土壤耕層重構(gòu)對棉田雜草的控制效果研究

王樹林，王燕，祁虹，張謙，馮國藝，林永增，梁青龍

(河北省農(nóng)林科學(xué)院 棉花研究所/農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050051)

土壤耕層重構(gòu)對棉田雜草的控制效果研究

王樹林，王燕，祁虹，張謙，馮國藝，林永增*，梁青龍

(河北省農(nóng)林科學(xué)院 棉花研究所/農(nóng)業(yè)部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050051)

[目的]明確土壤耕層重構(gòu)技術(shù)對棉田雜草的防治效果，探索新的棉田雜草防治途徑。[方法]采用盆栽模擬試驗(yàn)與大田對比試驗(yàn)，調(diào)查旋耕+除草劑、土壤耕層重構(gòu)對雜草種類與數(shù)量的影響。[結(jié)果]盆栽試驗(yàn)結(jié)果顯示，處理后20 d與55 d對照雜草種類分別為6種與9種，總鮮重為每盆83.5 g與678.1 g；旋耕+除草劑處理雜草種類分別為3種與9種，總鮮重為4.9 g與452.9 g，其中處理20 d后均為闊葉雜草，處理55 d后闊葉雜草鮮重與對照差異不顯著，單子葉雜草鮮重顯著低于對照；耕層重構(gòu)處理2次調(diào)查均未發(fā)現(xiàn)雜草。大田試驗(yàn)結(jié)果中，苗期、初花期與收獲期對照雜草種類分別為4種、6種與8種，鮮重分別為104.4 g·m-2、404.9 g·m-2、752.9 g·m-2，苗期以闊葉雜草為主，初花期與收獲期單子葉雜草增多；耕層重構(gòu)處理3次調(diào)查均僅發(fā)現(xiàn)微量雜草。[結(jié)論]以上結(jié)果表明，旋耕+除草劑對棉花苗期的禾本科雜草與部分闊葉雜草有一定的防治效果，隨著時(shí)間延長，雜草防治效果逐漸降低，而土壤耕層重構(gòu)處理對所有棉田雜草具有一次性徹底滅除效果，減少除草劑污染，節(jié)省用工。土壤耕層重構(gòu)是一種棉田雜草防治的新途徑。

棉田; 雜草; 土壤耕層重構(gòu); 除草劑

棉花是河北省重要經(jīng)濟(jì)作物，近年來棉花面積在30萬公頃左右；棉田雜草是危害棉花產(chǎn)量的一個(gè)重要因素，造成損失在14%～16%，嚴(yán)重制約了棉花的優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)[1]。河北省地處黃河流域棉區(qū)，氣溫偏低，雨量較少，棉田雜草以喜涼耐旱型為主，主要有馬唐、牛筋草、灰黎、馬齒莧、田旋花、反枝莧等，其中禾本科占66.6%[2，3]，棉田雜草存在2個(gè)發(fā)生高峰，第一個(gè)在5月下旬，以狗尾草、馬唐、灰藜等為主，至7月份，香附子等雜草大量出土，形成第二個(gè)出草高峰[4～6]。棉田雜草防控是棉花種植管理中的一項(xiàng)重要措施，目前棉田雜草防控主要是整地前噴施氟樂靈、仲丁靈除草劑混土防治[7～9]，在苗期與蕾期雨后進(jìn)行中耕除草，后期則采取人工除草；棉田雜草防治除草劑使用不當(dāng)，如選錯(cuò)除草劑品種、使用劑量過高、盲目混用農(nóng)藥、隨意使用噴霧器及噴霧器清洗不干凈等，對棉花造成的藥害頻繁發(fā)生，輕者減產(chǎn)，重者絕收[10～13]，而中耕除草、人工除草則增加了棉花管理成本，降低了棉花收益。關(guān)于耕作措施對雜草的影響，前人也有研究，翻耕、深松耕、免耕3種耕作方法相比較，玉米田雜草種子密度隨耕作強(qiáng)度增加而減少，免耕田雜草種子密度較高[14]；本研究針對新型耕作措施—土壤耕層重構(gòu)技術(shù)開展試驗(yàn)研究(土壤耕層重構(gòu)是筆者經(jīng)過多年試驗(yàn)提出的新型土壤耕作方法，即將棉田0～20 cm土壤與20～40 cm土壤進(jìn)行互換，同時(shí)松動(dòng)40 cm以下土層)，明確土壤耕層重構(gòu)對棉田雜草的控制效果，探索新的雜草防治技術(shù)措施，為減少除草劑用量、降低人工成本提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)設(shè)置于河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所威縣試驗(yàn)站，試驗(yàn)田土壤為沙壤土，肥力中等，連年種植棉花。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年同時(shí)設(shè)置了大田試驗(yàn)與盆栽試驗(yàn)，大田試驗(yàn)采用大區(qū)對比，面積0.2 hm2，設(shè)置兩個(gè)處理，分別是土壤耕層重構(gòu)(RSL)與常規(guī)旋耕(CK)處理，土壤耕層重構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)深翻犁一次完成0～20 cm土壤與20～40 cm土壤的互換，同時(shí)對40～55 cm土層進(jìn)行深松，旋耕處理采用旋耕機(jī)對0～15 cm土壤進(jìn)行旋耕；4月10日進(jìn)行土壤耕作處理，4月13日灌水，4月22日常規(guī)旋耕處理噴施除草劑氟樂靈2.0 kg·hm-2，土壤耕層重構(gòu)處理不噴施除草劑，耙耱后播種棉花。旋耕處理5月24日、6月13日進(jìn)行兩次中耕，7月10日進(jìn)行一次人工除草，土壤耕層重構(gòu)處理僅在7月10日進(jìn)行一次人工除草。其它管理措施同大田。

盆栽試驗(yàn)?zāi)M大田耕作方法，設(shè)置3個(gè)處理，分別是旋耕不噴除草劑(A)、旋耕噴施除草劑(B)、土壤耕層重構(gòu)(C)，試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，具體做法為，2014年9月底在棉田雜草較多的地方，收集0～5 cm的土壤作為雜草種子源，共收集土壤45 kg，2015年4月15日將收集到的土壤混勻，平均分為9份；同時(shí)用鐵鍬在棉田內(nèi)挖掘20～40 cm的土壤作為無雜草種子的土壤備用；選用高50 cm，直徑為35 cm的塑料桶，處理A：將5 kg帶有雜草種子源的土壤與20～40 cm的土壤25 kg 混勻，裝入塑料桶中；處理B：將5 kg帶有雜草種子源的土壤、20～40 cm的土壤25 kg與除草劑氟樂靈18 mg(按照大田2.0 kg·hm-2的用量)混勻后裝入塑料桶；處理C：將5 kg帶有雜草種子源的土壤先裝入塑料桶中，上面覆蓋20 cm厚的20～40 cm土壤。自2015年4月15日起，每隔10～15 d為塑料桶澆水2 kg。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目

大田試驗(yàn)于棉花苗期(5月18日)、初花期(7月1日)、吐絮期(9月1日)分別在每個(gè)處理內(nèi)取5個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)取1 m2，收割雜草，將雜草分類調(diào)查株數(shù)、鮮重；盆栽試驗(yàn)于試驗(yàn)處理后20 d、55 d分兩次調(diào)查，將桶內(nèi)雜草全部拔出，分類后調(diào)查株數(shù)、鮮重。

2 結(jié)果與分析

2.1 盆栽試驗(yàn)20 d后雜草量

盆栽試驗(yàn)于試驗(yàn)處理后20 d調(diào)查雜草數(shù)量(見表1)，在旋耕不噴施除草劑處理內(nèi)發(fā)現(xiàn)6種雜草，分別是灰藜、反枝莧、鐵莧菜、牛筋草、馬唐、狗尾草，在旋耕噴施氟樂靈處理內(nèi)發(fā)現(xiàn)3種雜草，分別是灰藜、反枝莧與鐵莧菜，其中灰藜、反枝莧株數(shù)、鮮重顯著低于旋耕處理，而鐵莧菜與旋耕處理差異不顯著；土壤耕層重構(gòu)處理則未發(fā)現(xiàn)雜草。這一結(jié)果表明，除草劑氟樂靈在防治禾本科雜草方面效果顯著，對灰藜、反枝莧等闊葉雜草也有一定效果，而雜草種子在翻入20 cm以下土壤后，不能正常出土。

表1 盆栽試驗(yàn)不同處理雜草數(shù)量

注：表中同列數(shù)據(jù)后英文字母不同，表示在5%水平上差異顯著。

Note：Values followed by the different small letters within a column are significant difference at the 0.05 level.

2.2 盆栽試驗(yàn)55 d后雜草量

試驗(yàn)處理55 d后調(diào)查雜草數(shù)量(見表2)，在旋耕不噴施除草劑處理內(nèi)發(fā)現(xiàn)9 種雜草，分別是灰藜、反枝莧、鐵莧菜、牛筋草、馬唐、狗尾草、田旋花、馬齒莧、加拿大蓬，其中牛筋草、加拿大蓬數(shù)量較多，旋耕噴施除草劑處理在55 d后雜草種類增多，也發(fā)現(xiàn)9種雜草，但在9種雜草中，闊葉雜草灰藜、反枝莧、鐵莧菜、田旋花、馬齒莧、加拿大蓬與不噴施除草劑處理數(shù)量差異不顯著，單子葉雜草牛筋草、馬唐、狗尾草數(shù)量顯著低于不噴施除草劑處理，土壤耕層重構(gòu)處理仍未發(fā)現(xiàn)雜草。這一結(jié)果表明，除草劑氟樂靈的效果隨施入土壤中的時(shí)間延長而效果降低，但土壤耕層重構(gòu)處理雜草種子仍然無法萌發(fā)出土。

2.3 大田試驗(yàn)苗期雜草數(shù)量

從表3結(jié)果可以看出，大田對比試驗(yàn)苗期對照發(fā)現(xiàn)4種雜草，分別是灰藜、反枝莧、馬齒莧與狗尾草，其中灰藜與狗尾草數(shù)量最多，分別達(dá)到15.2株與13.4株，馬齒莧與反枝莧數(shù)量較少，而土壤耕層重構(gòu)處理也有少量灰藜與馬齒莧，但沒有發(fā)現(xiàn)其它雜草。由于棉花苗期雜草生長時(shí)間短，因此雜草生物量均較小。

表2 盆栽試驗(yàn)不同處理雜草數(shù)量

注：表中同列數(shù)據(jù)后英文字母不同，表示在5%水平上差異顯著。

Note：Values followed by the different small letters within a column are significant difference at the 0.05 level.

表3 不同處理棉花苗期雜草數(shù)量

2.4 大田試驗(yàn)初花期雜草數(shù)量

初花期棉田未封壟，降雨過后雜草發(fā)生較多，由于之前進(jìn)行過2次中耕，因此雜草生物量不大。由表4可知，雜草種類旋耕對照發(fā)現(xiàn)6種，分別是灰藜、反枝莧、馬齒莧、牛筋草、馬唐、狗尾草，其中牛筋草、馬唐、狗尾草數(shù)量較多，分別為24.2株、19.5株、33.4株，其次是灰藜、馬齒莧，反枝莧最少；耕層重構(gòu)處理發(fā)現(xiàn)有少量灰藜(2.3株)、馬齒莧(1.2株)和牛筋草(4.1株)，未發(fā)現(xiàn)反枝莧、馬唐和狗尾草。這一結(jié)果表明，旋耕對照由于除草劑防效降低，田間開始大量發(fā)生雜草，而土壤耕層重構(gòu)處理仍只是偶見少量雜草，不排除田間操作由外界帶入的雜草種子萌發(fā)形成。

表4 不同處理棉花初花期雜草數(shù)量Table 4 Weeds amount of treatments in cotton flower stage

2.5 大田試驗(yàn)收獲期雜草數(shù)量

在棉花收獲期的調(diào)查結(jié)果顯示(見表5)，旋耕處理牛筋草、馬唐、狗尾草數(shù)量較大，分別為15.3株、12.1株和20.5株，灰藜、反枝莧雖然數(shù)量不多，但由于其株型大，因此鮮重較高，馬齒莧、田旋花、加拿大蓬也有一定數(shù)量。耕層重構(gòu)處理有灰藜0.2株，馬齒莧0.2株，牛筋草1.2株、馬唐0.4株，其它雜草未有發(fā)生。由此可見，土壤耕層重構(gòu)處理對雜草的防治效果可持續(xù)到棉花的收獲期，一次土壤耕層重構(gòu)可對棉田雜草起到徹底滅除的作用。

表5 不同處理棉花收獲期雜草數(shù)量

Table 5 Weeds amount of treatments in cotton harvest stage

雜草種類Weedsspecies處理Treatment株數(shù)/株·m-2Amount鮮重/g·m-2Weight灰藜反枝莧馬齒莧田旋花加拿大蓬牛筋草馬唐狗尾草CK32±192209±1331RSL02±04122±273CK22±08967±352RSL00±0000±00CK54±15893±248RSL02±0442±94CK12±0881±54RSL00±0000±00CK12±0476±25RSL00±0000±00CK152±531998±651RSL12±13102±114CK120±39664±216RSL04±0527±37CK204±74641±223RSL00±0000±00

3 結(jié)論與討論

在現(xiàn)行耕作方式下，棉田雜草的治理還是主要依靠播前一次除草劑與人工除草來完成，一般情況下，從出苗到封行前，棉田要進(jìn)行4～5次中耕除草，從5月中下旬到7月中下旬，棉田雜草由于高溫多雨而生長迅速，嚴(yán)重危及棉花的生長[15]，在雜草上花費(fèi)的用工量增加了植棉成本，但至今尚未找到一次性滅除雜草的方法。本試驗(yàn)中利用土壤耕層重構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對棉田雜草的一次性徹底滅除；從盆栽試驗(yàn)結(jié)果來看，播前應(yīng)用除草劑氟樂靈，可在播種后一段時(shí)間內(nèi)有效滅除禾本科雜草與部分闊葉雜草，但仍有部分雜草危害，且隨著時(shí)間的延長，除草劑效果逐漸降低，而土壤耕層重構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對棉田雜草的一次性滅除，雜草種子被翻入20 cm以下后，均不能萌發(fā)出土，達(dá)到徹底滅除雜草的效果；從大田試驗(yàn)結(jié)果看，旋耕對照苗期雜草種類較少，由于生長時(shí)間短，生物量也較小，而耕層重構(gòu)處理僅發(fā)現(xiàn)個(gè)別灰藜與馬齒莧，未見其它雜草，進(jìn)入初花期后，旋耕對照雜草種類增多，尤其是禾本科雜草數(shù)量驟增，耕層重構(gòu)處理有少量牛筋草、灰藜和馬齒莧，到收獲期時(shí)，由于7月10日以后未進(jìn)行任何除草措施，雜草種類與生物量均明顯增加，而耕層重構(gòu)處理仍是僅有極少量的雜草，以灰藜、馬齒莧、牛筋草、馬唐為主；結(jié)合盆栽試驗(yàn)結(jié)果，雜草種子被翻入20 cm以下后不能萌發(fā)出土，因此大田耕層重構(gòu)處理中出現(xiàn)的雜草不排除由于機(jī)械操作過程中由外界帶入的雜草種子萌發(fā)形成，或是在耕層重構(gòu)過程中漏耕而形成。綜合以上結(jié)果可知，土壤耕層重構(gòu)是一種徹底滅除棉田雜草的有效耕作措施，為棉田雜草防治提供了一種新的途徑，該方法具有滅草徹底、節(jié)省除草劑減少污染、降低用工的特點(diǎn)。

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(編輯：刑國芳)

Study of restructuring soil layers on weeds control in cotton fields

Wang Shulin, Wang Yan, Qi Hong, Zhang Qian, Feng Guoyi, Lin Yongzeng＊, Liang Qinglong

(CottonResearchInstitute，HebeiAcademyofAgricultureandForestryScience/KeyLaboratoryofBiologyandGeneticImprovementofCottoninHuanghuaihaiSemiaridArea，MinistryofAgriculture，Shijiazhuang050051，China)

[Objective]This study aims to identify the effects of restructuring soil layers on weeds control and explore new method to prevent weeds. [Method]Pot experiments and field experiments were conducted in which weeds species and amounts of rotary tillage adding herbicides and restructuring soil layers were investigated. [Results]In the pot experiment at 20 d and 55 d after treatment 6 and 9 weeds species were observed and the fresh weight per pot were 83.5 g and 678.1 g respectively for CK. For rotary tillage adding herbicides treatment, 3 and 9 weeds species were observed and the fresh weight per pot were 4.9 g and 452.9 g respectively. And at 20 d after treatment there were only broadleaf weeds, at 55 d after treatment the fresh weight of broadleaf weeds was similar with CK but for gramineous weeds it was significantly lower than CK. For the treatment of restructuring soil layers there was no weeds observed. In the field experiment 4, 6 and 8 weeds species were observed in seedling stage, initial bloom stage and harvest stage, and the fresh weight were 104.4 g·m-2,404.9 g·m-2and 752.9 g·m-2respectively, and in seedling stage broadleaf was dominant but in initial bloom stage and harvest stage gramineous weeds increased. There was little weeds for restructuring soil layers in the three stages. [Conclusion]The results showed that rotary tillage adding herbicides was effective to control gramineous weeds and some broad leaf weeds in cotton seedling stage, but the effects decreased gradually. Restructuring soil layers eliminated weeds completely, decreased herbicides pollution, and saved labors. Restructuring soil layers was a new method to weeds control.

Cotton fields， Weeds， Restructuring soil layers， Herbicides

2016-08-22

2017-01-01

王樹林(1978-)，男(漢)，河北巨鹿人，副研究員，大學(xué)本科，研究方向：棉花栽培及生理生態(tài)

*通信作者：林永增，研究員。Tel：0311-87652081；E-mail：zaipei@sohu.com

科技部支撐計(jì)劃“渤海糧倉科技示范工程”(2013BAD05B00)；河北省農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目(494-0402-YSN-ATVD)

S451.2

A

1671-8151(2017)04-0235-05