稻秸还田与芽前除草剂投入对秦巴地区油菜田冬前杂草群落的影响

2020-03-08王晓娥王国军郝兴顺陈乔陈浩秦宇航张春辉崔月贞

江苏农业科学 2020年21期

关键词：杂草

王晓娥王国军郝兴顺陈乔陈浩秦宇航张春辉崔月贞

摘要：秦巴地区油菜田杂草危害严重，稻秸还田是该地区近2年主推的耕作措施，为了探索相应的除草技术，通过稻秸还田+芽前除草剂投入的组合试验，研究其对秦巴稻油轮作两熟区油菜田冬前杂草群落和油菜基本苗的影响。结果表明，油菜田冬前杂草有4科、4种，多花黑麦草和繁缕是优势种类，密度之和占杂草总密度94.31%。稻秸还田降低杂草总密度17.2%～35.3%，减少杂草生物量4.7%～31.7%。芽前除草剂降低杂草总密度80.6%～89.0%，减少杂草生物量58.7%～73.1%，提高油菜基本苗数21.6%～72.7%。配施秸秆腐解剂影响杂草丰富度。稻秸还田与芽前除草剂结合使用对降低油菜田冬前杂草发生密度、总生物量，改变田间杂草生物多样性有互作效应。

关键词：稻秸还田;芽前除草剂;杂草;油菜基本苗

中图分类号：S451.22+4 文献标志码：A 文章编号：1002-1302（2020）21-0128-05

秦巴地区是稻油两熟区，气候温暖湿润，年降水量800～1 000 mm，历史沿续水旱轮作的复种模式，主要种植甘蓝型油菜品种，如汉油8号、秦油10号、沣油737、陕油15等。该地田间杂草与油菜苗争夺光照、土壤养分和生长空间等自然资源十分剧烈，严重影响油菜苗数量和质量，可造成油菜籽粒减产10%～20%，甚至50%以上，同时降低菜籽品质[1-3]。合理控制田间杂草，保障油菜基本苗数量，促进幼苗良好生长，是该地油菜优质高产的基础。

油菜田杂草出苗主要在冬前，占油菜整个生长季杂草总量的70%～80%，导致油菜成苗株数少，形成瘦苗、弱苗和高脚苗，对油菜苗生长和后期籽粒产量影响极大，因此冬前杂草是油菜田杂草防除的关键[4-9]。相关研究表明，稻草覆盖具有较好的控制作用，盖草量为900 g/m2时，总体控草效果达到96.3%[10];秸秆还田时，水稻、小麦和高粱等秸秆的化感作用可抑制杂草生长，减少除草剂施药次数和使用量，有效减轻环境污染[11-14]。还有研究表明，油菜田除草剂效果显著，而除草剂的使用有芽前投入和生长中期使用多种方式[15-19]。

近2年秸秆还田作为主推技术在秦巴地区推广，随着该措施的推广和大型农业机械的加入，过去成熟的田间管理模式势必随之改变，稻秸还田对油菜田杂草的影响、稻秸还田技术与芽前除草技术结合使用对杂草和油菜苗情的影响尚未见报道。本研究在秦巴地区秸秆还田试验基础上结合芽前除草剂使用，研究2种技术结合对油菜田冬前杂草群落分布和油菜基本苗的影响，以期为秸秆还田措施下农田杂草防除和提高作物竞争力提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料

前茬水稻，品种为黄华占。撒施氮磷钾肥后将水稻残茬和秸秆机械旋入土壤（0～15 cm），机播油菜。油菜品种为丰油737，除草剂为50%乙草胺乳油（EC）（大连瑞泽农药股份有限公司提供）。

1.2 试验设计

稻秆还田设4个处理，分别为A：不还田+常规施NPK肥;B：全量还田+常规施NPK肥;C：全量还田+秸秆腐解剂+常规施NPK肥;F：全量还田+秸秆腐解剂+常规施PK肥、N减量15%。芽前土壤封闭除草劑投入设2个处理，分别为L1：播后2～3 d 喷施乙草胺;L0不喷施乙草胺。A、B、C、F+L1处理代号分别为A1、B1、C1、F1;A、B、C、F+L0处理代号分别为A0、B0、C0、F0。试验为大区设计，不设重复，2因素组成8个处理，各试验面积约 1 000 m2。试验设计见表1、表2。

1.3 田间管理

2017年9月29日氮磷钾肥一次基施，大型拖拉机翻埋基肥、稻秸入土壤中;10月1日机械播种，播种垄宽2 m、每垄6行，播量4 500 g定苗 37.5万/hm2;播种2～3 d，油菜出苗前（10月2日）喷施芽前除草剂，处理L1乙草胺按试验量用柴油喷杆式喷雾机喷雾，进行土壤封闭除草;11月17日喷施毒死蜱杀虫剂，防治菜青虫1次;2018年1月30日冬季灌水1次。

1.4 冬前杂草调查和方法

2017年入冬前（11月19—20日）（油菜5～7叶期），每个处理大区单对角线4点抽取样方，样方面积1 m×1 m，拔净样方内所有杂草带回实验室，分别记录各样方的杂草种类，各种类杂草的株（分蘖）数，并称量生物量。杂草重要程度用相对密度为衡量指标，生物量以1 m2杂草鲜质量为指标，生物多样性采用Shannon多样性指数（H′）、均匀度指数（E）及Margalef丰富度指数（DMG）3个指标来测度。计算公式如下[11]：

式中：N为各处理样方（1 m2）内所有杂草的数量;n为各处理样方（1 m2）内某种杂草的数量;S为各处理样方（1 m2）内杂草的种类。

1.5 油菜苗数调查

2017年11月19—20日，各样方取草后，调查记录校方内油菜苗数。

1.6 数据处理

采用Excel 2607和DPS 7.25软件对试验数据进行处理、绘图、方差分析，采用LSD多重比较法比较试验中不同处理间的差异显著性[20]。将试验变异来源分为稻秸还田、除草剂处理、2因素交互和误差4个部分，计算出稻秸还田、除草剂因素及交互作用力大小，比较显著性。计算公式如下[21]：

稻秸还田作用力=稻秸还田变量（平方和）总变量（总平方和）×100%;

芽前除草剂作用力=芽前除草剂变量（平方和）总变量（总平方和）×100%;

交互作用力=交互变量（平方和）总变量（总平方和）×100%。

2 结果与分析

2.1 稻秸还田与芽前除草剂对油菜田冬前杂草密度的影响

2.1.1 不同处理油菜田冬前杂草种类和密度从表3可以看出，（1）秦巴稻油两熟区冬季油菜田杂草共4科、4种，其中单子叶禾本科1种，占杂草总数的50.47%，阔叶类杂草3种，占49.53%;阔叶类杂草中茜草科、石竹科和十字花科各1种，石竹科的繁缕占杂草总数的43.84%;多花黑麦草和繁缕2种杂草发生密度大，占整个油菜田冬前杂草总量的90%以上。（2）稻秸还田和芽前除草剂投入措施对杂草密度影响很大。秸秆不还田又不施芽前除草剂的A0杂草总密度最高，为3 843.8株/m2，秸秆、腐解剂、芽前除草剂都用的C1杂草总密度最低，为424.0株/m2，2处理相差3 419.8株/m2。（3）芽前除草剂投入能极显著降低杂草密度。施用芽前除草剂的A1、B1、C1和F1处理，杂草总密度较A0、B0、C0和F0处理降低80.6%、74.1%、86.7%和86.4%。（4）稻秸还田也可以有效降低杂草的密度。施用芽前除草剂时，还田各处理B1、C1和F1杂草总密度较不还田A1降低13.5%、43.2%和44.9%;不施用芽前除草剂，还田各处理B0、C0和F0杂草总密度较A0降低35.3%、17.2%和21.2%。

2.1.2 不同处理油菜田冬前杂草相对密度从表4可以看出，（1）A0中，多花黑麦草、猪殃殃和繁缕生长优势明显，密度大，3种杂草密度之和占99.47%，其中，又以多花黑麦草密度最大，占48.26%。B0处理中多花黑麦草密度低于A0。C1、F1处理与A1处理相比，茜草科杂草均有不同程度地减少，密度显著降低，说明在稻秸还田的同时，配施腐解剂对杂草种类影响显著。（2）施用芽前除草剂，A1处理中繁缕、猪殃殃和多花黑麦草均为优势种，其中繁缕相对密度为56.91%，明显高于猪殃殃和多花黑麦草相对密度之和;B1处理中繁缕和多花黑麦草为优势种，其中繁缕相对密度69.43%，明显高于多花黑麦草;C1、F1处理中多花黑麦草为优势种，繁缕次之。说明芽前除草剂显著改变田间杂草优势种群的组成。（3）不施用芽前除草剂时，A0、B0、C0、F0处理中，多花黑麦草和繁缕为优势种;A0处理中多花黑麦草和繁缕总相对密度为87.32%，且多花黑麦草的相对密度高于繁缕和猪殃殃;B0处理中多花黑麦草相对密度降低了5.61百分点，猪殃殃相对密度增加了5.49百分点，没有碎米荠，说明秸秆还田能使杂草种类减少。添加了腐解剂的C0、F0处理中，优势种多花黑麦草相对密度为55.23%～56.16%，高于另一优势杂草繁缕的相对密度（40.05%～40.37%）。

2.2 秸秆还田与芽前除草剂对油菜田杂草生物多样性的影响

从表5可以看出，冬前杂草多样性H′差异显著。B1处理最低，F0处理最高，其他处理处于一个水平，说明单纯稻秸还田能降低杂草多样性，改变杂草优势种类比例，形成结构单一的杂草群落，多花黑麦草成为绝对优势种群，而氮减量15%使土壤肥力不足，杂草种类增加;有除草剂投入的各处理，杂草多样性均比不施用除草剂处理低，说明芽前除草剂对油菜田冬前杂草种类有显著影响。

均匀度E差异显著。B1处理最低，F0处理最高，其他处理处于一个水平，说明秸秆还田与芽前除草剂对田间杂草分布均匀度的影响与对杂草种类的影响一致，种类多分布均匀度就高，反之亦然。

丰富度DMG差异显著。F1处理、B0处理最低，为0.25、0.26，F0处理最高，为0.50。B0处理杂草丰富度低，说明单纯稻秸还田有盖草作用，而F1处理杂草丰富度低，说明减N 15%与除草剂措施结合能有效降低杂草种类的丰富程度。

通过多样性指标分析可知，稻秸还田和芽前除草剂投入措施，可改变油菜田杂草的种类、数量和空间分布，进而影响其生物多样性。

2.3 稻秸还田与芽前除草剂对油菜田杂草生物量的影响

从图1可以看出，在稻秸还田结合芽前除草剂措施下，不同处理杂草生物量差异显著。稻秸还田B0、C0、F0处理雜草生物量显著降低，比不还田A0处理分别减少了31.7%、4.7%、17.0%。

生物量与杂草群落构成、组成数量关系较大。稻秸不还田且无芽前除草剂投入A0处理杂草生物量最高，为1 122.9 g/m2，高于其他处理平均杂草生物量（572.8 g/m2）。秸秆还田没有芽前除草剂投入的3个处理B0、C0、F0中，虽然B0处理多花黑麦草和繁缕种群密度最低、杂草生物量最小，但因猪殃殃个体和数量有所增加，所以B0处理总生物量降幅不明显。施用腐解剂处理C0的杂草种类、数量均有所增多，多花黑麦草和繁缕生长旺盛，个体生物量剧增，总生物量明显增加。F0处理虽然杂草数量较多，但减施N肥使杂草个体较小，总生物量增长幅度不大。有芽前除草剂投入时，各处理间生物量虽有差异，但差异不显著，稻秸不还田A1处理杂草生物量最高，为353.3 g/m2，B1处理次之，为316.9 g/m2，减N 15%的F1处理生物量略低于C1处理。芽前除草剂可以明显降低杂草生物量，与不投入芽前除草剂相比，所有施用芽前除草剂的处理平均生物量分别减少了73.1%、69.6%、68.5%和58.7%。

2.4 稻秸还田与芽前除草剂对油菜基本苗的影响

从图2可以看出，芽前除草剂投入时A1、B1、C1、F1处理的油菜基本苗数平均为60～70株/m2，明显高于无芽前除草剂投入的4个处理A0、B0、C0和F0（8.7～48.0株/m2），分别提高了72.7%、72.2%、68.8%和21.6%，说明芽前除草剂明显降低了油菜田冬前杂草密度，保证了油菜冬前基本苗数达到预设的高产苗基数（37.5万/hm2）。

与不还田处理相比，稻秸还田各处理基本苗分别提高156.7%、3.7%、2.1%。无芽前除草剂投入时，B0处理油菜基本苗最高，为48.0株/m2，高于A0处理（18.7株/m2）、C0处理（19.4株/m2）、F0处理（19.1株/m2），说明单纯秸秆还田有利于土壤培肥，降低田间杂草密度，提高出苗。

2.5 试验中各因素的影响分析

从表6可以看出，除稻秸还田措施对杂草生物量影响不显著外，芽前除草剂和稻秸还田对杂草总密度和油菜基本苗数均有显著或极显著影响，其中芽前除草剂的作用效应最大。稻秸还田措施与芽前除草剂投入结合使用对油菜基本苗数有极显著的交互作用。

3 结论和讨论

秦巴稻油两熟区相同区域、同田块，水稻季田间杂草种类多，有7科、12种，密度小，为37.3～75.0株/m2[12];油菜季田间杂草种类比水稻季少，只有4科、4种，密度却比稻田大[20]。禾本科、茜草科、石竹科和十字花科杂草为秦巴地区油菜田共生杂草，多花黑麦草和繁缕是冬季油菜田杂草优势种群，其发生量和密度明显高于另外2种杂草。多花黑麦草本是一种禾本科牧草，用于饲喂牛羊猪兔鹅等，是优质饲料，对环境和土壤养分结构变化的适应性较强，加之受种植业结构调整、轻简化栽培技术推广、耕作制度变化及选择性除草剂的连续使用等因素影响，多花黑麦草逐渐进入农田危害，危害区域和面积逐年扩大，成为秦巴地区继看麦娘、早熟禾之后的又一优势禾本科杂草[22-23]。

本研究结果表明，在稻秸还田及芽前除草剂共同作用下，油菜田冬前杂草群落格局发生了改变，优势种类和种群数量不同程度减少，禾本科杂草减少程度更大，不同处理的田间杂草生物多样性差异明显。单纯稻秸还田能有效抑制杂草生长、降低密度和生物量，秸秆腐解剂却能优化土壤环境，利于杂草生长[12，24]，二者配合施用的处理区，杂草的种类、数量和生物量均有不同程度增加，多样性也有所提高;氮肥减量减小了杂草数量和生物量增加的程度。

乙草胺做芽前土壤封闭除草剂使用，能极显著地降低油菜田冬前杂草数量和生物量，有助于油菜群体挤占生长空间，促苗、保苗，同时减少土壤养分流失，为油菜高产稳产打下坚实基础。

秸秆还田对当季和后茬作物生长具有显著作用[8，19]。本研究结果表明，稻秸还田和除草剂投入两大措施，对保障油菜冬前齐苗具有极显著的交互作用。汉江流域雨量充沛，秦巴稻油两熟区秋淋严重，常存在错过土壤封闭或芽前除草剂效果不理想或产生药害现象，因此，关于秸秆还田下除草剂使用类型、剂量和施用时间及机直播油菜整个生长季除草方案的重新制定需要进一步研究阐明。

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