不同播種方式對(duì)有機(jī)小麥產(chǎn)量及田間雜草的影響

趙志偉，吳 強(qiáng)，李 琦，高飛雁，董晉源，張永平

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019)

近年來，內(nèi)蒙古自治區(qū)河套灌區(qū)依托“天賦河套”區(qū)域公共品牌，以提質(zhì)增效為目標(biāo)，不斷探索有機(jī)小麥栽培模式。有機(jī)小麥生產(chǎn)中雜草通常是重要的威脅因素，嚴(yán)重制約有機(jī)小麥產(chǎn)量持續(xù)提升[1-2]。有機(jī)農(nóng)業(yè)禁止使用除草劑、化肥、生長調(diào)節(jié)劑等化工合成品[3-4]，導(dǎo)致有機(jī)農(nóng)田的雜草種群數(shù)量與種類相對(duì)較多，使作物減產(chǎn)較為嚴(yán)重[5-6]。有機(jī)農(nóng)業(yè)雜草控制手段主要有農(nóng)業(yè)防治、生物防治、生態(tài)防治和物理機(jī)械防治等[7]，其中，通過調(diào)整田間種子播撒面積是最簡單、最有效的農(nóng)業(yè)防治技術(shù)之一。該技術(shù)能夠增加小麥單株?duì)I養(yǎng)面積，促進(jìn)個(gè)體發(fā)育，增強(qiáng)對(duì)光的截獲能力[8-12]，從而影響小麥-雜草、雜草-雜草之間競爭關(guān)系，通過改變小麥和雜草的植株形態(tài)，調(diào)節(jié)小麥與雜草競爭水、光照、空間、養(yǎng)分等資源的能力。

前人在常規(guī)種植下關(guān)于播幅及行距對(duì)小麥群體構(gòu)成、光能利用效率等研究較多[12-13]，而有關(guān)其對(duì)有機(jī)栽培條件下小麥個(gè)體發(fā)育、小麥-雜草之間競爭效應(yīng)的研究則鮮有報(bào)道。本研究擬在有機(jī)栽培條件下，系統(tǒng)研究不同播種方式對(duì)有機(jī)小麥植株形態(tài)、產(chǎn)量形成、雜草生長和經(jīng)濟(jì)效益的影響，以期明確有機(jī)麥田雜草防控的適宜播種方式，為建立河套灌區(qū)有機(jī)小麥控草高產(chǎn)栽培技術(shù)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年在內(nèi)蒙古巴彥淖爾市杭錦后旗尖子地烏拉河種植專業(yè)合作社有機(jī)試驗(yàn)田進(jìn)行，該有機(jī)試驗(yàn)田已連續(xù)7年通過國家有機(jī)認(rèn)證，在生產(chǎn)過程中未施化肥、農(nóng)藥等化工物質(zhì)，符合國家有機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)程。試驗(yàn)地土壤類型為壤土， 0～20 cm土壤基礎(chǔ)肥力為：有機(jī)質(zhì)含量22.44 g·kg-1，堿解氮含量34.31 mg·kg-1，速效磷含量14.48 mg·kg-1，速效鉀含量241.7 mg·kg-1，pH 8.32。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)覆膜穴播(FM，每膜8行，行距15 cm，穴距13 cm，每穴16粒左右)、寬幅16 cm條播(KF16，播種幅寬15 cm，幅距1 cm)、寬幅7 cm條播(KF7，播種幅寬5 cm，幅距2 cm)、窄幅窄行11 cm條播(ZF11；行距11 cm)、窄幅寬行15 cm條播(ZF15，行距15 cm)共5種播種方式。采用隨機(jī)區(qū)組排列，三次重復(fù)，共15個(gè)區(qū)組，每個(gè)小區(qū)面積為540 m2。播種日期為2019年3月9日，全部采用機(jī)械播種，播種量均為352.5 kg·hm-2。播種前底施有機(jī)肥2 820 kg·hm-2(由內(nèi)蒙古潤澤源生物科技股份有限公司提供，該有機(jī)肥是以純羊糞腐熟而成，有機(jī)質(zhì)≥50%)，全生育期不追肥。分別于分蘗至拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期灌水3次，每次灌水900 m3·hm-2。前茬作物為有機(jī)小麥，其他管理措施同常規(guī)有機(jī)小麥。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀測定

小麥三葉期在每個(gè)小區(qū)取3個(gè)樣點(diǎn)，條播處理每個(gè)點(diǎn)取1 m行長樣段，計(jì)數(shù)樣段內(nèi)苗數(shù)，根據(jù)播種行距計(jì)算基本苗；穴播處理每個(gè)點(diǎn)選取5穴，計(jì)數(shù)每穴苗數(shù)，根據(jù)播種行距和穴距計(jì)算基 本苗。

小麥開花期，采用SPAD-502(日本Minolta公司)測定旗葉相對(duì)葉綠素含量(SPAD值)，采用CIRAS-3光合儀(英國PP-System公司)測定旗葉凈光合速率。采用SS1 Sun Scan冠層分析儀(美國Eelta-T公司)測定葉面積指數(shù)。每小區(qū)取50 cm標(biāo)記樣段3段，記錄株數(shù)和莖數(shù)，并從中隨機(jī)取20株，分別測量主莖高度、粗度及所有葉片的長度、寬度和面積。之后將全部樣段植株置于80 ℃烘箱烘干稱重。

1.3.2 測產(chǎn)及考種

小麥蠟熟末期，在每個(gè)小區(qū)取2 m2樣點(diǎn)，單獨(dú)收獲，統(tǒng)計(jì)總穗數(shù)。晾曬后使用機(jī)械脫粒并稱重，采用烘干法測定籽粒含水率，按含水率13%計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。同時(shí)在各小區(qū)取有代表性50 cm樣段進(jìn)行考種，考察穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重。

1.3.3 田間雜草調(diào)查

小麥出苗后在每個(gè)小區(qū)標(biāo)記5個(gè)1 m2樣方，分別于分蘗期、拔節(jié)期、灌漿期、成熟期調(diào)查雜草種類、雜草密度及其相對(duì)密度(小區(qū)中某種雜草的密度除以小區(qū)中所有雜草的密度)。每個(gè)小區(qū)另取3個(gè)1 m2樣方，將其中雜草植株分類，稱鮮重，然后置于80°烘箱中烘干稱重。

1.3.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

有機(jī)小麥經(jīng)濟(jì)效益的相關(guān)指標(biāo)采用以下公式計(jì)算：

產(chǎn)值=小麥產(chǎn)量×小麥價(jià)格(以當(dāng)?shù)仄髽I(yè)有機(jī)小麥平均收購價(jià)格9元·kg-1為準(zhǔn))

成本=種子成本+施有機(jī)肥成本+灌水成本+田間管理成本(整地+播種+收割)+地膜成本

式中，種子價(jià)格為4.2元·kg-1；有機(jī)肥的價(jià)格為0.9元·kg-1；灌水成本為950元·hm-2；地膜成本為1100元·hm-2；整地成本為600 元·hm-2；播種成本為225元·hm-2；收割成本為 675元·hm-2。

純收益=產(chǎn)值-成本

產(chǎn)投比=產(chǎn)值/成本

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019進(jìn)行匯總、計(jì)算等基礎(chǔ)分析，使用SPSS Statistics 26.0進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種方式對(duì)有機(jī)小麥開花期農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，小麥旗葉面積、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)量、旗葉光合速率在處理間的變異系數(shù)較高，分別為16.1%、15.5%、14.8%和14.3%。方差分析表明，各處理間基本苗和旗葉寬差異不顯著。與ZF15處理相比，F(xiàn)M和KF16處理的株高、旗葉長、旗葉面積、單株葉面積、旗葉SPAD值、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)量均有不同程度提高，其中，F(xiàn)M處理的各指標(biāo)均顯著高于ZF15處理。相關(guān)分析表明，旗葉長、旗葉面積、單株葉面積、旗葉SPAD、旗葉光合速率、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)量與有機(jī)小麥產(chǎn)量均呈顯著或極顯著正相關(guān)，說明保證較高的綠色葉面積和高光效群體結(jié)構(gòu)是有機(jī)小麥獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。

表1 不同播種方式下有機(jī)小麥基本苗及開花期農(nóng)藝性狀Table 1 Agronomic characteristics of organic wheat at flowering stage and basic seedlings under different planting methods

2.2 不同播種方式對(duì)有機(jī)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可知，不同播種方式對(duì)有機(jī)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均有不同程度的影響。FM、KF16、ZF11、KF7處理的籽粒產(chǎn)量均顯著高于ZF15處理，各處理產(chǎn)量較ZF15處理依次提高了33.0%、 27.2%、21.5%、14.9%。FM處理的穗數(shù)顯著高于KF7、ZF11和ZF15處理，但與KF16處理差異不顯著。FM處理的穗粒數(shù)顯著高于其他處理。千粒重表現(xiàn)為KF16>FM>ZF11>ZF15>KF7。說明覆膜穴播和寬幅16 cm條播有助于改善小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)，促進(jìn)有機(jī)小麥高產(chǎn)。

表2 不同播種方式下有機(jī)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 2 Organic wheat yield and its components under different planting methods

2.3 不同播種方式下有機(jī)小麥田雜草發(fā)生情況

2.3.1 雜草密度及相對(duì)密度差異

由表3可知，播種方式對(duì)雜草總密度的影響顯著，不同處理的雜草密度表現(xiàn)為ZF15>KF7>ZF11>KF16>FM，且各處理間差異均顯著。河套灌區(qū)有機(jī)小麥田中主要雜草為灰菜(Chenopodiumalbum)、萹蓄(PolygonumaviculareL.)和稗草(Echinochloacrusgalli(L.) Beauv.)，無論是密度還是相對(duì)密度，灰菜均大于籽粒莧和稗草，說明灰菜是河套灌區(qū)有機(jī)麥田的優(yōu)勢雜草。灰菜和籽粒莧密度均以ZF15處理最高，F(xiàn)M處理最低。不同處理對(duì)雜草相對(duì)密度的影響不同，KF7處理的灰菜相對(duì)密度最高，為 88.3%；ZF15處理的籽粒莧相對(duì)密度最高，為 17.0%；FM處理的稗草相對(duì)密度最高，為24.1%。這表明不同播種方式對(duì)不同雜草的抑制效果不同。

表3 不同播種方式下有機(jī)小麥田主要雜草密度及相對(duì)密度Table 3 Density and relative density of main weeds in organic wheat fields under different planting methods

2.3.2 雜草重差異

由表4可知，小麥各生育時(shí)期，不同處理下麥田中灰菜的干重、鮮重都明顯大于籽粒莧和稗草，進(jìn)一步說明灰菜是有機(jī)麥田的優(yōu)勢雜草。在小麥分蘗期和成熟期，ZF15處理的灰菜、籽粒莧和稗草的干重、鮮重均顯著高于其他處理。小麥拔節(jié)期，ZF15、ZF11和KF7處理的各雜草干重、鮮重均顯著高于FM處理。小麥灌漿期，ZF11處理的灰菜干重、鮮重和ZF15處理的籽粒莧、稗草的干重、鮮重均顯著高于其他處理。說明覆膜穴播和寬幅16 cm條播能明顯降低雜草對(duì)資源的競爭能力，進(jìn)而有效抑制雜草生長。

表4 不同播種方式下有機(jī)麥田各生育時(shí)期雜草的干重和鮮重Table 4 Biomass of main weeds in organic wheat fields at different growth stages under different planting methods g·m-2

2.3.3 小麥各生育時(shí)期雜草生物量差異

隨著小麥生育進(jìn)程推進(jìn)，不同播種方式下雜草總干物質(zhì)量總體呈上升趨勢，但不同處理間雜草干物質(zhì)積累速度存在明顯差異(表5)。從小麥苗期到成熟期，ZF15處理雜草干物質(zhì)積累速度最快，平均每天積累量為3.56 g·m-2，而FM處理雜草干物質(zhì)積累速度最慢，平均每天積累量為 0.67 g·m-2。小麥各生育時(shí)期的雜草干物質(zhì)量均表現(xiàn)為ZF15>KF7>ZF11>KF16>FM處理，其中小麥成熟期FM、KF16、ZF11、KF7處理的雜草生物量較ZF15處理分別降低了81.4%、73.9%、64.4%、54..9%。相關(guān)分析表明，小麥不同生育時(shí)期雜草生物量與有機(jī)小麥產(chǎn)量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。

表5 不同播種方式下有機(jī)麥田各生育時(shí)期雜草總干物質(zhì)量變化Table 5 Total biomass of weeds in organic wheat fields at different growth stages under different planting methods g·m-2

2.4 不同種植方式下經(jīng)濟(jì)效益比較

由表6可知，不同播種方式下產(chǎn)值高低表現(xiàn)為FM>KF16>ZF11>KF7>ZF15，F(xiàn)M處理因增加了地膜成本導(dǎo)致其投入明顯大于其他處理，但其純收益仍表現(xiàn)最高，達(dá)27 819.1元·hm-2。FM、KF16、ZF11和KF7處理的純收益較ZF15處理分別增加了7 680.4元·hm-2、7 246.7 元·hm-2、5 728元·hm-2和3 981.1 元·hm-2。KF16處理的產(chǎn)投比顯著高于其他處理，但其純經(jīng)濟(jì)效益與FM處理無顯著差異。

3 討 論

LAI是描述作物群體受光結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)。種子播撒面積大可顯著改善小麥個(gè)體發(fā)育，進(jìn)而影響小麥群體LAI，促進(jìn)小麥群體對(duì)光能的利用。有研究表明，寬幅播種的小麥出苗均勻，苗帶整齊，利于構(gòu)建合理群體結(jié)構(gòu)[14]、增加小麥葉面積指數(shù)，提高光截獲能力[15-16]，提高光能利用效率[17-18]。本研究中，與窄幅寬行15 cm條播相比，覆膜穴播和寬幅16 cm條播的小麥開花期多數(shù)植株形態(tài)指標(biāo)(株高、旗葉長、旗葉面積、單株葉面積)、光合生理指標(biāo)(旗葉SPAD、凈光合速率)和群體指標(biāo)(葉面積指數(shù)、干物質(zhì)重量)均有不同程度提高?？梢?，覆膜穴播和寬幅播種下小麥個(gè)體發(fā)育良好，這是有機(jī)小麥獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。

有機(jī)小麥生產(chǎn)中，禁止使用化肥及生長調(diào)節(jié)劑等化工產(chǎn)品，因此，通過構(gòu)建合理小麥群體，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重是有機(jī)小麥高產(chǎn)的重要途徑。呂 鵬等[19]認(rèn)為，寬幅播種可通過構(gòu)建合理群體提高后期小麥干物質(zhì)積累量，進(jìn)而協(xié)調(diào)穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，最終提高小麥籽粒產(chǎn)量。初金鵬等[20]認(rèn)為，與常規(guī)條播相比，寬幅播種可提高小麥分蘗數(shù)和成穗率，進(jìn)而提高小麥籽粒產(chǎn)量。本研究中，覆膜穴播和寬幅16 cm條播的產(chǎn)量較窄幅寬行15 cm條播產(chǎn)量分別增加了33.0%和27.2%。從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，覆膜穴播的穗數(shù)和穗粒數(shù)顯著高于其他處理，寬幅16 cm條播的千粒重顯著高于其他處理，這與覆膜穴播和寬幅播種條件下小麥出苗均勻，個(gè)體發(fā)育良好，有利于分蘗發(fā)生和成穗密不可分。

通過構(gòu)建高質(zhì)量小麥群體，增加小麥競爭優(yōu)勢是有機(jī)農(nóng)業(yè)中抑制雜草的重要手段。本研究表明，覆膜穴播和寬幅16 cm條播小麥各生育時(shí)期的雜草總密度和雜草總干物質(zhì)量顯著低于窄幅寬行15 cm條播，且寬幅7 cm條播和窄幅窄行11 cm條播的雜草干物質(zhì)積累速度也明顯低于窄幅寬行15 cm條播。說明，覆膜穴播和寬幅播種明顯增強(qiáng)了小麥對(duì)地上、地下資源的競爭能力，進(jìn)而降低雜草發(fā)生密度及雜草干物質(zhì)量，促進(jìn)有機(jī)小麥籽粒產(chǎn)量的提高。

高經(jīng)濟(jì)效益是調(diào)動(dòng)農(nóng)民種糧積極性的關(guān)鍵。本試驗(yàn)表明，覆膜穴播小麥的產(chǎn)值和純收益最大，但由于增加了地膜成本，導(dǎo)致產(chǎn)投比僅比窄幅寬行15 cm條播高出14.1%，而寬幅16 cm條播小麥因成本低，純收益高，產(chǎn)投比也顯著高于其他處理，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益最大化。

4 結(jié) 論

寬幅16 cm條播和覆膜穴播方式均能促進(jìn)有機(jī)小麥生長發(fā)育、降低雜草密度及干物質(zhì)量、提高小麥籽粒產(chǎn)量、增加有機(jī)小麥經(jīng)濟(jì)效益，適宜在河套灌區(qū)推廣應(yīng)用。