李敏華，董永義，郭 園，莊得鳳，楊恒山

（內(nèi)蒙古民族大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，內(nèi)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(chǎn)量超過10 億t，同時玉米還是種植范圍最廣、單產(chǎn)潛力最高、用途最多的作物［1］.玉米是內(nèi)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(dá)82%～86%.西遼河流域的中心城市通遼位于內(nèi)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(chǎn)8 250 kg·hm-2，玉米在通遼市國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位.但是玉米田間雜草多，草相復(fù)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(yán)重影響玉米產(chǎn)量和品質(zhì)［2］.據(jù)統(tǒng)計，中國每年玉米田草害面積達(dá)2 667萬hm2，占播種面積的70%以上，一般可造成玉米減產(chǎn)20%～30%，嚴(yán)重地塊達(dá)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(xué)防控（封閉土壤處理和莖葉處理）為主，忽略了與農(nóng)業(yè)防治、生物防治、機(jī)械防治有機(jī)結(jié)合的綜合防控措施，導(dǎo)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(nóng)事操作等的關(guān)系，制定科學(xué)合理的綜合防控雜草措施，對指導(dǎo)種植者開展雜草防控、降低生產(chǎn)成本、減少除草劑的施用、保護(hù)農(nóng)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(shù)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(nóng)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(jī)質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)和促進(jìn)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(jīng)濟(jì)效益及社會效益協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)農(nóng)業(yè)技術(shù).相對于傳統(tǒng)耕作，免耕、深松、耙耕等保護(hù)性耕作在保護(hù)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(dǎo)致土壤表層理化性質(zhì)發(fā)生變化，進(jìn)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(nóng)田雜草群落結(jié)構(gòu)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(jié)果表明，不同生長階段調(diào)查結(jié)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(nóng)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(jìn)行了調(diào)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(chǎn)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(yuǎn)遠(yuǎn)少于旋耕處理方式下雜草發(fā)生數(shù)量，并且在連續(xù)經(jīng)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(dāng)進(jìn)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(xué)特性和玉米田雜草危害的產(chǎn)量損失及經(jīng)濟(jì)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(chǎn)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(jìn)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(jié)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(xué)良等［21］研究結(jié)果表明，滴灌作為節(jié)水灌溉技術(shù)能夠降低雜草危害的發(fā)生并有效增產(chǎn).付浩龍等［22］研究結(jié)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(diǎn)就是會增加雜草密度.例如，冬小麥連作導(dǎo)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(nóng)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(jīng)濟(jì)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(jié)果表明，進(jìn)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(jié)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(dǎo)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(jié)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(nóng)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(nóng)田覆蓋方式即秸稈覆蓋和塑料薄膜覆蓋.農(nóng)田覆蓋不僅能減少土壤表層水分蒸發(fā)，還能調(diào)節(jié)地溫，促進(jìn)農(nóng)作物早熟.大量研究表明［35］，采用覆膜技術(shù)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(jié)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中通常把免耕與秸稈覆蓋相結(jié)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(xué)方式萌發(fā).

生物降解地膜是有效防止殘膜對農(nóng)田土壤污染途徑之一，該膜在一定的時間范圍內(nèi)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(yīng)用效果，結(jié)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(xué)施肥可以維持和增強(qiáng)土壤肥力，提高作物產(chǎn)量，同時也會影響田間雜草的種類和數(shù)量，進(jìn)而影響農(nóng)田雜草的生物多樣性［44］.化肥配施秸稈可以作為提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和穩(wěn)定性并保持生物多樣性的農(nóng)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(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，能顯著降低農(nóng)田雜草密度，這可能是因為雜草長期適應(yīng)土壤條件及與作物競爭的結(jié)果［46］；不施肥或不平衡的施肥方式會抑制農(nóng)作物的生長，農(nóng)田光照透過率增強(qiáng)，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(nóng)田雜草群落的多樣性也會產(chǎn)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(jié)果表明，秸稈還田配施有機(jī)化肥、有機(jī)無機(jī)復(fù)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(guān)，原因可能是雜草與農(nóng)田作物存在一定的種內(nèi)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(qiáng)度大，而且用工成本高，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢.

2.2 機(jī)械除草

機(jī)械除草是利用農(nóng)機(jī)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(jī)械在田間作業(yè)次數(shù)的增加，對農(nóng)田會產(chǎn)生破壞作用［51］；Kunz等［52］，Wu等［53］利用相機(jī)引導(dǎo)除草提高了甜菜、玉米和大豆機(jī)械除草的有效性和選擇性.李瑞平等［54］結(jié)果表明，玉米和大豆田機(jī)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(xué)除草的8.1倍和4.5倍.Fennimore S A等［55］研究表明，采用化學(xué)除草劑的機(jī)器人，通過攝像頭模塊進(jìn)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(xué)藥劑對環(huán)境的污染，為玉米田間的機(jī)械化除草提供技術(shù)支持［56］.蔣郁等［57］在機(jī)器視覺識別定位技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，研制了一種氣動式水稻株間機(jī)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(guān)系、致病微生物和自身分泌的他感物質(zhì)來達(dá)到控草的目的.利用生物取食關(guān)系進(jìn)行雜草控制，例如農(nóng)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(guān)系對雜草進(jìn)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(nóng)田雜草的競爭力很強(qiáng)，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(jìn)行控制可取得較好的防治效果［60］.于文瑩等［61］認(rèn)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(xì)胞功能來抑制雜草種群.María Pardo-Muras 等［63］研究結(jié)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(jié)果表明，在有機(jī)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(jìn)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(shè)計和開發(fā)，利用化感作用進(jìn)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(chǎn)量，又可減少除草劑使用量，還可減輕農(nóng)藥對環(huán)境的污染.化感物質(zhì)有助于土壤微生物活動，也對農(nóng)作物雜草和病蟲害有抑制作用［67］.

2.4 化學(xué)除草

化學(xué)除草是指利用化學(xué)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(rèn)為，過分依賴化學(xué)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(nóng)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(dǎo)致蔬菜、水果和大田作物中農(nóng)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(chǎn)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(xué)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(jié)果表明，相比較單劑來說，混配除草劑的使用既可擴(kuò)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(fù)配對野燕麥有明顯增效作用，并且復(fù)配后施用量減少，可降低雜草抗性和農(nóng)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(jié)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(nèi)外研究現(xiàn)狀和玉米田雜草群落發(fā)展動態(tài)進(jìn)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(xué)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(dá)到減藥不減效的目標(biāo)，從而控制除草劑對環(huán)境的負(fù)面影響.目前國內(nèi)對玉米田雜草綜合防控的研究主要集中在化學(xué)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(guān)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(yīng)結(jié)合地方特點(diǎn)及玉米田雜草的危害情況對雜草群落結(jié)構(gòu)的變化趨勢進(jìn)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.