薛敬哲, 郝春新, 倪漢文
(中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學與生物技術(shù)學院,北京 100193)
從20世紀80年代起,我國玉米田開始大面積使用除草劑控制雜草的危害[1]。由于除草劑大量使用,導致地下水的污染[2]和抗性雜草的產(chǎn)生[3]。為了減少除草劑大量使用造成的負面影響,雜草的控制有必要采用綜合治理措施。
雜草的綜合治理提倡建立最佳的雜草控制體系及高效率使用除草劑,其中,深入了解雜草防除的關(guān)鍵時期是雜草綜合治理的核心理念[4]。雜草防除的關(guān)鍵時期是指作物生育期內(nèi)的某一個時間段,任由雜草危害,將對作物的產(chǎn)量造成不可接受的損失(通常以造成5%的產(chǎn)量損失為標準)。其中關(guān)鍵無草期決定了雜草防除關(guān)鍵時期的結(jié)束時間[4],即在不造成不可接受的產(chǎn)量損失的條件下,作物生育期所需最短的無草時間。通過揭示不同環(huán)境下關(guān)鍵無草期的特點,可以幫助制定合理的雜草控制策略,確定結(jié)束除草作業(yè)的合理時間,從而減少除草劑的施用次數(shù),提高除草劑的使用效率,減輕除草劑殘留和污染環(huán)境的問題及減少除草劑對抗性雜草的選擇壓力[5]。
在國外,對雜草防除關(guān)鍵時期的研究日益受到重視。Hall等人的研究發(fā)現(xiàn),玉米田雜草防除的關(guān)鍵無草期變化較小,大多在玉米14葉期可結(jié)束除草作業(yè)[5]。但Halford等人則發(fā)現(xiàn),在免耕玉米地中,關(guān)鍵無草期則變化很大,從苗后24d到 46d不等[6]。眾多研究表明,影響關(guān)鍵無草期長短的因素很多,如氮肥水平提升有助于縮短關(guān)鍵無草期[7],而在寬行和窄行種植的玉米中,關(guān)鍵無草期則沒有差異[8]。因此,深入比較不同環(huán)境下雜草防除的關(guān)鍵無草期對實際生產(chǎn)有重要的指導意義。在我國華北地區(qū),夏玉米的耕作主要方式有免耕和翻耕兩種。本文研究耕作方式對夏玉米地雜草防除的關(guān)鍵無草期,為夏玉米地雜草綜合治理提供技術(shù)支持。
試驗于2008年在河北省農(nóng)林科學院糧油作物所藁城堤上試驗站進行。試驗地為壤土,地勢平坦,前茬為小麥,歷年雜草發(fā)生較為嚴重。6月19日在免耕地噴施3.0kg/hm2百草枯水劑殺滅小麥收獲后殘留的雜草。免耕地和翻耕地均在6月21日機械播種玉米,品種為農(nóng)大86,播種行距為0.5m。6月25日玉米出苗,7月4日間苗,各小區(qū)內(nèi)每行保留13株玉米。
試驗地一半免耕一半翻耕。在每種耕作方式下,設(shè)置小區(qū)。小區(qū)均采用隨機區(qū)組排列。小區(qū)大小為4m×4m,重復4次。試驗中玉米田間保持無草時間的處理共設(shè)如下水平,分別為保持 0、1、2、3、4、5、6、7、8周無草,其后任由雜草自由萌發(fā)生長,同時設(shè)置全生育期無草對照。試驗中除草措施全部采用人工拔除的方法。10月7號進行測產(chǎn),于小區(qū)中取中間3行 ,每行中間4株玉米測量玉米穗鮮重。
為了提供雜草發(fā)生的基本信息,便于分析關(guān)鍵無草期的試驗結(jié)果,在小區(qū)外的試驗地對不同耕作方式下玉米地雜草出苗和雜草發(fā)生情況進行調(diào)查。雜草出苗情況的調(diào)查采用隨機抽取方法,共調(diào)查10點,每點 0.1m2,分別于玉米苗后 6、11、16 、21、26、30、33、40、47d調(diào)查樣點內(nèi)的雜草出苗情況,每次調(diào)查完畢后人工拔除樣點的已出苗的全部雜草。調(diào)查雜草發(fā)生種類和密度調(diào)查采用W型取樣,每種耕作方式下各調(diào)查72個樣點。
用如下的Gompertz模型來描述玉米相對產(chǎn)量(RY)與無草期(T)的關(guān)系[4]:
其中:a為相對產(chǎn)量漸近值,b和k為常數(shù)。用麥夸特法計算Gompertz公式中參數(shù)最佳估計值,用F檢驗測定不同耕作方式下同一參數(shù)的相似性[9]。如果任一種參數(shù)之間有顯著差異的,則分別對不同耕作方式下的數(shù)據(jù)作回歸分析;反之,則應(yīng)合并在一起作回歸分析??山邮艿漠a(chǎn)量損失標準定為5%。
用SAS軟件的PROCMIXED模塊進行方差分析。非線性回歸分析采用Prism5軟件。
免耕地6月27日開始有少量牛筋草出苗,6月29日大部分地塊雜草均已出苗。常規(guī)翻耕地雜草于25日開始有牛筋草零星出苗,6月30日大部分地塊雜草均已出苗。在玉米苗后16d內(nèi),免耕地雜草累計出苗率顯著低于常規(guī)耕地,而在16d之后,兩種耕作方式下雜草出苗率基本相當,并且在苗后25d累計出苗率達到97%(圖1)。
圖1 玉米苗后雜草累計出苗率
免耕地和翻耕地中發(fā)生的雜草種類均為7種,優(yōu)勢雜草種為牛筋草,其數(shù)量約占全部雜草的61%~62%,但發(fā)生總密度不同。免耕地發(fā)生的雜草密度顯著低于翻耕地,前者為151株/m2,后者為222株/m2(表1)。
表1 免耕和翻耕地玉米田發(fā)生的雜草種類和數(shù)量
不同耕作方式下全生育期無草小區(qū)的玉米產(chǎn)量沒有顯著性差異,其中免耕地平均產(chǎn)量為19750kg/hm2,常規(guī)翻耕地為19544kg/hm2。非線性回歸模型參數(shù)的F檢驗結(jié)果表明:免耕地和翻耕地無草期的Gompertz模型參數(shù)之間沒有顯著性差異(p=0.3459),因此,將數(shù)據(jù)合并計算兩種耕作方式的共同參數(shù),其估計的參數(shù)見表2。根據(jù)計算出的模型參數(shù),得到的描述玉米相對產(chǎn)量和苗后無草期的模型如下:
表2 Gompertz模型參數(shù)最佳估計值
根據(jù)上述模型,按5%的產(chǎn)量損失計算,關(guān)鍵無草期為夏玉米苗后31d(圖2)。
圖2 玉米苗后無草時間對玉米相對產(chǎn)量的影響
本試驗中,在免耕和翻耕兩種耕作方式下,玉米相對產(chǎn)量對于無草時間的變化動態(tài)是一致的,關(guān)鍵無草期均于玉米苗后31d結(jié)束,意味著在玉米苗后31d之后不采取任何除草措施,也不會造成玉米減產(chǎn)超過5%。玉米此時也開始封行,能有效抑制雜草的生長。
根據(jù) Halford、Evans、Norsworthy等人的報道,雜草防除關(guān)鍵無草期在不同環(huán)境下往往差異很大[6-8],這可能是由于不同環(huán)境下雜草出苗和發(fā)生情況差異引起的。雜草出苗的種類、密度和相對出苗時間可能都會對關(guān)鍵無草期產(chǎn)生顯著影響[8]。在本試驗中,由于不同耕作方式下雜草發(fā)生種類相同,出苗的規(guī)律趨于一致,玉米出苗后30d的雜草累計出苗率分別達到98.6%和99.2%(圖1),此后雜草出苗很少,加上玉米此時也開始封行,雜草的危害得到抑制,使得不同耕作方式下,關(guān)鍵無草期接近。
[4]Knezevic S Z,Evans S P,Blankenship E E,et al.Critical period for weed control:the concept and data analy sis[J].Weed Science,2002,50:773-786.
[5]Hall M R,Swanton C J,Anderson G W.The critical period of weed control in g rain corn(Zea mays)[J].Weed Science,1992,40:441-447.
[6]Halfo rd C,Hamill A S,Zhang J,et al.Critical period of weed control in no-till soybean(Glycine max)and corn(Zea may s)[J].Weed T echnology,2001,15:737-744.
[7]Evans S P,Knezevic S Z,Lindquist J L,et al.Nitrogen application inf i uences the critical period for weed control in corn[J].Weed Science,2003,51:408-417.
[8]No rsworthy J K,Oliveira M J.Comparison of the critical period for weed control in wide-and narrow-row corn[J].Weed Science,2004,52:802-807.
[9]Ratkowsky D A.Nonlinear regression modeling:A unif i ed practical approach[M].New York :Marcel Dekker,1983:135-157.