不同植物生長(zhǎng)延緩劑和除草劑對(duì)苜蓿/玉米套作系統(tǒng)產(chǎn)量和種間競(jìng)爭(zhēng)的影響

許瑞軒，趙海明，劉貴波，張英俊，曲 毅

（1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100193；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部草地管理與合理利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；3. 河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所，河北 衡水 053000；4. 河北省農(nóng)作物抗旱研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 衡水 053000）

紫花苜蓿(Medicago sativa)作為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的豆科牧草，是奶牛養(yǎng)殖中必不可少的蛋白飼料來(lái)源。華北平原是我國(guó)重要的奶牛養(yǎng)殖基地之一，2018 年華北各省奶牛存欄數(shù)達(dá)到263.2 萬(wàn)頭，占全國(guó)的25%，對(duì)苜蓿的需求量巨大[1]。但該區(qū)域夏季高溫多雨的氣候特點(diǎn)給苜蓿大面積種植帶來(lái)了一些問(wèn)題，如由高溫高濕引起苜?！跋拿摺焙筒∠x(chóng)害頻發(fā)，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降；集中的降雨也給苜蓿晾曬干草帶來(lái)困難，如遇連續(xù)陰雨天氣也會(huì)造成收獲機(jī)械無(wú)法下地[2]，經(jīng)濟(jì)效益大幅降低[3]。劉貴波等[4]根據(jù)這一氣候特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了單作紫花苜蓿田夏季套作青貯玉米(Zea mays)技術(shù)，即在相對(duì)涼爽干燥的春季進(jìn)行紫花苜蓿干草生產(chǎn)，產(chǎn)量可占單作苜蓿全年產(chǎn)量的50%～70%[5-8]，6 月刈割第2 茬后在苜蓿行間套種青貯玉米，轉(zhuǎn)為生產(chǎn)青貯玉米，至9 月下旬青貯玉米和苜蓿混收進(jìn)行青貯，之后苜蓿正常再生，次年收獲兩茬苜蓿后再重復(fù)種植青貯玉米。該模式可充分利用夏季的光、雨、熱資源，獲得與單作苜蓿相同的經(jīng)濟(jì)效益[2]，有效解決了目前華北平原苜蓿生產(chǎn)存在的問(wèn)題。

作為一項(xiàng)新的技術(shù)，該模式還有一些關(guān)鍵技術(shù)需要優(yōu)化和完善。如何有效控制苜蓿過(guò)快再生對(duì)玉米苗期產(chǎn)生的生長(zhǎng)空間、水分和養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)一步促進(jìn)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，為該模式亟待解決的問(wèn)題之一。種間競(jìng)爭(zhēng)常常造成與多年生豆科作物套作的玉米減產(chǎn)10%以上[9-10]，使用除草劑或植物生長(zhǎng)延緩劑等化學(xué)農(nóng)藥控制多年生作物的生長(zhǎng)是增加套作玉米產(chǎn)量的常用措施[11]。Hall 等[12]報(bào)道，在玉米苗前或生長(zhǎng)前期通過(guò)化學(xué)藥劑控制豆科地被作物可保證套作玉米的生產(chǎn)，且多年生豆科作物可在秋季恢復(fù)生長(zhǎng)。Eberlein 等[13]在不考慮綠肥作物成活率的前提下，使用除草劑莠去津和草甘膦抑制苜蓿，顯著提高了玉米的產(chǎn)量。Grabber[10]發(fā)現(xiàn)噴施植物生長(zhǎng)延緩劑調(diào)環(huán)酸鈣可以有效抑制套種于玉米行間的苜蓿苗期的生長(zhǎng)，提高玉米產(chǎn)量的同時(shí)，增加了苜蓿的建植成功率，并提高了苜蓿第2 年的產(chǎn)量，而多效唑則會(huì)降低苜蓿的密度。華北平原是傳統(tǒng)的夏玉米種植區(qū)，播種后噴施苗前除草劑是該區(qū)域常規(guī)的雜草管理措施。在套作系統(tǒng)中使用除草劑也可控制苜蓿過(guò)快生長(zhǎng)，但除草劑施用不當(dāng)易導(dǎo)致苜蓿產(chǎn)生藥害，降低苜蓿的生產(chǎn)力[14]。相比而言，植物生長(zhǎng)延緩劑具有延緩植物生長(zhǎng)、抑制莖稈伸長(zhǎng)、促進(jìn)植物分蘗、增強(qiáng)植物抗逆性等作用的同時(shí)，還可以提高產(chǎn)量，更加安全高效[15]。目前，針對(duì)苜蓿生長(zhǎng)延緩劑的研究主要集中在苜蓿種子生產(chǎn)方面，使用生產(chǎn)延緩劑(如乙烯利、多效唑、縮節(jié)胺、矮壯素等)可降低植株高度和倒伏指數(shù)，增加種子產(chǎn)量[16-18]。但生長(zhǎng)延緩劑對(duì)于該苜蓿/玉米套作系統(tǒng)中苜蓿的抑制作用和對(duì)干草產(chǎn)量的影響更無(wú)報(bào)道。本研究以不損害青貯玉米和春季苜蓿的產(chǎn)量為前提，選擇植物生長(zhǎng)延緩劑調(diào)環(huán)酸鈣、多效唑和甲哌鎓(又名縮節(jié)胺)以及該區(qū)域常用的玉米田除草劑丁異莠去津和異丙甲草胺，探究5 種抑制劑對(duì)苜蓿/玉米套作系統(tǒng)中苜蓿的抑制作用以及對(duì)苜蓿、玉米和系統(tǒng)產(chǎn)量的影響，篩選出適合該模式的苜蓿抑制劑，保證該模式的生產(chǎn)力水平和生產(chǎn)應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本研究于2018 年6 月至2019 年10 月在位于華北平原腹地的河北省深州市河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站(37°44′ N，115°42′ E，海拔20 m)開(kāi)展。2018 和2019 年該地區(qū)的年平均氣溫分別為13.9 和14.4 ℃，年降水量分別為502 和250 mm，其中6 月 – 9 月的降水量分別占總降水量的67%和81% (圖1)。供試土壤為壤質(zhì)粘潮土，試驗(yàn)前測(cè)定0 – 20 cm 土壤pH 為7.8，全氮含量為1.5 g·kg–1，全磷含量為886.7 mg·kg–1，全鉀含量為9.5 g·kg–1，堿解氮含量為74.0 mg·kg–1，速效磷含量為19.4 mg·kg–1，速效鉀含量為202.1 mg·kg–1，有機(jī)質(zhì)含量為15.62 g·kg–1。

圖1 試驗(yàn)地2018、2019 和1980-2019 年溫度和降水量Figure 1 Monthly precipitation and average air temperature of 2018, 2019 and 1980-2019

1.2 試驗(yàn)材料及藥劑

紫花苜蓿品種為“中苜1 號(hào)”，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所提供；玉米品種為糧飼兼用品種“鄭單958”，購(gòu)自河南金博士種業(yè)股份有限公司。

3 種植物生長(zhǎng)延緩劑和2 種除草劑的的具體參數(shù)信息如表1 所列。

表1 5 種藥劑詳情及使用劑量Table 1 Detailed information on five agrichemicals and the dose applied in the study

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

采用雙因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，兩個(gè)因素分別為噴施植物生長(zhǎng)延緩劑和噴施玉米田除草劑。生長(zhǎng)延緩劑處理有4 個(gè)水平，分別為清水對(duì)照(CK)、調(diào)環(huán)酸鈣(A)、多效唑(B)、甲哌鎓(C)；除草劑處理3 個(gè)水平，分別為清水對(duì)照(CK)、丁異莠去津(D)、異丙甲草胺(E)；試驗(yàn)設(shè)3 個(gè)區(qū)組，共12 個(gè)處理組合，其中包括1 個(gè)噴施清水的對(duì)照，3 個(gè)單施生長(zhǎng)延緩劑處理，2 個(gè)單施除草劑的處理和6 個(gè)生長(zhǎng)延緩劑和除草劑的混施處理，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，共36 個(gè)小區(qū)。小區(qū)面積2.4 m × 1.8 m，區(qū)組間距為1 m。

紫花苜蓿于2017 年10 月初進(jìn)行秋播，播種前用專(zhuān)用根瘤菌拌種，條播種植，播種量為15 kg·hm–2，播深2～3 cm。播種前施復(fù)合肥750 kg·hm–2(N ∶ P ∶ K =15 ∶ 15 ∶ 15)。2018 和2019 年分別于5 月上旬和6月中旬在初花期刈割一次。為了套播青貯玉米，苜蓿由傳統(tǒng)的30 cm 等行距調(diào)整為20 – 40 – 20 – 40 cm寬窄行距的播種方式，苜蓿40 cm 行間播種一行青貯玉米，玉米行距與當(dāng)?shù)貑尾ビ衩仔芯嘁恢拢鶠?0 cm，播種時(shí)間分別為2018 年6 月25 日和2019年6 月27 日，種植密度為45 000 株·hm–2，套種玉米后施復(fù)合肥750 kg·hm–2，并立即灌溉600 m3·hm–2。噴施處理的時(shí)間在玉米播后苗前，日期為2018 年6 月30 日和2019 年6 月30 日，分別為苜蓿第2 茬刈割后的第11 天和第7 天，玉米播種后第6 天和第4 天。套作玉米后苜蓿不再收割，參照玉米田管理方式，直至玉米蠟熟期時(shí)同時(shí)分別對(duì)苜蓿和全株玉米測(cè)產(chǎn)，并分別計(jì)算全株產(chǎn)量。2018 和2019 年的收獲時(shí)間分別為10 月6 日和10 月5 日。

噴施劑量根據(jù)產(chǎn)品推薦劑量和文獻(xiàn)[16, 19]的使用劑量綜合設(shè)定(表1)。噴施時(shí)將每個(gè)小區(qū)的相應(yīng)試劑按照劑量稀釋于1 L 的清水中，使用手持壓縮噴霧器均勻噴施，噴施時(shí)小區(qū)四周用木板圍擋，防止藥劑飄散到臨近小區(qū)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

株高：2019 年分別于套作前期(7 月14 日，施藥后14 d)和套作后期(8 月26 日，施藥后56 d)，在每個(gè)小區(qū)分別隨機(jī)選取10 株苜蓿和玉米，測(cè)定莖基部至植株頂端高度。2018 年未進(jìn)行測(cè)定。

葉綠素含量：2019 年測(cè)定株高的同時(shí)，每個(gè)小區(qū)分別隨機(jī)選取10 片苜蓿和玉米的葉片，使用SPAD 葉綠素測(cè)定儀(日本美能達(dá))測(cè)定，以SPAD值表示。2018 年未進(jìn)行測(cè)定。

產(chǎn)量：苜蓿和玉米均全小區(qū)收獲，測(cè)定小區(qū)鮮草產(chǎn)量，通過(guò)干鮮比折算干草產(chǎn)量。玉米選擇有代表性單株5 株，稱(chēng)其鮮重，苜蓿選擇有代表性的樣品500 g，自然風(fēng)干后稱(chēng)其干重，計(jì)算干鮮比。2018年春季2 茬苜蓿未進(jìn)行處理，全試驗(yàn)區(qū)域統(tǒng)一測(cè)產(chǎn)，春季兩茬總產(chǎn)量為10.2 t·hm–2。

食物當(dāng)量：食物當(dāng)量是任繼周提出的基于蛋白質(zhì)和熱量的新量綱，用以衡量不同物品用作食物的效能或潛力[20-21]。本研究用食物當(dāng)量統(tǒng)一兩種作物的價(jià)值，對(duì)比套作系統(tǒng)產(chǎn)值的變化。其計(jì)算公式為：食物當(dāng)量[22](food equivalent unit，F(xiàn)EU) =H/1 580.0 +P/77.0；H、P分別為單位重量(100 g)食物中的熱量和蛋白質(zhì)含量。苜蓿和青貯玉米[2]的H值分別為16.58 和17.79 kJ·g–1；P值分別為1.6 和0.7 g·kg–1。

1.5 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和初步計(jì)算，使用SPSS 17.0 進(jìn)行二因素方差分析，分析生長(zhǎng)延緩劑和除草劑對(duì)苜蓿/玉米套作系統(tǒng)株高、葉綠素含量和產(chǎn)量的影響。數(shù)據(jù)通過(guò)Shapiro–Wilk 正態(tài)分布檢驗(yàn)，兩年數(shù)據(jù)分別統(tǒng)計(jì)。如果差異顯著，則使用Turkey 法比較處理間在P= 0.05 水平上進(jìn)行多重比較。采用SigmaPlot 12.0 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施植物生長(zhǎng)延緩劑和除草劑對(duì)套作期間植物株高和葉綠素含量的影響

2019 年在植物生長(zhǎng)延緩劑和除草劑處理14 d后(表2)，苜蓿株高達(dá)到了45.8 cm，而玉米則在出苗后受到苜蓿的競(jìng)爭(zhēng)，生長(zhǎng)緩慢，株高僅59.8 cm。噴施生長(zhǎng)延緩劑處理對(duì)套作前期苜蓿株高和葉綠素含量沒(méi)有顯著影響(P＞ 0.05)，而噴施除草劑影響極顯著(P＜ 0.01)，其中噴施丁異莠去津的處理苜蓿株高和葉綠素含量顯著低于對(duì)照和異丙甲草胺處理(P＜ 0.05)，但噴施異丙甲草胺并未影響苜蓿套作前期的株高和葉綠素含量(P＞ 0.05)。植物生長(zhǎng)延緩劑處理和除草劑處理對(duì)苜蓿的生長(zhǎng)沒(méi)有交互作用。對(duì)于套作前期的玉米株高，生長(zhǎng)延緩劑、除草劑和二者的交互作用均不顯著(P＞ 0.05)。而丁異莠去津顯著增加了套作初期玉米的葉綠素含量(P＜ 0.05)。

在處理后的第56 天(表2)，玉米進(jìn)入抽穗期，株高達(dá)到236.0 cm，苜蓿的株高為104.1 cm，除草劑處理對(duì)苜蓿和玉米株高的影響均達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)，生長(zhǎng)延緩劑和二者的交互作用對(duì)株高的影響不顯著(P＞ 0.05)。丁異莠去津處理相較于對(duì)照和異丙甲草胺處理，顯著降低了套作后期苜蓿的株高，顯著增加了玉米的株高(P＜ 0.05)。且玉米株高顯著高于對(duì)照(P＜ 0.05)。異丙甲草胺處理與對(duì)照無(wú)差異(P＞ 0.05)。苜蓿葉綠素對(duì)生長(zhǎng)延緩劑、除草劑和二者的交互作用均無(wú)響應(yīng)(P＞ 0.05)，除草劑處理對(duì)玉米葉綠素影響極顯著(P＜ 0.01)，丁異莠去津處理的玉米葉綠素含量顯著高于對(duì)照和異丙甲草胺處理(P＜ 0.05)。

表2 2019 年套作期間苜蓿和玉米的株高和葉綠素含量Table 2 Plant height and SPAD value of alfalfa and corn during the intercropping period in 2019

2.2 噴施植物生長(zhǎng)延緩劑和除草劑對(duì)套作期間苜蓿和玉米產(chǎn)量的影響

噴施除草劑對(duì)2018 年套作期間的苜蓿、玉米、系統(tǒng)總產(chǎn)量和系統(tǒng)食物當(dāng)量均有極顯著影響(P＜0.01)，生長(zhǎng)延緩劑處理和二者的交互作用不顯著(P＞0.05) (表3)。2018 年套作期間所有處理平均苜蓿產(chǎn)量為2.8 t·hm–2，平均玉米產(chǎn)量7.4 t·hm–2。丁異莠去津處理顯著抑制了苜蓿的產(chǎn)量而顯著增加了玉米的產(chǎn)量(P＜ 0.05)，異丙甲草胺處理與對(duì)照差異不顯著(P＞ 0.05)，但苜蓿產(chǎn)量和系統(tǒng)總產(chǎn)量高于對(duì)照。2019年生長(zhǎng)延緩劑和除草劑處理均對(duì)苜蓿套作期間產(chǎn)量有極顯著影響(P＜ 0.01)，但沒(méi)交互作用。生長(zhǎng)延緩劑多效唑處理的苜蓿產(chǎn)量顯著高于對(duì)照(P＜ 0.05)，但與調(diào)環(huán)酸鈣和甲哌鎓處理差異不顯著(P＞ 0.05)；丁異莠去津顯著降低了苜蓿的產(chǎn)量(P＜ 0.05)，異丙甲草胺處理則與對(duì)照無(wú)差異(P＞ 0.05)。對(duì)于2019 年套作期間的玉米產(chǎn)量，只有除草劑處理的差異極顯著(P＜ 0.01)，丁異莠去津處理產(chǎn)量較異丙甲草胺處理提高了1.5 t·hm–2(P＞ 0.05)，較對(duì)照提高了2.4 t·hm–2(P＜ 0.05)。而2019 年套作期間系統(tǒng)總產(chǎn)量和總食物當(dāng)量沒(méi)有響應(yīng)生長(zhǎng)延緩劑和除草劑處理(P＞ 0.05)。

表3 2018?2019 年套作期間苜蓿、玉米及系統(tǒng)產(chǎn)量和食物當(dāng)量Table 3 Yield and food equivalent unit of alfalfa and corn during the intercropping period in 2018-2019

2.3 噴施植物生長(zhǎng)延緩劑和除草劑對(duì)苜蓿第2 年春季產(chǎn)量的影響

2018 年除草劑處理對(duì)苜蓿2019 年春季的生長(zhǎng)產(chǎn)生了極顯著的影響(P＜ 0.01)，而生長(zhǎng)延緩劑和二者的交互作用不顯著(P＞ 0.05) (表4)。第1 茬苜蓿產(chǎn)量最高的為除草劑異丙甲草胺處理，為7.4 t·hm–2，顯著高于對(duì)照(P＜ 0.05)，丁異莠去津處理的產(chǎn)量最低，只有4.4 t·hm–2，顯著低于對(duì)照(P＜ 0.05)。第2 茬苜蓿產(chǎn)量異丙甲草胺處理產(chǎn)量最高，高于對(duì)照0.3 t·hm–2，但差異不顯著(P＞ 0.05)，二者均顯著高于丁異莠去津處理(P＜ 0.05)。春季兩茬總產(chǎn)量異丙甲草胺處理最高，較對(duì)照提高了8%，丁異莠去津處理產(chǎn)量最低，僅有對(duì)照的62%。

表4 2019 年春季苜蓿產(chǎn)量Table 4 Yield of alfalfa during the solo-growing period in 2019

2.4 噴施植物生長(zhǎng)延緩劑和除草劑對(duì)全年總產(chǎn)量和食物當(dāng)量的影響

由于2018 年春季苜蓿未作處理，所以2018 年套作期間的產(chǎn)量直接影響了套作系統(tǒng)全年總產(chǎn)量(圖2)。生長(zhǎng)延緩劑和交互作用并未影響2018 年的套作系統(tǒng)全年產(chǎn)量和食物當(dāng)量(P＞ 0.05)，除草劑處理之間差異顯著(P＜ 0.05)，丁異莠去津通過(guò)增加玉米的產(chǎn)量顯著增加了全年系統(tǒng)的產(chǎn)量(P＜ 0.05)。2019 年的系統(tǒng)總產(chǎn)量包括苜蓿春季產(chǎn)量和套作期間的產(chǎn)量，生長(zhǎng)延緩劑及其和除草劑的交互作用均不顯著(P＞ 0.05)。對(duì)于除草劑處理，雖然噴施丁異莠去津顯著增加了玉米的產(chǎn)量，但同時(shí)顯著降低了苜蓿的全年產(chǎn)量，丁異莠去津處理的苜蓿全年總產(chǎn)量?jī)H有9.9 t·hm–2，較對(duì)照降低了40%，而玉米產(chǎn)量只比對(duì)照提高了18%，所以2019 年全年總產(chǎn)量丁異莠去津處理全年總產(chǎn)量最低，較對(duì)照減少了4.1 t·hm–2，較異丙甲草胺處理減少了5.9 t·hm–2。2018–2019年丁異莠去津處理的系統(tǒng)總產(chǎn)量和食物當(dāng)量最低，且顯著低于異丙甲草胺處理(P＜ 0.05)。

圖2 2018-2019 年系統(tǒng)總產(chǎn)量和總食物當(dāng)量Figure 2 Total system yield and food equivalent unit during 2018 to 2019

3 討論與結(jié)論

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑與天然激素具有相似的生物效應(yīng)，生產(chǎn)中常用來(lái)調(diào)節(jié)和控制植物生長(zhǎng)發(fā)育，可增加作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，增強(qiáng)抗逆性，具有微量低毒等特點(diǎn)[23]，是控制苜蓿生長(zhǎng)的首選。本研究選取的3 種植物生長(zhǎng)延緩劑是在以往苜蓿相關(guān)研究中應(yīng)用較多的，其原理均是通過(guò)抑制植物中內(nèi)源赤霉素(GA)的生物合成，從而抑制莖尖伸長(zhǎng)區(qū)中的細(xì)胞伸長(zhǎng)控制植物株高。但3 種植物生長(zhǎng)延緩劑在本研究中均未能有效抑制苜蓿的株高，起到緩解苜蓿對(duì)玉米幼苗過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)的作用(表2)。這可能與噴施劑量和噴施時(shí)間的選擇有關(guān)。Osterholz 等[19]在美國(guó)威斯康辛州開(kāi)展的苜蓿玉米間作試驗(yàn)中，使用有效成分(a.i.)濃度為0.25～1.0 kg·hm–2的調(diào)環(huán)酸鈣在苜蓿幼苗株高15 或25 cm 時(shí)進(jìn)行葉面噴施處理，使苜蓿株高降低了13%～32%，苜蓿第2 年單作的干物質(zhì)產(chǎn)量提高了4%～23%；對(duì)于水稻(Oryza sativa)分蘗末期的研究，發(fā)現(xiàn)調(diào)環(huán)酸鈣5%泡騰片在用量9.0～31.5 g·hm–2范圍內(nèi)可顯著縮短節(jié)間，降低植株高度[24]；另有研究表明，調(diào)環(huán)酸鈣主要抑制GA 合成，而GA 與幼苗的生長(zhǎng)有關(guān)[25]。本研究使用的調(diào)環(huán)酸鈣的劑量為0.12 kg·hm–2，高于產(chǎn)品的推薦劑量和水稻中的使用劑量，但低于Osterholz 等[19]使用的劑量，且苜蓿已非苗期，處于旺盛再生期，可能影響了抑制效果。多效唑和甲哌鎓多用于苜蓿種子生產(chǎn)的研究中，王曉龍等[16]使用60 g·hm–2的縮節(jié)胺在苜蓿現(xiàn)蕾前后分3 次噴施，顯著抑制了苜蓿的株高，促進(jìn)了苜蓿早熟，提高了種子產(chǎn)量。不同于種子生產(chǎn)，苜蓿/玉米套作系統(tǒng)的最佳噴施時(shí)間為玉米出苗前，此時(shí)噴施對(duì)玉米的影響最小，也可以對(duì)苜蓿早期的再生產(chǎn)生抑制，有助于玉米出苗和生長(zhǎng)，噴施時(shí)間也可能不利于3 種生長(zhǎng)延緩劑發(fā)揮最佳藥效。Rajabpoor 和Hajihashemi[26]研究表明，多效唑可提高苜?？购敌?，但相比于另外兩種生長(zhǎng)延緩劑，多效唑在土壤中殘留水平較高，半衰期長(zhǎng)達(dá)0.5～1.0 年[27]，這也可能是多效唑處理在較為干旱的2019 年套作期間增加了苜蓿產(chǎn)量的原因(表3)。

本研究選用的兩種玉米田除草劑表現(xiàn)差異較大，丁異莠去津是當(dāng)?shù)貞?yīng)用最普遍的玉米田除草劑，由4%的丁草胺，20%的異丙草胺和18%的莠去津組成。丁草胺，異丙草胺和另一種選用的除草劑異丙甲草胺均為酰胺類(lèi)除草劑，具有低毒、高效、穩(wěn)定、安全、殘留量小等特點(diǎn)[28]。而莠去津?qū)儆谌侯?lèi)化合物，主要作用機(jī)制是通過(guò)抑制植物光合作用使碳水化合物和光合合成反應(yīng)受阻，對(duì)植物生長(zhǎng)起到抑制作用[29]。

在本研究中，丁異莠去津處理的苜蓿葉片在噴施后第14 天明顯變黃，再生速度降低，株高和SPAD值顯著降低，而丁異莠去津處理的玉米SPAD 值顯著增加(表2)。葉綠素含量的增加說(shuō)明玉米光能利用率的提升；大量研究也表明，葉綠素含量與葉片的含氮量呈正相關(guān)關(guān)系[30-31]，這也說(shuō)明抑制苜蓿有利于玉米苗期對(duì)氮素的吸收利用，促進(jìn)了玉米的生長(zhǎng)。苜蓿雖然產(chǎn)生藥害，但并未完全停止生長(zhǎng)，之后苜蓿葉片逐漸返綠，至處理第56 天時(shí)，苜蓿葉片SPAD 值恢復(fù)至與對(duì)照無(wú)差異，但株高仍顯著降低。玉米由于苗期的促進(jìn)作用，株高和葉綠素水平均顯著提高(表2)，進(jìn)而在2018 和2019 年丁異莠去津處理玉米的產(chǎn)量相應(yīng)升高了89%和22% (表3)。在2018 年，所有套作玉米均生長(zhǎng)不佳，平均產(chǎn)量?jī)H有7.4 t·hm–2，遠(yuǎn)低于2019 年的12.2 t·hm–2(表3)，可能是由于苜蓿2018 年6 月刈割后距玉米播種間隔較長(zhǎng)，苜蓿再生旺盛，對(duì)玉米生長(zhǎng)生產(chǎn)了較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的，同時(shí)也表明丁異莠去津在苜蓿競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的情況下抑制作用更顯著。但丁異莠去津?qū)俎５囊种谱饔贸掷m(xù)到了苜蓿第2 年單作期間，影響了苜蓿全年總產(chǎn)量，說(shuō)明丁異莠去津?qū)俎．a(chǎn)生了不可逆的損傷，造成苜蓿減產(chǎn)，且莠去津在土壤中淋溶性較高，對(duì)根系較深的苜蓿有持續(xù)的作用，不適合應(yīng)用于該系統(tǒng)。這與王淼等[14]對(duì)苜蓿幼苗噴施煙嘧磺隆·莠去津造成苜蓿幼苗成活率降低的研究結(jié)果相似。張靜靜[32]研究了莠去津?qū)俎５亩纠硇?yīng)和解毒代謝機(jī)制，發(fā)現(xiàn)苜蓿地上和根部伸長(zhǎng)量、干重均受到莠去津的抑制，苜蓿體內(nèi)丙二醛含量增加，對(duì)苜蓿產(chǎn)生了氧化損傷。目前，莠去津被列為環(huán)境荷爾蒙類(lèi)有機(jī)污染物，并對(duì)最大允許殘留量作出嚴(yán)格規(guī)定，含有莠去津成分的除草劑應(yīng)逐步減少使用[33]。

異丙甲草胺通過(guò)在發(fā)芽種子的蛋白質(zhì)合成過(guò)程中起抑制作用，從而起到防除雜草的作用。在本研究中，異丙甲草胺未對(duì)苜蓿產(chǎn)生明顯的藥害，也未抑制苜蓿的生長(zhǎng)，但對(duì)苜蓿第2 年春季的產(chǎn)量有促進(jìn)作用，提高了系統(tǒng)的總產(chǎn)量。張萌萌[34]發(fā)現(xiàn)苜蓿播后苗前噴施異丙甲草胺，促進(jìn)了苜蓿苗期的株高和產(chǎn)量，未產(chǎn)生明顯的藥害；此外，異丙甲草胺改變了土壤微生物的組成，提高了土壤微生物群落多樣性。高越等[35]研究發(fā)現(xiàn)異丙甲草胺對(duì)花生(Arachis hypogaea)生長(zhǎng)發(fā)育沒(méi)有影響，且有一定的增產(chǎn)效果。異丙甲草胺是目前比較安全的除草劑，雖未能促進(jìn)玉米的生長(zhǎng)，但有助于提升系統(tǒng)總產(chǎn)量，對(duì)于系統(tǒng)的雜草防治亦有作用。

綜上，3 種植物生長(zhǎng)延緩劑均未能抑制苜蓿生長(zhǎng)，對(duì)苜蓿的株高、葉綠素含量和產(chǎn)量均未產(chǎn)生影響，對(duì)套作玉米的產(chǎn)量也沒(méi)有促進(jìn)作用。除草劑丁異莠去津?qū)俎Ｓ袕?qiáng)烈的抑制作用，但苜蓿第2 年的單作產(chǎn)量亦受到影響，系統(tǒng)總產(chǎn)量和食物當(dāng)量值大幅降低，證明含有莠去津成分的除草劑不適宜在苜蓿田使用。除草劑異丙甲草胺未能抑制套作前期苜蓿的生長(zhǎng)，但對(duì)苜蓿有促進(jìn)的作用，顯著提高了第2 年單作的產(chǎn)量，有利于提升系統(tǒng)總產(chǎn)量。在本試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)一步研究適用于該苜蓿/玉米套作系統(tǒng)的苜蓿抑制劑的種類(lèi)、劑量和噴施時(shí)間，篩選既可有效抑制苜蓿早期再生、又不影響系統(tǒng)生產(chǎn)力的抑制劑。