小麦秸秆高留茬情况下不同秸秆覆盖量对直播水稻田杂草的影响

江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏 淮安 223001 江苏省环洪泽湖生态农业生物技术重点实验室(淮阴师范学院)，江苏 淮安 223300 (江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏 淮安 223001) 江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏 淮安 223001 江苏省环洪泽湖生态农业生物技术重点实验室(淮阴师范学院)，江苏 淮安 223300 (江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏 淮安 223001)

农村劳动力的减少使得当前稻田杂草的防除越来越依赖化学除草剂，经常单一使用化学除草药剂必然导致稻田杂草的抗性产生。多年来江苏水稻生产上一直使用苄嘧磺隆、吡嘧磺隆、二氯喹啉酸、五氟磺草胺、丁草胺等进行杂草防除，其中的苄嘧磺隆、吡嘧磺隆、五氟磺草胺等均为ALS类抑制剂[1]。截至2018年，关于农田杂草抗ALS类除草剂的报道超过170例，其中水稻田就高达51例[2]，目前江苏多地稻田稗草对ALS类药剂产生抗药性[3]，因此开展稻田抗性杂草的治理工作刻不容缓。随着公众和学术界对农田生态环境的日益关注,国外已经开始采用合理有效的方法控制稻田间抗性杂草的种群，采用保持田间一定数量杂草和维持农田生态系统生物多样性等农艺措施来实现农田休闲期养分保持和系统稳定性提高,国内在相关领域也开展了大量的研究工作[4]。

小麦秸秆还田对水稻生长、产量、品质及土壤肥力等影响的研究结果表明，小麦秸秆还田具有提高水稻产量、改善稻米品质、提高土壤肥力、抑制杂草病菌等积极的生态效应[5,6]；秸秆还田可通过物理作用和化感作用抑制杂草萌发和生长，降低杂草对作物的竞争[7]；因此，利用秸秆还田对杂草的生态抑制探索化学除草剂减量使用具有良好的实用性和可操作性，秸秆还田条件下能明显改善土壤养分、土壤物理结构和农田小气候,这都对农田杂草群落产生明显影响[8]。

研究发现,当小麦秸秆留茬高度在16～20cm、粉碎长度在8～10cm条件下还田覆盖，能固定秸秆漂移功能，且能最大限度地覆盖水稻畦面；由于留茬高度较本地政府要求留茬的6～8cm要高，称“高留茬”。在秸秆高留茬情况下，研究不同秸秆覆盖量对稻田杂草种群的影响尤其是抗性稗草种群的影响，可为稻田抗性杂草治理提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

水稻品种：“华粳5号”(江苏农垦大华种业)，市售；小麦：“淮麦33”(江苏天丰种业公司)，市售。

1.2 试验设计

试验田位于江苏省淮安市海明高效农业种植合作社。小麦于2017年11月13日播种，采用机器带状条播，播量25kg，2018年6月11日收割；水稻采用干籽直播方式，在小麦收割前1天按187.5kg/hm2人工撒播。试验共设5个处理，每个处理4次重复，共20个小区，每个小区60m2。小麦收割采用Kubota G 688机器，小麦秸秆留茬高度在16～20cm，田间小麦秸秆粉粹成长度8～10cm。采用人工将秸秆按照1、0.75、0.5、0.25、0kg/m2均匀撒在各个小区畦面上，每个小区间挖一条宽×高为30cm×30cm的沟，以供上水。各处理秸秆覆盖3d后上水至水完全覆盖畦面。在水稻1叶1心后开始正常管理，水稻2叶1心后采用(N∶P∶K=15∶15∶15)复合肥375kg/hm2+46%尿素225kg/hm2人工撒施，水稻分蘖期施用46%尿素300kg/hm2，孕穗期施用(N∶P∶K=15∶15∶15)复合肥225kg/hm2；田间不进行杂草防除(含人工拔除)，病虫害防治分别按照该地区常规方法进行，2018年11月10日收割。

1.3 调查方法

1)株防效和鲜重防效调查 采用定点调查方法，每个小区固定4个1m×1m的点，于上水后30d、45d时分别调查杂草发生情况，并记录禾本杂草(稗草(Echinochloacrusgallispp)、千金子(EuphorbialathyrisL)、马唐(Digitariasanguinalis(L.)Scop.)等)和阔叶杂草以及莎草的数量，第45天同时测杂草鲜重，计算鲜重防效。

2)杂草种群调查 待田间稗草抽穗后，上水后90d各小区按照对角线取样法，选取4个点(0.5m×0.5m)，记录田间稗草种群及优势杂草种群及其数量，计算各种群所占比例并绘制成变化曲线。

1.4 数据分析

数据分析采用Excel和SPSS 22.0分析软件，用Duncan’s 新复极差法对平均数进行多重比较，分析高留茬条件下小麦秸秆覆盖还田量与杂草种群的相关性。

2 结果与分析

2.1 高留茬情况下不同秸秆覆盖量不同时期杂草的发生情况

从麦秸秆高留茬(16～20cm)不同秸秆覆盖量下上水后30d和45d时杂草发生情况(表1、表2)看：采用秸秆覆盖的各处理区内均有禾本科杂草出现，其中稗草在各处理区均有出现，但随着秸秆覆盖量的增加，稗草的发生量明显减少，其中秸秆覆盖量为1kg/m2的处理区稗草数量最少，30d时为1株/m2，45d时为2株/m2；30d和45d时秸秆覆盖量>0.25kg/m2的3个处理均无千金子出现，秸秆覆盖量>0kg/m2的4个处理均无马唐出现。

从各处理区阔叶草和莎草的发生情况看，随着秸秆覆盖的增加，阔叶草和莎草的发生也明显减少，其中秸秆覆盖量为1kg/m2的处理区在30d和45d 时阔叶草和莎草均无出现。

从30d和45d时调查的杂草种群看，稗草、多花水苋(AmmanniamultifloraRoxb)和牛毛毡(Heleocharisyokoscensis(Franch.etSav.)TangetWang)是试验区主要杂草； 各处理区除稗草的发生量均有增加外，其他种类杂草数量均无变化。

表1 高留茬(16～20cm)不同秸秆覆盖量下30d后稻田杂草发生情况

表2 高留茬(16～20cm)不同秸秆覆盖量下45d后稻田杂草发生情况

2.2 高留茬情况下不同秸秆覆盖量对稻田杂草的防控情况

从高留茬情况下不同麦秸秆覆盖量上水45d后稻田杂草的防控效果(表3)看，采用秸秆覆盖≥0.75kg/m2的2个处理防控效果最佳，对稗草的株防效≥84.00%，鲜重防效≥95.93%，其中采用秸秆覆盖为1kg/m2的处理对阔叶草和莎草的株防效和鲜重防效均为100%，较其他≤0.5kg/m2的处理间均存在极显著性差异。对比杂草的株防效和鲜重防效来看，所有处理对稗草、阔叶草和莎草的鲜重防效均大于或等于株防效，这表明秸秆覆盖对处理区杂草的生长具有明显的抑制作用。

表3 高留茬(16～20cm)下不同麦秸秆覆盖量对稻田杂草防效(45d)

2.3 不同秸秆覆盖量下杂草种群变化

从秸秆高留茬(16～20cm)下不同麦秸秆覆盖量处理90d后稗草种群占比(图1)看，秸秆覆盖量在0～0.75kg/m2，随着秸秆覆盖量的增加，西来稗(Echinochloacrusgallivar.zelayensis)发生占比从0.35增加到0.5，但随着秸秆覆盖量到1kg/m2，西来稗的发生占比明显下降，仅为0.33；结合覆盖后西来稗的种群占比变化曲线看，秸秆覆盖后西来稗的变化呈单峰型；从硬稃稗(EchinochloaglabrescensMunroexHook f)的发生占比情况看，秸秆覆盖量在0～1kg/m2硬稃稗的发生占比呈“W”型，秸秆覆盖量为0.75kg/m2的处理硬稃稗发生占比最少为0.25；稗及其原变种发生占比也呈“W”型，占比最少的处理秸秆覆盖量为0.75kg/m2，占比为0.22。

图1 秸秆高留茬(16～20cm)下不同麦秸秆覆盖量下不同稗草种类发生占比情况(90d)

从秸秆高留茬(16～20cm)下不同麦秸秆覆盖量下90d阔叶杂草的发生占比来情况(图2)来看，秸秆覆盖量在0～ 1kg/m2多花水苋的发生占比为单峰型，秸秆覆盖量在0～0.75kg/m2，随着秸秆覆盖量的增加，多花水苋发生占比明显增加，当秸秆覆盖量为0.75kg/m2时，多花水苋发生占比为100%；当秸秆覆盖量为1kg/m2时，多花水苋发生为0，占比为0；各处理区水苋(AmmanniabacciferaL.)的发生占比情况与多花水苋完全相同。丁香蓼(LudwigiaprostrataRoxb.)的发生占比与秸秆覆盖量呈负相关，随着秸秆覆盖量的增加，丁香蓼的发生及占比明显下降，当秸秆覆盖量≥0.5kg/m2时，丁香蓼发生及占比均为0。

图2 秸秆高留茬(16～20cm)下不同麦秸秆覆盖量下不同阔叶草种类发生占比情况(90d)

3 讨论与结论

研究结果表明，秸秆高留茬(16～20cm)条件下，田间小麦秸秆覆盖量在0.25～1.00kg/m2区间内对水稻田杂草有较好的控制效果，随着秸秆覆盖量的增加，对田间杂草的控制效果也显著增加。国内外相关研究表明，水稻秸秆全量覆盖还田较秸秆不还田以及在玉米秸秆还田量为一定条件下对千金子、稗草等均具有较好的控制效果[9,10,11,12]。研究结果表明，在高留茬(16～20cm)情况下，随着秸秆覆盖量的增加，对田间杂草的抑制作用也明显增强，但随着水稻生长以及农事操作(排灌、撒肥等)，田间秸秆逐渐腐烂，30d后对杂草的抑制作用明显下降，45d后各个秸秆覆盖处理区稗草均有萌发，这可能与田间秸秆覆盖的均匀度、土地平整度以及秸秆腐烂后酚酸[13]的变化等因素存在一定的相关性。

同时研究还发现,在秸秆高留茬(16～20cm)情况下，秸秆覆盖量的多寡对水稻田间稗草种群和阔叶杂草种群有显著的影响。西来稗和硬稃稗为江苏地区稻田抗性稗草的优势种群[14]，本研究发现高留茬(16～20cm)下小麦秸秆覆盖量在0～0.75kg/m2范围内，西来稗和多花水苋的发生占比的变化趋势完全相同，均为单峰型，峰谷对应的的覆盖量完全相同；但硬稃稗的发生和占比随着秸秆覆盖量的增加明显下降；从对阔叶草的控制效果看，随着秸秆覆盖量的增加，水苋和丁香蓼的控制效果明显增加；但这是否与秸秆腐解物或浸出物[15]的浓度以及杂草种群的密度有关，尚需进一步的试验探讨。

研究结果表明，秸秆高留茬(16～20cm)情况下不同秸秆覆盖量对直播稻田抗性或优势杂草种群及其田间占比具有明显的影响，在一定范围内随着秸秆覆盖量的增加，通过影响优势杂草种群从而提高防效，随着秸秆覆盖量的增加，对抗性杂草种群的影响也增大，进而影响对杂草的控治效果。