孫 雪，盧鵬林，辛國(guó)榮，夏秀嫻，林鑒榮，游奕來

(1.有害生物控制與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510275；2.廣東省廣州市蔬菜科學(xué)研究院，廣東 廣州 510308；3.珠海市農(nóng)業(yè)(水稻)科學(xué)技術(shù)推廣站，廣東 珠海 519110)

多花黑麥草(Loliummultiflorum)是禾本科黑麥草屬植物，在春、秋季生長(zhǎng)繁茂，喜溫暖濕潤(rùn)土壤，草質(zhì)柔嫩多汁，適口性好，是牛、羊、兔、豬、雞、鵝、魚等的上好飼料。廣東地處亞熱帶，為一年兩熟的稻產(chǎn)區(qū)，從11 月-翌年3 月為土地冬閑期，此期間氣候溫和濕潤(rùn)，恰好適應(yīng)黑麥草的生長(zhǎng)。因此，構(gòu)建“黑麥草-水稻”草田輪作系統(tǒng)，利用冬閑農(nóng)田種植多花黑麥草既能生產(chǎn)出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)青飼料，又可充分利用冬閑期內(nèi)的水、熱、光、土地和勞動(dòng)力等資源提高土地利用率和產(chǎn)出率，還可以培肥地力，促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展[1]。

合理的作物輪作則是一種非常有效的生態(tài)控草措施，能有效減少土壤種子庫(kù)中的雜草種子數(shù)量，降低次年雜草危害[2]。有研究表明[3]，在玉米(Zeamays)連作田中進(jìn)行玉米-大豆(Giycinemax)輪作，雜草種子庫(kù)密度可以降低50%以上。而且作物輪作對(duì)種子庫(kù)中的雜草種類組成也有較大影響，如在玉米連作田中進(jìn)行大豆-玉米輪作或玉米-燕麥(Avenasativa)-草料輪作均能減少種子庫(kù)中大狗尾草(Setariafaberii)種子的數(shù)量[4]。雜草危害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的限制因子之一，多花黑麥草冬種作為一種輪作模式，近年來在廣東及華南地區(qū)大面積推廣，僅廣東省的推廣面積每年就有4.5萬(wàn)多hm2，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。因此，本研究在構(gòu)建“黑麥草-蔬菜”輪作系統(tǒng)過程中，進(jìn)行冬種黑麥草對(duì)蔬菜地雜草的發(fā)生、發(fā)展和抑制作用的調(diào)查研究，對(duì)加強(qiáng)農(nóng)田雜草的防控有著重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況及供試材料 試驗(yàn)地(113°22′ E，23°43′ N)位于廣東省廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所在花都區(qū)花東鎮(zhèn)的科普基地。屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季低溫少雨。年平均氣溫21.8 ℃，年均降水量為1 982.7 mm，降水主要集中在4-10月，11-4月為干季，平均相對(duì)濕度為68%。供試材料為特高多花黑麥草(L.muldflorumvar.Westerwoldicumcv.Tetragold)及油綠80天菜心(Brassicaparachinensis)，后作蔬菜為紫榮6號(hào)茄瓜(Solanummelongena)、落葵(Basellarubra)、穗豐5號(hào)白豆角(Vignaunguiculata)。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1農(nóng)田雜草的動(dòng)態(tài)調(diào)查 將試驗(yàn)田均分成3個(gè)區(qū)，作為3個(gè)處理，即黑麥草區(qū)、菜心區(qū)和對(duì)照區(qū)(冬閑區(qū))，每處理區(qū)面積約100 m2。于2009年11月11日在黑麥草區(qū)播種黑麥草(黑麥草種子先用自來水浸泡8 h，播種時(shí)與一定量的細(xì)沙土均勻混合，均勻撒播在種草區(qū))，菜心區(qū)播種菜心。分別于2009年12月25日、2010年1月24日、2月25日在黑麥草區(qū)和菜心區(qū)施肥，施肥量為25 g/(m2·次)，對(duì)照區(qū)不施肥。當(dāng)黑麥草高度為30～40 cm時(shí)開始刈割，分別在2009年12月23日(第1次)、2010年1月22日(第2次)和2月23日(第3次)進(jìn)行3次刈割，同時(shí)進(jìn)行菜心區(qū)菜心的采摘。雜草調(diào)查與刈割同期進(jìn)行，具體方法是：第1次刈割及采摘前在每個(gè)處理區(qū)用隨機(jī)法取50 cm×50 cm 的小樣方3個(gè)，并標(biāo)記，在以后每次刈割前分別統(tǒng)計(jì)標(biāo)記樣方中雜草數(shù)量及種類，統(tǒng)計(jì)完成后即拔除樣方中的雜草；對(duì)照區(qū)進(jìn)行同樣的設(shè)置和調(diào)查。冬季種植結(jié)束后，將3個(gè)處理區(qū)分別平整，將每處理區(qū)再細(xì)分為9個(gè)小區(qū)，面積約為10 m2。小區(qū)隨機(jī)分布，并于2010年3月15日分別種植落葵、茄子和豆角，3次重復(fù)。在2010年4月23日進(jìn)行一次后作蔬菜生長(zhǎng)期間雜草數(shù)量及種類的調(diào)查(第4次)。

1.2.2雜草種子庫(kù)試驗(yàn) 在田間試驗(yàn)進(jìn)行前，在黑麥草區(qū)、菜心區(qū)和對(duì)照區(qū)，隨機(jī)取3個(gè)樣方，每個(gè)樣方面積為50 cm×50 cm。用鐵鏟掀剝法[5]采集，收集樣方內(nèi)表層土壤(0～10 cm)，裝袋并帶回實(shí)驗(yàn)室，混勻后分別放置在3個(gè)塑料盆(80 cm×40 cm×10 cm)中，每日噴水至飽和，用誘萌法[6]觀察萌發(fā)情況。自萌發(fā)開始每5 d統(tǒng)計(jì)1次出草數(shù)、種類，并將其拔除，直至萌發(fā)停止，累計(jì)出草數(shù)[7]。冬季種植田間試驗(yàn)結(jié)束后，分別在黑麥草區(qū)、菜心區(qū)和對(duì)照區(qū)再次按前述方法進(jìn)行土壤取樣，同樣采用誘萌法統(tǒng)計(jì)土樣中雜草種子庫(kù)。

1.2.3統(tǒng)計(jì)分析 試驗(yàn)結(jié)果取3個(gè)重復(fù)觀測(cè)值的平均值，先在Excel中做初步分析與處理，用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的單因素方差分析(between-subjects effects)、平均數(shù)差異顯著性分析(LSD檢驗(yàn)，P<0.05)和相關(guān)性分析(Pearson correlation，Sig.2-tailed)，根據(jù)需要用Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1雜草種類 在黑麥草及菜心冬種期間，第1次調(diào)查有3科3種植物，分別為石竹科牛繁縷屬植物牛繁縷(Malachiumaquaticum)、禾本科看麥娘屬植物看麥娘(Alopecurusaequalis)和蓼科蓼屬植物大馬蓼(Polygonumlapathifolium)。第2次調(diào)查有3科4種植物，新增了禾本科稗屬植物稗草(Echinochloacrusgalli)。第3次調(diào)查有5科6種植物，又出現(xiàn)了十字花科蔊菜屬植物廣州蔊菜(Rorippaindica)和莧科莧屬植物凹頭莧(Amaranthuslividus)。在后作蔬菜種植期間，即第4次調(diào)查結(jié)果與第3次一致，有5科6種植物?？梢姡S著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，雜草種類和數(shù)量也呈逐漸增加的趨勢(shì)。

2.2大田雜草的動(dòng)態(tài)調(diào)查

2.2.1雜草總數(shù)變化 在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的樣方內(nèi)，冬種期間黑麥草區(qū)雜草數(shù)量逐漸減少，但未達(dá)到顯著水平(圖1)；對(duì)照區(qū)的雜草總數(shù)在前3次的調(diào)查中未見顯著差異(P>0.05)。菜心區(qū)的第2、3次調(diào)查均較第1次呈現(xiàn)顯著增長(zhǎng)的趨勢(shì)(P<0.05)，但兩次間差異不顯著。到第4次調(diào)查，3個(gè)處理區(qū)的雜草總數(shù)明顯增多，菜心區(qū)和對(duì)照區(qū)顯著高于前3次調(diào)查結(jié)果(P<0.05)。對(duì)照區(qū)的雜草總數(shù)從動(dòng)態(tài)上看，與菜心區(qū)相似。各階段處理間相比較，對(duì)照區(qū)雜草數(shù)量顯著高于黑麥草區(qū)和菜心區(qū)(P<0.05)，特別在調(diào)查后期，菜心區(qū)和對(duì)照區(qū)的雜草總數(shù)均分別顯著高于黑麥草區(qū)(P<0.05)。

圖1 試驗(yàn)期間4次調(diào)查樣方內(nèi)的雜草總數(shù)

2.2.2不同處理區(qū)主要雜草比例的變化 整個(gè)試驗(yàn)期間出現(xiàn)的主要雜草種類為牛繁縷、看麥娘、大馬蓼和稗草，但在不同的處理區(qū)所出現(xiàn)的比例不同。在黑麥草區(qū)始終未見大馬蓼。第4次與第1次相比，牛繁縷的比例從44%下降到30%，看麥娘的比例從56%下降到18%，稗草在冬種期間沒有出現(xiàn)，但在第4次調(diào)查中的比例高達(dá)41%(圖2)；在菜心區(qū)，看麥娘和牛繁縷所占比例的變化跟黑麥草區(qū)基本相似，但植株較大的大馬蓼所占的比例則顯著上升(P<0.05)，且第3次調(diào)查發(fā)現(xiàn)稗草(圖3)；對(duì)照區(qū)的4次調(diào)查中，牛繁縷和看麥娘的比例也表現(xiàn)出下降趨勢(shì)。特別的是，大馬蓼在4次調(diào)查中均有發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)，且前3次呈顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)(P<0.05)，稗草在后2兩次調(diào)查中出現(xiàn)，但所占比例高于菜心區(qū)(圖4)。比較發(fā)現(xiàn)，植株相對(duì)較小的看麥娘和牛繁縷在各處理區(qū)變化規(guī)律相似，但菜心區(qū)和對(duì)照區(qū)中，大馬蓼的生長(zhǎng)在后期逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)，而在黑麥草區(qū)未出現(xiàn)；稗草的出現(xiàn)也早于黑麥草區(qū)。相對(duì)于看麥娘，大馬蓼的植株高大，對(duì)土壤肥力的吸收，以及對(duì)陽(yáng)光、水分的競(jìng)爭(zhēng)方面有優(yōu)勢(shì)。從試驗(yàn)結(jié)果來看，冬季種植黑麥草可減少甚至避免農(nóng)田中植株較大的雜草生長(zhǎng)。

圖2 黑麥草區(qū)4次調(diào)查主要雜草比例變化

圖3 菜心區(qū)4次調(diào)查主要雜草比例變化

圖4 對(duì)照區(qū)4次調(diào)查主要雜草比例變化

2.3雜草種子庫(kù)試驗(yàn)

2.3.1土樣中雜草種類 雜草種子庫(kù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雜草種類與大田調(diào)查相似，有5科6種植物，分別為牛繁縷、看麥娘、大馬蓼、稗草、廣州蔊菜和凹頭莧。冬種后的雜草種子庫(kù)試驗(yàn)中，對(duì)照區(qū)和菜心區(qū)共有5科6種植物，而黑麥草區(qū)只有4科5種植物，未見凹頭莧(圖5)。

2.3.2雜草種子庫(kù)中各雜草數(shù)量 在冬種前土壤種子庫(kù)中數(shù)量占優(yōu)勢(shì)的是牛繁縷和看麥娘(圖5)。冬種后，菜心區(qū)和對(duì)照區(qū)數(shù)量占優(yōu)勢(shì)的雜草為看麥娘，黑麥草區(qū)則為牛繁縷；菜心區(qū)的牛繁縷、看麥娘的數(shù)量要顯著高于其他處理區(qū)(P<0.05)；對(duì)照區(qū)的廣州蔊菜、稗草及凹頭莧數(shù)量要顯著高于黑麥草區(qū)(P<0.05)。黑麥草區(qū)的牛繁縷、看麥娘和廣州蔊菜較種植前顯著下降(P<0.05)，且種植后的黑麥草區(qū)未見凹頭莧的生長(zhǎng)；種植后菜心區(qū)的牛繁縷、看麥娘和凹頭莧數(shù)量均顯著高于種植前(P<0.05)；對(duì)照區(qū)的稗草及凹頭莧數(shù)量也顯著高于種植前(P<0.05)。

2.3.3種植前后雜草種子庫(kù)總量的變化 種植后黑麥草區(qū)土壤中雜草種子數(shù)量比種植前減少了67.85%(P<0.05)(圖6)；種植后菜心區(qū)比種植前增加了74.85%(P<0.05)；而在對(duì)照區(qū)雜草種子數(shù)量降低了29.89%。另外，種植后黑麥草區(qū)的土壤雜草種子數(shù)量顯著低于(P<0.05)菜心區(qū)和冬閑對(duì)照區(qū)，說明在南方的冬閑田內(nèi)種植黑麥草可以減少土壤中的雜草種子數(shù)量，而閑置土地對(duì)土壤中雜草種子庫(kù)的數(shù)量的抑制幅度低于種植黑麥草，但種植菜心或其他蔬菜的蔬菜連作則可能導(dǎo)致土壤中雜草種子數(shù)目的增加。

圖5 種植前后不同處理區(qū)雜草種子庫(kù)各種類數(shù)量對(duì)比

圖6 種植黑麥草及菜心前后雜草種子庫(kù)的數(shù)量(50 cm×50 cm)

2.4黑麥草生長(zhǎng)與雜草之間的關(guān)系 為了探討黑麥草生長(zhǎng)與農(nóng)田雜草變化之間的相關(guān)性，試驗(yàn)過程中測(cè)定了黑麥草的生長(zhǎng)指標(biāo)如株高、生長(zhǎng)速度和產(chǎn)量。通過相關(guān)性分析，進(jìn)一步探討冬種黑麥草對(duì)農(nóng)田雜草的防控機(jī)制。結(jié)果顯示，黑麥草的株高與雜草種類呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與雜草的數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；黑麥草的生長(zhǎng)速度與雜草的種類呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與雜草的數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，并與黑麥草的株高呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與黑麥草產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；黑麥草的產(chǎn)量與雜草種類呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與雜草的總數(shù)則呈負(fù)相關(guān)；另外，雜草種類與雜草數(shù)量也呈顯著正相關(guān)(P<0.05)(表1)。

表1 黑麥草株高、生長(zhǎng)速度、產(chǎn)量與雜草生長(zhǎng)之間的相關(guān)性

3 討論

3.1冬種黑麥草對(duì)農(nóng)田雜草的抑制效應(yīng) 本研究發(fā)現(xiàn)，冬種黑麥草對(duì)農(nóng)田雜草的生長(zhǎng)有一定的抑制效應(yīng)。在冬季種植黑麥草和菜心后的試驗(yàn)田中重新種上蔬菜發(fā)現(xiàn)，黑麥草區(qū)內(nèi)的平均雜草數(shù)目?jī)H為菜心區(qū)的25.00%，對(duì)照區(qū)的23.28%。由于黑麥草生長(zhǎng)旺盛，分蘗多，產(chǎn)量高，蓋度大，冬種黑麥草創(chuàng)造了一種不穩(wěn)定的土壤環(huán)境，破壞了雜草的生活環(huán)境，萌發(fā)即可迅速生長(zhǎng)而抑制其他雜草的生長(zhǎng)，使雜草不能形成優(yōu)勢(shì)種群[8]；另外，與雜草相比，黑麥草具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，表現(xiàn)為在與一些雜草混種時(shí)，黑麥草的株高和地上生物量并不受混種競(jìng)爭(zhēng)的顯著影響(與單種無(wú)顯著差異)，分蘗數(shù)反而高于單種，表現(xiàn)出很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)性[9]。本研究結(jié)果雖然差異未達(dá)到顯著水平，但也表現(xiàn)出冬種期間黑麥草區(qū)雜草數(shù)量逐漸減少，同時(shí)體現(xiàn)出黑麥草生長(zhǎng)初期由于本身生長(zhǎng)較弱而對(duì)雜草的抑制效果較差，但隨著刈割管理的進(jìn)行，分蘗增加，生長(zhǎng)加快，對(duì)雜草的抑制效果逐漸明顯。黑麥草株高較高，會(huì)使土壤中較小的雜草由于缺少光照致使萌發(fā)和生長(zhǎng)受到抑制，這與尚占環(huán)等[10]認(rèn)為遮陰的自然選擇會(huì)降低種子的萌發(fā)機(jī)會(huì)觀點(diǎn)相符。

在對(duì)冬種黑麥草后農(nóng)田主要雜草比例變化的研究表明，冬種黑麥草對(duì)于大馬蓼的抑制效果明顯，因?yàn)樵谡麄€(gè)調(diào)查中，黑麥草區(qū)域沒有出現(xiàn)大馬蓼，而在其余處理中出現(xiàn)。雖然大馬蓼植株高大，對(duì)土壤肥力的吸收，以及對(duì)陽(yáng)光、水分的競(jìng)爭(zhēng)方面有優(yōu)勢(shì)，但是黑麥草的生長(zhǎng)特性看上去更適合與農(nóng)田中植株較大的雜草競(jìng)爭(zhēng)。

3.2冬種黑麥草對(duì)土壤雜草種子庫(kù)的影響 雜草種子成熟后散落在地上，經(jīng)翻耕等農(nóng)事操作被埋在土壤中，年復(fù)一年的輸入，在土壤中積存了大量的雜草種子[11]，在任何時(shí)候，田間土壤中都包含有產(chǎn)生于過去生長(zhǎng)季節(jié)的雜草種子和雜草的營(yíng)養(yǎng)繁殖器官，這構(gòu)成了農(nóng)田雜草種子庫(kù)[12]。Symonides[13]報(bào)道農(nóng)田雜草種子庫(kù)的含量要明顯高于其他陸地典型的植被類型。

農(nóng)田土壤經(jīng)過不同的農(nóng)業(yè)耕作管理，對(duì)于農(nóng)田雜草的抑制效果也各異，翻耕、休閑、輪作等都是常見的方式[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，冬種黑麥草后土壤中雜草種子數(shù)量減少了67.85%，休閑僅降低29.89%，而蔬菜連作卻增加了74.85%。說明在南方的冬閑田通過輪作，種植黑麥草可以減少土壤中的雜草種子數(shù)量，而閑置土地則對(duì)土壤中雜草種子庫(kù)的影響不大，但作物連作可能導(dǎo)致土壤中雜草種子數(shù)目的增加。黑麥草的生長(zhǎng)大大降低了雜草生長(zhǎng)成熟并結(jié)籽的可能，從而減少了新增雜草種子。黑麥草根際分泌活動(dòng)旺盛[15]，根際分泌的有機(jī)酸可能影響了其他雜草的萌發(fā)與生長(zhǎng)，也有可能黑麥草對(duì)雜草存在著一定的化感作用，因而達(dá)到對(duì)雜草種子庫(kù)的影響，這些機(jī)理還需要后續(xù)試驗(yàn)的進(jìn)一步探討。

本次試驗(yàn)采用誘萌、計(jì)數(shù)和鑒定幼苗[16-18]的方法調(diào)查土壤雜草種子庫(kù)。由于土壤種子庫(kù)在土壤中具有明顯的垂直分布格局，一般數(shù)量和物種都集中在表層土壤[19-20]。Willms和Quinton[21]也發(fā)現(xiàn)可萌發(fā)種子在一定范圍內(nèi)隨深度而減少。誘萌法在國(guó)內(nèi)外雜草種子庫(kù)的研究中使用的比較普遍，但也存在著一些缺陷，因?yàn)檎T萌法耗時(shí)較長(zhǎng)，對(duì)難打破休眠的種子也不能統(tǒng)計(jì)，一般只能估計(jì)60%以上的種子庫(kù)[22]，所以萌發(fā)部分只是種子庫(kù)的一小部分，是在設(shè)定的條件下，有活力種子的一部分萌發(fā)。本次試驗(yàn)的誘萌共進(jìn)行了2個(gè)月，但由于誘萌法的局限及試驗(yàn)時(shí)的溫度較低、誘萌時(shí)間較短等原因，結(jié)果得到的僅僅是一個(gè)階段性結(jié)論，普遍性結(jié)論有待進(jìn)一步完善。

4 結(jié)論

綜合本試驗(yàn)結(jié)果，冬種黑麥草可減少農(nóng)田土壤中的雜草種子的數(shù)目和雜草生長(zhǎng)。由于黑麥草生長(zhǎng)旺盛、分蘗強(qiáng)、產(chǎn)量高、蓋度大等特性，從時(shí)間和空間上抑制了農(nóng)田雜草的生長(zhǎng)，對(duì)農(nóng)田土壤中雜草的萌發(fā)、生長(zhǎng)都具有相當(dāng)強(qiáng)而且廣泛的抑制作用，且其對(duì)生物量大的雜草有著更強(qiáng)的抑制作用，這對(duì)南方地區(qū)農(nóng)田雜草的防治有著重要意義。

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