广东雷州杂草稻的发生与危害及其防治对策
2013-10-24李国君何卓先柯保宁罗彩莲卢宝荣
李国君， 何卓先， 王 革， 柯保宁， 罗彩莲， 卢宝荣
(1.广东省雷州市植保植检管理站，广东雷州 524200； 2.复旦大学生命科学学院生物多样性与生态工程教育部重点实验室，上海 200433；3.广东省雷州市农业科学研究所，广东雷州 524200； 4.广东省雷州市附城农业技术推广站，广东雷州 524200)
广东雷州杂草稻的发生与危害及其防治对策
李国君1， 何卓先2， 王 革3， 柯保宁4， 罗彩莲4， 卢宝荣2
(1.广东省雷州市植保植检管理站，广东雷州 524200； 2.复旦大学生命科学学院生物多样性与生态工程教育部重点实验室，上海 200433；3.广东省雷州市农业科学研究所，广东雷州 524200； 4.广东省雷州市附城农业技术推广站，广东雷州 524200)
杂草稻是世界稻田最主要的草害之一，其发生、传播和危害给栽培稻的生产带来了不同程度的影响。广东省雷州市是我国南方重要的水稻生产地，一年可以种植两季水稻，素有“粤西粮仓”之称。20世纪90年代以后，杂草稻随着直播栽培技术的推广而迅速传播，逐渐成为雷州稻田的主要害草之一，给当地的水稻生产带来了严重的负面影响。由于杂草稻分蘖力强和落粒性强、在土壤种子库中存活时间长、能模仿栽培稻品种的形态特征，并具有极强的繁殖能力，对其进行防治非常困难。针对上述问题以及杂草稻对水稻生产的影响，对杂草稻在雷州市稻田生态系统中的来源、传播、分布范围、发生状况以及水稻耕种方式对杂草稻群体动态的影响进行了调查研究，并根据研究结果提出了相应的防治对策和管理措施，希望将杂草稻的发生和危害降低到最小水平。
杂草稻；杂草危害；形态变异；耕作方式；杂草控制
杂草稻(Oryzasativaf.spontanea)是禾本科(Poaceae)稻属(Oryza)的一年生植物，它广泛发生于世界各地的稻田生态系统中，与栽培稻竞争水分、阳光、养分和其他生长资源。杂草稻具有极其丰富的形态和遗传变异、显著的种子落粒性、不同程度的种子休眠性以及模仿栽培稻品种形态特征的习性[1-3]，加之较强的繁殖和扩散能力，非常难以对其进行有效控制，因此杂草稻已经成为栽培稻田的恶性杂草。近年来，随着水稻生产和管理方式的改变，如直播技术逐渐取代了传统的移栽技术、粗放的田间杂草管理取代了传统的精耕细作，致使杂草稻在世界范围内广泛发生和迅速扩散。目前，杂草稻在世界各地的稻田中有不同程度的发生，包括亚洲、欧洲南部、拉丁美洲、北美洲和澳洲的水稻种植区，对当地的水稻生产造成了严重危害[1，4]，威胁了全球的粮食安全。联合国粮农组织(FAO)将其列为世界稻田的第三大草害[2]。由此可见，杂草稻的发生和危害很有可能对我国未来的水稻生产以及粮食安全保障带来潜在的重大威胁。
我国广东省雷州市由于其适宜的地理环境和气候条件，一年可以成功地种植两季水稻和一季其他作物，成为广东西部地区的重要水稻生产基地，素有“粤西粮仓”之称。上世纪90年代初该地区水稻年种植面积均在4.6万hm2以上，并呈逐年上升的趋势，近几年水稻年种植面积稳定在6.3万hm2左右，年水稻生产总量达到近30万t，除满足整个雷州市对稻米的需求外，还有30%的稻米外销到珠三角地区和海南等省。特别是位于雷州市8个镇的1.5万hm2连片稻田(也称“洋田”)，常年种植两季水稻的总面积为2.9万hm2，总产达20.2万t，对整个广东省的水稻生产具有重要的贡献。但是，近年来随着水稻直播面积的不断增加，杂草稻的发生和危害也逐年加剧。自20世纪90年代初起，杂草稻逐渐成为雷州稻田的主要草害，对雷州市水稻生产带来了严重的负面影响。
因此，深入研究杂草稻群体在雷州市稻田生态系统中的来源、传播、分布范围、发生状况、与水稻耕种方式相对应的种群动态关系及其对水稻生产可能带来的影响等，并根据上述问题设计防治对策和采取有效管理措施，显得尤为重要。以雷州地区杂草稻发生、危害和管理的研究结果为基础，进一步将该模式推广到周边水稻种植区，对控制杂草稻在稻田生态系统中的进一步蔓延和危害、保证华南地区水稻的安全生产具有重要的战略意义。
1 雷州杂草稻的基本生物学特征
1.1 雷州杂草稻的发现及溯源
据雷州农民报道，该地区杂草稻在20世纪50—60年代便偶有发生，当时被称为“野生稻”。1990年在南兴镇稻田出现的杂草稻被农业科技部门记载归档，当时农民普遍称之为“杂稻”或“落粒稻”。1996年后，伴随着大面积水稻直播栽培技术的推行，杂草稻在雷州各个稻区迅速扩散开来，目前已成为严重影响直播稻区，尤其是南兴、附城等“洋田”稻区水稻生产的主要草害之一。
对雷州杂草稻来源的说法众说纷纭，但归纳起来有以下几个观点：(1)“野生稻”进化为栽培稻的“中间产物”，或称“半成品”，通过繁衍累积并经自然选择与人类的栽培干预形成；(2)杂交稻种子中挟杂的“分离株”经过繁衍和累积逐渐形成；(3)常规稻品种间、杂交稻组合间、常规稻与杂交稻间或栽培稻、野生稻、杂草稻三者间的人为或自然杂交后代，经过基因重组或基因突变并产生分离和繁衍累积逐渐形成。
1.2 雷州杂草稻的基本辨识特征
调查结果表明，雷州地区的杂草稻在分蘖之前形态特征与栽培稻几乎完全一样，难以进行辨别，此后至成熟期表现出丰富的形态变异。雷州稻田的杂草稻分蘖能力极强，63%以上杂草稻的植株高于栽培稻，在一般情况下比栽培稻早抽穗，开花期早7～15 d。但会因栽培稻类型、播种期不同而异，若栽培稻为感光温品种，两者花期差异不大；若栽培稻为感光性品种，则与播种时间有关，播种越早，花期相差越大，反之越小。杂草稻一般较栽培稻早熟，旗叶边缘呈红色，在田间具有一定的可识别性。此外雷州杂草稻还有以下特征：穗披散，落粒较早；近80%的杂草稻外稃为红褐色，其余表现为淡黄色；绝大多数种皮为不同深度的红色，极少数为白色；约65%的杂草稻无芒或仅具有短芒，在调查区域内也有少数稻田出现长芒类型。雷州地区95%以上的杂草稻具有落粒性，但也发现少数杂草稻落粒性不强或者不落粒。杨红梅等对广东省雷州市杂草稻的生物学特征研究还发现杂草稻的单穗粒数多，但结实率、千粒重和谷粒长宽比偏低，种子休眠性表现不一致[6]。
雷州市植保植检管理站截至2012年的田间调查结果表明，已发现18种形态特征差异明显的杂草稻。与其他地方报道的杂草稻相比，雷州地区杂草稻具有极其丰富的形态变异、遗传多样性，这为其分类和鉴定带来了一定困难。美国发现的杂草稻主要分为2类，最普遍的杂草稻为草黄色果壳类型，另一种为黑色果壳类型[7]；而韩国发现的杂草稻则分为长粒型和短粒型，通常长粒型杂草稻无芒，而短粒型杂草稻约50%有芒[8]。
2 雷州杂草稻的发生和危害
2.1 杂草稻的发生和分布状况
雷州市植保植检管理站的调查统计结果表明：2009年全市发生杂草稻危害的稻田面积约 15 465 hm2，占当年水稻种植面积(6.4万hm2)的24.2%；2010年全市发生杂草稻危害的稻田面积约 18 567 hm2，占当年水稻种植面积(6.3万hm2)的29.5%。从上述结果可以看出，杂草稻在雷州50%以上的水稻田中有分布，并且有逐渐蔓延的趋势，受杂草稻危害的稻田面积和程度均不断增加。表1展示了杂草稻具体的发生和危害情况。
表1 2009—2010年雷州市杂草稻的发生及危害程度统计结果Table 1 Statistical results of occurrence and damage of weedyrice in Leizhou City during 2009—2010
注：发生面积比例=该危害程度发生面积/杂草稻发生的稻田总面积×100%。
杂草稻带来的危害在早晚两季有一定的差异，相同情况下早季发生情况比晚季的更为严重，两者的产量损失相差约1 500 kg/hm2。造成这种情况的主要原因是早季水稻的播种期在旱季(旱直播)，水分管理较困难，杂草稻种子萌发概率高，造成的危害大。
2.2 杂草稻对水稻生产造成的危害
近年来，由于杂草稻在雷州稻田蔓延和泛滥，对当地的水稻生产和稻农的收益带来了极大的负面影响。2012年水稻直播田的主要生产成本已达到4 767元/hm2，移栽田另需插秧工人费用1 500元/hm2(表2)。在正常情况下，雷州市“洋田”稻区的水稻单季产量约为6 375～7 875 kg/hm2，沿海区和坑田区水稻单季产量约为5 250～6 000 kg/hm2。雷州市植保植检管理站2011年的初步试验结果表明：当杂草稻发生率为5.8%时，水稻产量降至5 784 kg/hm2；当杂草稻发生率为7.9%时，水稻产量降至 5 677.5 kg/hm2；当杂草稻发生率为31.9%时，水稻产量仅为3 223.5 kg/hm2。按近几年早稻的市场价2.7元/kg计算，如果稻田杂草稻发生率超过32%，农民单季水稻田净收入将降至约2 500元/hm2。由此可见，杂草稻的发生极大地降低了农民的收入。
表2 2012年雷州地区水稻生产的基本成本统计Table 2 Basic cost statistics of rice production in Leizhou City in 2012
3 栽培稻种植方式对杂草稻发生的影响
3.1 栽培稻的基本种植模式
雷州地区最常见的耕作制度为“稻—稻—菜”三熟制，其中水稻均为早、晚二熟制。早稻在2月中下旬至3月上旬播种完毕，4月中旬至5月中旬为分蘖期，5月下旬进入幼穗分化期，6月中旬至7月中旬进入抽穗、成熟期；晚稻在7月下旬播种完毕，8月中旬至9月中旬为分蘖期，9月下旬进入幼穗分化期，10月下旬至11月上旬为抽穗、成熟期。冬种作物品种主要有辣椒、玉米、西瓜，于晚稻收割前后播种，种植期跨幅较大，主要取决于晚稻的熟期。一般于10月下旬至11月中旬进行种植，12月下旬到次年2月上旬收获。
雷州市充足的光照、雨量保证了双季稻的正常生产，但同时使得杂草稻在两季都能与栽培稻共同生长，相比于单季种植模式，雷州市杂草稻土壤种子库的种子储存量得以增加，为杂草稻种子萌发、生长、扩散提供了条件，也为杂草稻防治带来了挑战。
3.2 栽培稻的耕作措施和田间管理
目前雷州的水稻田耕作实现了机械化，移栽绝大部分为人工徒手插植，机插秧为试验、示范阶段。直播则以人工徒手的方式播种。灌溉水来自江河、水库，引渠入田，渠道相通；“洋田”区实行统一灌溉，山区田则由各农户自行决定灌水时间和灌水量。水稻用肥均为化学肥料，一般施氮肥300 kg/hm2，磷肥375 kg/hm2，钾肥225 kg/hm2。早季稻播种前 2～3 d 灌水浸泡稻田，灌水后12～24 h至田土松软后用大马力胶轮机旋耕2次，再用手扶拖拉机耙平1次。早季稻和晚季稻之间约有15 d茬口，目前还没有刻意灌水待杂草稻萌发后拔除的措施；即便因为冬种耽搁了季节而只种中稻或晚稻的单季水稻田和冬季撂荒的田块，农民也没有采取任何翻耕和除草措施。劳动力的缺乏以及农民防治意识的薄弱致使杂草稻的土壤种子库受外界干预较小，杂草稻得以在稻田中长期生存、蔓延和泛滥。
3.3 栽培稻种植方式对杂草稻的影响
雷州市水稻直播栽培方式开始于1981年，至今已有30多年的历史，其中90年代为高峰期，随着杂草稻危害的加剧，直播水稻面积出现了波动，但仍是雷州市水稻的主要种植方式。其中，早、晚稻直播面积分别占水稻种植总面积的80%、85%。2011年在19个镇的田间调查结果显示，移栽能较明显地降低水稻田中杂草稻的发生和危害。按杂草稻的危害程度，可将其分为：1级——杂草稻零星分布，但不造成危害，相对盖度C≤1%；2级——杂草稻有发生，造成轻度危害，相对盖度1%
表3 不同栽培稻种植方式及其杂草稻发生情况Table 3 Different styles of rice cultivation and the occurrence of weedy rice
4 杂草稻的现有防治措施及其效果
4.1 改变水稻种植方式
改水稻直播为移栽，是雷州市目前控制杂草稻的主要技术措施之一。该技术的实施虽能有效地控制杂草稻的发生，但同时也增加了水稻的生产成本，主要是育秧的占地成本和插秧的劳力成本。单就2012年的劳动力价格而言，成本就提高了1 500元/hm2。非稻田(如香蕉园)育秧在雷州市的调风、英利等村镇有其可操作性，目前也有一定的推广面积，但对于位于“洋田”区域的镇，由于秧苗搬运路程较远，费工费时，推广起来有一定的难度。
4.2 人工剪除杂草稻
人工剪除杂草稻也是目前雷州市控制杂草稻的另一项主要技术措施。该技术的实施可减轻杂草稻的落地再生[5]，一定程度减轻了下一季稻田杂草稻的发生，但同时也一定程度增加了劳动力的投入和水稻生产成本。据调查，1 hm2稻田的杂草稻发生增加5%，拨除就需要15个劳日(一个劳动力工作一天)，杂草稻发生达40%以上时，需要120个劳日，按“洋田”区劳力成本60元/人/d，稻田增加生产成本7 200元/hm2。此外，主分蘖的顶端优势被去除，导致次分蘖快速生长，降低了防治效果。
4.3 化学防治
采用除草剂涂抹法防除杂草稻是一种全新的防除方法，于2011年早稻季在雷州附城镇和2012年早稻季在唐家镇、晚稻季在雷高镇进行了试验，3次试验的结果表明其优势在于：(1)降低杂草稻的防除劳动强度；(2)杂草稻密度大且分布均匀时与人工剪除相比可提高防除效率。一般情况下使用除草剂涂抹，每天仅需8个劳力/hm2，可节省人工约112个劳力。但是该方法也存在弊端：(1)涂抹棒除草剂液滴落在栽培稻叶子上造成药害，误伤栽培稻；(2)除草剂棒扫得过高，杂草稻枯死率达不到60%，扫得过低，也会误伤栽培稻；(3)老龄和女性农民不易掌握该方法的操作技能。目前，这种防治方法也具有一定局限性，还不够成熟，特别对于同稻田中株高不一的杂草稻更无法达到预期效果。
5 杂草稻防治的策略
杂草稻要被完全从稻田中清除是不可能的，防治的目标在于把杂草稻控制在“发生频率低至不影响水稻产量”的水平。为了达到这个目的，需要保证水稻种子源头没有杂草稻种子的污染，保证在土壤种子库中有很少的杂草稻种子，如通过水旱轮作可以降低种子库的量，并通过田间管理和人工、化学防治，尽可能减少已经存在于稻田中的杂草稻植株。利用综合防治的策略，如清洁种源、消除种子库和降低杂草稻植株等方法，把杂草稻控制在较低水平。在该思路的指导下，笔者提出以下几种通过田间管理来控制杂草稻的对策。除此以外，生物技术也为将来杂草稻的防除提供了许多思路和技术。
5.1 利用不含杂草稻的清洁种源
使用含有杂草稻种子污染的水稻种子，是杂草稻发生和危害的关键开始。一旦通过种源让杂草稻污染了稻田稻，便很难将其清除。因此建议农民不要自己留种，特别是在杂草稻发生严重的水稻田，鼓励农民向正规的种子供应机构购买清洁的种子，同时也建议种子管理机构要加强水稻种子的清理和管理，保证种子的纯度，确保出售的种子没有被杂草稻污染。
5.2 水稻和其他旱生作物的轮作栽培
在杂草稻发生严重的田块实行几个季节的水-旱作物轮作制度，这一定程度上能抑制杂草稻危害的进一步加重。根据实际经验，冬季种蔬菜的田块虽然次年杂草稻还是会发生，但比闲置至翌年再种的稻田稍有减轻。另外，还可利用栽培稻与杂草稻生育期的差别，通过轮换种植不同栽培稻品种，改变栽培稻与杂草稻两者的竞争关系，来达到抑制杂草稻的目的。在实际生产中，农民经常根据农技部门或种子供应商的指导来更换其种植的水稻品种，但杂草稻的发生是否能有明显减少，或减少的程度有多高，仍需要进一步的调查和研究予以支持。
5.3 有效的田间杂草控制管理
5.3.1 以水防草 加强秧田的水分管理，“以水防草”是防除杂草稻的有效措施之一，其机理是通过保持田面水层，压制土中包括杂草稻在内所有杂草种子萌发和生长。具体方法是：田间栽培稻种子“现绿”后及时灌“湿芽”水，水深以不过稻种“芽鞘”为准，随着稻株的生长，水深不断加深，以不浸过“不完全叶”和“第一片真叶”叶枕为准。
5.3.2 加强化学防除 华南农业大学与雷州市植保植检管理站合作于2000—2012年的反复试验结果表明，通过30%丙草胺乳油(扫茀特)、50%丙草胺乳油(瑞飞特)的科学使用能在一定程度上控制杂草稻的发生。其中后者可操作性强，农民较易接受和掌握，对杂草稻的防除效果在90%以上，其使用方法是：先用30%解草啶+吲哚丁酸悬浮剂(“华农一号”安全助剂)浸泡已经催好芽的稻种1 h，然后凉开至种子不结团、易于散开时即播种，播后2 d，喷施丙草胺除草剂控草。
5.4 综合防治策略
由于杂草稻难防难治，还有待进一步探索新的综合防控技术，并灵活运用现行的治理措施。例如，综合以下几种方法来达到防控目的：(1)从种子源头上控制杂草稻，使用清洁种子，通过管理种子市场，切断有杂草稻混入的种子传播途径；(2)水稻种植之前翻耕土地，灌水5 cm左右保持12～24 h，然后排干水，引诱杂草稻提早萌发，再翻耕或用除草剂喷杀[5，10-11]；(3)在杂草稻发生严重的稻田，改直播为移栽两季以上，以抑制杂草稻种子在土壤种子库的积累；(4)结合轮作制度、良好的田间管理将杂草稻的危害程度降到最低水平。虽然上述措施都需要投入一定的人力、财力，但从长远的利益考虑，能控制杂草稻的总体发生水平，值得推行。
5.5 利用生物技术来控制杂草稻
生物技术可能会为杂草稻的有效防控带来希望，但是许多方法目前还仍然停留在理念阶段，缺乏成功的实例。例如：基因弱化(gene mitigation)技术，就是指把一些对栽培稻没有害处，但对野生近缘种有害的基因(如不落粒性、无休眠性等基因)转入栽培稻中，利用栽培稻向杂草稻的天然基因交流，来将这些有害的基因转移到杂草稻和野生稻群体，弱化野生近缘种的生长或繁殖，最终达到防控杂草稻的目的[12-13]。另外，通过生物技术来培育抗除草剂水稻，也是暂时解决杂草稻问题的有效办法，但由于栽培稻和杂草稻频繁的基因交流，也将使得杂草稻最终获得除草剂抗性基因，进而极大地降低了抗除草剂水稻的杂草防治优势。因此，利用生物技术改良栽培稻品种来达到有效防治杂草稻的目的，还需要进一步的研究和优化。
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Occurrence，DamageandControlStrategiesofWeedyRiceinLeizou，GuangdongProvince
LI Guo-jun1， HE Zhuo-xian2，WANG Ge3， KE Bao-ning4，LUO Cai-lian4， LU Bao-rong2
(1.Leizhou Plant Protection and Quarantine Station，Leizhou 524200，China； 2. Ministry of Education Key Laboratory for Biodiversity Science and Ecological Engineering，School of Life Science，Fudan University，Shanghai 200433，China；3. Leizhou Institute of Agricultural Sciences，Leizhou 524200，China；4. Fucheng Agricultural Technology Station，Leizhou 524200，China)
Weedy rice is one of the major weeds occurring in rice fields worldwide. Its occurrence，dissemination，and damage in rice fields have considerable effects on rice production. Leizhou City in Guangdong Province is an important rice production region in southern China. It has two seasons of rice cultivation per year and is known as the granary of western Guangdong. Since the 1990s weedy rice has spread rapidly along with the increase of direct sowing，thus becoming one of the most notorious rice weeds in Leizhou area，where it negatively impacts local rice production. Weedy rice has a strong tillering ability，seed shattering，high survival in the soil seed-bank，morphological mimicry to the rice crop，and efficient reproduction，which makes it difficult to control it. Considering these problems associated with weedy rice and its impact on rice production，the sources，dissemination，distribution，and its occurrence in rice fields of Leizhou area as well as the effect of cultivation pattern on weedy rice population dynamics，were investigated. Different management and control strategies are proposed to minimize the occurrence and damage of weedy rice.
weedy rice；weed damage；morphological variation；farming style；weed control
S451
A
1003-935X(2013)01-0020-06
李国君，何卓先，王 革，等. 广东雷州杂草稻的发生与危害及其防治对策[J]. 杂草科学，2013，31(1)：20-25.
2012-01-30
李国君(1962—)，男，广东茂名人，高级农艺师，主要从事植物保护和植物病害检疫研究和工作。E-mail：lgjnew@139.com。
卢宝荣，主要从事进化生物学、种质资源学和环境生物安全研究。E-mail：brlu@fudan.edu.cn。
