王紅燕,陳 垣,2**,郭鳳霞**,焦旭升,張碧全,劉慧莉

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院/甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省中藥材規(guī)范化生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省藥用植物栽培育種工程研究中心 蘭州 730070;2.甘肅中天藥業(yè)有限責(zé)任公司/甘肅省特色藥用植物資源保護(hù)與利用工程實(shí)驗(yàn)室/甘肅省特色藥材規(guī)范化可追溯栽培工程技術(shù)研究中心 定西 748100)

黨參為桔梗科(Campanulaceae)黨參屬植物黨參[Codonopsis pilosula(Franch)Nannf.]、素花黨參[C.pilosulaNannf.var.modesta(Nannf.)L.T.Shen]或川黨參[C.tangshenOliv.]的干燥根,具有健脾益肺,養(yǎng)血生津等功效[1]。甘肅省境內(nèi)地形復(fù)雜,海拔高低懸殊,形成強(qiáng)輻射、寒旱和缺氧等特殊自然資源[2],這種得天獨(dú)厚的氣候形成了藥用植物資源的棲息地,使甘肅成為中藥材主產(chǎn)區(qū)[3]。

然而,復(fù)雜多變的氣候和生態(tài)條件也形成了多樣的雜草類(lèi)群。黨參多年栽培成藥,第1年種子育苗,第2～3年成藥栽培[4]。黨參種子很小,千粒重僅0.30 g左右[5],幼苗生長(zhǎng)緩慢[4],這為雜草的滋生和生態(tài)位擴(kuò)張創(chuàng)造了優(yōu)勢(shì)條件。雜草蔓延不僅抑制黨參的生長(zhǎng)發(fā)育,還引發(fā)各種病蟲(chóng)害,田間管理成本的增加降低了參農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入。盡管除草劑在短期內(nèi)起到一定作用[6],但其生態(tài)安全性已引起關(guān)注。從我國(guó)農(nóng)田除草劑使用現(xiàn)狀來(lái)看,除草劑的過(guò)量使用、不當(dāng)使用和單一長(zhǎng)時(shí)間使用等,都會(huì)對(duì)環(huán)境及植物造成嚴(yán)重的負(fù)面影響,同時(shí),會(huì)加速雜草耐藥性的產(chǎn)生,使雜草的群體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,影響除草效率[7-9]。而土壤熏蒸劑是防治土傳病蟲(chóng)草害的高效、低毒、低殘留的化學(xué)熏蒸劑[10],并且對(duì)雜草從源頭進(jìn)行防控,對(duì)改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、顯著減少田間化學(xué)農(nóng)藥使用量和降低勞動(dòng)成本,提高單位產(chǎn)量和效益具有較好的現(xiàn)實(shí)意義。

棉隆(dazomet)是一種固態(tài)熏蒸劑,在潮濕土壤中會(huì)產(chǎn)生活性成分異硫氰酸甲酯,在密閉條件下可有效熏殺土壤有害生物[11-16]。棉隆已廣泛用于農(nóng)田土壤改良,通過(guò)影響土壤微生態(tài)減輕連作障礙、自毒和病蟲(chóng)草害等[16-21]。靳曉山等[21]研究了98%棉隆微粒劑的有效性及安全性,提出用藥量45 g?m?2密封消毒20 d 對(duì)人參(Panax ginsengC.A.Mey.)田雜草防治效果最佳,且未觀察到藥害。至今其對(duì)黨參田雜草防效的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。宕昌縣是黨參主產(chǎn)區(qū)[22],草害成為限制黨參育苗成效的主要障礙因子。因此,本文采用多指標(biāo)體系[23-25]系統(tǒng)研究棉隆消毒的抑草效應(yīng),結(jié)果可為黨參育苗田雜草高效低毒防控技術(shù)途徑提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年3?10月在甘肅省隴南市宕昌縣理川鎮(zhèn)拉沙村甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)基地(104°01′E,33°46′N(xiāo))進(jìn)行,海拔2300 m。試區(qū)周邊

與15 村相鄰,耕地面積2113 hm?2。屬典型亞溫帶氣候,年均氣溫7.5 ℃,1月平均氣溫?2.9 ℃,最低氣溫?16.9 ℃,7月平均氣溫25.9 ℃,最高氣溫34.0 ℃。年均降雨量583.9 mm,相對(duì)濕度66.0%,日照時(shí)數(shù)1986.5 h,無(wú)霜期121 d 左右。土壤肥力狀況如表1所示。

表1 試驗(yàn)地棉隆消毒和未消毒處理的土壤肥力狀況Table 1 Soil fertility of the tested soil under treatments of fumigation of azomet and non-fumigaiton

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與土壤消毒處理

采用單因素試驗(yàn)方案,有棉隆土壤熏蒸消毒(F)和未消毒對(duì)照(CK)2 個(gè)處理。在蒙古黃芪[Astragalus membranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao]成藥栽培黨參育苗基礎(chǔ)上,采用配對(duì)設(shè)計(jì),3 次重復(fù),共6 個(gè)小區(qū),小區(qū)面積30 m2(6 m×5 m)。為方便實(shí)施管理,減少系統(tǒng)誤差,將試驗(yàn)地按南北走向劃分為2 個(gè)相鄰平行的長(zhǎng)區(qū)(16 m×6 m),然后在長(zhǎng)區(qū)按東西走向劃分為3 個(gè)區(qū)組,每區(qū)組包含2 個(gè)成對(duì)小區(qū),試驗(yàn)地四周及長(zhǎng)區(qū)中間起埂(寬0.80 m,高0.50 m)相隔,埂上覆黑膜以防消毒時(shí)相鄰小區(qū)串氣和人為擾動(dòng),北邊長(zhǎng)區(qū)3 個(gè)小區(qū)實(shí)施土壤消毒,南邊長(zhǎng)區(qū)3個(gè)小區(qū)實(shí)施未消毒對(duì)照,長(zhǎng)區(qū)內(nèi)小區(qū)間距0.50 m。參照靳曉山等[21]的試驗(yàn)結(jié)果,選擇棉隆用藥量45 g?m?2,消毒時(shí)間25 d。2019年3月15日結(jié)合整地在消毒區(qū)撒施棉隆量1.34 kg,施后深翻30 cm,然后用黑膜密封長(zhǎng)區(qū)四周壓實(shí)。2019年4月10日揭膜透氣,先揭去周邊膜,通風(fēng)1.0 h 后再全部揭膜,晾曬5 d 后于4月14日深翻敞氣,5月6日播前結(jié)合整地再次深翻耙平。除處理不同外,未消毒對(duì)照田間管理與消毒田處理一致。

選用的棉隆微粒劑含98%異硫氰酸甲酯(C5H10N2S2)(壟鑫牌,南通施壯化工有限公司,江蘇南通),由甘肅博圣元生態(tài)科技有限公司提供。黨參種子2018年10月采收,由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)陳垣教授鑒定為黨參種子,風(fēng)干后備用。

1.3 黨參育苗

黨參育苗試驗(yàn)在上述對(duì)應(yīng)小區(qū)進(jìn)行。2019年5月7日在土壤消毒田和未消毒對(duì)照田采用撒播育苗,小區(qū)播種量90.0 g(3.0 g?m?2),播后覆蓋遮陽(yáng)網(wǎng)(60%遮光率)。黨參全生育期不用除草劑,其他管理同大田。

1.4 雜草調(diào)查統(tǒng)計(jì)

黨參播種后在土壤消毒田和未消毒對(duì)照田重復(fù)小區(qū)內(nèi)用白線(xiàn)和鐵釘劃定1 m×1 m 的小樣方,綜合梁偉等[23]和趙利等[26]的方法,根據(jù)黨參生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn),按照大田除草時(shí)期和方法,對(duì)各樣方雜草逐株拔除鑒定,在出苗期首次統(tǒng)計(jì)雜草種類(lèi)和株數(shù),測(cè)定總鮮生物量(精度1/100 g),以后根據(jù)天氣情況每隔20～30 d統(tǒng)計(jì)1 次,直到黨參倒苗越冬為止,共統(tǒng)計(jì)7 次,分別在土壤消毒后81 d、93 d、117 d、135 d、157 d、190 d 和218 d 統(tǒng)計(jì)(以消毒當(dāng)天為第0 天,對(duì)應(yīng)時(shí)間分別為6月4日、6月20日、7月10日、7月28日、8月19日、9月21日和10月19日)。為防止樣方外雜草種子落入樣方內(nèi)影響雜草群落實(shí)際演變特征,每次統(tǒng)計(jì)前先拔除樣方外雜草,最后計(jì)算多級(jí)指標(biāo)及各處理雜草相似度[23-26]。

式中:FW為雜草頻率(weed frequency),m為某種雜草出現(xiàn)的樣方數(shù),N為調(diào)查樣方總數(shù);FR為雜草相對(duì)頻率(relative frequency),SW為樣方內(nèi)總雜草種數(shù);D為雜草密度(density),ni為某種雜草株數(shù),S為樣方面積;DR為相對(duì)密度(relative density),M為該處理所有樣方雜草總株數(shù);AR為相對(duì)豐度(relative abundance);IWR為雜草豐度指數(shù)(weed richness index),指雜草種類(lèi)豐富程度;Pi為某種雜草發(fā)生頻度,Mi為樣方內(nèi)第i種雜草株數(shù);H'為雜草種類(lèi)香農(nóng)多樣性指數(shù)(weed Shannon-Wiener index),該值越大,群落中雜草種類(lèi)越多;IS為雜草辛普森指數(shù)(weed Simpson’s index),其值越大,優(yōu)勢(shì)度越低;IE為均勻度指數(shù)(weed evenness index),指群落中雜草分布的均勻度;WCs為雜草Sorenson 群落相似度(weed community similarity),j為在處理TA和TB共同發(fā)生的雜草種類(lèi)數(shù),TA和TB分別為處理A 和B 樣方雜草種類(lèi)總數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

采用Excel 2003 統(tǒng)計(jì)軟件作圖,利用DPS 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)兩育苗田各時(shí)期雜草指標(biāo)單因素方差分析(One-way ANOVA),多重比較選Duncan 法。圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)表示平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤(mean±SE)。

2 結(jié)果與分析

2.1 播前土壤熏蒸消毒對(duì)黨參育苗田雜草發(fā)生種類(lèi)的影響

棉隆土壤熏蒸消毒對(duì)黨參育苗田雜草發(fā)生種類(lèi)具有極顯著影響(P<0.01)(圖1)。與未消毒對(duì)照田相比較,消毒后93 d(6月20日)、117 d(7月10日)、157 d(8月19日)、190 d(9月21日)和218 d(10月19日)消毒田雜草種類(lèi)均顯著減少(P<0.05),消毒后81 d(6月4日)極顯著減少(P<0.01),且兩田雜草消長(zhǎng)趨勢(shì)基本一致。平均而言,消毒田較未消毒對(duì)照田減少39.8%(P<0.05)。

相對(duì)豐度值綜合了雜草發(fā)生頻率和密度2 個(gè)指標(biāo),可反映雜草優(yōu)勢(shì)度,相對(duì)豐度為0 表示該種雜草未發(fā)生。土壤消毒田與未消毒對(duì)照田雜草種群組成均較為復(fù)雜,相對(duì)豐度變幅分別為0～1.53 和0～1.20,再生優(yōu)勢(shì)雜草種群因土壤處理和黨參生長(zhǎng)階段的不同表現(xiàn)較大差異(表2)。各處理不同時(shí)期雜草平均相對(duì)豐度≥0.10 的雜草共6 種,占發(fā)現(xiàn)雜草種類(lèi)的42.9%,相對(duì)豐度依次為田旋花(Convolvulus arvensis,0.70)>刺兒菜(Cirsium arvense,0.24)>鵝腸菜(Myosoton aquaticum,0.23)>狗尾草(Setaria viridis,0.21)>薺(Capsella bursa-pastoris,0.12)>長(zhǎng)裂苦苣菜(Sonchus brachyotus,0.11)。相對(duì)豐度≥0.20 的雜草共4 種,分別為田旋花、刺兒菜、鵝腸菜和狗尾草,占發(fā)生雜草的28.6%,其余雜草相對(duì)豐度<0.10(表2)。以相對(duì)豐度≥0.20 為優(yōu)勢(shì)種群判定,6月上旬初生優(yōu)勢(shì)雜草5 種,未消毒對(duì)照田僅2 種。6月下旬(消毒后93 d)后消毒田再生雜草優(yōu)勢(shì)種逐漸減少,未消毒對(duì)照田卻逐漸增多。在黨參整個(gè)育苗期,消毒田均未發(fā)生萹蓄、灰綠藜和細(xì)果角茴香,田旋花均占優(yōu)勢(shì),而未消毒對(duì)照田鵝腸菜占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

消毒后81 d(6月上旬)兩育苗田黨參出苗期初生雜草種類(lèi)均較多,消毒田7 種,未消毒對(duì)照田12 種。拔除后6月下旬(消毒后93 d)開(kāi)始兩育苗田再生雜草消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)也表現(xiàn)顯著差異,消毒田再生雜草8 種[未再生:黃芪(Astragalus membranaceus);新生:狗尾草和錦葵(Malva cathayensis)],而未消毒對(duì)照田再生9種[未再生:萹蓄(Polygonum aviculare)、刺兒菜、錦葵和黃芪;新生:灰綠藜(Chenopodium glaucum)]。消毒后117 d(7月中旬)兩育苗田再生雜草種類(lèi)均減少,消毒田較未消毒對(duì)照田減少4 種(鵝腸菜、長(zhǎng)裂苦苣菜、灰綠藜和薺)。消毒后135 d(7月下旬)兩育苗田均發(fā)生雜草3 種,鵝腸菜和田旋花共同發(fā)生,刺兒菜僅在消毒田,而長(zhǎng)裂苦苣菜僅在未消毒對(duì)照田持續(xù)再生。消毒后157 d(8月下旬)消毒田再生3種(未再生:鵝腸菜;又再生:狗尾草),未消毒對(duì)照田再生4 種(鵝腸菜和長(zhǎng)裂苦苣菜持續(xù)發(fā)生,田旋花和刺兒菜共同發(fā)生)。消毒后190 d(9月下旬)狗尾草、田旋花、長(zhǎng)裂苦苣菜和刺兒菜在兩田共同發(fā)生,未消毒對(duì)照田又發(fā)生鵝腸菜。消毒后218 d(10月下旬)消毒田長(zhǎng)裂苦苣菜持續(xù)發(fā)生,未消毒對(duì)照田又發(fā)生狗尾草、田旋花和刺兒菜,兩田均又發(fā)生蒲公英和薺。

表2 還顯示,在黨參育苗期共發(fā)生雜草14 種,隸屬10 科14 屬。其中,菊科(Compositae)3 種,占發(fā)生雜草種類(lèi)的21.4%;莧科(Amaranthaceae)和蓼科(Polygonaceae)各2 種(占14.3%);十字花科(Cruciferae)、石竹科(Caryophyllaceae)、旋花科(Convolvulaceae)、罌粟科(Papaveraceae)、豆科(Leguminosae)、禾本科(Gramineae)和錦葵科(Malvaceae)各1 種,均占7.1%。7月中旬后香藜(Dysphania botrys)、心葉野蕎麥(Fagopyrum gilesii)、薺和錦葵未再發(fā)生。鵝腸菜、長(zhǎng)裂苦苣菜、田旋花、狗尾草和刺兒菜在未消毒對(duì)照田持續(xù)發(fā)生。消毒田較未消毒對(duì)照田初生雜草減少5 種(萹蓄、狗尾草、長(zhǎng)裂苦苣菜、錦葵和細(xì)果角茴香),再生雜草減少2 種(灰綠藜和細(xì)果角茴香)。

表2 播前棉隆土壤消毒與未消毒黨參育苗田不同時(shí)期雜草種類(lèi)及相對(duì)豐度Table 2 Comparison of weed species and relative abundance in Codonopsis pilosula seedlings fields in different times with or without dazomet fumigation before sowing

2.2 播前土壤熏蒸消毒與未消毒黨參育苗田雜草相似度分析

在消毒田與對(duì)照田黨參育苗期發(fā)生雜草相似度為83.30%。表3 顯示,消毒田初生和再生雜草群落相似度變幅為0.25～0.86,極差0.61,平均0.53,而未消毒對(duì)照田變幅為0.40～0.89,極差0.49,平均0.63,消毒田平均雜草相似度較未消毒對(duì)照田下降0.10(P<0.05)。消毒田在消毒后81 d(6月4日)初生雜草與消毒后190 d(9月21日)再生雜草的雜草相似度最小,未消毒對(duì)照田初生雜草與消毒后135 d(7月28日)再生雜草的雜草相似度最小,但兩育苗田在消毒后157 d(8月19日)與190 d(9月21日)再生雜草的雜草相似度最大。兩育苗田黨參不同生長(zhǎng)時(shí)期平均雜草相似度均低于土壤處理間的水平。

表3 播前棉隆土壤消毒與未消毒黨參種苗田不同時(shí)期田間雜草群落Sorenson 相似度Table 3 Sorenson similarity of weed community between different times in Codonopsis pilosula seedling fields with or without dazomet fumigation before sowing

2.3 播前土壤熏蒸消毒和未消毒黨參育苗田雜草密度比較

圖2 顯示,98%棉隆土壤消毒對(duì)黨參育苗期雜草密度具有極顯著影響(P<0.01)。消毒田初生雜草稀少,而未消毒對(duì)照田雜草爆發(fā)。消毒后81 d(6月4日)未消毒田初生雜草較消毒田增加477 株?m?2(P<0.01),消毒后93 d(6月20日)和117 d(7月10日)再生雜草較消毒田分別增加56 株?m?2(P<0.05)和55株?m?2(P<0.05),消毒后135 d(7月28日)兩者差異性減小(P<0.05)。平均而言,在黨參整個(gè)育苗期消毒田較未消毒對(duì)照田初生雜草密度下降97.4%,再生雜草密度下降68.7%。未消毒對(duì)照田再生雜草呈大幅消亡趨勢(shì)(CV=174.3%,P<0.01),而消毒田基礎(chǔ)雜草種類(lèi)稀少且早期發(fā)生密度很小,后期再生雜草密度始終處于相對(duì)穩(wěn)定低的態(tài)勢(shì),但其不同時(shí)期雜草間發(fā)生密度變化較大(CV=50.4%,P<0.01)(圖2)。

在黨參育苗期,98%棉隆土壤消毒與未消毒對(duì)照田初生雜草密度的影響也因雜草科屬而異(圖3)。在消毒田初生雜草有7 個(gè)科,密度大小依次為蓼科>旋花科>莧科>菊科>十字花科>石竹科>豆科,雜草密度<5 株?m?2,分布較均一。在未消毒對(duì)照田初生雜草有10 個(gè)科,石竹科雜草密度最大,株數(shù)占該田初生雜草總數(shù)的67.6%,極顯著高于其他科雜草的水平(P<0.01);蓼科、莧科和禾本科雜草分別占22.5%、5.3%和2.2%,其余6 科雜草合計(jì)僅占2.4%。石竹科、蓼科、禾本科雜草在未消毒對(duì)照田初生量均較大,在消毒田均較小(圖3)。

圖4 顯示出土壤消毒田和未消毒對(duì)照田黨參育苗期各科雜草再生種群消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。在消毒田各科雜草因初生量小,隨消毒后時(shí)間延長(zhǎng)和除草干預(yù)次數(shù)增加,雜草再生力減弱,但旋花科和菊科雜草仍持續(xù)再生(圖4A);而在未消毒對(duì)照田雜草初生量大,隨除草干預(yù)次數(shù)增加,雜草優(yōu)勢(shì)度和再生力迅速減弱,石竹科雜草再生密度最大,旋花科雜草次之,禾本科雜草居第3 位,雜草再生量均極顯著高于消毒田的水平(P<0.01)(圖4B)。平均而言(圖4C),未消毒對(duì)照田石竹科、蓼科、旋花科和禾本科雜草再生密度均極顯著大于消毒田的水平(P<0.01),莧科和菊科雜草再生密度顯著大于消毒田的水平(P<0.05)。

2.4 播前土壤熏蒸消毒和未消毒黨參育苗田雜草群落組成比較

圖5 顯示,雜草群落組成結(jié)構(gòu)均隨土壤消毒處理和消毒后時(shí)間延長(zhǎng)極顯著消長(zhǎng)變遷(P<0.01)。消毒后81 d(6月上旬)消毒田初生7 種雜草,平均密度僅1 株?m?2,未發(fā)現(xiàn)密度≥5 株?m?2的雜草;而在未消毒對(duì)照田初生12 種雜草,平均密度35 株?m?2,密度≥5 株?m?2的雜草4 種(鵝腸菜>心葉野蕎麥>香藜>狗尾草),其中鵝腸菜為現(xiàn)階段優(yōu)勢(shì)種,較消毒田增加330 株?m?2(P<0.01),而萹蓄和長(zhǎng)裂苦苣菜僅在未消毒田發(fā)生,發(fā)生密度不足1 株?m?2。消毒后93 d(6月下旬)消毒田未發(fā)現(xiàn)密度≥5 株?m?2的再生雜草;而在未消毒對(duì)照田仍有4 種(鵝腸菜>狗尾草>田旋花>心葉野蕎麥)密度≥5 株?m?2,鵝腸菜依然為優(yōu)勢(shì)種,細(xì)果角茴香發(fā)生密度最低,香藜減退,田旋花顯著再生(P<0.05),鵝腸菜較消毒田增加27 株?m?2(P<0.01);消毒田再生狗尾和田旋花,但較未消毒對(duì)照田分別降低95.2%和66.7%。7月消毒田(消毒后117 d 和135 d)田旋花再生密度均≥5 株?m?2,為優(yōu)勢(shì)種,其余雜草均未再發(fā)生;而未消毒對(duì)照田心葉野蕎麥消減,田旋花呈爆發(fā)趨勢(shì),為優(yōu)勢(shì)種,長(zhǎng)裂苦苣菜和鵝腸菜反彈,田旋花和狗尾草密度又增大,刺兒菜發(fā)生密度最低,為稀有種,其余雜草均未再發(fā)生。消毒后157 d(8月份),田旋花在消毒田及未消毒田發(fā)生密度均最大,為優(yōu)勢(shì)種;鵝腸菜發(fā)生密度最低,為稀有種。消毒后190 d(9月份),狗尾草在消毒田及未消毒田發(fā)生密度均最大,為優(yōu)勢(shì)種;消毒田未發(fā)生鵝腸菜。消毒后218 d(10月份),雜草發(fā)生密度均較低(<5 株?m?2),雜草優(yōu)勢(shì)不明顯。在黨參整個(gè)育苗期,除刺兒菜外,其余雜草密度消毒田始終低于未消毒對(duì)照田的水平。

2.5 播前土壤熏蒸消毒和未消毒黨參育苗田雜草種群多樣性比較

表4 表明,土壤消毒極顯著降低了黨參育苗期初生和再生雜草的多樣性(P<0.01),消毒117 d 后消毒田雜草多樣性減弱。除草條件下,隨黨參生長(zhǎng)期延后土壤消毒和未消毒對(duì)照田雜草豐富度指數(shù)先減小后增大(P<0.01)。香農(nóng)和辛普森指數(shù)在消毒田均呈“減－增－減”動(dòng)態(tài)趨勢(shì)(P<0.01),未消毒對(duì)照田呈 “增－減－增－減”趨勢(shì)(P<0.01)。均勻度指數(shù)在消毒田呈“增－減－增－減”(P<0.01),未消毒對(duì)照田呈 “增－減－增”(P<0.05),10月消毒田較未消毒對(duì)照田顯著減小(P<0.05)。土壤消毒田雜草豐富度和辛普森指數(shù)6月均最大,豐富度8月最小,辛普森指數(shù)7月下旬最小,其與未消毒對(duì)照田差異均達(dá)極顯著(P<0.01)。香農(nóng)指數(shù)在10月消毒田最小,7月上旬在未消毒對(duì)照田最大,兩處理田差異也達(dá)極顯著水平(P<0.01)。

表4 播前棉隆土壤消毒與未消毒黨參育苗田不同時(shí)期雜草生物多樣性指數(shù)比較Table 4 Comparison of weed biological diversity indexes in different times in Codonopsis pilosula seedling fields with or without dazomet fumigation before sowing

2.6 播前土壤熏蒸消毒和未消毒黨參育苗田雜草鮮生物量積累比較

圖6 顯示,播前消毒和未消毒黨參育苗田雜草累積鮮生物量差異極顯著(P<0.01)。消毒田初生雜草(消毒后81 d)和消毒93 d 后再生雜草生長(zhǎng)勢(shì)始終顯著低于未消毒對(duì)照田的水平,平均降低77.5%。消毒后218 d(10月份)消毒田再生雜草鮮生物量最小,較未消毒對(duì)照田極顯著降低92.7%(P<0.05)。消毒117 d(6月下旬)后消毒田再生雜草鮮生物量始終極顯著低于未消毒對(duì)照田的水平(P<0.01)。消毒后157 d(8月下旬)兩育苗田再生雜草鮮生物量均最大,但消毒田較未消毒對(duì)照田極顯著降低79.1%(P<0.01)。

3 討論

3.1 黨參育苗田雜草群落組成復(fù)雜,棉隆土壤消毒可有效抑控雜草種類(lèi)

農(nóng)田雜草危害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的三大生物逆境之一,雜草是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,其群落組成和危害程度受農(nóng)事操作、農(nóng)田生態(tài)環(huán)境及茬口的綜合影響[5,27-30],在特定種植方式下發(fā)生的優(yōu)勢(shì)雜草與環(huán)境條件有關(guān)[28-32]。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中,土壤種子庫(kù)多樣性是植物種群基因多樣性的潛在提供者,在一定程度上能反映群落的穩(wěn)定性[33]。生物多樣性為農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育提供了基礎(chǔ),物種多樣性越豐富,優(yōu)勢(shì)種越不明顯,物種數(shù)量分布越均衡,生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越強(qiáng)[24-25,32,34]。本研究在甘肅省宕昌縣黨參育苗期土壤消毒田初生雜草減少了萹蓄、狗尾草、長(zhǎng)裂苦苣菜、錦葵和細(xì)果角茴香,再生雜草減少了萹蓄、灰綠藜和細(xì)果角茴香,雜草種類(lèi)平均減少39.8%,消毒可抑制一年生有性繁殖雜草的初生量和多年生兼性繁殖雜草的再生蔓延。消毒田雜草個(gè)體小,種群優(yōu)勢(shì)度低,黨參占據(jù)優(yōu)勢(shì)生態(tài)位,未消毒田雜草群落復(fù)雜,初生量大,且多為再生性強(qiáng)、聚群性突出的多年生雜草,植株高大,個(gè)體優(yōu)勢(shì)強(qiáng),對(duì)資源掠奪力強(qiáng)。值得注意的是田旋花、長(zhǎng)裂苦苣菜等多年生根莖繁殖雜草在黨參整個(gè)育苗期均有發(fā)生,土壤消毒對(duì)這些雜草的抑制力較小,這與靳曉山等[21]對(duì)人參田雜草防除結(jié)果相似,說(shuō)明異硫氰酸甲酯雖然廣譜高效,但揮發(fā)移動(dòng)性較差,難以穿透多年生根莖組織,對(duì)這些惡性雜草需及早除草,才能達(dá)到較好的防除效果。劉興元[35]對(duì)雜草化學(xué)防除研究表明,黨參田雜草防治效果最好的是24.0%果爾乳油(Coal)。Coal 為選擇性觸殺型除草劑,在短期內(nèi)有一定滅草作用[6]。由于土壤對(duì)其有一定的吸附,對(duì)作物葉片會(huì)產(chǎn)生局部灼傷,局部積水較深時(shí)還抑制植株生長(zhǎng);另外,對(duì)一年生雜草有效,而對(duì)多年生雜草防治效果較差[9]。本研究中消毒田始終未發(fā)生萹蓄、灰綠藜和細(xì)果角茴香,在未消毒對(duì)照田經(jīng)3 次除草后也未再發(fā)生,說(shuō)明使用棉隆微粒劑土壤消毒或早期除草對(duì)這些雜草有較好的防效,并且萹蓄匍匐生長(zhǎng),灰綠藜直立生長(zhǎng),這些雜草株型多元化,分枝多,抗旱性強(qiáng),擴(kuò)張空間生態(tài)位能力強(qiáng),早期人工除草應(yīng)早且多次進(jìn)行,費(fèi)工費(fèi)時(shí),當(dāng)外界環(huán)境如雨天等干擾除草進(jìn)度時(shí)雜草瘋長(zhǎng)纏繞黨參。

3.2 土壤熏蒸消毒可有效降低雜草密度,抑制惡性雜草蔓延危害

黨參極不耐霜凍,大田采用麥草或遮陽(yáng)網(wǎng)覆蓋育苗,春季播種,苗期生長(zhǎng)緩慢,幼苗細(xì)弱[4],這為雜草的發(fā)生提供了有利時(shí)空生態(tài)位。雜草密度是衡量田間雜草危害程度的重要指標(biāo)之一[28-32,34]。農(nóng)田雜草為伴生有害生物類(lèi)群,與作物競(jìng)爭(zhēng)資源的同時(shí)也影響著農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展[23]。田間雜草初生量決定雜草成災(zāi)程度,優(yōu)勢(shì)雜草種群是出現(xiàn)頻率最高和數(shù)量最多的種群,是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中最具代表性的種群[34],對(duì)環(huán)境資源的利用多樣性高、適應(yīng)性及生存力強(qiáng),危害性大[23,32,34]。雜草生物量是田間雜草密度與個(gè)體優(yōu)勢(shì)的綜合表現(xiàn),土壤生存空間對(duì)其影響最大,雜草生物量越大,對(duì)作物的“排擠”性越強(qiáng),拔除時(shí)對(duì)作物根的破壞性越大[23-25]。農(nóng)田雜草群落特征除了受自然環(huán)境因素影響外,還受耕作、種植和田間管理等綜合因素影響[32,34]。因此,雜草綜合治理目的不是完全殺死雜草,而是控制其危害程度和范圍,維系其多樣性,不使某一雜草惡性發(fā)生[36]。生產(chǎn)上通過(guò)除草劑、土壤熏蒸劑、生物防治或作物布局調(diào)整阻止惡性雜草發(fā)生[11-17]。棉隆消毒在其他作物如草莓(Fragaria×ananassa)[12]、辣椒(Capsicum annuum)[13]、煙草(Nicotiana tabacum)[14]、平邑甜茶(Malus hupe-hensis)[17]、小麥[37]等防控雜草方面研究和應(yīng)用較多,朱文達(dá)等[37]研究得出,98%棉隆微粒劑能有效控制小麥田雜草密度和生長(zhǎng)量,效果優(yōu)于20%氯氟吡氧乙酸乳油和50%異丙隆可濕性粉劑。本研究在未使用除草劑條件下,未消毒田黨參出苗期初生雜草種類(lèi)多,出苗勢(shì)強(qiáng),鵝腸菜爆發(fā)早,再生力極強(qiáng),種子和莖落土易發(fā)芽,而消毒田鵝腸菜初生量少,說(shuō)明土壤消毒可抑制鵝腸菜的惡性發(fā)生和蔓延,也揭示繁縷族鵝腸菜對(duì)主產(chǎn)區(qū)黨參生產(chǎn)的潛在隱患,因?yàn)轾Z腸菜在高寒區(qū)當(dāng)歸田也為惡性雜草[23]。心葉野蕎麥根直立細(xì)小,一年生,主要依賴(lài)種子繁殖,再生力弱,對(duì)黨參威脅小。秦平偉等[14]發(fā)現(xiàn),98%棉隆用藥量35.7 g?m?2消毒有效抑制雜草持續(xù)期在86 d 以上,這與本研究用藥量45.0 g?m?2的結(jié)果相似,用該量土壤消毒可顯著抑制黨參育苗期雜草初生量和惡性雜草的再生,育苗初期和盛夏季最為顯著,未消毒田鵝腸菜、狗尾草、田旋花、長(zhǎng)裂苦苣菜和刺兒菜表現(xiàn)出極強(qiáng)的生命力,根系擴(kuò)張力強(qiáng),根深葉茂,優(yōu)先占領(lǐng)空間生態(tài)位,在多雨炎熱的8?9月迅速蔓延,生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng),拔除難度大,因與黨參莖蔓纏繞,除草還傷及黨參莖蔓及根,而土壤消毒有效抑制了惡性雜草初生勢(shì)頭和后期再生蔓延。

4 結(jié)論

在宕昌縣黨參育苗田共發(fā)現(xiàn)雜草14 種(10 科14 屬),惡性雜草有鵝腸菜、刺兒菜、田旋花、長(zhǎng)裂苦苣菜和狗尾草。98%棉隆熏蒸后育苗是防除黨參育苗田雜草的有效方法,前期可抑制鵝腸菜、心葉野蕎麥等有性繁殖雜草的初生量,后期抑制長(zhǎng)裂苦苣菜、田旋花等兼性繁殖雜草的再生力,雜草種類(lèi)減少39.8%,雜草密度和鮮生物量分別降低89.0%和77.5%,消毒田未發(fā)生萹蓄、灰綠藜和細(xì)果角茴香。由于初生雜草是單純熏蒸的效果,后期再生雜草是除草和熏蒸的雙重效應(yīng),也說(shuō)明黨參育苗只要做到出苗期及早除草也可有效預(yù)防雜草的惡性發(fā)生。本研究揭示了播前土壤消毒與未消毒黨參育苗期雜草群落演變特征及其差異,對(duì)其延后效應(yīng)和安全性有待深入研究。

致謝:宕昌縣理川鎮(zhèn)及六合合作社提供試驗(yàn)地并參與土壤處理,隴西縣郭志軍、郭天明和馬建雄參與黨參育苗,甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士生劉蘭蘭、葛鑫、陳永中、王思嘉、劉宇曉及本科生梁杰參與雜草統(tǒng)計(jì)。