水葫芦覆盖对南方冬种马铃薯田间杂草的防控效果及其产量的影响

张泰劼， 崔 烨， 田兴山， 冯 莉

(广东省农业科学院植物保护研究所/广东省植物保护新技术重点实验室，广东广州 510640)

水葫芦(EichhorniacrassipesSloms)别称水浮莲、凤眼莲，属于雨久花科凤眼莲属多年生漂浮植物，是世界上危害最为严重的十大恶性杂草之一[1]。它广泛分布于热带、亚热带以及部分温带地区的淡水水域，涉及亚洲、北美、大洋洲和非洲的60多个国家和地区[2]。水葫芦繁殖力极强，兼有性和无性2种繁殖方式，通常以无性繁殖为主，在适宜的条件下平均每5 d产生1个新植株[3]。水葫芦的爆发侵占了大小河流、湖泊、水库，堵塞航道，破坏自然景观，目前我国每年仅水葫芦打捞一项就花费上亿元。除了人工清除外，目前还没有其他有效控制水葫芦繁殖和爆发的方法[4]，因此将水葫芦进行资源化利用、变废为宝仍是水葫芦防控研究的重要方向。水葫芦资源化利用的探索已涉及燃料、饲料、肥料的制备和造纸等多个方面[5-8]，但尚未见轻简化利用方面的研究。本研究根据南方农业耕作模式，探讨水葫芦用于冬季马铃薯覆盖控草的可行性。

南方可利用冬闲田面积约900万hm2，其中适宜种植马铃薯的面积有400万hm2。冬季制约马铃薯高产的主要因素是低温、干旱和草害，而研究表明，利用稻草或农膜进行覆盖栽培可以部分克服这些制约因素[9-12]。覆盖栽培对土壤有良好的保水增墒效应[13-14]，同时也可有效抑制杂草的生长[15]。虽然稻草和农膜覆盖栽培技术均已在南方冬季马铃薯产区获得了不同程度的规模化应用，但2种覆盖物都有其不足之处。稻草的缺点是在一些需求量大的地区，如用于生产食用菌或养牛的地区，可能存在供应不足的情况。由于农膜具有不易降解、不透水的特点，因此覆膜容易导致土壤固体废弃物污染[16]，在降水不足的时期，甚至可能导致作物减产。本研究探讨鲜水葫芦覆盖处理对南方冬种马铃薯出苗和产量的影响及田间杂草防控效果，分析鲜水葫芦作为冬种马铃薯覆盖物的优缺点，以期为制定水葫芦轻简化防控策略提供部分理论和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点位于广东省广州市白云区流溪河边。试验田冬季优势杂草以阔叶草为主，主要种类有龙葵(Solanumnigrum)、牛繁缕(Malachiumaquaticum)、荠菜(Capsellabursa-pastoris)和萹蓄(Polygonumaviculare)。

1.2 马铃薯栽培方法

试验田由旋耕机起垄，畦面宽80 cm，每垄种植2行马铃薯，株距25 cm，行距35 cm，种植密度约为75 000株/hm2。播种前施有机肥(广东省农业科学院资源与环境研究所提供)4 500 kg/hm2，高钾复合肥1 500 kg/hm2，播种后在薯种上覆盖1层8～10 cm的土。试验连续2年重复进行，播种时间分别为2016年11月16日和2017年11月20日。

1.3 试验设计

水葫芦覆盖栽培试验采用小区法进行，小区大小为1.1 m(宽)×50 m(长)，其中包括0.3 m宽的沟，共设置7个处理，具体为覆盖水葫芦 60 t/hm2(T1)、覆盖水葫芦 90 t/hm2(T2)、覆盖水葫芦120 t/hm2(T3)、覆盖干稻草22.5 t/hm2(T4)、覆盖0.09 mm厚黑色地膜(T5)、空白对照(CK)、人工除草(T6)。每个处理设4次重复，试验小区随机排列。供试水葫芦为新鲜材料(含水量为85%～90%)，提前从河道中打捞起来，在岸边上放置2 d后使用。处理T4～T6为不同对照组，其中处理T4覆盖稻草为广东省惠州市惠东地区马铃薯的传统栽培方法；处理T5为广东省近年来马铃薯栽培的主流方法，覆膜后须在膜上再覆盖5～8 cm浅土压膜；处理T6人工除草每隔20 d进行1次。试验于2016年进行，2017年按相同的设计重复1次。

1.4 调查指标

处理后30、60 d分别调查各个小区杂草发生的种类和株数(人工除草区无草，不作调查)，计算不同处理对杂草的防治效果。处理后第1个月连续观察记录各个小区马铃薯的出苗状况，计算每个小区400块薯种的出苗率。处理4个月后调查各处理区的马铃薯产量：用机器进行收获，将收获的马铃薯大小分为3个级别(大薯>100 g，中薯为50～100 g，小薯<50 g)进行测产，记录每个小区的总产量和分级产量。2016年冬季播种的马铃薯收获时间为2017年3月2日；2017年冬季播种的马铃薯收获时间为2018年3月5日。

1.5 杂草防效计算

处理后30、60 d在每一试验小区随机取3个样点(面积为0.25 m2)调查杂草株数。杂草防效计算方法如下：

式中：PT为处理区发生杂草株数；CK为空白对照区发生杂草株数。

1.6 数据分析

使用DPS 17.10进行数据处理，采用最小显著差数法(LSD)进行多重比较，检验不同处理组均值在0.05水平上的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 处理后30 d对杂草的防效

由表1可知，2016年、2017年处理后30 d的试验结果略有不同，但水葫芦覆盖量与杂草防效均呈正相关关系。T1处理对杂草(尤其是龙葵)的防效较差，2016年对龙葵、总草的防效分别为 68.3%、84.9%，2017年分别为55.2%、79.3%。T2、T3处理均有较好的控草效果，2016年和2017年的总草防效在93.4%～97.2%之间。2016年的试验结果显示，T3处理对总草的防效与T4处理持平，无显著差异(P>0.05)，但比地膜处理显著低2.6百分点(P<0.05)。2017年的试验结果表明，T3处理对总草的防效显著高于T4处理，与地膜处理组对总草的防效持平；T4处理的防效仅与T2处理持平。

表1 水葫芦覆盖后30 d对杂草的防效Table 1 Weed controlling effect of covering with E. crassipes after 30 d

注：同一年份同列数据后不同小写字母表示在0.05水平差异显著。下表同。

2.2 处理后60 d对杂草的防效

从表2中可以看出，2016年、2017年处理后 60 d，T1、T2处理对马铃薯田的控草效果均较差，其中对荠菜的防效最差，总草防效分别为 47.7%～47.9%、75.5%～77.6%。与处理后 30 d的控草效果相比，T1、T2处理后60 d对马铃薯田的总草防效均明显下降。T3处理后60 d对总草防效仍在92%以上。2016年T3处理后30 d与60 d的控草效果差异较小，处理后60 d时的总草防效与T4、T5处理相比无显著差异。2017年T3处理后60 d与处理后30 d相比控草效果减弱，处理后60 d时的控草效果与T4处理相比无显著差异，但比地膜处理差。

表2 水葫芦覆盖后60 d对杂草的防效Table 1 Weed controlling effect of covering with E. crassipes after 60 d

2.3 水葫芦覆盖对马铃薯出苗的影响

由表3可知，水葫芦、稻草和地膜覆盖均能提高马铃薯出苗率。人工除草区的马铃薯出苗率最低，始苗期最短，2016年、2017年的出苗率分别为80.3%、86.4%，始苗期分别为21、20 d。人工除草区的始苗期与空白对照组一致，出苗率与空白对照组无显著差异。水葫芦覆盖量与马铃薯始苗期和出苗率呈正相关关系。T1处理与T5处理2016年、2017年的出苗率均无显著差异。在2016年、2017年2次试验中，T2、T3处理的出苗率为 93.8%～95.9%，与T4处理相比均无显著差异，但出苗时间推迟。T3处理的出苗最迟，在2016年、2017年2次试验中分别比空白对照组推迟9、7 d。

表3 水葫芦覆盖对马铃薯出苗的影响Table 3 Effect of covering with E. crassipes on emergence rate of potatoes

2.4 水葫芦覆盖对马铃薯产量的影响

由表4可知，2016年、2017年的试验结果略有不同，但均显示，水葫芦覆盖量越大马铃薯的产量越高。在2016年试验中，T1、T2处理的总产量与T6相比均无显著差异，T3处理的总产量与T4、T5处理相当，无显著差异。在2017年试验中，T1、T2处理的总产量分别低于和高于T6处理，T3处理的总产量与T4、T5处理相比无显著差异。2016年水葫芦、稻草和地膜处理的大薯比例均达50%以上，显著大于CK处理；相反，CK处理的中薯比例(29.2%)大于其他各个处理。此外，2017年T6处理的大薯比例比2016年低，与CK处理相比无显著差异。总体上，2017年各个处理的总产量低于2016年，但大、中薯比例增加，而小薯比例降低。

3 讨论

冬季马铃薯覆盖栽培技术对土壤具有保温保湿作用，可提高马铃薯的出苗率，并可通过抑制杂草的生长维持土壤肥力，从而提高马铃薯产量和商品薯率[9-10]。本研究连续2年进行了水葫芦3个覆盖量处理冬种马铃薯试验，并与稻草覆盖和地膜覆盖进行对比，观测不同处理对马铃薯出苗率、产量的影响及对田间杂草的防控效果。由于不同年份间环境条件的差异，2年的试验结果略有不同，但总的变化趋势基本一致。从马铃薯的出苗率、产量和田间杂草防控效果几个方面看，T3处理效果最好，其次是T2处理，而T1处理效果较差。与稻草覆盖和地膜覆盖处理相比，可能是由于水葫芦的含水量较高、保湿效果较好，T3处理的马铃薯出苗率略有增加，但其控草效果、马铃薯总产量和大薯率分别与稻草覆盖和膜覆盖处理持平或接近。与空白对照处理相比，水葫芦覆盖栽培显著提高马铃薯的产量和大薯率，与前人采用稻草和地膜进行试验的结果[17-18]一致。上述结果表明，鲜水葫芦是南方冬季马铃薯覆盖栽培的良好材料，适宜用量为90～120 t/hm2。

表4 水葫芦覆盖对马铃薯产量的影响Table 4 Effect of covering with E. crassipes on yield of potatoes

鲜水葫芦作为冬马铃薯的覆盖物具有两大优势，其一是它的来源广泛，可以在马铃薯产区附近的河流、池塘中就地取材、就近使用，其二是在马铃薯生产过程中和收获后，不留下任何对环境有污染的物质，降解后还可以增加土壤肥力和有机质含量。因此，水葫芦可以很好地作为稻草和农膜的替代覆盖物。然而，水葫芦为水生植物，其打捞需要一定的成本，另外由于其含水量高、单位面积用量大以及运输成本高于稻草和农膜，单从马铃薯生产的投入与产出比看，采用水葫芦作为覆盖物并不划算。但如果政府能够投入一定治理资金，补贴水葫芦的打捞和运输成本，水葫芦作为马铃薯栽培的覆盖物将有望得到大规模应用。水葫芦的种群爆发高峰期通常是夏季和秋季[19]，而冬季存活的植株或腋芽是其来年爆发的种源。南方地区气温较高，水葫芦的植株一年四季均能存活，但冬季其生长较为缓慢，处于暂时的潜伏状态，是治理的最佳时期。南方冬种马铃薯具有得天独厚的自然条件和市场契机，将水葫芦防控与马铃薯覆盖栽培衔接在一起，具有良好的社会效益、经济效益和生态效益，值得大力提倡和推广。