耕作方式对夏玉米地杂草关键无草期的影响

薛敬哲, 郝春新, 倪汉文

(中国农业大学农学与生物技术学院,北京 100193)

从20世纪80年代起,我国玉米田开始大面积使用除草剂控制杂草的危害[1]。由于除草剂大量使用,导致地下水的污染[2]和抗性杂草的产生[3]。为了减少除草剂大量使用造成的负面影响,杂草的控制有必要采用综合治理措施。

杂草的综合治理提倡建立最佳的杂草控制体系及高效率使用除草剂,其中,深入了解杂草防除的关键时期是杂草综合治理的核心理念[4]。杂草防除的关键时期是指作物生育期内的某一个时间段,任由杂草危害,将对作物的产量造成不可接受的损失(通常以造成5%的产量损失为标准)。其中关键无草期决定了杂草防除关键时期的结束时间[4],即在不造成不可接受的产量损失的条件下,作物生育期所需最短的无草时间。通过揭示不同环境下关键无草期的特点,可以帮助制定合理的杂草控制策略,确定结束除草作业的合理时间,从而减少除草剂的施用次数,提高除草剂的使用效率,减轻除草剂残留和污染环境的问题及减少除草剂对抗性杂草的选择压力[5]。

在国外,对杂草防除关键时期的研究日益受到重视。Hall等人的研究发现,玉米田杂草防除的关键无草期变化较小,大多在玉米14叶期可结束除草作业[5]。但Halford等人则发现,在免耕玉米地中,关键无草期则变化很大,从苗后24d到 46d不等[6]。众多研究表明,影响关键无草期长短的因素很多,如氮肥水平提升有助于缩短关键无草期[7],而在宽行和窄行种植的玉米中,关键无草期则没有差异[8]。因此,深入比较不同环境下杂草防除的关键无草期对实际生产有重要的指导意义。在我国华北地区,夏玉米的耕作主要方式有免耕和翻耕两种。本文研究耕作方式对夏玉米地杂草防除的关键无草期,为夏玉米地杂草综合治理提供技术支持。

1 材料和方法

1.1 试验地基本情况

试验于2008年在河北省农林科学院粮油作物所藁城堤上试验站进行。试验地为壤土,地势平坦,前茬为小麦,历年杂草发生较为严重。6月19日在免耕地喷施3.0kg/hm2百草枯水剂杀灭小麦收获后残留的杂草。免耕地和翻耕地均在6月21日机械播种玉米,品种为农大86,播种行距为0.5m。6月25日玉米出苗,7月4日间苗,各小区内每行保留13株玉米。

1.2 关键无草期的试验设计

试验地一半免耕一半翻耕。在每种耕作方式下,设置小区。小区均采用随机区组排列。小区大小为4m×4m,重复4次。试验中玉米田间保持无草时间的处理共设如下水平,分别为保持 0、1、2、3、4、5、6、7、8周无草,其后任由杂草自由萌发生长,同时设置全生育期无草对照。试验中除草措施全部采用人工拔除的方法。10月7号进行测产,于小区中取中间3行 ,每行中间4株玉米测量玉米穗鲜重。

1.3 杂草出苗、密度和种类调查

为了提供杂草发生的基本信息,便于分析关键无草期的试验结果,在小区外的试验地对不同耕作方式下玉米地杂草出苗和杂草发生情况进行调查。杂草出苗情况的调查采用随机抽取方法,共调查10点,每点 0.1m2,分别于玉米苗后 6、11、16 、21、26、30、33、40、47d调查样点内的杂草出苗情况,每次调查完毕后人工拔除样点的已出苗的全部杂草。调查杂草发生种类和密度调查采用W型取样,每种耕作方式下各调查72个样点。

1.4 数据处理

用如下的Gompertz模型来描述玉米相对产量(RY)与无草期(T)的关系[4]：

其中：a为相对产量渐近值,b和k为常数。用麦夸特法计算Gompertz公式中参数最佳估计值,用F检验测定不同耕作方式下同一参数的相似性[9]。如果任一种参数之间有显著差异的,则分别对不同耕作方式下的数据作回归分析;反之,则应合并在一起作回归分析。可接受的产量损失标准定为5%。

用SAS软件的PROCMIXED模块进行方差分析。非线性回归分析采用Prism5软件。

2 结果和分析

2.1 杂草发生情况

免耕地6月27日开始有少量牛筋草出苗,6月29日大部分地块杂草均已出苗。常规翻耕地杂草于25日开始有牛筋草零星出苗,6月30日大部分地块杂草均已出苗。在玉米苗后16d内,免耕地杂草累计出苗率显著低于常规耕地,而在16d之后,两种耕作方式下杂草出苗率基本相当,并且在苗后25d累计出苗率达到97%(图1)。

图1 玉米苗后杂草累计出苗率

免耕地和翻耕地中发生的杂草种类均为7种,优势杂草种为牛筋草,其数量约占全部杂草的61%～62%,但发生总密度不同。免耕地发生的杂草密度显著低于翻耕地,前者为151株/m2,后者为222株/m2(表1)。

表1 免耕和翻耕地玉米田发生的杂草种类和数量

2.2 关键无草时期

不同耕作方式下全生育期无草小区的玉米产量没有显著性差异,其中免耕地平均产量为19750kg/hm2,常规翻耕地为19544kg/hm2。非线性回归模型参数的F检验结果表明：免耕地和翻耕地无草期的Gompertz模型参数之间没有显著性差异(p=0.3459),因此,将数据合并计算两种耕作方式的共同参数,其估计的参数见表2。根据计算出的模型参数,得到的描述玉米相对产量和苗后无草期的模型如下：

表2 Gompertz模型参数最佳估计值

根据上述模型,按5%的产量损失计算,关键无草期为夏玉米苗后31d(图2)。

图2 玉米苗后无草时间对玉米相对产量的影响

3 讨论

本试验中,在免耕和翻耕两种耕作方式下,玉米相对产量对于无草时间的变化动态是一致的,关键无草期均于玉米苗后31d结束,意味着在玉米苗后31d之后不采取任何除草措施,也不会造成玉米减产超过5%。玉米此时也开始封行,能有效抑制杂草的生长。

根据 Halford、Evans、Norsworthy等人的报道,杂草防除关键无草期在不同环境下往往差异很大[6-8],这可能是由于不同环境下杂草出苗和发生情况差异引起的。杂草出苗的种类、密度和相对出苗时间可能都会对关键无草期产生显著影响[8]。在本试验中,由于不同耕作方式下杂草发生种类相同,出苗的规律趋于一致,玉米出苗后30d的杂草累计出苗率分别达到98.6%和99.2%(图1),此后杂草出苗很少,加上玉米此时也开始封行,杂草的危害得到抑制,使得不同耕作方式下,关键无草期接近。

[4]Knezevic S Z,Evans S P,Blankenship E E,et al.Critical period for weed control：the concept and data analy sis[J].Weed Science,2002,50：773-786.

[5]Hall M R,Swanton C J,Anderson G W.The critical period of weed control in g rain corn(Zea mays)[J].Weed Science,1992,40：441-447.

[6]Halfo rd C,Hamill A S,Zhang J,et al.Critical period of weed control in no-till soybean(Glycine max)and corn(Zea may s)[J].Weed T echnology,2001,15：737-744.

[7]Evans S P,Knezevic S Z,Lindquist J L,et al.Nitrogen application inf i uences the critical period for weed control in corn[J].Weed Science,2003,51：408-417.

[8]No rsworthy J K,Oliveira M J.Comparison of the critical period for weed control in wide-and narrow-row corn[J].Weed Science,2004,52：802-807.

[9]Ratkowsky D A.Nonlinear regression modeling：A unif i ed practical approach[M].New York ：Marcel Dekker,1983：135-157.