陳國奇，馮 莉，田興山

廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣州 510640

不同控草措施對高溫季節(jié)華南地區(qū)蔬菜田雜草群落的影響

陳國奇，馮 莉，田興山*

廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣州 510640

華南地區(qū)高溫季節(jié)從6月持續(xù)到10月，田間雜草危害嚴(yán)重，當(dāng)前高溫季節(jié)田間雜草群落發(fā)生格局相關(guān)的研究資料積累不足。因此，在廣州高溫季節(jié)于標(biāo)準(zhǔn)化菜田通過田間雜草調(diào)查、小區(qū)控草試驗(yàn)和室內(nèi)土壤培養(yǎng)，研究了雜草群落發(fā)生規(guī)律和菜田不同清園和土壤處理控草措施對田間雜草群落短期防效和后續(xù)影響。結(jié)果表明，試驗(yàn)田休耕50 d后，田間雜草群落中禾草類雜草種類較少但發(fā)生量明顯占優(yōu)，闊葉類雜草種類較多而危害總體較輕，莎草類雜草種類較少，發(fā)生量與闊葉草相當(dāng)；牛筋草(Eleusineindica)呈現(xiàn)明顯的單優(yōu)勢，光頭稗(Echinochloacolona)、千金子(Leptochloachinensis)、碎米莎草(Cyperusiria)、草龍(Ludwigiahyssopifolia)等的蓋度也較高。休耕后取田間土壤在不同溫度條件下培養(yǎng)的結(jié)果亦表明，高溫促進(jìn)禾草類雜草的出苗和幼苗生長(尤其是40 ℃ / 35 ℃)，而15 ℃恒溫培養(yǎng)14 d幾乎僅有闊葉類雜草出苗。不同控草措施處理的田間試驗(yàn)結(jié)果表明，百草枯處理(900 g a.i./hm2)后闊葉類雜草總蓋度上升的趨勢被扭轉(zhuǎn)為禾草類雜草持續(xù)占優(yōu)勢；噴施百草枯并鏟草處理30 d后雜草蓋度即恢復(fù)至60%以上，而配合噴施丁草胺(1350 g a.i. /hm2)、乙草胺(750 g a.i. /hm2)、精異丙甲草胺(750 g a.i. /hm2)或二甲戊靈(600 g a.i. /hm2)進(jìn)行土壤處理30 d后可使雜草蓋度與僅噴施百草枯處理分別下降72.9%、84.6%、83.9%和77.5%；土壤處理前配合淺翻耕可明顯提升控草效果。典范對應(yīng)分析(CCA)結(jié)果表明，控草處理70d后，百草枯、鏟草和翻耕處理均對試驗(yàn)田間雜草群落結(jié)構(gòu)具有顯著影響(P< 0.01)，田間各主要雜草在CCA排序圖中明顯分為兩個(gè)類群：1)光頭稗、牛筋草、千金子、馬唐(Digitariasanguinalis)、水虱草(Fimbristylismiliacea)和三頭水蜈蚣(Kyllingatriceps)；2)草龍、勝紅薊(Ageratumconyzoides)、鱧腸(Ecliptaprostrata)、馬齒莧(Portulacaoleracea)等闊葉類雜草和碎米莎草。

華南; 高溫; 雜草群落; 百草枯; 翻耕; 鏟草; 芽前除草劑

田間雜草群落通常由功能類群不同的雜草依據(jù)各自的生態(tài)位和生活史特性嵌合而成[1]，進(jìn)而在不同的環(huán)境因素和人工干擾下呈現(xiàn)不同的發(fā)生趨勢和格局[2-3]，因此依賴單一的雜草防控策略難以持續(xù)[4]，田間雜草綜合管理勢在必行。另一方面，隨著生產(chǎn)力水平和勞動力成本不斷上升，輕簡化、規(guī)模化和集約化農(nóng)業(yè)耕作模式逐步興起帶來了一系列新的農(nóng)田控草難題。例如輕型栽培省工、省時(shí)、節(jié)水成為水稻播種的重要發(fā)展方向，然而稻田雜草危害趨于嚴(yán)重，進(jìn)而限制了輕型栽培模式的推廣[5-6]；再如，免耕和少耕會對田間雜草群落發(fā)生規(guī)律產(chǎn)生明顯影響，草害發(fā)生趨于加重[7-8]。此外，氣候變化也為農(nóng)田草害治理帶來了新的巨大挑戰(zhàn)[9-10]。因此，農(nóng)田草害治理策略亟需進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化。

華南屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，高溫季節(jié)通常從6月持續(xù)到10月且降水充沛[11]，當(dāng)?shù)氐氖卟颂铩⑻鹩衩滋?、短期休耕地和果園中牛筋草(Eleusineindica)、光頭稗(Echinochloacolona)等雜草普遍大量發(fā)生，種子庫持續(xù)積累、規(guī)模龐大進(jìn)而加劇其惡性暴發(fā)，防控困難。農(nóng)戶和規(guī)模化作物生產(chǎn)基地通常采用滅生性除草劑進(jìn)行茬口清園和果園除草，并常配合鏟草和翻耕在作物播種前施用芽前除草劑。百草枯常用于香蕉園以及菜田茬口清園，并且在春季常替代草甘膦用于荔枝、柑橘等果園除草，而常用的芽前除草劑主要包括丁草胺、乙草胺、精異丙甲草胺和二甲戊靈等[12]。然而，簡單依賴化學(xué)除草劑，“有草即打藥”的模式不僅成本較高、效果有限，并且容易引發(fā)作物藥害等負(fù)面影響[13]。因此，明確各常用控草措施對高溫季節(jié)雜草群落綜合防效和后續(xù)發(fā)生格局影響，進(jìn)而采取綜合防控策略勢在必行。然而，針對華南地區(qū)農(nóng)田雜草群落及其綜合防控的研究較少，亟待拓展。因此，本文在廣州標(biāo)準(zhǔn)化菜田展開一系列試驗(yàn)，在高溫季節(jié)休耕50 d后進(jìn)行了雜草群落調(diào)查并采集田間土壤比較了不同溫度條件下雜草出苗和幼苗生長，此外，還研究了各常見控草措施處理30 d、50 d、70 d后的田間雜草群落結(jié)構(gòu)和發(fā)生特點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)田概況和小區(qū)設(shè)置

田間試驗(yàn)在廣州白云區(qū)國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)(23.39°N，113.42°E)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化菜田(52 m × 45 m)開展，試驗(yàn)田土壤質(zhì)地疏松(砂土∶壤土∶粘土=23∶40∶37，土壤pH值=6.1)，長期用于蔬菜種植。試驗(yàn)從2013年6月10日開始至10月10日結(jié)束，期間處于當(dāng)?shù)馗邷丶竟?jié)(圖1)，平均每天最高氣溫為31.6 ℃，最低氣溫24.7 ℃，降水量3.1 mm。

圖1 田間試驗(yàn)開展期間每天的最高溫(TH)、最低溫(TL)和降水量(Pr)Fig.1 Daily maximum temperatures (TH), minimum teperatures (TL) and precipitation (Pr) during field experiments 6-10日開始休耕，8-2日進(jìn)行小區(qū)控草試驗(yàn)

1.2 雜草群落調(diào)查和土壤出苗試驗(yàn)

試驗(yàn)田種植了一茬番茄后，2013年6月10日開始休耕至8月1日(共50 d)。休耕結(jié)束后，在田間均勻設(shè)置94個(gè)1 m × 1 m的樣方，通過調(diào)查每個(gè)樣方中各種雜草的蓋度研究了試驗(yàn)田間雜草群落結(jié)構(gòu)[14]。一些樣方中雜草分層重疊覆蓋土表導(dǎo)致雜草蓋度總和超過100%，例如草龍(Ludwigiahyssopifolia)在試驗(yàn)田間高80—100 cm位于雜草群落上層；牛筋草、碎米莎草(Cyperusiria)等高40 cm左右位于中層；母草(Linderniacrustacea)、馬齒莧(Portulacaoleracea)以及雜草幼苗高度低于10 cm位于最下層；另有藤本雜草魚黃草(Merremiahederacea)攀爬于其他雜草上。

同時(shí)在田間以內(nèi)徑20 mm的土壤取樣器取300個(gè)土表0—10 cm的土樣，帶回實(shí)驗(yàn)室后將土樣中的枯枝落葉等雜物挑除，混合均勻后分為2份，1份置于-20 ℃保存?zhèn)溆?，?份用于研究不同控制溫度條件下的土壤種子萌發(fā)和出苗情況，將其平均分為27份，分別裝入到8 cm × 5 cm的塑料花盆內(nèi)(土壤堆積的高度約3 cm)。將裝有上述土壤的花盆分別置于32 cm × 42 cm × 5 cm的托盤中，分別移入15 ℃恒溫、28 ℃ / 25 ℃、40 ℃ / 35 ℃等3個(gè)溫度處理的光照培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)箱設(shè)置光照/黑暗各12 h(光照強(qiáng)度約為8000 lx)，每個(gè)處理重復(fù)9次。在托盤中加水以便花盆從底部吸水而保持土壤濕潤，每天觀察每個(gè)花盆中的出苗情況。14 d后完成出苗試驗(yàn)，分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)花盆中禾草類、闊葉類和莎草類雜草幼苗株數(shù)和鮮重。

1.3 不同控草措施處理試驗(yàn)

2013年8月2日，將試驗(yàn)田均分為兩半，一半采用小型犁地機(jī)對土壤表層15 cm進(jìn)行淺耕，另一半不翻耕，然后在兩邊各建立30個(gè)1 m × 2 m的小區(qū)，共60個(gè)小區(qū)分別用于12個(gè)試驗(yàn)組(表1)，每個(gè)試驗(yàn)組重復(fù)5次，相鄰小區(qū)之間間隔30 cm，各個(gè)試驗(yàn)組在翻耕和不翻耕區(qū)內(nèi)分別隨機(jī)排列。處理后30 d、50 d和70 d分別調(diào)查各小區(qū)內(nèi)各種雜草的蓋度，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)(處理后70 d)在每個(gè)小區(qū)的中部設(shè)置1個(gè)50 cm × 50 cm的樣框，統(tǒng)計(jì)樣框中各種雜草的鮮重。所用百草枯為廣西農(nóng)大生物科技有限公司生產(chǎn)200 g/L水劑，其推薦的最高劑量為900 g a.i./hm2；丁草胺為廣州市廣農(nóng)化工有限公司生產(chǎn)的 50% 乳油，其推薦的最高劑量為1350 g a.i./hm2；乙草胺為江蘇健谷化工有限公司生產(chǎn)的50% 乳油，其推薦的最高劑量為750 g a.i./hm2；精異丙甲草胺為先正達(dá)(蘇州)作物保護(hù)有限公司生產(chǎn)的96%乳油，其推薦的最高劑量為2160 g a.i./hm2；二甲戊靈為江蘇東寶農(nóng)藥化工有限公司生產(chǎn)的330 g/L乳油，其推薦的最高劑量為1500 g a.i./hm2。丁草胺施用量采用推薦最高劑量，其它除草劑施用劑量參照當(dāng)?shù)匾?guī)模化菜場中的常用劑量標(biāo)準(zhǔn)。

表1 各試驗(yàn)組編號及處理方式Table 1 Weed control practices of 12 treatments in the experimental fields

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

基于SPSS18.0軟件采用單因素方差分析比較不同處理組之間相應(yīng)數(shù)值的差異性，各處理組之間方差整齊時(shí)采用LSD方法，方差不整齊時(shí)通過兩次開平方根進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至方差整齊后再采用LSD方法分析。

采用典范對應(yīng)分析來進(jìn)一步研究各控草措施對田間各種主要雜草發(fā)生和雜草群落結(jié)構(gòu)的影響。主要雜草的確定標(biāo)準(zhǔn)為其至少在1個(gè)試驗(yàn)組中的平均蓋度超過5%。分別建立“試驗(yàn)組-雜草蓋度”和“試驗(yàn)組-控草措施”數(shù)據(jù)矩陣，然后采用R軟件“Vegan”程序包中“cca”函數(shù)進(jìn)行典范對應(yīng)分析，采用“anova”函數(shù)對排序分析模型進(jìn)行檢驗(yàn)，并采用“envfit”函數(shù)檢驗(yàn)各控草措施對雜草群落影響的顯著性[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 處理前雜草調(diào)查

試驗(yàn)處理前的雜草調(diào)查總共記錄到31種田間雜草，其中禾草類4種、闊葉草22種、莎草類5種。在全部的94個(gè)樣方中出現(xiàn)的頻度超過10%的雜草有17種(表2)，牛筋草的頻度達(dá)到100%，其次是草龍(85.1%)、碎米莎草(75.5%)和勝紅薊(Ageratumconyzoides，67.0%)；平均蓋度最高的為牛筋草(51.6%)，然后是光頭稗(17.5%)、千金子(Echinochloacolonum，6.5%)、碎米莎草(6.0%)、草龍(3.8%)等。

試驗(yàn)處理70d后的雜草調(diào)查總共記錄到39種雜草，其中禾草類5種，莎草類5種，闊葉草29種。

2.2 溫度對土壤雜草種子出苗的影響

高溫(40 ℃ / 35 ℃)處理下試驗(yàn)進(jìn)行的第2天即有種子萌發(fā)，而到第3天平均每個(gè)花盆中的出苗數(shù)達(dá)12.3株；14 d后，禾草類幼苗數(shù)最多，而闊葉草幼苗數(shù)顯著最低(圖2)，幼苗鮮重與出苗數(shù)一致，禾草類雜草幼苗鮮重顯著最高(P< 0.05)，其次是莎草類，闊葉草幼苗鮮重遠(yuǎn)低于前兩者。28 ℃ / 25 ℃處理下第3天開始出苗，平均每個(gè)花盆的出苗數(shù)為2，顯著低于40 ℃ / 35 ℃處理下(P< 0.05)；處理14d后其出苗數(shù)與高溫處理下無顯著差異，然而其幼苗鮮重略低于高溫處理，并且該處理下闊葉草出苗數(shù)和鮮重均顯著高于高溫處理下的相應(yīng)數(shù)值(P< 0.05)。低溫(15 ℃)處理下到試驗(yàn)的第5天才觀察到有種子出苗，試驗(yàn)進(jìn)行14天后，15 ℃處理下雜草總出苗數(shù)和總鮮重顯著最低，并且闊葉類雜草分別占出苗數(shù)和幼苗總鮮重的91.6%和98.0%。

2.3 不同控草措施對雜草群落發(fā)生的影響

試驗(yàn)進(jìn)行期間，無控草措施對照組中雜草總蓋度逐步上升(圖3)，尤其是闊葉類雜草；莎草類雜草總蓋度也持續(xù)上升，然而到處理70 d時(shí)莎草類的主要雜草碎米莎草大量結(jié)實(shí)后枯亡，因而總蓋度明顯下降；禾草類雜草總蓋度總體而言波動較小，處理后50 d時(shí)馬唐(Digitariasanguinalis)、千金子大量結(jié)實(shí)后枯亡，同時(shí)土壤中禾草類持續(xù)出苗。

表2 試驗(yàn)田間出現(xiàn)頻度高于10%的雜草及其在處理前所調(diào)查94個(gè)樣方中的頻度和蓋度.Table 2 Franquency and mean coverage across the 94 quadrats for the 17 weed species with frequency higher than 10% surveyed before treatment in the experimental field

圖2 試驗(yàn)田土壤在不同溫度下培養(yǎng)14d后禾草類、闊葉草和莎草類雜草的出苗數(shù)和幼苗鮮重Fig.2 Amounts and weights of grass (G), broadleaf weeds (B) and sedge (S) seedlings emerged from the soil collected in the experement fields and incubated under different temperature regimes for 14 days同一處理下不同標(biāo)注字母表示該處理下相應(yīng)雜草類群的統(tǒng)計(jì)值之間差異顯著; NS: 無顯著差異

與無控草措施對照相比，以推薦最高劑量對田間雜草群落施用百草枯處理后，田間闊葉類雜草總蓋度上升的趨勢被明顯抑制(圖3)，百草枯處理后禾草類(主要為牛筋草)在短期內(nèi)再生，且土表種子大量出苗并快速生長，因而田間雜草群落結(jié)構(gòu)波動較小，禾草類雜草蓋度占全部雜草總蓋度的比例一直維持70%以上。處理70 d后，百草枯處理組中禾草類占全部雜草總鮮重的比例為91.7%，顯著(P< 0.05)高于無控草處理對照組中的相應(yīng)比例(30.1%)；相反闊葉類雜草鮮重占全部雜草鮮重的比例(6.2%)顯著(P< 0.05)低于無控草處理組(52.8%)。

圖3 對照組(CK1)和僅施用百草枯處理組(CK2，900 g a.i. /hm2)中處理后不同時(shí)期雜草蓋度Fig.3 Coverages of grass (G), broadleaf weeds (B) and sedge (S) in the two control treatments after different periods (“CK1”: with no weed control treatment, and “CK2”: treated with paraquat (900 g a.i. /hm2))圖中不同字母表示所對應(yīng)的處理之間差異顯著

百草枯處理后人工鏟除地表雜草，然后在翻耕和不翻耕的條件下分別施用4種不同的土壤處理劑進(jìn)行土表噴霧處理，結(jié)果表明，與對照(不施用土壤處理劑)相比(圖4)，在不翻耕情況下處理30 d后施用丁草胺、乙草胺、精異丙甲草胺和二甲戊靈雜草蓋度與對照(僅噴施百草枯處理)相比分別下降了72.9%、84.6%、83.9%和77.5%；而在翻耕情況則分別下降了96.9%、96.3%、96.0%和73.8%。在不翻耕情況下施用丁草胺處理50 d后雜草蓋度與對照無顯著差異，其它3種土壤處理劑處理下雜草蓋度均顯著低于對照；各處理組中禾草類蓋度快速恢復(fù)，并且闊葉草總蓋度均顯著(P< 0.05)高于對照組中。在翻耕條件下，4種土壤處理劑處理均強(qiáng)烈抑制了禾草類雜草發(fā)生量，然而在處理50 d后，闊葉類雜草大量發(fā)生。此外，在翻耕條件下，精異丙甲草胺處理對禾草類和莎草類的抑制效應(yīng)表現(xiàn)最為強(qiáng)烈，二甲戊靈處理后對莎草的控制效果相對不佳。處理70 d后雜草發(fā)生情況與處理50 d后相似，但總蓋度上升。

圖4 施用百草枯并進(jìn)行鏟草處理后翻耕(T)或不翻耕(NT)結(jié)合4種常用土壤處理劑處理后不同時(shí)期雜草蓋度(土壤處理劑包括丁草胺(BU)、乙草胺(AC)、精異丙甲草胺(ME)、二甲戊靈(PE))Fig.4 Coverages of grass (G), broadleaf weeds (B) and sedge (S) in treated with tillage (T) or non-tillage (NT) and different pre-emergency herbicides after weed removed by applying paraquat and following hoeing

2.4 不同控草措施對雜草群落結(jié)構(gòu)的影響

基于雜草在各小區(qū)內(nèi)發(fā)生蓋度調(diào)查數(shù)據(jù)，對各控草措施與處理70 d后的雜草群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行CCA排序，前2軸的特征根值分別為0.30和0.29，前3軸的累積信息解釋量達(dá)71.96%，排序模型檢驗(yàn)結(jié)果P< 0.01。各控草措施中，噴施百草枯、鏟草和翻耕處理均對試驗(yàn)田間雜草群落具有顯著影響(P< 0.01)，4種土壤處理除草劑中二甲戊靈的影響相對較高(P= 0.069)，其它幾種土壤處理劑影響較小(P> 0.3)。

在各種控草措施處理70 d后，田間各主要雜草在CCA排序圖中明顯分為兩個(gè)類群(圖 5)，即禾草類雜草加上莎草類的水虱草(Fimbristylismiliacea)和三頭水蜈蚣(Kyllingatriceps)分布于排序圖左側(cè)而其他闊葉類雜草和碎米莎草分布于排序圖右側(cè)。鏟草、翻耕和二甲戊靈處理呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)效應(yīng)(排序圖中對應(yīng)的線條間夾角較小)，并均明顯抑制試驗(yàn)田間禾草類主要雜草包括千金子、光頭稗、牛筋草、馬唐以及莎草類的三頭水蜈蚣的發(fā)生，而促進(jìn)控草處理70 d后闊葉類雜草如甜麻(Corchorusaestuans)、含羞草(Mimosapudica)、馬齒莧、勝紅薊(Ageratumconyzoides)、草龍、腋花蓼(Polygonumplebeium)、魚黃草、傘房花耳草(Hedyotiscorymbosa)等在群落中占優(yōu)。百草枯處理與鏟草和翻耕處理也呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)效應(yīng)，而與二甲戊靈處理呈現(xiàn)較弱的正相關(guān)。施用百草枯對處理70 d后，田間千金子和光頭稗發(fā)生的蓋度明顯受到抑制，而對馬唐、牛筋草、水虱草、三頭水蜈蚣、草龍、碎米莎草的田間發(fā)生蓋度影響較小，并促進(jìn)甜麻、含羞草、馬齒莧、腋花蓼、勝紅薊、傘房花耳草等非惡性雜草發(fā)生蓋度的上升。

圖5 不同控草措施處理70 d之后試驗(yàn)田間主要雜草蓋度與不同控草處理方式的典范對應(yīng)分析(CCA)前兩軸排序圖Fig.5 Canonical correspondence analysis (CCA) showing weed control practices and main weed species in the experimental field the dots suggesing weed species and the codes were coincident with that in Table 2, except for 18-21; 18: Mimosa pudica, 19: Corchorus aestuans, 20: Polygonim plebeium, and 21: Kyllinga triceps

3 討論

高溫季節(jié)是耕地中草害暴發(fā)的高峰期，尤其是在華南高溫高濕的氣候條件下，田間雜草泛濫成災(zāi)，土壤中雜草種子庫龐大并與地上雜草危害相輔相成，防控極為困難。本文的研究反映了華南地區(qū)高溫季節(jié)蔬菜田雜草群落發(fā)生特征，并揭示了當(dāng)?shù)爻Ｓ每夭荽胧Ω邷丶竟?jié)雜草群落防效和后續(xù)發(fā)生格局的影響，進(jìn)而為針對性地制定田間草害高效、可持續(xù)控制策略提供參考。

3.1 禾草類雜草在高溫季節(jié)蔬菜田中危害嚴(yán)重

在高溫季節(jié)，試驗(yàn)田間禾草類雜草種類較少但發(fā)生量占據(jù)絕對優(yōu)勢，闊葉類雜草種類較多但發(fā)生量較低，莎草類雜草種類較少而碎米莎草和水虱草有時(shí)發(fā)生較重，這反應(yīng)了華南地區(qū)高溫季節(jié)田間雜草發(fā)生的典型格局。試驗(yàn)田間危害最重的雜草為牛筋草(試驗(yàn)前蓋度為51.6%)，隨后是光頭稗(試驗(yàn)前蓋度為17.5%)、千金子(試驗(yàn)前蓋度為6.5%)、碎米莎草(試驗(yàn)前蓋度為6%)。闊葉類雜草中草龍的蓋度最高，試驗(yàn)前蓋度為3.8%。此外，馬唐和水虱草的發(fā)生量也較高。

試驗(yàn)田間土壤置于室內(nèi)控制溫度下的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在高溫處理下禾草類雜草出苗數(shù)和幼苗生長對闊葉草類均具有顯著優(yōu)勢。這與這幾種禾草類雜草的生物學(xué)特性密切相關(guān)。牛筋草是世界上危害最重的18種惡性雜草之一，其種子適宜在高于25 ℃的溫度條件下萌發(fā)，且在光照或黑暗下以及0—1 cm的土層中均可萌發(fā)[16-17]，而在15 ℃以下幾乎不萌發(fā)。此外，牛筋草單株種子產(chǎn)量可達(dá)5萬枚以上，每公頃牛筋草可產(chǎn)生4.25 t種子[16]。因此，在高溫季節(jié)即使在田間土壤雜草蓋度較高或者薄層土壤覆蓋的情況下，牛筋草種子仍能大量出苗。類似地，光頭稗也是世界上危害最重的惡性雜草之一，其種子出苗對高溫適應(yīng)力極強(qiáng)，而在遮光和覆土0.5 cm下也有少量種子出苗[18]，馬唐[19]和千金子[20]種子出苗偏好高溫，而在15 ℃以下幾乎不出苗。此外，水虱草和碎米莎草種子出苗也偏好高溫條件[21]。

在噴施百草枯但不鏟草和翻耕情況下牛筋草和光頭稗種子(尤其是前者)依然能夠出苗并快速生長，而碎米莎草、草龍、千金子、水虱草、鱧腸(Ecliptaprostrata)、馬齒莧、勝紅薊等雜草種子萌發(fā)均需光照條件[21- 23]，因此植被遮光會抑制其出苗。百草枯處理后進(jìn)行鏟除、翻耕或土壤處理除草劑可有效控制禾草類的危害(圖4)。隨著氣溫略降低，闊葉類雜草出苗和幼苗生長大幅上升，在無控草措施處理下試驗(yàn)田間的闊葉類雜草開始占優(yōu)勢。

據(jù)政府間氣候變化委員會第四次報(bào)告(www.ipcc.cg/SPM13apr07.pdf)，到本世紀(jì)末，全球平均氣溫較20世紀(jì)末上升1.1—6.4 ℃，并且酷熱、干旱、暴雨事件趨于頻繁[10]。氣溫升高會促進(jìn)牛筋草、光頭稗等禾草類雜草的發(fā)生，而暴雨事件則可促進(jìn)這些惡性雜草種子的漂移擴(kuò)散，加劇其危害。氣候暖化和氣候的不確定性上升對高溫季節(jié)農(nóng)田雜草群落發(fā)生格局及演替趨勢的影響值得深入研究。

3.2 在高溫季節(jié)里不同土壤處理控草措施下蔬菜田雜草發(fā)生格局

農(nóng)田中雜草種類通常具有一定的多樣性，尤其是土壤種子庫中往往有各種類群雜草而難以控制[24]，因而針對一類雜草危害采取特定控草措施防除后形成的生態(tài)位空白易促進(jìn)其它類群雜草大量出苗和暴發(fā)[1]。試驗(yàn)田間在各種控草措施處理70 d后，各主要雜草在CCA排序圖明顯分為兩個(gè)類群。在田間兩個(gè)雜草類群此消彼長，例如在禾草類雜草蓋度較低的處理組中，馬齒莧、草龍、勝紅薊、鱧腸等闊葉草以及碎米莎草發(fā)生蓋度相應(yīng)上升。施用百草枯并采取鏟草和翻耕清理試驗(yàn)田間雜草地上植被后，禾草發(fā)生蓋度顯著下降而碎米莎草發(fā)生量大幅上升；而配合使用土壤處理劑處理50 d后闊葉類雜草開始暴發(fā)，尤其是與土壤翻耕配合使用情況下，闊葉類雜草占絕對優(yōu)勢(圖4)。施用百草枯并鏟草處理后，無論翻耕或者不翻耕，試驗(yàn)田間草害在30 d內(nèi)即恢復(fù)至60%蓋度，而噴施土壤處理劑可有效控制30 d內(nèi)草害的重新暴發(fā)。相對而言，丁草胺和二甲戊靈的持效期較短[25]，在施用30 d時(shí)在田間觀察到大量雜草出苗，而至50 d時(shí)相應(yīng)處理下草害已經(jīng)與無土壤處理組接近，乙草胺和精異丙甲草胺控草持效性相對較長，與土壤翻耕配合使用的情況下，施用50 d后試驗(yàn)組中雜草總蓋度與無土壤處理劑處理相比分別下降50%以上。

近年來，隨著田間用工成本的快速上漲，農(nóng)田中人工鏟草和翻耕頻度趨于下降，因而，高溫季節(jié)田間禾草類雜草以及水虱草、三頭水蜈蚣等的危害可能進(jìn)一步加劇。許多研究表明，免耕和少耕會促進(jìn)多年生雜草危害[7,26]；在菲律賓開展的研究也表明免耕田間升馬唐(Digitariaciliaris)、光頭稗、牛筋草、勝紅薊、鱧腸(Ecliptaprostrata)和馬齒莧出苗量顯著高于傳統(tǒng)耕作的農(nóng)田[8]。

3.3 高溫季節(jié)蔬菜田雜草群落綜合防控

高溫季節(jié)里華南地區(qū)旱作物田中牛筋草、光頭稗、馬唐發(fā)生量極大，農(nóng)民通常采用滅生性除草劑進(jìn)行清園和殺滅田埂上的雜草，然而這3種雜草種子量大、適應(yīng)性強(qiáng)，因而容易產(chǎn)生對除草劑的抗性。據(jù)世界抗除草劑雜草種群數(shù)據(jù)庫(http://www.weedscience.org)的記錄，當(dāng)前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的牛筋草抗性種群多達(dá)25個(gè)，分布于包括我國在內(nèi)的8個(gè)國家，涉及抗草甘膦、百草枯、草銨膦、吡氟禾草靈、氟樂靈、二甲戊靈、嗪草酮(metribuzin)、烯草酮、氰氟草酯、高效氟吡甲禾靈等；光頭稗也已有23個(gè)抗除草劑種群被發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)，涉及包括草甘膦、二氯喹啉酸等14種除草劑；而馬唐也有11個(gè)抗藥性種群被發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)，涉及11種除草劑[27]。農(nóng)戶在清理非耕地雜草時(shí)噴施除草劑的劑量容易偏高，因而非耕地中雜草更容易形成抗性[17]，抗性雜草種子隨水流、風(fēng)、聯(lián)合收割機(jī)等傳播造成巨大隱患。因而在高溫季節(jié)防控田間和田埂雜草時(shí)應(yīng)充分考慮雜草抗藥性威脅，避免大量噴施單一除草劑，同時(shí)應(yīng)盡量減少雜草種子庫的輸入、促進(jìn)其耗竭。

本研究結(jié)果表明，在禾草類雜草暴發(fā)的田間鏟除地上雜草植被后采用土壤處理除草劑可有效控制禾草類雜草危害，尤其是采用乙草胺或精異丙甲草胺配合土壤翻耕處理；而殺滅并鏟除雜草后不采用土壤處理除草劑草害極容易重新暴發(fā)。此外，在我國華南高溫季節(jié)，控制蔬菜田中禾草類危害時(shí)，應(yīng)警惕馬齒莧、草龍、勝紅薊、鱧腸等闊葉類雜草危害，針對性地采取預(yù)防措施。例如在播種前，通過在田間調(diào)控濕度條件誘發(fā)雜草種子大量出苗后及時(shí)集中殺滅，進(jìn)而耗竭表層土壤種子庫[28]；鑒于馬齒莧、草龍、勝紅薊、鱧腸、碎米莎草等雜草種子出苗均需要光照[22]，可考慮利用秸稈或生物質(zhì)地膜覆蓋土表以控制雜草出苗[28]；也可考慮輪換采用高溫火焰、高溫蒸汽、紅外、微波等熱除草技術(shù)用于田間控草[28- 30]。此外，不同施肥和輪作模式對農(nóng)田雜草群落發(fā)生動態(tài)的調(diào)控效應(yīng)值得深入研究[31]。

致謝:本研究得到華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陳曉鴻、余培杰同學(xué)的幫助，特此致謝。

[1] Booth B D, Swanton C J. Assembly theory applied to weed communities. Weed Science, 2002, 50(1): 2- 13.

[2] Chen G Q, He Y H, Qiang S. Increasing seriousness of plant invasions in croplands of Eastern China in relation to changing farming practices: A case study. PloS ONE, 2013, 8(9): e 74136.

[3] Colbach N, Granger S, Guyot S H M, Mézière D. A trait-based approach to explain weed species response to agricultural practices in a simulation study with a cropping system model. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2014, 183: 197- 204.

[4] Shaner D L, Beckie H J. The future for weed control and technology. Pest Management Science, 2014,70(9): 1329- 1339.

[5] 李淑順, 張連舉, 強(qiáng)勝. 江蘇中部輕型栽培稻田雜草群落特征及草害綜合評價(jià). 中國水稻科學(xué), 2009, 23(2): 207- 214.

[6] Chauhan B S, Opea J. Effect of tillage systems and herbicides on weed emergence, weed growth, and grain yield in dry-seeded rice systems. Field Crops Research, 2012, 137: 56- 69.

[7] Thomas A G, Derksen D A, Blackshaw R E, Van Acker R C, Légère A, Watson P R, Turnbull G C. A multistudy approach to understanding weed population shifts in medium-to long-term tillage systems. Weed Science, 2004, 52(5): 874- 880.

[8] Chauhan B S, Johnson D E. Influence of tillage systems on weed seedling emergence pattern in rainfed rice. Soil and Tillage Research, 2009, 106(1): 15- 21.

[9] Clements D R, Ditommaso A. Climate change and weed adaptation: can evolution of invasive plants lead to greater range expansion than forecasted? Weed Research, 2011, 51(3): 227- 240.

[10] Thornton P K, Ericksen P J, Herrero M, Challinor A J. Climate variability and vulnerability to climate change: A review. Global Change Biology, 2014, DOI: 10.1111/gcb.12581.

[11] 廣東省統(tǒng)計(jì)局. 廣東統(tǒng)計(jì)年鑒. 北京: 中國統(tǒng)計(jì)出版社, 2013.

[12] 劉偉良, 范浩強(qiáng), 劉振昌, 劉志文. 華南地區(qū)瓜菜田間雜草防治技術(shù). 中國瓜菜, 2012, 25(3): 63- 64.

[13] 陳國奇, 田興山, 馮莉. 南方二氯喹啉酸殘留藥害早期診斷和預(yù)警亟待研究. 雜草科學(xué), 2014, 32(1): 96- 100.

[14] Poggio S L, Ghersa C M. Species richness and evenness as a function of biomass in arable plant communities. Weed Research, 2011, 51(3): 241- 249.

[15] Legendre P, Legendre L. Numerical Ecology. Amsterdam: Elsevier, 2012.

[16] Holm L G, Plucknett D L, Pancho J V, Herberger J P. The World's Worst Weeds: Distribution and Biology. Honolulu: University Press of Hawaii, 1977.

[17] 楊彩宏, 田興山, 馮莉, 岳茂峰. 牛筋草對草甘膦的抗藥性. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 45(10): 2093- 2098.

[18] Chauhan B S, Johnson D E. Seed germination ecology of junglerice (Echinochloacolona): A major weed of rice. Weed Science, 2009, 57(3): 235- 240.

[19] King C A, Oliver L R. A model for predicting large crabgrass (Digitariasanguinalis) emergence as influenced by temperature and water potential. Weed Science, 1994, 42(4): 561- 567.

[20] Benvenuti S, Dinelli G, Bonetti A. Germination ecology ofLeptochloachinensis: a new weed in the Italian rice agro-environment. Weed Research, 2004, 44(2): 87- 96.

[21] Chauhan B S, Johnson D E. Ecological studies onCyperusdifformis,CyperusiriaandFimbristylismiliacea: three troublesome annual sedge weeds of rice. Annals of Applied Biology, 2009, 155(1): 103- 112.

[22] Chauhan B S. Weed ecology and weed management strategies for dry-seeded rice in Asia. Weed Technology, 2012, 26(1): 1- 13.

[23] 林忠寧, 劉明香, 韓海東, 陳敏健. 勝紅薊種子發(fā)芽檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化研究. 種子, 2008, 27(4): 106- 108.

[24] Goggin D E, Powles S B. Fluridone: a combination germination stimulant and herbicide for problem fields? Pest Management Science, 2014, 70(9): 1418- 1424.

[25] 農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所. 農(nóng)藥合理使用指南. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2009: 51- 78.

[26] 陳國奇, 郭水良, 印麗萍. 外來入侵種植物學(xué)性狀和環(huán)境因子間關(guān)系的典范對應(yīng)分析. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào): 農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版, 2008, 34(5): 571- 577.

[27] Heap I. The International Survey of Herbicide Resistant Weeds. 2014; Available from: www.weedscience.org.

[28] Fontanelli M, Raffaelli M, Martelloni L, Frasconi C, Ginanni M, Peruzzi A. The influence of non-living mulch, mechanical and thermal treatments on weed population and yield of rainfed fresh-market tomato (SolanumlycopersicumL.). Spanish Journal of Agricultural Research, 2013, 11(3): 593- 602.

[29] Melander B, Rasmussen I A, Bàrberi P. Integrating physical and cultural methods of weed control-examples from European research. Weed Science, 2005, 53(3): 369- 381.

[30] De Cauwer B, Fagot M, Beeldens A, Boonen E, Bulcke R, Reheul D. Integrating preventive and curative non-chemical weed control strategies for concrete block pavements. Weed Research, 2014, 54(1): 97- 107.

[31] 董春華, 曾鬧華, 高菊生, 劉強(qiáng), 徐明崗, 文石林. 長期有機(jī)無機(jī)肥配施對稻田雜草生長動態(tài)的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 34(24): 7329-7337.

Influences of different weed control practices on hot-season vegetable-field weed communities in South China

CHEN Guoqi, FENG Li, TIAN Xingshan*

PlantProtectionResearchInstitute,GuangdongAcademyofAgriculturalSciences,GuangdongProvincialKeyLaboratoryofHighTechnologyforPlantProtection,Guangzhou510640，China

In South China during the hot season, which commonly lasts from June to October, weeds infest arable lands. The shifts in farming practices and climate change have brought new challenges to cropland weed management. Therefore, further research is needed to elucidate patterns of weed community occurrence during the hot season. To investigate weed community occurrence patterns and the effectiveness and subsequent influence of different weed control practices on weed occurrence, we conducted a series of field surveys and weed-control field experiments during the hot season on standard vegetable farms, as well as soil incubation studies in growth chambers under different temperature regimes. The experiments were conducted in Guangzhou city (located in South China) from June 10 to October 10, 2013. After a 50-day fallow period beginning on June 10, the weed community of the studied field was dominated by a few species of grass, with broadleaf weeds exhibiting high species diversity but lower coverage, and sedges having lower species diversity and coverage.Eleusineindicawas mono-dominant among the 31 weed species observed in the experimental vegetable field.Echinochloacolona,Leptochloachinensis,Cyperusiria, andLudwigiahyssopifoliaalso showed high coverage. With respect to soil collected from the experimental field immediately after the fallow period, seedlings of grasses and sedges emerged and grew better under high temperature conditions, especially at 40 ℃ / 35 ℃, but were all strongly inhibited at 15 ℃. Seedlings of broadleaf weeds emerged and grew well at 15 ℃, while their growth was constrained at 40 ℃ / 35 ℃. After treatment with paraquat (900 g a.i./hm2), the trend of increasing dominance of broadleaf weeds in the experimental field was transformed into continuous mono-dominance of grasses. After application of paraquat followed by hoeing, weeds re-covered >60% of the soil surface after 30 days. In contrast, weed coverage was decreased by 72.9%, 84.6%, 83.9%, or 77.5% when followed by an application of the pre-emergence herbicides butachlor (1350 g a.i./hm2), acetochlor (750 g a.i./hm2), metolachlor (750 g a.i./hm2), or pendimethalin (600 g a.i./hm2), respectively. Furthermore, tillage to 15 cm after hoeing and before the application of pre-emergence herbicide greatly improved weed control effectiveness. Canonical correspondence analysis (CCA) suggested that the application of paraquat, hoeing, and tillage all showed significant (P< 0.01) influences on the weed community structure of the studied vegetable field 70 days after weed control treatments. After 70 days, paraquat application had strongly negative effects on the occurrence ofEchinochloacolonaandLeptochloachinensisand strongly positive influences on the occurrence ofMimosapudica,Corchorusaestuans,Ageratumconyzoides, andPortulacaoleracea. Hoeing and tillage had strongly negative influences on the occurrence ofEleusineindica,Echinochloacolona,Leptochloachinensis,Digitariasanguinalis,Fimbristylismiliacea, andKyllingatricepsand strongly positive effects on the occurrence of broadleaf weeds. Common weed species in the experimental fields formed two clear groups in the CCA biplot with respect to the first two axes, namely (1) grass species plus two sedges,F.miliaceaandK.triceps, and (2) broadleaf weed species plusCyperusiria.

South China; hot season; weed community; paraquat; tillage; hoeing; pre-emergence herbicide

國家科技支撐計(jì)劃(2012BAD19B02)；廣東省農(nóng)業(yè)科技研究團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2012A020100009)

2014- 04- 14;

日期:2015- 04- 20

10.5846/stxb201404140722

*通訊作者Corresponding author.E-mail: xstian@tom.com

陳國奇，馮莉，田興山.不同控草措施對高溫季節(jié)華南地區(qū)蔬菜田雜草群落的影響.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(22):7444- 7453.

Chen G Q, Feng L, Tian X S.Influences of different weed control practices on hot-season vegetable-field weed communities in South China.Acta Ecologica Sinica,2015,35(22):7444- 7453.