玉米田雜草綜合防控措施探究

李敏華，董永義，郭 園，莊得鳳，楊恒山

（內蒙古民族大學 農學院，內蒙古通遼 028043）

玉米是中國第一大作物，也是全球第一大作物，全球年產量超過10 億t，同時玉米還是種植范圍最廣、單產潛力最高、用途最多的作物［1］.玉米是內蒙古地區(qū)主要糧食作物之一，其種植面積占全區(qū)耕地面積的一半左右，在全區(qū)農業(yè)生產中具有巨大的發(fā)展前景，然而其生育期正值夏季，高溫多雨，雜草生長迅速，覆蓋面積可達82%～86%.西遼河流域的中心城市通遼位于內蒙古東部松遼平原西部，年均降雨量300～400 mm，是我國玉米種植黃金地帶.現(xiàn)有耕地134.74萬hm2，玉米種植面積在110萬hm2以上，平均單產8 250 kg·hm-2，玉米在通遼市國民經濟中占有重要地位.但是玉米田間雜草多，草相復雜，雜草與玉米爭奪光照、水分和土壤養(yǎng)分等資源，并且傳播病蟲害，嚴重影響玉米產量和品質［2］.據(jù)統(tǒng)計，中國每年玉米田草害面積達2 667萬hm2，占播種面積的70%以上，一般可造成玉米減產20%～30%，嚴重地塊達40%［3-4］.玉米田間主要雜草有稗草（EchinochloacrusgalliL.）、打碗花（CalystegiahederaceaWall.ex.Roxb.）、反枝莧（Ama?ranthusretroflexusL.）、龍葵（SolanumnigrumL.）、藜（Chenopodium albumL.）、狗尾草（Beauv.SetariaviridisL.）、苘麻（Abutilon theophrastiMedicus）等［5］.

目前，雜草防控主要以化學防控（封閉土壤處理和莖葉處理）為主，忽略了與農業(yè)防治、生物防治、機械防治有機結合的綜合防控措施，導致除草劑過量使用，玉米藥害、雜草抗性、土壤污染等現(xiàn)象頻頻發(fā)生.因此，明確玉米田雜草發(fā)生規(guī)律與灌溉方式、耕作方式、種植制度以及農事操作等的關系，制定科學合理的綜合防控雜草措施，對指導種植者開展雜草防控、降低生產成本、減少除草劑的施用、保護農田生態(tài)環(huán)境有著十分重要意義.近年來，由于耕作制度和種植模式的改變、雜草防治技術的革新、除草劑的大量使用等人為因素，造成雜草防控難度大大增加.因此，本文綜述了玉米田雜草發(fā)生數(shù)量及群落動態(tài)分布的影響因素，為有效控制玉米田間雜草的發(fā)生提供理論參考.

1 田間管理和農事操作對田間雜草群落動態(tài)的影響

1.1 不同耕作方式對玉米田間雜草群落動態(tài)變化的影響

免耕對土壤的干擾較小，加上地表秸稈殘茬，在增加土壤有機質、改善土壤結構和促進生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)等方面效果顯著，并獲得生態(tài)效益、經濟效益及社會效益協(xié)調發(fā)展的可持續(xù)農業(yè)技術.相對于傳統(tǒng)耕作，免耕、深松、耙耕等保護性耕作在保護生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用.但是，耕作方式的差異以及除草劑的連續(xù)使用，使原有的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生改變，還會導致土壤表層理化性質發(fā)生變化，進而影響雜草的發(fā)生規(guī)律與生長發(fā)育［6］.

杜艷偉等［7］研究發(fā)現(xiàn)，玉米田間雜草發(fā)生狀況從重到輕依次為免耕處理、秋季深松處理、春季深松處理、傳統(tǒng)翻耕處理.與此同時，耕作方式的變化還常影響農田雜草群落結構發(fā)生變化［8］.大量研究發(fā)現(xiàn)［9-10］，與傳統(tǒng)耕作相比，免耕可顯著提高小麥田雜草群落均勻度和多樣性組成，并且使某些優(yōu)勢種雜草種類發(fā)生了顯著變化，原因可能是免耕減少了對土壤的翻耕，提高了雜草種子庫的密度.黃春艷等［11-12］研究了不同耕作模式和稻桿覆蓋免耕栽培耕作模式對玉米田雜草發(fā)生規(guī)律的影響，結果表明，不同生長階段調查結果均顯示免耕多年生雜草種類較多，但處理差異不顯著.為探明不同耕作方式下煙草—水稻輪作農田雜草種子庫的物種組成，張聰敏等［13］采用雜草種子萌發(fā)法進行了調查研究，發(fā)現(xiàn)免耕處理下雜草總密度大于翻耕處理.

同時，免耕年限長短會對雜草群落特征產生不同影響.許賢等［14］發(fā)現(xiàn)，免耕處理方式下玉米田雜草發(fā)生數(shù)量遠遠少于旋耕處理方式下雜草發(fā)生數(shù)量，并且在連續(xù)經過5～10年免耕后，雜草總體密度降低，原因可能是免耕處理使土壤表面有較多的作物殘體，可以改變土壤表面環(huán)境.建議在連續(xù)免耕2～3年后，可適當進行旋耕或深松，以改善土壤通透性和雜草發(fā)生情況［15］.王能偉等［16］研究表明，免耕和深松下雜草密度較高，深耕處理下的物種豐富度和均勻度最低.目前，我國對不同耕作方式研究主要集中在玉米田雜草的發(fā)生及消長初探、玉米田雜草的生物學特性和玉米田雜草危害的產量損失及經濟閥值，但對不同耕作方式對玉米田雜草群落動態(tài)變化趨勢研究較少.

1.2 不同灌溉方式對玉米田間雜草群落動態(tài)變化的影響

玉米田節(jié)水灌溉方式主要有管道畦田灌、膜下滴灌、淺埋滴灌和平移式噴灌等方式，生產實踐中淺埋滴灌優(yōu)于其他灌溉方式［17］.目前針對淺埋滴灌玉米田雜草的綜合防控報道甚少，李亮［18］在新疆連續(xù)3年的研究表明，膜下滴灌模式促進了雜草的提早發(fā)生，出草高峰期比無膜滴灌模式玉米提前了1周.崔建平［19］研究表明，膜下滴灌棉田雜草根的干重明顯較低，一年生淺根雜草及闊葉雜草呈增多趨勢.蔣成國［20］研究結果表明，滴灌對棉田雜草種子庫影響大，物種數(shù)和單位面積的種子庫密度的年際間波動明顯，隨著滴灌年限的增長，狗尾草、藜、龍葵、反枝莧和凹頭莧等喜旱性雜草占總種子庫的比例逐漸增加.郭學良等［21］研究結果表明，滴灌作為節(jié)水灌溉技術能夠降低雜草危害的發(fā)生并有效增產.付浩龍等［22］研究結果表明，控制灌溉稻田雜草種類及密度要多于常規(guī)灌溉，控制灌溉能夠有效地抑制稻田優(yōu)勢種雜草的發(fā)生，降低雜草發(fā)生數(shù)量.與傳統(tǒng)淹灌相比，間歇灌溉能充分滲入土壤中被作物吸收，避免了地表徑流，同時抑制了大量雜草的生長發(fā)育，改變了雜草的生存空間［23］.

1.3 不同耕作制度對玉米田間雜草群落動態(tài)變化的影響

耕作制度主要包括單作、間作套種、輪作和連作，合理的耕作制度不僅可以提高土地利用率，還能非常有效地抑制病蟲害和雜草的生長，從而影響田間雜草群落特征［24］.目前由于作物種類單一和連作年限的增加引起了各種問題，其中重要的一點就是會增加雜草密度.例如，冬小麥連作導致了優(yōu)勢雜草的發(fā)生，大大增加了雜草防控難度.

作物輪作不但改變農田生態(tài)條件、改善土壤理化特性，同時在一定程度上抑制雜草的生長，并且維持田間生物多樣性.有研究表明［25-26］，輪作具有很高的經濟收益和生態(tài)收益，能降低次年雜草危害，對田間雜草有一定的抑制和防除作用.魏守輝等［27］研究了不同作物輪作制度對雜草種子庫特征的影響，結果表明，進行玉米-小麥或大豆-小麥輪作后，雜草種子庫密度和種類受到顯著影響，原因可能在于通過種植不同的作物，提供了多種方式的競爭（如光照、水分），限制優(yōu)勢雜草的生長.AdeuxG 等［28］研究表明，實施多種作物輪作與栽培管理措施，谷物田雜草可以得到有效控制.Ulber L等［29］研究結果表明，與單作相比，各種作物輪作的控草效果比簡單輪作田間雜草物種更明顯，作物輪作可導致雜草種類和數(shù)量發(fā)生變化.Scherner A等［30］研究輪作對雜草群落的影響，結果表明，輪作減少了雜草的發(fā)生.

國外大量研究表明［31］，間作可以有效地抑制優(yōu)勢雜草的發(fā)生，提高雜草多樣性指數(shù).李廣闊等［32］研究發(fā)現(xiàn)核桃-小麥間作和紅棗-小麥間作與單作相比較，麥田雜草的種類及數(shù)量有所減少，說明間作降低了優(yōu)勢雜草的危害.王心星等［33］指出了玉米間作大豆模式下，許多雜草在萌芽期就呈消亡狀態(tài)，并減少了農藥的施用次數(shù).這可能是通過合理的間套作，其總體優(yōu)勢在于充分利用空間，增加了對雜草的遮陰程度，從而抑制雜草的生長發(fā)育［34］.

1.4 不同覆蓋材料對玉米田間雜草群落動態(tài)變化的影響

目前，比較常用的農田覆蓋方式即秸稈覆蓋和塑料薄膜覆蓋.農田覆蓋不僅能減少土壤表層水分蒸發(fā)，還能調節(jié)地溫，促進農作物早熟.大量研究表明［35］，采用覆膜技術可以顯著抑制雜草，減輕雜草危害，小麥秸稈覆蓋對雜草萌發(fā)和數(shù)量的影響作用明顯.

趙欣等［36］研究了水稻覆膜處理對稻田雜草多樣性的影響，結果表明地膜覆蓋明顯降低了雜草的發(fā)生.Kelsey A等［37］研究發(fā)現(xiàn)覆蓋作物抑制了雜草的發(fā)生.冒宇翔等［38］研究表明，玉米秸稈覆蓋還田有利于控制雜草危害，而且隨著秸稈覆蓋還田量的增加，雜草控制效果明顯上升.在農業(yè)生產過程中通常把免耕與秸稈覆蓋相結合，能有效地控制雜草群落.Isik D等［39］研究發(fā)現(xiàn)，作物覆蓋物可防止雜草通過化感作用以物理方式和化學方式萌發(fā).

生物降解地膜是有效防止殘膜對農田土壤污染途徑之一，該膜在一定的時間范圍內分解為水和二氧化碳等小分子物［40］.王安等［41］探討了不同地膜對土壤溫濕度、雜草控制率及芋頭生長發(fā)育的影響，研究表明生物降解膜對雜草有明顯抑制作用.高赟等［42］研究表明，生物降解膜和黑白相間膜能大幅度降低馬鈴薯田的雜草密度.許維誠等［43］研究黑色地膜覆蓋在胡麻田雜草防治中的應用效果，結果表明，黑色地膜覆蓋雜草防治效果顯著優(yōu)于白色地膜覆蓋.

1.5 不同施肥方法對玉米田間雜草群落動態(tài)變化的影響

科學施肥可以維持和增強土壤肥力，提高作物產量，同時也會影響田間雜草的種類和數(shù)量，進而影響農田雜草的生物多樣性［44］.化肥配施秸稈可以作為提高農田生態(tài)系統(tǒng)生產力和穩(wěn)定性并保持生物多樣性的農田施肥管理方式，氮磷鉀均衡施肥雜草群落多樣性低于氮磷虧缺雜草群落多樣性［45］.長期均衡的施肥方式更容易形成穩(wěn)定的農田生態(tài)系統(tǒng)，能顯著降低農田雜草密度，這可能是因為雜草長期適應土壤條件及與作物競爭的結果［46］；不施肥或不平衡的施肥方式會抑制農作物的生長，農田光照透過率增強，從而增加了田間雜草的總密度［47］.采取合理的施肥方式可以形成不同養(yǎng)分狀況的土壤環(huán)境，同時會影響各種雜草的生物多樣性［48］.

不同的施肥方式對農田雜草群落的多樣性也會產生影響.張海艷等［49］研究了不同施肥方式對稻麥輪作制稻田雜草群落的影響，結果表明，秸稈還田配施有機化肥、有機無機復混肥一次施用的稻田環(huán)境中，增加了雜草群落多樣性且雜草密度較低.平衡施肥能提高雜草總生物量，且證明土壤pH值與速效肥顯著相關，原因可能是雜草與農田作物存在一定的種內和種間聯(lián)系［50］.

2 田間雜草綜合防控措施研究現(xiàn)狀

2.1 人工除草

近代以來，田間雜草防除一直以人工防除為主，通過人工拔除、割、鋤等措施來有效防治雜草.無論是手工拔草，還是鋤、犁、耙等防控措施，都效率低下、勞動強度大，而且用工成本高，已經不能適應現(xiàn)代農業(yè)和精準農業(yè)的發(fā)展趨勢.

2.2 機械除草

機械除草是利用農機在耕、翻、耙等田間作業(yè)過程中將雜草鏟除或深埋，該方法速度快、效率高，但隨著機械在田間作業(yè)次數(shù)的增加，對農田會產生破壞作用［51］；Kunz等［52］，Wu等［53］利用相機引導除草提高了甜菜、玉米和大豆機械除草的有效性和選擇性.李瑞平等［54］結果表明，玉米和大豆田機械除草后雖然雜草株數(shù)減少，但是雜草密度仍為36.50株·m-2和28.25株·m-2，分別是化學除草的8.1倍和4.5倍.Fennimore S A等［55］研究表明，采用化學除草劑的機器人，通過攝像頭模塊進行顏色及形狀識別鎖定雜草，實現(xiàn)圖像處理功能，有效減少化學藥劑對環(huán)境的污染，為玉米田間的機械化除草提供技術支持［56］.蔣郁等［57］在機器視覺識別定位技術研究的基礎上，研制了一種氣動式水稻株間機械除草裝置，選擇性地避開秧苗，能顯著降低傷苗率，提高除草效果.

2.3 生物除草

生物除草是利用生物之間的生態(tài)關系、致病微生物和自身分泌的他感物質來達到控草的目的.利用生物取食關系進行雜草控制，例如農田放養(yǎng)一定數(shù)量的雞可有效控制玉米田間雜草數(shù)量，維持生態(tài)平衡和生物多樣性［58］.利用作物與雜草的競爭關系對雜草進行抑制，例如羅德尼燕麥能抑制雜草的生長，由于生長旺盛，對農田雜草的競爭力很強，再如菟絲子屬植物通過寄生可以有效控制入侵雜草微甘菊［59］.在紫莖澤蘭入侵早期利用黃花蒿進行控制可取得較好的防治效果［60］.于文瑩等［61］認為，采用微生物除草劑手段控制雜草，隨著菌株劑量的增加對敏感雜草的防效更顯著，是最具成本效益和環(huán)境友好的雜草防治方法，可以減輕除草劑使用的壓力.RadhakrishnanR等［62］利用植物源性和微生物除草劑通過分泌有毒代謝物或影響正常細胞功能來抑制雜草種群.María Pardo-Muras 等［63］研究結果表明，金雀花和金雀花土壤改良劑可以有效地控制雜草密度，對玉米和土壤沒有不良副作用.Puig C G等［64］結果表明，在有機玉米種植系統(tǒng)中，將球莖類作物殘茬作為綠肥施用于土壤中是一種可行的、環(huán)境友好的田間除草措施.

通過化感作用，大麥、油菜、水稻、黑麥、小麥、高粱和向日葵均能對雜草進行一定的抑制，Macías F A等［65］提出酚類、萜類和生物堿類除草劑的設計和開發(fā)，利用化感作用進行生物除草.馬永清［66］研究發(fā)現(xiàn)，利用玉米的化感作用來減少甚至消除田間雜草，既可提高玉米產量，又可減少除草劑使用量，還可減輕農藥對環(huán)境的污染.化感物質有助于土壤微生物活動，也對農作物雜草和病蟲害有抑制作用［67］.

2.4 化學除草

化學除草是指利用化學手段來防除雜草，操作便捷，除草效率高，成本較低；但面臨作物藥害、雜草抗性、糧食和環(huán)境中殘留帶來的安全問題［68-69］.Baltazar等［70］研究認為，過分依賴化學除草會顯著影響雜草群落的生物多樣性.Sousa等［71］評估了北利莫埃羅市農村和城市地區(qū)使用草甘膦除草劑造成的大氣污染，對環(huán)境和人口健康存在高危影響.Taner Y［72］指出除草劑會造成地表水的污染，并導致蔬菜、水果和大田作物中農藥殘留的累積.Norsworthy J K等［73］指出由于長期使用同一類除草劑，造成雜草產生抗藥性，而使除草劑用量增加、效果降低，只有采用更加科學的雜草綜合防控體系，才能夠有效減緩抗性雜草的出現(xiàn).李敏華等［74］研究結果表明，相比較單劑來說，混配除草劑的使用既可擴大殺草譜，又可提高藥效，有助于減少除草劑的用量，減少藥害的發(fā)生，并且對延緩雜草的抗藥性也有一定的作用.劉俊杰等［75］研究發(fā)現(xiàn)，甲基二磺隆和精噁唑禾草靈復配對野燕麥有明顯增效作用，并且復配后施用量減少，可降低雜草抗性和農藥殘留等問題.金銀蘭等［76］采用田間小區(qū)試驗方法，從7種除草劑篩選出精異丙甲草胺對灰菜、莧菜、鐵莧菜、鴨跖草、稗草、馬唐均有較好的防效.

3 結語

玉米田雜草的發(fā)生和分布，受土壤耕作制度、種植模式和灌溉方式等多種因素的影響，并且雜草群落動態(tài)變化往往具有隱蔽性.因此，對國內外研究現(xiàn)狀和玉米田雜草群落發(fā)展動態(tài)進行分析，可以幫助我們采取有效的玉米田雜草防控措施，揭示玉米田雜草群落生態(tài)學原理，減少雜草與玉米的競爭，采取適宜的綠色防控雜草控制策略，達到減藥不減效的目標，從而控制除草劑對環(huán)境的負面影響.目前國內對玉米田雜草綜合防控的研究主要集中在化學除草劑防治效果以及種植密度和品種對雜草發(fā)生的影響方面，而關于不同耕作方式、灌溉方式和耕作制度對玉米田雜草群落的影響相對較少，應結合地方特點及玉米田雜草的危害情況對雜草群落結構的變化趨勢進行多方面的研究，從而了解其未來雜草的動態(tài)變化，制定玉米田雜草綜合防治措施.