薛敬哲, 郝春新, 倪漢文

(中國農業(yè)大學農學與生物技術學院,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鍵時期是雜草綜合治理的核心理念[4]。雜草防除的關鍵時期是指作物生育期內的某一個時間段,任由雜草危害,將對作物的產量造成不可接受的損失(通常以造成5%的產量損失為標準)。其中關鍵無草期決定了雜草防除關鍵時期的結束時間[4],即在不造成不可接受的產量損失的條件下,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,確定結束除草作業(yè)的合理時間,從而減少除草劑的施用次數,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鍵無草期變化較小,大多在玉米14葉期可結束除草作業(yè)[5]。但Halford等人則發(fā)現(xiàn),在免耕玉米地中,關鍵無草期則變化很大,從苗后24d到 46d不等[6]。眾多研究表明,影響關鍵無草期長短的因素很多,如氮肥水平提升有助于縮短關鍵無草期[7],而在寬行和窄行種植的玉米中,關鍵無草期則沒有差異[8]。因此,深入比較不同環(huán)境下雜草防除的關鍵無草期對實際生產有重要的指導意義。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鍵無草期,為夏玉米地雜草綜合治理提供技術支持。

1 材料和方法

1.1 試驗地基本情況

試驗于2008年在河北省農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)內每行保留13株玉米。

1.2 關鍵無草期的試驗設計

試驗地一半免耕一半翻耕。在每種耕作方式下,設置小區(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,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。

1.3 雜草出苗、密度和種類調查

為了提供雜草發(fā)生的基本信息,便于分析關鍵無草期的試驗結果,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)生情況進行調查。雜草出苗情況的調查采用隨機抽取方法,共調查10點,每點 0.1m2,分別于玉米苗后 6、11、16 、21、26、30、33、40、47d調查樣點內的雜草出苗情況,每次調查完畢后人工拔除樣點的已出苗的全部雜草。調查雜草發(fā)生種類和密度調查采用W型取樣,每種耕作方式下各調查72個樣點。

1.4 數據處理

用如下的Gompertz模型來描述玉米相對產量(RY)與無草期(T)的關系[4]：

其中：a為相對產量漸近值,b和k為常數。用麥夸特法計算Gompertz公式中參數最佳估計值,用F檢驗測定不同耕作方式下同一參數的相似性[9]。如果任一種參數之間有顯著差異的,則分別對不同耕作方式下的數據作回歸分析;反之,則應合并在一起作回歸分析。可接受的產量損失標準定為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。

2 結果和分析

2.1 雜草發(fā)生情況

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,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)生的雜草種類和數量

2.2 關鍵無草時期

不同耕作方式下全生育期無草小區(qū)的玉米產量沒有顯著性差異,其中免耕地平均產量為19750kg/hm2,常規(guī)翻耕地為19544kg/hm2。非線性回歸模型參數的F檢驗結果表明：免耕地和翻耕地無草期的Gompertz模型參數之間沒有顯著性差異(p=0.3459),因此,將數據合并計算兩種耕作方式的共同參數,其估計的參數見表2。根據計算出的模型參數,得到的描述玉米相對產量和苗后無草期的模型如下：

表2 Gompertz模型參數最佳估計值

根據上述模型,按5%的產量損失計算,關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量的影響

3 討論

本試驗中,在免耕和翻耕兩種耕作方式下,玉米相對產量對于無草時間的變化動態(tài)是一致的,關鍵無草期均于玉米苗后31d結束,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超過5%。玉米此時也開始封行,能有效抑制雜草的生長。

根據 Halford、Evans、Norsworthy等人的報道,雜草防除關鍵無草期在不同環(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鍵無草期產生顯著影響[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.