毛鵬志 侯國慶 趙永剛 黃敏 宋梅 布卡·歐爾娜

(新疆生產(chǎn)建設兵團第七師農(nóng)業(yè)科學研究所，新疆 奎屯 833200)

棉花是目前最重要的經(jīng)濟作物之一。其纖維可以作為紡紗和織造的原料，種子可以榨油?？梢哉f，棉花是國民經(jīng)濟和人民生計的戰(zhàn)略資源。新疆棉花依靠新疆獨特的光熱資源，具有顯著的質量優(yōu)勢。20世紀90年代以來，我國主要棉花產(chǎn)區(qū)從黃河流域轉移到新疆西部內(nèi)陸。

在未來很長一段時間內(nèi)，棉花都是新疆的農(nóng)業(yè)基礎產(chǎn)業(yè)，新疆是我國最大的棉花種植區(qū)，在世界上也很重要。根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)及衛(wèi)星遙感圖像和實地抽樣調查，確定新疆棉花種植面積將達到250.62萬hm2·a-1，占比我國棉花面積的82.76%。抽樣調查顯示，新疆棉花(皮棉)單位產(chǎn)量為136.43kg·667m-2，比全國平均水平高出10.26kg·667m-2。根據(jù)國家統(tǒng)計局新疆調查組的數(shù)據(jù)，到2021年，新疆棉花產(chǎn)量將達到512.9萬t，占比全國棉花總產(chǎn)量達到89.5%。

棉花田雜草造成的損害已成為限制高產(chǎn)優(yōu)質棉花發(fā)展的主要因素。新疆棉花產(chǎn)區(qū)獨有的自然環(huán)境、種植模式，導致棉花病蟲草害有加重的趨勢，種類、群落演化趨向復雜。部分雜草種類對棉花為害比較突出，我國棉田中雜草多，分布廣泛，危害類型多。雜草破壞的棉花田約占棉花種植總面積的67%，通常減產(chǎn)15%，嚴重時可減產(chǎn)50%[8]。雜草給棉花帶來的經(jīng)濟損失可達14%～16%[1]，嚴重阻礙了棉花的創(chuàng)高產(chǎn)、提品質、促低碳的進步。

雜草與作物在共生期內(nèi)，其與作物進行水、光、熱、養(yǎng)分、礦物質元素等營養(yǎng)物質的競爭[6]，雜草與作物的競爭會對棉花的營養(yǎng)生長造成相當大影響，從而影響作物的繁殖和生長，最終導致產(chǎn)量下降。在雜草與作物的競爭過程中，競爭作用受到作物種類、共生期、種群密度等生態(tài)條件制約，其中植物種群密度是影響物種競爭能力的重要方面之一。

氮、磷、鉀是作物生長發(fā)育所必需的3種營養(yǎng)元素。由于養(yǎng)分的獲取和競爭，雜草的積累限制了作物的生長發(fā)育及產(chǎn)量質量提升。滴灌棉田隨水滴肥不但能夠促進作物生長發(fā)育，也為雜草的生長供給養(yǎng)料，這影響了所在區(qū)域雜草群落演變和棉田的雜草分布結構。

雜草對棉花的競爭、脅迫結果是造成棉花減產(chǎn)，這也正是種植戶最關心的方面之一。與雜草對棉花生長發(fā)育的影響相比，棉花產(chǎn)量對雜草的競爭脅迫更為敏感[9]，雜草影響棉花產(chǎn)量的主要組成包括雜草種類、雜草密度和雜草的發(fā)生期。研究表明，棉花對遮蔭非常敏感，如果長期光照不足，棉花的生長將受到嚴重影響，導致植株虛弱和葉片變黃。蕾鈴在長時間隱蔽時會敗育脫落，若雜草和棉花同時出苗，或是相較于棉苗出土早時，雜草地表部分生長速度超過棉花，導致遮蔽結果，必將造成棉花和雜草競爭共生期內(nèi)處于不利處境，導致產(chǎn)量降低；反之，若雜草出土沒有棉花早，配合雜草為匍匐狀態(tài)、個體不大，在棉花的蓋度之下與棉花的光照競爭處于劣勢，這就會使得雜草的競爭力處于不利處境。

雜草與棉花的競爭既有和地上植株在陽光與空間方面的競爭，也包括地下部分水分與養(yǎng)分競爭。在相同狀況下，有研究顯示,棉花與雜草積累物質中，雜草含氮、磷、鉀分別為3.30%、0.36%、4.28%，但棉花只含有2.06%、0.26%、3.58%，這表明雜草相較于棉花能更明顯有利地獲取養(yǎng)分[5]。

棉花的生長發(fā)育過程地上光合作用形成和地下根系吸收養(yǎng)分和水分是相輔相成[2]。在棉花全生育期內(nèi)，水參與了棉花生長的整個過程，其與棉花產(chǎn)量構成緊密相關。有研究表明，在有限的水分情況下，雜草和棉花之間的水分競爭通常會降低棉花葉片的自由能[9]，造成棉花減產(chǎn)。隨著雜草密度的增加，在土壤養(yǎng)分有限的情況下，雜草與棉花對土壤養(yǎng)分的競爭加劇。

雜草的生長時段性強，其和作物共生的時間也不同，對作物的影響、防治方法也不同。相較于其他作物，棉花苗期、現(xiàn)蕾前生長較慢，生長勢也較弱，這使得棉花在前期對雜草的脅迫競爭十分敏感。與棉花同時或早于棉花生長的雜草比晚于棉花生長的雜草更具競爭力和威脅性，對棉花產(chǎn)量造成損失更嚴重。馬小艷等[1]在河南北部露地種植的棉花田中發(fā)現(xiàn)，混合雜草群落與棉花競爭的關鍵時期為棉花出現(xiàn)后4～8周，在此期間應采取雜草控制措施，以確保滴灌棉田不受雜草損害。

棉花是一種對雜草競爭非常敏感的作物。因此，必須厘清雜草密度和增長之間的關系以及棉花的產(chǎn)量損失指數(shù)來確定防治棉田中的雜草，這也是理論的出發(fā)點，以確定整體的技術戰(zhàn)略防除棉田中的雜草。一些雜草和棉花群落的臨界競爭密度在0.1～5.3株·m-1。在臨界密度下，棉花產(chǎn)量可降低17%～70%。不同雜草對棉花的競爭和威脅有很大的不同，同一雜草在不同地區(qū)的競爭也有很大的不同，這可能是土壤類型、肥力條件和當?shù)貧夂虻牟町愒斐傻?。一般來說，雜草干燥質量與棉花產(chǎn)量下降呈線性關系，即棉花產(chǎn)量隨雜草干燥量的增加而下降。探索不同密度銀毛龍葵(銀葉茄Solanumelaeagnifolium)對棉花產(chǎn)量競爭的研究表明，當雜草干重增加0.1kg·m-1，棉花的皮棉產(chǎn)量損失增加9%～21%[9]。

目前滴灌棉田雜草有25科64種，包括禾本科雜草11種，莎草科雜草4種，占雜草群落的78.1%；闊葉雜草43種，占雜草群落的21.9%[8]。

據(jù)新疆農(nóng)業(yè)部門統(tǒng)計，截至2021年，胡楊河市棉花種植都是“一膜三管”加壓滴灌種植。滴灌技術節(jié)約了棉田用水，提高了棉花產(chǎn)量，但也改變了棉田水分轉移轉化，從而嚴重影響了雜草群落的結構和分布。隨著滴灌技術的大面積應用和作物布局的變化，新疆棉田雜草群落發(fā)生的特點發(fā)生了重大變化，亟待加強本地區(qū)主要雜草種類、數(shù)量、田間密度、頻率的調查，探明主要惡性雜草群落組成和構成特征為害特點。

1 試驗與方法

1.1 試驗點概況

試驗于新疆兵團胡楊河市(市)130團8連(N44°71′83″，E84°82′33″)，海拔495m，主要種植作物為棉花。該團位于北疆早熟棉花亞區(qū)，南臨天山山脈,屬溫帶大陸性干旱荒漠氣候。年平均溫度6.4～7.1℃，≥10℃積溫平均為3617～3599.8℃，≥0℃積溫平均為4000～4200℃，無霜期159～186d，日照量2611～2697h，光熱充沛，加之日較差大，有利于棉花生長和有機物質的積累。農(nóng)業(yè)土壤的主要類型是壤土和灰漠土，是典型的灌溉土壤種植。

1.2 試驗設計

在新疆生產(chǎn)建設兵團第七師胡楊河市分別選取2塊具有5a以上加壓滴灌棉田棉田，共8個樣區(qū)，每個采樣區(qū)域采用9點反值“W”采樣法進行采樣，并采用0.25m2/個采樣點，共72點進行調查。

1.3 調查方法

試驗采用“W”9點采樣法，順著選取滴灌棉田地邊朝前70步，然后向右轉，向棉田內(nèi)進24步，進行倒置“W”9點的第1點調查采樣；再由第1點向縱深前面進70步，再次向右轉，后向地內(nèi)行24步，進行第2個點調查。同上的方法于第9點調查完畢，轉移到達另一選定的滴灌棉田開展調查(如果所選棉田面積較大時)，作出相應的調整，向前和向右走的步數(shù)盡量讓樣方在滴灌棉田中均勻分布。

圖1 “W”9點采樣法

調查的樣方面積為0.25m2，即邊長為0.5m的正方形。每7d調查1次，記錄樣方中的全部雜草數(shù)量、種類、發(fā)生頻率以及種群密度。各類雜草與分布調查可采取倒置“W”9點取莖稈數(shù)為單位，記錄田間雜草數(shù)量。

對不清楚或不能識別的雜草，可拍攝其生境圖主要特征(花序、花瓣、果實、葉片、葉舌、葉耳等)和整株照片，同時采收整株標本，把標本按“標本序號+照片序號”編號，進行室內(nèi)鑒別。定點調查時，每次調查完清除現(xiàn)有雜草，這樣每次調查雜草株數(shù)不包括上次的雜草株數(shù)。

表1 胡楊河市滴灌棉田主要雜草種類

1.4 主要調查指標

1.4.1 田間頻率(F)

指出現(xiàn)某些雜草的農(nóng)田數(shù)量占研究農(nóng)田總數(shù)的比例。公式：

1.4.2 田間密度(MD)

指每種田間雜草平均密度(株·m-2)之和與田間總調查數(shù)之比。公式：

2 結果與分析

當前，在胡楊河市膜下滴灌棉田發(fā)現(xiàn)12科30種雜草。相比之下，棉田雜草寬葉雜草以旋花科、藜科、茄科雜草為主，具體表現(xiàn)為藜科33%、旋花科17%、禾本科18%、菊科15%，其他科雜草17%。一年生雜草占雜草總量的88%，多年生雜草占比12%，寬葉雜草占比83%。生產(chǎn)中危害廣泛的有田旋花、龍葵、灰綠藜等。

由表2可知，稗草和龍葵占11中雜草的43%以上。田旋花、狗尾草、稗子草的發(fā)生頻率在90%以上，向日葵、馬齒莧和稗子草的平均密度均在1株·m-2以上。

表2 胡楊河市棉田主要雜草種類發(fā)生相對多度、發(fā)生頻率、平均密度

3 綜合防治

3.1 農(nóng)業(yè)措施

滴灌棉田入冬前大馬力進行60cm以上深翻，棉花春播前進行播耙地、整地，苗后進行2～3次中耕，耕深8～15cm。這些措施既可以把上土層草籽深翻到深層，降低雜草種子發(fā)芽概率，也可以犁斷、曬干多年生雜草根和莖，降低越冬雜草基數(shù)；根據(jù)實際情況科學合理開展輪作倒茬，如田旋花密度大的棉田可視水情與水稻進行倒茬，調整棉田生境，營造阻礙其發(fā)展的外在因素。

3.2 物理防除

物理防除多為棉花春播前、齊苗后進行機械中耕，地膜上覆土，降低棉田雜草的危害程度，物理防治還包括光、熱、火等物理措施。

3.3 生物防治

通過昆蟲、禽畜、專性病原物進行棉田雜草防除，如棉花生長后期在田旋花上常出現(xiàn)的一種天蛾昆蟲專食田旋花，還可以旋花白粉菌防控田旋花，田旋花被該菌侵染后葉片上先出現(xiàn)白色孢子堆，后期發(fā)展成黃色斑枯，嚴重抑制田旋花的生長發(fā)育。

3.4 化學防除

化學除草是防治棉花田雜草最經(jīng)濟、最有效、最實用的方法?；瘜W除草以其快速、高效、省工、易操作等優(yōu)點在棉田除草中占據(jù)重要地位。尤其是近幾年二甲戊靈配合丙炔氟草胺等新型芽封閉除草劑的出現(xiàn)，對土壤中各類雜草種子發(fā)芽控制得更有效，苗后除草壓力降低，勞動力成本節(jié)約可觀。

6月中旬—7月初封行前，噴施防除闊葉雜草的除草劑。棉花收獲前、后在多年生雜草密度大的地方，噴施滅生性藥劑草甘膦(2,4-D)后并在1～2周后機械耕翻殺除其地下根莖，在多年生雜草嚴重的地區(qū)，人工涂抹草甘膦；也可以通過棉花行間給雜草低位定向噴施。有條件的，可以在噴頭上加裝定向防護罩，并使藥液與棉株保持一定距離，嚴防藥液噴到棉株上造成藥害，用扇形噴頭作業(yè)。

使用精噁唑禾草靈、精吡氟禾草靈、精禾草克、高效吡氟甲禾靈等藥劑，選擇性強，可在棉花任何生長期施藥；防除一年生雜草的最佳施藥時期為雜草3～5葉期，防治多年生雜草要在雜草孕穗期；在葉齡低、雜草生長繁多、水分充足的條件下使用低劑量，在雜草大、干旱的自然條件下使用大藥量。

利用氟磺胺草醚、三氟羧草醚防除時，棉花株最好在30cm以上，并在棉花連接行之間在雜草的莖葉上噴施，必須在沒有風或微風的情況下使用，并配有一個安全蓋。對禾本科雜草無效，若禾本科雜草也較重發(fā)生時，可與高效蓋草能、精禾草克、威霸、精穩(wěn)殺得等配合使用，提高除草效果。

4 討論與結論

4.1 膜下滴灌棉田雜草種群結構特點

調查雜草出現(xiàn)頻率和密度發(fā)現(xiàn)，胡楊河市滴灌棉田發(fā)生較多的雜草主要有葵科雜草、馬唐、筒麻、田旋花、蘆葦、龍葵。其中，沙性土壤土層薄，雜草以筒麻、稗草、黎科雜草、龍葵等占優(yōu)勢地位；土質為壤土性及粘性土壤，雜草以蘆葦、刺兒菜、葵科雜草、狗尾草、牛筋草、田旋花、龍葵為主；扁桿藨草在車排子墾區(qū)123團部分棉田危害較重。不同的優(yōu)勢雜草在胡楊河市不同的制面墾區(qū)構成了棉花與雜草競爭的局面。

4.2 棉花田雜草群落的危害時期及特點

通過田間調查表明，在胡楊河市滴灌棉田，淺根一年生雜草占主導地位。具體以禾本科、菊科、藜科為優(yōu)勢種群，這部分的雜草能夠顯著影響棉花的生長發(fā)育。滴灌棉田地膜下根系生長層地溫高、墑情好，有利于雜草的萌發(fā)，因而導致雜草出苗早、發(fā)生期長，滴灌棉田雜草對棉花的危害一般有2個高峰期，通常5月上中旬—6月中旬是第1高峰期的危害時段，7月下旬—8月上中旬大氣環(huán)境溫度上升，地膜中溫度快速升到25℃以上，隨著棉田中水肥的大量投入，棉田中水肥充沛，棉花苗的根組織沒有發(fā)育成型，雜草快速成長。此時段，雖氣溫較高，但有利于雜草的迅速生長，此時棉葉量比較大，下部隱蔽會出現(xiàn)在光補償點以下的現(xiàn)象，造成下部蕾鈴徒然加快呼吸消耗脫落的癥狀。

有研究顯示，田旋花、灰黎、覓菜、龍葵、蘆葦、苘麻、稗草等雜草，既是天山北坡主要植棉區(qū)滴灌棉田的主要雜草種群，也是胡楊河市各主要植棉墾區(qū)的優(yōu)勢雜草。稗草、覓菜、簡麻、田旋花、灰黎、龍葵、蘆葦?shù)入s草間的生態(tài)競爭位疊加較多，其之間的資源競爭十分顯著。

滴灌棉田有著增強土壤耕層溫度和降低耕作層水分散失等效果，允許雜草早出苗，滴灌棉田多采用“少量高頻滴灌”的模式，可以使膜下土壤一直保持較足蓄水量，致使雜草根系水分大，上部營養(yǎng)體快速生長，其根冠比表現(xiàn)出上升趨勢。滴灌棉田土壤耕作層持水量較充足，并且變化不大，不利于耐旱和堿性雜草的生長。棉田的滴灌雜草減少了針狀葉雜草和耐旱、耐堿基因型雜草，增加了寬葉雜草。因此，在高濕度和高溫下的滴灌模式有利于雜草的生長，特別是寬葉植物[10]。在滴灌狀態(tài)下的“少量滴灌高頻”模式導致了棉花田土壤水分的顯著變化。每次滴水肥耕作層土壤都有足夠的肥料和養(yǎng)分，雜草在養(yǎng)分充足的條件下，對棉花的潛在脅迫增強。所以，有必要及時預防和控制，滴灌棉田土壤溫度和濕度不同程度上得到了改善，有利于薄膜灌溉棉田闊葉雜草的生長。同時，栽培模式——滴水灌溉所導致的生物種群中發(fā)生一些變化，其種類表現(xiàn)為一年生淺根雜草和闊葉雜草出現(xiàn)了上升趨勢。