鲁军雄,陈社员,官春云,刘忠松,王国槐,肖 刚
(湖南农业大学油料作物研究所,长沙410128)
近年来,随着我国农业产业结构的调整和高产优质油菜品种的不断育成,油菜产业面临着极好的发展机遇[1]。我国油菜生产出现了快速的发展,且油菜产业仍有较大的发展空间。油菜田杂草是制约油菜生产的关键因素之一。杂草作为资源的奢侈消耗者[2],严重影响油菜的产量、品质以及油菜种植的经济效益[1]。杂草与油菜竞争光照、空间、水分、营养等,导致油菜营养生长受抑制、植株瘦弱,继而在生殖生长阶段会因养分积累不足而导致结荚率和结实率降低,产量损失严重[1,3]。同时,杂草还携带害虫和病菌,使油菜感染病虫害的概率增大,加重油菜病虫害的发生[4]。杂草危害一般年份可以造成油菜减产10% ~20%,严重时可以减产5成以上,并降低菜籽的品质[2,5]。
我国油菜种植分布广。根据生长季节、自然条件及栽培制度有春油菜、冬油菜之分,春油菜主要分布在我国北方地区的青海、西藏、甘肃等省区,种植面积和产量占全国油菜的10%左右。冬油菜主要分布长江流域的四川、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海和长江支流流域的贵州、浙江、陕西、河南等省市,种植面积和产量占全国的90%左右[2]。因此,了解长江流域特别是长江中下游地区的冬油菜田的杂草群落特征、发生规律、危害,对建立合理的防除措施、发展油菜生产、增加经济效益具有十分重要的指导意义。
油菜田杂草种类组成和危害状况,随着土壤、气候、耕作制度、栽培措施以及除草剂使用情况等的不断变化而变化[2,6]。杂草的形成取决于土壤中的杂草种子,土壤中的杂草种子库又取决于耕作制度[2]。耕作制度的不同是造成油菜田杂草群落结构和大小差异的主要原因,而耕作制度的不同主要体现在土壤水分含量上,因此,可以说是土壤水分的差异直接导致了杂草群落结构和大小的不同。水旱连作的油菜地(如稻油连作),禾本科优势杂草为看麦娘和罔草,阔叶类杂草优势种为牛繁缕[4],长期的淹水条件使土壤种子库中的大部分旱生杂草种子失去生命活力,只有喜湿或耐湿的杂草种子能够存活下来[2],因此,看麦娘、罔草、牛繁缕等大量发生。旱旱连作的油菜田土壤湿度小,以旱生杂草占主导地位,且杂草总量较少,主要优势种为猪殃殃,亚优势种为婆婆纳等,喜湿性看麦娘等杂草偶有发现[2,4]。气候对杂草的出苗和生长影响很大,多雨高湿条件下杂草发生相对严重,气候干燥时杂草发生相对较轻。由于除草剂对杂草的选择作用,耐药性的杂草从次要种群上升为优势种群,除草剂的使用也能造成油菜田杂草群落演替。
总体来讲,在长江中下游产区,油菜田的主要杂草有:看麦娘、日本看麦娘、早熟禾、罔草等禾本科杂草和繁缕、牛繁缕、猪殃殃、婆婆纳、荠菜等阔叶类杂草[7,8]。油菜田杂草类型根据草相的不同,可分为3类:1)以禾本科杂草为主,主要是看麦娘等,主要见于稻油连作土壤湿度较大的油菜田;2)以阔叶类杂草为主,主要是繁缕、荠菜、猪殃殃、婆婆纳等,常见于棉油等旱旱连作油菜地;3)禾本科与阔叶类杂草混生,主要是看麦娘、繁缕等混生,常见于稻油连作油菜田[1,2]。
长江中下游地区,油菜地杂草的出土时间和数量与当地的气温条件、降雨量、土壤湿度以及油菜的播种整地时间等密切相关[4]。一般而言,从整地播种或移栽到翌年4月均有出草,出草期长达150 d左右,但出草相对集中,杂草密度和杂草鲜重均呈双峰型。通常,在油菜整地播种后一周或移栽后3~5 d,杂草开始萌发出苗,在10月下旬至12月上旬适宜的肥水和气候条件下,杂草大量爆发,出现冬前出苗高峰,该峰为杂草发生的第一高峰且为主峰,这批杂草占油菜全生育期杂草总量的80%左右,是杂草为危害的主体[9,10],油菜在此期遭受杂草危害,常导致成苗株数少,形成瘦苗、弱苗、高脚苗,尔后营养生长受抑,植株瘦弱,抽薹后分枝结荚少,对油菜生长和产量影响最大[4]。当年12月至翌年2月上旬为杂草越冬期,杂草的密度和鲜重会因为干燥寒冷的气候而有所下降。春季气温回升后,2月中旬至3月下旬由于多雨、高湿,杂草发生又相对较重,为第二出草高峰,但此时油菜生长旺盛,并迅速抽薹形成致密冠层,与此期高大的油菜相比,杂草的竞争力弱,往往因光照、空间的不足而逐渐死亡,因此这批杂草量小,对油菜产量的影响相对较小,通常不构成危害[1,7]。
油菜田杂草防除是一项长期系统的工程,需要农业耕作、栽培管理、化学除草、生物技术防除等方面的紧密协作,只有采取综合治理措施才能安全有效地控制杂草危害,取得好的生态效益和经济效益。
长江中下游油菜产区大致存在水旱和旱旱两种主要的耕作制度,由于耕作方式和气候的改变会导致杂草群落发生改变,因此,结合当地的气候变化和市场需求,适当调整油菜与水稻、棉花、玉米、烟草、花生、大豆等的轮作周期,合理安排茬口布局可以大大减轻优势杂草的发生,减少对除草剂的过度依赖[2]。例如水旱轮作可使旱生性杂草种子因不适应潮湿环境而减少,进而降低其危害。同样,水田改旱田可使喜湿性杂草在干旱条件下大量死亡而降低其危害。调查表明,实行油菜、大(小)麦等调茬制度,可以减少油菜田主要的杂草发生量,同时可以调节地力,改良土壤,促进增产[4,11]。
增加油菜密度能够对杂草起到一定的防除作用。通过合理密植,培育壮苗,可加速油菜封行进程,增加田间闭郁度,利用油菜自身个体和群体优势抑制杂草生长[2],特别是3月份后油菜迅速生长形成致密冠层能明显抑制杂草生长。直播油菜适宜密度为37.5万~52.5万株/hm2。播后加强栽培管理,培育壮苗,形成适宜的叶面积指数,从而达到以苗压草的目的。另外,推广育苗移栽,可减轻草害[1]。若采用育苗移栽的方式,适宜的密度为22.5万~30万株/hm2。不管是直播还是育苗移栽,合理增加油菜种植密度,可以较早形成作物覆盖层,从而改变田间光照条件,抑制某些喜光性杂草的生长,并且在一定程度上提高油菜的整体竞争力,以获得更多的水分和养分,在资源竞争中处于优势地位,促进油菜生长和产量的提高[12,13]。
虽然,在油菜越冬期和移栽后的杂草发生期,适时进行中耕培土能有效减轻杂草危害,且除草效率高、灭草快,但是成本高,与现代农业轻简栽培不符。采用多功能油菜播种机作业,能一次完成油菜田旋耕、施肥、播种等工序,特别是旋耕或深松耕等机械操作可以杀灭部分杂草,起到一定的防除效果。机械播种采用条播的方式,可在行间覆盖稻草或者播种后立刻覆盖稻草。油菜田覆盖稻草后能有效控制杂草的发生危害,进而提高油菜植株间的光照条件、促进光合作用的进行[12],同时能提高地温、培肥地力[1,14],由此促进油菜增产。
化学防治作为现代化的除草手段在杂草防治中发挥了巨大的作用,也是目前世界上应用最广泛且极富成效的技术措施,具有省时、省力、高效、经济等特点[2,4]。但在应用时要综合考虑栽培制度、耕作方式、油菜生育期、杂草群落组成、杂草生育期、除草剂杀草谱及药效持续期、油菜品种等因素[15]。若在油菜整地播种或移栽前,杂草已大量发生,可选用草甘膦、草铵膦、百草枯等灭生性除草剂杀灭田间已有杂草。如果播种前杂草未萌发或刚萌发,则可选用氟乐灵等土壤处理剂施于土壤表面或混入浅层土壤中。该药剂一般在杂草出土前施用,对已出土的杂草基本无效。播种或移栽后杂草大量发生,根据杂草草相、组成及比例,可选用相应苗后茎叶处理剂:稻茬油菜地田间杂草多以禾本科如早熟禾、看麦娘等为主,可选用高效盖草能、禾草灵等禾本科除草剂;棉茬油菜地田间杂草多以繁缕、猪殃殃等阔叶类杂草为主,可选用草除灵等阔叶类除草剂;当田间杂草禾阔混生时,则选用丙酯草醚和精喹禾灵的复配制剂如油力、油宝等除草剂,也可将其它具有不同杀草谱、作用机理互补的除草剂混用,以扩大杀草谱,延长持效期,增强除草活性,减少残留[15,16]。同时,也要注意除草剂的交替使用,以期延缓杂草对除草剂抗性的产生,延长除草剂的使用寿命,也有利于杂草的可持续治理[17]。另外,施药时,最好选择油菜4叶期,杂草3叶期以避免药害和增强除草效果。
生物防治是利用寄主范围较为专一的植食性动物或植物病原菌等微生物将杂草控制在一定的水平[4]。由于生物除草具有经济安全、不污染环境、投资少等优点,受到各国广泛关注[15]。目前主要有三种方法。第一种是以虫治草,利用杂草的天敌昆虫来抑制和消灭杂草[4]。但是,目前国内几乎没有将昆虫用于油菜田杂草防治的报道。第二种是利用微生物除草,其除草效果更突出,应用更广泛。如南京农业大学从紫茎泽兰植株上分离筛选出链格孢菌,其产生的杀草毒素ACC-Toxin对多种杂草具有相当强的致病性,另一种高效环保的生物除草剂敌散克,用于禾本科恶性杂草的防除[15,18]。第三种是利用生物技术治草,尤其是转基因技术。育种家通过转基因技术育成一系列转基因抗草甘膦和草丁膦除草剂双低油菜品种,其配套的除草剂草甘膦和草丁膦又具有高效、低毒、安全等优点[4]。因此抗除草剂转基因油菜在北美油菜生产中大量应用并取得了较好的经济和社会效益[1]。我国也研发了拥有自主知识产权的转基因抗除草剂油菜品系[19]。我国是油菜起源中心,又是油菜生产大国,与油菜同科、属的植物众多[4,20],转基因漂流问题亟待解决,加上转基因油菜的生态安全性以及食用安全性等一系列问题,转基因油菜在我国受到一定的约束。但是利用理化诱变技术筛选抗除草剂突变体以培育非转基因抗除草剂油菜的工作正在开展。Xu等通过小孢子培养并将小孢子胚状体置于含有草甘膦和盖草能的培养基中培养,经过筛选获得抗除草剂油菜突变体[1,21],为非转基因抗除草剂油菜的选育奠定了基础。
油菜田杂草防除要从生态学、经济学的观点出发,本着“安全、经济、高效、增产”的原则,杂草综合治理以农业措施为基础,以化学防除为主要手段,以生态调控、机械除草等为辅[22]。考虑到杂草控制成本以及除草剂残留等潜在的环境影响,应设法减少除草剂的使用剂量和成本,即根据杂草的种群动态、草情草相,协调适当的方法,使杂草对油菜产量造成的损失在经济阀值水平下[2]。
目前已筛选了一批安全、高效、实用的油菜田除草剂,如高效盖草能、精禾草克、高效盖草灵等,淘汰了一批药害重、易残留的除草剂,如胺苯黄隆、高特克等。但是除草剂还是老品种占主导地位,应加快新型化学除草剂的研发,特别是作用机制新颖、选择性高、易降解、对作物安全的新型化学除草剂[15]。同时加强杂草的检测与预警,重点观测杂草种群生态和群落动态、杂草消长规律、杂草类型及其优势种,为有效开展杂草防除、建立完善的油菜田杂草综合防除体系提供依据。
随着人们对环境问题以及食品安全问题的关注程度的日益提高,生物除草剂因其对环境友好、无残留等优点而倍受关注[15]。目前,在世界范围内对杂草天敌资源的调查已开展,不久一系列高效、对环境友好的生物除草剂将投入使用。
油菜田杂草防治上宜坚持以农业防治为基础、化学防治为主导的综合治理策略。建立以生态调控与化学除草相结合的油菜田杂草综合治理技术体系。为了达到油菜增产、食用安全、环境保护的目的,根据油菜田间杂草的发生情况,建立以机械播种、秸秆覆盖、合理密植、轮作稻茬、加强田间管理等措施为主体的生态除草体系,同时建立与环境相容的化学控草措施,并尽可能减少化学除草剂的使用,以实现杂草的可持续的管理,确保油菜生产安全、食用安全。此外,科研部门、生产厂家、农技部门要开展新型高效油菜田除草剂的研发,加强杂草综合治理技术的宣传与培训,确保油菜稳产高产,充分发挥社会经济生态效益。
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