玉米苗期植株葉長為28.12 cm，比對照的葉長平均值長0.57 cm，處理間差異不顯著（P＞0.05，n=85）；玉米田養(yǎng)鵝處理玉米植株葉寬為2.92 cm，比對照葉寬大0.15 cm，處理間差異不顯著（P＞0.05，n=85）；玉米田養(yǎng)鵝處理玉米植株株高為40.66 cm，比對照株高高6.80 cm，處理間差異極顯著（P＜0.01，n=15）；玉米田養(yǎng)鵝處理的玉米植株莖粗為1.00 cm，比對照莖粗大0.11 cm，處理間差異不顯著（P＞0.05，n=15）；玉米田養(yǎng)鵝處理玉米植株葉面積為85.22 cm2，比對照大5.99 cm2，處理間差異不顯著（P＞0.05，n=15）；玉米田養(yǎng)鵝處理玉米植株功能葉葉綠素含量為37.31，比對照的葉綠素含量低2.01，處理間差異顯著（P＜0.05，n=30）。

表1 不同處理下玉米苗期植株性狀

2.3 玉米苗期干重、鮮重

玉米苗期的鮮重和干重反映了玉米物質(zhì)積累能力。不同處理對玉米苗期植株干重和鮮重影響明顯（圖2），玉米田養(yǎng)鵝玉米苗期植株平均鮮重為31.92 g∕m2，比對照高 6.82 g∕m2，但處理間差異不顯著（P＞0.05，n=15）；玉米田養(yǎng)鵝玉米苗期植株平均干重為3.77 g∕m2，比對照高 0.60 g∕m2，但處理間差異不顯著（P＞0.05，n=15）。因此，玉米田養(yǎng)鵝措施可以提高玉米苗期植株的干重和鮮重含量。

圖2 在不同處理下的玉米苗期干重和鮮重

2.4 不同處理對玉米產(chǎn)量的影響

不同處理下的玉米產(chǎn)量差異較大（圖3）。由圖3可知，RGC處理下的平均玉米產(chǎn)量為5 657.01 kg∕hm2，比對照低3 873.62 kg∕hm2，處理間差異顯著（P＜0.05，n=9）。說明玉米田養(yǎng)鵝措施對當(dāng)年的玉米產(chǎn)量造成了嚴(yán)重的減產(chǎn)。

圖3 不同處理對玉米產(chǎn)量的影響

3 討論

3.1 不同處理對苗期玉米田雜草群落的影響

苗期玉米田雜草與玉米產(chǎn)生一定的競爭作用，并影響苗期玉米植株的生長［1］。張宇陽等［10］通過研究不同生產(chǎn)方式對玉米田放牧前和放牧后雜草群落的影響，認(rèn)為不同生產(chǎn)方式對雜草群落的生產(chǎn)力、結(jié)構(gòu)和多樣性產(chǎn)生明顯差異。玉米田養(yǎng)鵝處理下的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，未進(jìn)行任何除草劑處理，加之養(yǎng)鵝的干擾，相比于噴施除草劑管理農(nóng)田的常規(guī)生產(chǎn)模式，雜草群落物種數(shù)目更多，雜草生產(chǎn)力更高［10-12］。本研究中，玉米田養(yǎng)鵝處理（RGC）農(nóng)田玉米苗期的雜草生物量略低于對照，可能由于連續(xù)玉米田養(yǎng)鵝管理措施下鵝對雜草的采食作用，尤其是鵝在秋季雜草種子結(jié)實(shí)時(shí)對雜草種子的過度采食，導(dǎo)致土壤種子庫內(nèi)雜草種子量受到影響。

3.2 不同處理對玉米苗期生長狀況的影響

苗期玉米的生長狀況與長期執(zhí)行的生產(chǎn)管理關(guān)系密切［3，13］。農(nóng)田長期進(jìn)行玉米田養(yǎng)鵝管理，其農(nóng)田土壤養(yǎng)分輸入輸出總體狀況趨好［14］，相比于常規(guī)生產(chǎn)方式下的玉米農(nóng)田，玉米田養(yǎng)鵝農(nóng)田土壤含水率、不同深度的土壤緊實(shí)度和土壤中的速效磷含量增加，土壤的堿解氮含量和速效鉀含量降低，土壤養(yǎng)分狀況趨好［15］；同時(shí)，玉米田養(yǎng)鵝措施改變了土壤溫度變化規(guī)律，晝夜溫差加大，有利于光合產(chǎn)物的積累［16］。玉米田養(yǎng)鵝農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤整體狀況趨好，使得玉米田養(yǎng)鵝管理措施下的土壤環(huán)境更適合玉米苗期生長，從而與對照相比促進(jìn)了玉米植株苗期生長狀況的改善。

3.3 玉米苗期狀況對產(chǎn)量的影響

研究表明，玉米田養(yǎng)鵝措施雖然實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)生產(chǎn)效益的大幅度提高［17］，并維持較高系統(tǒng)生物多樣性［18］，可持續(xù)生產(chǎn)潛力更大［19］，但玉米卻有所減產(chǎn)［20］，不過本試驗(yàn)結(jié)合以往研究結(jié)果［10］和試驗(yàn)當(dāng)年的秋季測產(chǎn)數(shù)據(jù)來分析，玉米田養(yǎng)鵝處理下的后期玉米產(chǎn)量顯著減產(chǎn)。玉米嚴(yán)重減產(chǎn)的原因是由于2017 年試驗(yàn)地所在區(qū)域嚴(yán)重干旱，導(dǎo)致玉米植株過于低矮，后期被鵝吃掉過多的玉米葉片，同時(shí)一些低矮的玉米植株也被鵝吃掉。也就是說，后期的養(yǎng)鵝措施是導(dǎo)致玉米產(chǎn)量降低的主要原因。

從本試驗(yàn)研究結(jié)果可以明確，玉米田養(yǎng)鵝模式下玉米產(chǎn)量減產(chǎn)問題并不是出在苗期階段，相反長期連續(xù)玉米田養(yǎng)鵝措施對苗期玉米植株的生長發(fā)育是有促進(jìn)作用的。因此，通過本次試驗(yàn)，填補(bǔ)了玉米田養(yǎng)鵝措施對玉米生產(chǎn)影響過程研究的空白。

4 結(jié)論

玉米田養(yǎng)鵝處理（RGC）雜草群落地上生物量比對照略高，處理間差異不顯著；RGC 處理玉米植株葉長、葉寬、葉面積、莖粗、鮮重、干重均高于對照（CK），處理間差異不顯著，但RGC 處理株高極顯著高于對照，RGC 處理葉綠素含量顯著低于對照，但RGC 處理玉米產(chǎn)量顯著低于對照。經(jīng)過連續(xù)4 年的長期定位試驗(yàn)后，玉米田養(yǎng)鵝處理增加了雜草群落的種類和生物量，同時(shí)總體上改善了苗期玉米的生長狀況，而秋季玉米產(chǎn)量的降低則是由于后期管理因素造成的。