不同播种方式对有机小麦产量及田间杂草的影响

赵志伟，吴 强，李 琦，高飞雁，董晋源，张永平

(内蒙古农业大学农学院，内蒙古呼和浩特 010019)

近年来，内蒙古自治区河套灌区依托“天赋河套”区域公共品牌，以提质增效为目标，不断探索有机小麦栽培模式。有机小麦生产中杂草通常是重要的威胁因素，严重制约有机小麦产量持续提升[1-2]。有机农业禁止使用除草剂、化肥、生长调节剂等化工合成品[3-4]，导致有机农田的杂草种群数量与种类相对较多，使作物减产较为严重[5-6]。有机农业杂草控制手段主要有农业防治、生物防治、生态防治和物理机械防治等[7]，其中，通过调整田间种子播撒面积是最简单、最有效的农业防治技术之一。该技术能够增加小麦单株营养面积，促进个体发育，增强对光的截获能力[8-12]，从而影响小麦-杂草、杂草-杂草之间竞争关系，通过改变小麦和杂草的植株形态，调节小麦与杂草竞争水、光照、空间、养分等资源的能力。

前人在常规种植下关于播幅及行距对小麦群体构成、光能利用效率等研究较多[12-13]，而有关其对有机栽培条件下小麦个体发育、小麦-杂草之间竞争效应的研究则鲜有报道。本研究拟在有机栽培条件下，系统研究不同播种方式对有机小麦植株形态、产量形成、杂草生长和经济效益的影响，以期明确有机麦田杂草防控的适宜播种方式，为建立河套灌区有机小麦控草高产栽培技术提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在内蒙古巴彦淖尔市杭锦后旗尖子地乌拉河种植专业合作社有机试验田进行，该有机试验田已连续7年通过国家有机认证，在生产过程中未施化肥、农药等化工物质，符合国家有机产品生产规程。试验地土壤类型为壤土， 0～20 cm土壤基础肥力为：有机质含量22.44 g·kg-1，碱解氮含量34.31 mg·kg-1，速效磷含量14.48 mg·kg-1，速效钾含量241.7 mg·kg-1，pH 8.32。

1.2 试验设计

试验设覆膜穴播(FM，每膜8行，行距15 cm，穴距13 cm，每穴16粒左右)、宽幅16 cm条播(KF16，播种幅宽15 cm，幅距1 cm)、宽幅7 cm条播(KF7，播种幅宽5 cm，幅距2 cm)、窄幅窄行11 cm条播(ZF11；行距11 cm)、窄幅宽行15 cm条播(ZF15，行距15 cm)共5种播种方式。采用随机区组排列，三次重复，共15个区组，每个小区面积为540 m2。播种日期为2019年3月9日，全部采用机械播种，播种量均为352.5 kg·hm-2。播种前底施有机肥2 820 kg·hm-2(由内蒙古润泽源生物科技股份有限公司提供，该有机肥是以纯羊粪腐熟而成，有机质≥50%)，全生育期不追肥。分别于分蘖至拔节期、抽穗期、灌浆期灌水3次，每次灌水900 m3·hm-2。前茬作物为有机小麦，其他管理措施同常规有机小麦。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 农艺性状测定

小麦三叶期在每个小区取3个样点，条播处理每个点取1 m行长样段，计数样段内苗数，根据播种行距计算基本苗；穴播处理每个点选取5穴，计数每穴苗数，根据播种行距和穴距计算基 本苗。

小麦开花期，采用SPAD-502(日本Minolta公司)测定旗叶相对叶绿素含量(SPAD值)，采用CIRAS-3光合仪(英国PP-System公司)测定旗叶净光合速率。采用SS1 Sun Scan冠层分析仪(美国Eelta-T公司)测定叶面积指数。每小区取50 cm标记样段3段，记录株数和茎数，并从中随机取20株，分别测量主茎高度、粗度及所有叶片的长度、宽度和面积。之后将全部样段植株置于80 ℃烘箱烘干称重。

1.3.2 测产及考种

小麦蜡熟末期，在每个小区取2 m2样点，单独收获，统计总穗数。晾晒后使用机械脱粒并称重，采用烘干法测定籽粒含水率，按含水率13%计算实际产量。同时在各小区取有代表性50 cm样段进行考种，考察穗数、穗粒数、千粒重。

1.3.3 田间杂草调查

小麦出苗后在每个小区标记5个1 m2样方，分别于分蘖期、拔节期、灌浆期、成熟期调查杂草种类、杂草密度及其相对密度(小区中某种杂草的密度除以小区中所有杂草的密度)。每个小区另取3个1 m2样方，将其中杂草植株分类，称鲜重，然后置于80°烘箱中烘干称重。

1.3.4 经济效益分析

有机小麦经济效益的相关指标采用以下公式计算：

产值=小麦产量×小麦价格(以当地企业有机小麦平均收购价格9元·kg-1为准)

成本=种子成本+施有机肥成本+灌水成本+田间管理成本(整地+播种+收割)+地膜成本

式中，种子价格为4.2元·kg-1；有机肥的价格为0.9元·kg-1；灌水成本为950元·hm-2；地膜成本为1100元·hm-2；整地成本为600 元·hm-2；播种成本为225元·hm-2；收割成本为 675元·hm-2。

纯收益=产值-成本

产投比=产值/成本

1.4 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2019进行汇总、计算等基础分析，使用SPSS Statistics 26.0进行方差分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同播种方式对有机小麦开花期农艺性状的影响

由表1可知，小麦旗叶面积、叶面积指数、干物质量、旗叶光合速率在处理间的变异系数较高，分别为16.1%、15.5%、14.8%和14.3%。方差分析表明，各处理间基本苗和旗叶宽差异不显著。与ZF15处理相比，FM和KF16处理的株高、旗叶长、旗叶面积、单株叶面积、旗叶SPAD值、叶面积指数和干物质量均有不同程度提高，其中，FM处理的各指标均显著高于ZF15处理。相关分析表明，旗叶长、旗叶面积、单株叶面积、旗叶SPAD、旗叶光合速率、叶面积指数、干物质量与有机小麦产量均呈显著或极显著正相关，说明保证较高的绿色叶面积和高光效群体结构是有机小麦获得高产的关键。

表1 不同播种方式下有机小麦基本苗及开花期农艺性状Table 1 Agronomic characteristics of organic wheat at flowering stage and basic seedlings under different planting methods

2.2 不同播种方式对有机小麦产量及其构成因素的影响

由表2可知，不同播种方式对有机小麦产量及其构成因素均有不同程度的影响。FM、KF16、ZF11、KF7处理的籽粒产量均显著高于ZF15处理，各处理产量较ZF15处理依次提高了33.0%、 27.2%、21.5%、14.9%。FM处理的穗数显著高于KF7、ZF11和ZF15处理，但与KF16处理差异不显著。FM处理的穗粒数显著高于其他处理。千粒重表现为KF16>FM>ZF11>ZF15>KF7。说明覆膜穴播和宽幅16 cm条播有助于改善小麦产量结构，促进有机小麦高产。

表2 不同播种方式下有机小麦产量及其构成因素Table 2 Organic wheat yield and its components under different planting methods

2.3 不同播种方式下有机小麦田杂草发生情况

2.3.1 杂草密度及相对密度差异

由表3可知，播种方式对杂草总密度的影响显著，不同处理的杂草密度表现为ZF15>KF7>ZF11>KF16>FM，且各处理间差异均显著。河套灌区有机小麦田中主要杂草为灰菜(Chenopodiumalbum)、萹蓄(PolygonumaviculareL.)和稗草(Echinochloacrusgalli(L.) Beauv.)，无论是密度还是相对密度，灰菜均大于籽粒苋和稗草，说明灰菜是河套灌区有机麦田的优势杂草。灰菜和籽粒苋密度均以ZF15处理最高，FM处理最低。不同处理对杂草相对密度的影响不同，KF7处理的灰菜相对密度最高，为 88.3%；ZF15处理的籽粒苋相对密度最高，为 17.0%；FM处理的稗草相对密度最高，为24.1%。这表明不同播种方式对不同杂草的抑制效果不同。

表3 不同播种方式下有机小麦田主要杂草密度及相对密度Table 3 Density and relative density of main weeds in organic wheat fields under different planting methods

2.3.2 杂草重差异

由表4可知，小麦各生育时期，不同处理下麦田中灰菜的干重、鲜重都明显大于籽粒苋和稗草，进一步说明灰菜是有机麦田的优势杂草。在小麦分蘖期和成熟期，ZF15处理的灰菜、籽粒苋和稗草的干重、鲜重均显著高于其他处理。小麦拔节期，ZF15、ZF11和KF7处理的各杂草干重、鲜重均显著高于FM处理。小麦灌浆期，ZF11处理的灰菜干重、鲜重和ZF15处理的籽粒苋、稗草的干重、鲜重均显著高于其他处理。说明覆膜穴播和宽幅16 cm条播能明显降低杂草对资源的竞争能力，进而有效抑制杂草生长。

表4 不同播种方式下有机麦田各生育时期杂草的干重和鲜重Table 4 Biomass of main weeds in organic wheat fields at different growth stages under different planting methods g·m-2

2.3.3 小麦各生育时期杂草生物量差异

随着小麦生育进程推进，不同播种方式下杂草总干物质量总体呈上升趋势，但不同处理间杂草干物质积累速度存在明显差异(表5)。从小麦苗期到成熟期，ZF15处理杂草干物质积累速度最快，平均每天积累量为3.56 g·m-2，而FM处理杂草干物质积累速度最慢，平均每天积累量为 0.67 g·m-2。小麦各生育时期的杂草干物质量均表现为ZF15>KF7>ZF11>KF16>FM处理，其中小麦成熟期FM、KF16、ZF11、KF7处理的杂草生物量较ZF15处理分别降低了81.4%、73.9%、64.4%、54..9%。相关分析表明，小麦不同生育时期杂草生物量与有机小麦产量呈显著或极显著负相关。

表5 不同播种方式下有机麦田各生育时期杂草总干物质量变化Table 5 Total biomass of weeds in organic wheat fields at different growth stages under different planting methods g·m-2

2.4 不同种植方式下经济效益比较

由表6可知，不同播种方式下产值高低表现为FM>KF16>ZF11>KF7>ZF15，FM处理因增加了地膜成本导致其投入明显大于其他处理，但其纯收益仍表现最高，达27 819.1元·hm-2。FM、KF16、ZF11和KF7处理的纯收益较ZF15处理分别增加了7 680.4元·hm-2、7 246.7 元·hm-2、5 728元·hm-2和3 981.1 元·hm-2。KF16处理的产投比显著高于其他处理，但其纯经济效益与FM处理无显著差异。

3 讨 论

LAI是描述作物群体受光结构的重要参数。种子播撒面积大可显著改善小麦个体发育，进而影响小麦群体LAI，促进小麦群体对光能的利用。有研究表明，宽幅播种的小麦出苗均匀，苗带整齐，利于构建合理群体结构[14]、增加小麦叶面积指数，提高光截获能力[15-16]，提高光能利用效率[17-18]。本研究中，与窄幅宽行15 cm条播相比，覆膜穴播和宽幅16 cm条播的小麦开花期多数植株形态指标(株高、旗叶长、旗叶面积、单株叶面积)、光合生理指标(旗叶SPAD、净光合速率)和群体指标(叶面积指数、干物质重量)均有不同程度提高。可见，覆膜穴播和宽幅播种下小麦个体发育良好，这是有机小麦获得高产的基础。

有机小麦生产中，禁止使用化肥及生长调节剂等化工产品，因此，通过构建合理小麦群体，统筹协调单位面积穗数、穗粒数、千粒重是有机小麦高产的重要途径。吕 鹏等[19]认为，宽幅播种可通过构建合理群体提高后期小麦干物质积累量，进而协调穗数、穗粒数和千粒重，最终提高小麦籽粒产量。初金鹏等[20]认为，与常规条播相比，宽幅播种可提高小麦分蘖数和成穗率，进而提高小麦籽粒产量。本研究中，覆膜穴播和宽幅16 cm条播的产量较窄幅宽行15 cm条播产量分别增加了33.0%和27.2%。从产量构成因素看，覆膜穴播的穗数和穗粒数显著高于其他处理，宽幅16 cm条播的千粒重显著高于其他处理，这与覆膜穴播和宽幅播种条件下小麦出苗均匀，个体发育良好，有利于分蘖发生和成穗密不可分。

通过构建高质量小麦群体，增加小麦竞争优势是有机农业中抑制杂草的重要手段。本研究表明，覆膜穴播和宽幅16 cm条播小麦各生育时期的杂草总密度和杂草总干物质量显著低于窄幅宽行15 cm条播，且宽幅7 cm条播和窄幅窄行11 cm条播的杂草干物质积累速度也明显低于窄幅宽行15 cm条播。说明，覆膜穴播和宽幅播种明显增强了小麦对地上、地下资源的竞争能力，进而降低杂草发生密度及杂草干物质量，促进有机小麦籽粒产量的提高。

高经济效益是调动农民种粮积极性的关键。本试验表明，覆膜穴播小麦的产值和纯收益最大，但由于增加了地膜成本，导致产投比仅比窄幅宽行15 cm条播高出14.1%，而宽幅16 cm条播小麦因成本低，纯收益高，产投比也显著高于其他处理，实现了经济效益最大化。

4 结 论

宽幅16 cm条播和覆膜穴播方式均能促进有机小麦生长发育、降低杂草密度及干物质量、提高小麦籽粒产量、增加有机小麦经济效益，适宜在河套灌区推广应用。