马齿苋对菜薹生产的影响

冯 莉, 田兴山, 闫 帅, 张泰杰,岳茂峰, 高家东, 杨彩宏, 崔 烨

(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, 广州 510640)

马齿苋对菜薹生产的影响

冯 莉, 田兴山*, 闫 帅, 张泰杰,岳茂峰, 高家东, 杨彩宏, 崔 烨

(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, 广州 510640)

马齿苋是广东规模化菜场菜薹田的重要杂草,为明确其年发生动态,采用倒置“W”九点取样法,对广东2个规模化菜场菜薹田马齿苋年发生动态进行调查。结果表明,1-3月和11-12月马齿苋种群密度最低,4月开始略有升高,6月迅速升高,7-9月田间马齿苋种群密度和生物量均达到高峰,形成单一的杂草群落,危害成灾。为明确马齿苋危害高峰期人工防除经济阈值,采用添加系列试验和模型拟合的方法,研究了马齿苋密度对菜薹生长和产量性状的影响,结果表明：在马齿苋的竞争干扰下,菜薹的叶面积、株高和产量均随马齿苋密度的增加而下降,幂函数模型较好地拟合了马齿苋密度与菜薹产量(y=-412.779x0.433+ 12 434.801,P<0.000 1)和产量损失(y=3.323x0.433-0.361,P<0.000 1)间的关系。马齿苋危害高峰期进行人工除草,其经济危害允许水平为5.8%,经济阈值为4.2株/m2。

菜薹； 马齿苋； 竞争； 发生规律； 经济阈值

马齿苋(PortulacaoleraceaLinn.),属一年生肉质草本植物,遍布世界热带、亚热带和温带地区,其植株耐旱亦耐涝,生存和繁殖力极强,平均每株可产种子约1.4万粒[1],是世界性农田恶性杂草[2]。马齿苋属于高光效C4植物[3],同时又是喜氮植物[4],因此,在我国南方土壤肥沃含氮量高的叶菜田具有较强的竞争优势,成为规模化菜场叶菜田难除的恶性杂草。菜薹(BrassicaparachinensisL.H. Bailey)[5],又称菜心[6],系十字花科芸薹属草本植物,产地广东、广西和海南,全国均有分布,为华南地区特色叶菜品种[5-6]。菜薹在广东以规模化蔬菜生产基地为主周年生产,供应人口密集的粤港澳地区,并出口东南亚。由于菜薹属于小粒种子,对除草剂敏感,因此,生产中可供选择的安全除草剂品种较少,目前菜场主要用二甲戊灵于菜薹播后芽前土壤封闭处理控草。而调查结果显示,常年频繁地使用单一品种的除草剂,导致菜场杂草群落结构单一,特别是老菜场,由于马齿苋种子在土壤中大量积累[7],使其危害逐年加重,已严重影响菜场的经济效益。为此,作者对广东规模化老菜场菜薹田恶性杂草马齿苋发生动态进行了调查,并按菜薹常规生产管理模式,在危害高峰期通过添加系列试验方法,研究马齿苋对菜薹生长的影响及其与菜薹产量损失间的关系,明确其经济防除阈值, 为制定防控策略提供参考。

1 材料和方法

1.1 菜薹田马齿苋年发生动态调查

1.1.1 调查田概况

选择广州近郊的2个规模化蔬菜生产基地：番禺东升菜场(约10年)和从化从玉菜场(约12年)进行调查。基地位于东经113°26′～114°03′,北纬22° 47′～23°35′,为亚热带海洋性季风气候,年均气温22.8 ℃,年均降雨量2 000 mm,一年四季均有菜薹种植。菜薹田杂草治理均使用330 g/L二甲戊灵乳油于菜薹播后芽前土壤喷雾处理。

1.1.2 调查方法

依据生产中菜薹生长的4个时期：种子发芽期、叶片生长期、菜薹形成期和开花结实期,每月中旬定期选择叶片生长期的菜心田3块,采用倒置“W”九点取样法[8],调查统计样方内马齿苋的种群密度和鲜重生物量。调查时间为2009-2010年。

1.2 马齿苋与菜薹竞争及其经济防除阈值研究

1.2.1 试验材料

供试菜薹：‘碧绿粗薹菜心’[9],购自广东省农科集团种业分公司,广东的适播期为5月-10月,播种量7.5 kg/hm2。马齿苋：2010年8月采自番禺东升菜场菜薹田自然成熟的种子,采回后晾干去杂装袋保存于低温种子柜。

1.2.2 试验田概况

选择土壤肥力一致的菜田,砂壤土,有机质含量27.9 g/kg,pH 5.9。按菜薹常规生产方式开沟起畦整地,畦面宽1.2 m,畦沟深约0.15 m,将菜薹种子用少量细沙拌匀撒播于畦面,喷水湿润土壤后,用330 g/L二甲戊灵乳油按每hm2有效成分用量495 g兑水至450 L后混匀均匀喷雾土壤表面。用同样直播的方法在相邻田块同时撒播马齿苋种子,但土壤表面不用除草剂处理,出苗后的马齿苋将用于添加系列密度试验。时间为2012年8月。

1.2.3 试验设计

采用添加系列试验和模型拟合的方法[8,10]。试验共设11个马齿苋处理密度：0(无草对照)、2、4、8、16、32、64、96、192、384、768株/m2,每处理小区面积为6 m2(1.2 m×5 m),5次重复,共计55个小区,随机区组排列。在菜薹2叶至3叶期进行间苗和定苗时,保持菜薹常规种植密度(株行间距0.1 m×0.15 m)的情况下,依据试验设计的马齿苋密度,采用田间自然出苗和人工拔除或补苗相结合的方法,控制各处理小区马齿苋的种群密度,并在操作过程中使小区内马齿苋均匀分布。田间管理按常规生产进行,各处理区一致,并人工拔除小区内少量其他杂草。

1.2.4 调查方法

叶面积和叶绿素含量：在菜薹形成初期,各处理区随机取15株测其中部成长叶片,用CI-202型便携式激光叶面积仪(美国产) 测定叶面积,用SPAD-502型手持式叶绿素仪(日本产) 测定叶片叶绿素含量。

菜薹产量和株高：菜薹采收期采收各处理小区的菜薹,称鲜重测产,再随机取15株量株高。

1.2.5 数据处理及统计分析

用统计软件EXCEL和SPSS18.0对调查数据进行相关处理和分析。对不同密度马齿苋与菜薹产量及产量损失间的关系,采用直线(y=ax+b)、二次曲线(y=ax2+bx+c)、指数(y=beax)、对数(y=alnx+b)、幂函数(y=bxa) 5种回归模型进行拟合,根据相关程度以及曲线与实测值的拟合程度,筛选出最佳拟合模型。依据菜薹产量损失与马齿苋密度的相关模型,确定马齿苋危害的经济允许水平(economic infestation level,EIL)及其经济防除阈值[1,10-12]。EIL(%) =C×100/(Y×P×E),其中C为菜薹田杂草防除费用(元/hm2),Y为菜薹产量(kg/hm2),P为菜薹价格(元/kg),E为防除效果(%)。

2 结果与分析

2.1 广东规模化菜场菜薹田马齿苋年发生动态

调查结果显示(图1)：从玉和东升两个规模化菜场菜薹田杂草马齿苋种群动态变化趋势基本一致,表现为1-3月马齿苋种群密度和鲜重生物量均较低,平均为6.4株/m2和3.7 g/m2,对菜薹的生长和产量无显著影响； 4-5月马齿苋种群密度和鲜重生物量逐渐增加,6月开始迅速升高,特别是生物量增加迅速,8月均达到高峰,从玉和东升菜场菜薹田的马齿苋密度分别达到平均694.9株/m2和411.1株/m2,鲜重达到976.0 g/m2和616.6 g/m2,在菜薹田形成单一的杂草群落。由于丛玉菜场种植年限比东升菜场长,表现出马齿苋种群发生密度高于东升菜场。从9月开始迅速下降,10月降至155.0～47.0株/m2,11-12月种群密度接近于1-3月,保持在较低水平。马齿苋生物量的变化与密度的变化趋势基本一致(图1),均表现为6-9月高温季节种群密度高和生物量大。

2.2 马齿苋对菜薹叶片叶绿素含量、叶面积和株高的影响

在不同马齿苋密度的竞争干扰下,菜薹叶片的叶绿素含量变化各处理密度间差异不显著(表1),未表现出似其他作物在高密度杂草竞争下叶片发黄的现象[12],分析其原因可能与菜薹栽培过程中水分和养分供给尤其是氮肥供应充足有关,因此,其叶片叶绿素含量与其他作物相比受杂草竞争的影响相对较小。有研究表明叶绿素含量在一定程度上可以作为土壤水分和养分供应的指标[13-14]。

图1 广东规模化菜场菜薹田马齿苋年发生动态

马齿苋的竞争对菜薹叶面积和株高的影响相对较大(表1),随着马齿苋密度的增加,菜薹叶面积和株高均受到抑制。当马齿苋密度达到32株/m2时,与无马齿苋对照相比,菜薹叶面积减少了15.3%,株高下降了3.5%,未达到显著水平；但当马齿苋密度达到64株/m2时,菜薹叶面积下降了23.4%,株高下降了8.0%,显著低于对照；随着马齿苋密度继续增加,马齿苋密度达到768株/m2时,菜薹面积减少高达32.5%,株高下降12.3%,菜薹生长受到显著抑制。

表1不同密度马齿苋对菜薹生长及产量性状的影响1)

Table1EffectsofdifferentpurslanedensityonthegrowthandyieldcharactersofBrassicaparachinensis

马齿苋密度/株·m-2Density叶绿素含量/SPADChlorophyllcontent叶面积/cm2Leafarea株高/cmPlantheight产量/kg·(667m2)-1Yield产量损失率/%Yieldlossrate0(44．68±0．92)a(100．55±12．67)a(28．11±0．58)a(825．90±33．10)a0．002(45．35±0．71)a(96．07±13．06)a(26．71±0．36)abc(800．00±16．06)a3．144(43．72±0．82)a(92．12±6．68)ab(27．38±0．68)ab(780．80±54．95)ab5．468(44．45±1．32)a(92．02±11．58)ab(27．28±0．46)abc(772．27±40．00)ab6．4916(45．46±0．73)a(85．42±9．48)abc(26．65±0．51)abc(745．14±33．30)abc9．7832(45．59±1．19)a(85．18±7．31)abc(27．14±0．61)abc(677．33±25．26)bcd17．9964(46．22±0．76)a(77．05±13．11)bcd(25．87±0．48)bcd(647．11±17．78)cd21．6596(44．13±0．98)a(76．25±10．00)bcd(25．90±0．40)bcd(616．00±21．50)d25．42192(44．52±1．21)a(74．34±11．10)cd(26．09±0．40)bcd(597．33±18．98)d27．68384(43．20±0．22)a(74．09±5．66)d(25．62±0．81)cd(472．89±15．50)e42．74768(44．98±1．30)a(67．90±4．55)d(24．66±0．46)d(330．67±24．63)f59．96

1) 表中同列数据后不同字母表示经新复极差法检测在0.05水平上差异显著。
Different letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level.

2.3 不同密度的马齿苋对菜薹产量的影响

马齿苋密度的增加,在一定程度上抑制了菜薹的生长发育,进而显著降低菜薹的产量。在试验条件下,随着田间马齿苋密度增加,菜薹产量迅速下降(表1)。马齿苋种群密度为16株/m2以下时,菜薹产量与无草区产量相比差异不显著；但当马齿苋种群密度达到32株/m2,菜薹产量损失率为17.99%,产量显著低于对照；当马齿苋密度增加到768株/m2时,菜薹产量损失率高达59.96%。

分别对菜薹产量和产量损失率与马齿苋密度之间的关系进行曲线拟合,回归分析结果显示,幂函数、指数和二次曲线模型与实测值的拟合效果较好,r2值相对于直线和对数模型的较高(表2,表3)。综合各模型的r2值、F值以及模型的拟合效果,均以幂函数模型拟合马齿苋密度与菜薹产量y=-412.779x0.433+12 434.801(P<0.000 1)以及产量损失y=3.323x0.433-0.361 (P<0.000 1)间的关系为最佳。

表2不同密度马齿苋与菜薹产量的回归分析

Table2RegressionanalysisbetweenpurslanedensityandyieldofBrassicaparachinensis

拟合方式Fitmethod回归模型(y=)Regressionmodelr2F显著性Significance直线Linear-8．988x+11186．9280．87864．799<0．0001二次曲线Quadratic0．011x2-1712．5x+11531．2230．93759．616<0．0001指数Exponential6947．304e-0．003x+4726．1130．94974．916<0．0001幂函数Power-412．779x0．433+12434．8010．987309．474<0．0001对数Logarithmic-1069．043lnx+13611．8220．88461．285<0．0001

表3不同密度马齿苋与菜薹产量损失率的回归分析

Table3RegressionanalysisbetweenpurslanedensityandyieldlossofBrassicaparachinensis

拟合方式Fitmethod回归模型(y=)Regressionmodelr2F显著性Significance直线Linear0．073x+9．6960．87865．066<0．0001二次曲线Quadratic-9．137×10-5x2+0．138x+6．9250．93759．686<0．0001指数Exponential-56．149e-0．003x+61．9310．94974．940<0．0001幂函数Power3．323x0．433-0．3610．987311．100<0．0001对数Logarithmic8．629lnx-9．8750．89980．488<0．0001

2.4 马齿苋的经济危害允许水平及经济防除阈值

广东规模化菜场菜薹田杂草马齿苋年发生动态调查结果表明,在马齿苋发生高峰期的6-9月,采用常规的化学除草剂330 g/L二甲戊灵乳油土壤喷雾处理后无法控制其危害[1],仍需要配合进行人工拔除,而马齿苋经济危害允许水平主要与马齿苋的防治费用、菜薹产量和价格等因素有关。‘碧绿粗薹菜心’在适宜的播种季节和有效生产管理水平下,目前平均产量为12 000 kg/hm2[15-16],菜薹市场价格在6-9月杂草危害重的季节,一般在5.0～10.0元/kg之间,平均7.5元/kg,而在该季节其防治费包括药剂费约165元/hm2、喷药用工费约300元/hm2、人工拔草费约4 500元/hm2,合计防治费用约为4 965元/hm2,防治效果可达95%,因此,综合上述因素计算马齿苋经济危害允许水平(允许损失率EIL)[10-12]为5.8%。由马齿苋密度与菜薹产量损失间的关系模型y=3.323x0.433-0.361得出人工防除经济阈值为4.2株/m2,即在马齿苋危害高峰期,当密度高于4.2株/m2时,需进行人工防除才可获得经济效益。

3 讨论

马齿苋在广东规模化菜场菜薹田年发生动态调查结果表明,6-9月是田间马齿苋种群密度、生物量和危害的高峰期,分析其原因该季节广东各地的平均气温均达到了25～33 ℃[17],正是马齿苋最适宜的萌发和生长温度[18],更主要的原因是规模化老菜场马齿苋土壤种子库数量庞大[7],因此,对于规模化菜场收获后及时清园,控制马齿苋进入结实期,减少大量种子输入菜田,在一定程度上可控制其危害进一步加重。

杂草与作物竞争是导致作物生长势减弱和产量损失的重要因素之一,经济阈值是指除草所获得的作物增收效益与防除杂草费用相等时的杂草数量[4]。科学经济地治理杂草需要明确杂草与作物的竞争方式以及不同密度杂草竞争与作物产量损失间的关系。近几年,综合采用直线、二次曲线、指数、对数和幂函数模型来研究拟合杂草与作物生长和产量间的竞争关系报道较多[19-21],由于杂草和作物的种类不同、生产和杂草管理的措施等不同,结果表现出多样的竞争关系。本研究按照菜薹常规生产的栽培管理模式,研究马齿苋发生密度与菜薹产量以及产量损失间的关系,结果均以幂函数模型y=bxa较好地拟合了两者间的关系,和看麦娘与小麦产量损失间的关系函数模型一致[21]。

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Influenceofpurslaneoccurrenceonfalsepakchoiproduction

Feng Li, Tian Xingshan, Yan Shuai, Zhang Taijie, Yue Maofeng,Gao Jiadong, Yang Caihong, Cui Ye

(PlantProtectionResearchInstitute,GuangdongAcademyofAgriculturalSciences,GuangdongProvincial
KeyLaboratoryofHighTechnologyforPlantProtection,Guangzhou510640,China)

Purslane (PortulacaoleraceaL.) is a worst weed mainly occurring in false pakchoi (BrassicaparachinensisL. H. Bailey)fields of large-scale vegetable farms in Guangdong Province. To clarify the trends of purslane’s annual occurrence, a survey was conducted in the false pakchoi fields of two large-scale vegetable farms in Guangdong using an inverted W-pattern 9-point sampling method. The results showed that purslane population density and biomass were both the lowest during January to March and November to December every year, with the population density starting to rise slightly in April, and then rising rapidly during May to June; during July to September, purslane’s population density and biomass both climaxed, thus forming single weed colonies and causing disastrous harms. To determine the economic threshold for manual weeding, influence of purslane density on the yields and components of false pakchoi was investigated by additive series experiments and model fitting. The results showed that under the interferences of purslane, leaf area, stem height and yield loss of false pakchoi all decreased gradually along with the increase of weed density. The power function modely=-412.779x0.433+12 434.801 andy=3.323x0.433-0.361 were the best for describing the relationships between yield and yield loss, respectively. During the climax of purslane’s harm in the false pakchoi field, the economic infestation level for manual weeding was 5.8% and the economic threshold was about 4.2 plant per m2.

false pakchoi; purslane; competition; occurrence trends; economic threshold

2013-06-23

：2014-05-15

国家科技支撑计划项目(2012BAD19B02);广东省农业科技团队研究项目(2012A020100009)

S 451.1

：ADOI：10.3969/j.issn.0529-1542.2014.05.030

* 通信作者 E-mail:xstian@tom.com