土壤耕层重构对棉田杂草的控制效果研究

王树林，王燕，祁虹，张谦，冯国艺，林永增，梁青龙

(河北省农林科学院 棉花研究所/农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室，河北 石家庄 050051)

土壤耕层重构对棉田杂草的控制效果研究

王树林，王燕，祁虹，张谦，冯国艺，林永增*，梁青龙

(河北省农林科学院 棉花研究所/农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室，河北 石家庄 050051)

[目的]明确土壤耕层重构技术对棉田杂草的防治效果，探索新的棉田杂草防治途径。[方法]采用盆栽模拟试验与大田对比试验，调查旋耕+除草剂、土壤耕层重构对杂草种类与数量的影响。[结果]盆栽试验结果显示，处理后20 d与55 d对照杂草种类分别为6种与9种，总鲜重为每盆83.5 g与678.1 g；旋耕+除草剂处理杂草种类分别为3种与9种，总鲜重为4.9 g与452.9 g，其中处理20 d后均为阔叶杂草，处理55 d后阔叶杂草鲜重与对照差异不显著，单子叶杂草鲜重显著低于对照；耕层重构处理2次调查均未发现杂草。大田试验结果中，苗期、初花期与收获期对照杂草种类分别为4种、6种与8种，鲜重分别为104.4 g·m-2、404.9 g·m-2、752.9 g·m-2，苗期以阔叶杂草为主，初花期与收获期单子叶杂草增多；耕层重构处理3次调查均仅发现微量杂草。[结论]以上结果表明，旋耕+除草剂对棉花苗期的禾本科杂草与部分阔叶杂草有一定的防治效果，随着时间延长，杂草防治效果逐渐降低，而土壤耕层重构处理对所有棉田杂草具有一次性彻底灭除效果，减少除草剂污染，节省用工。土壤耕层重构是一种棉田杂草防治的新途径。

棉田; 杂草; 土壤耕层重构; 除草剂

棉花是河北省重要经济作物，近年来棉花面积在30万公顷左右；棉田杂草是危害棉花产量的一个重要因素，造成损失在14%～16%，严重制约了棉花的优质、高效生产[1]。河北省地处黄河流域棉区，气温偏低，雨量较少，棉田杂草以喜凉耐旱型为主，主要有马唐、牛筋草、灰黎、马齿苋、田旋花、反枝苋等，其中禾本科占66.6%[2，3]，棉田杂草存在2个发生高峰，第一个在5月下旬，以狗尾草、马唐、灰藜等为主，至7月份，香附子等杂草大量出土，形成第二个出草高峰[4～6]。棉田杂草防控是棉花种植管理中的一项重要措施，目前棉田杂草防控主要是整地前喷施氟乐灵、仲丁灵除草剂混土防治[7～9]，在苗期与蕾期雨后进行中耕除草，后期则采取人工除草；棉田杂草防治除草剂使用不当，如选错除草剂品种、使用剂量过高、盲目混用农药、随意使用喷雾器及喷雾器清洗不干净等，对棉花造成的药害频繁发生，轻者减产，重者绝收[10～13]，而中耕除草、人工除草则增加了棉花管理成本，降低了棉花收益。关于耕作措施对杂草的影响，前人也有研究，翻耕、深松耕、免耕3种耕作方法相比较，玉米田杂草种子密度随耕作强度增加而减少，免耕田杂草种子密度较高[14]；本研究针对新型耕作措施—土壤耕层重构技术开展试验研究(土壤耕层重构是笔者经过多年试验提出的新型土壤耕作方法，即将棉田0～20 cm土壤与20～40 cm土壤进行互换，同时松动40 cm以下土层)，明确土壤耕层重构对棉田杂草的控制效果，探索新的杂草防治技术措施，为减少除草剂用量、降低人工成本提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验设置于河北省农林科学院棉花研究所威县试验站，试验田土壤为沙壤土，肥力中等，连年种植棉花。

1.2 试验方法

试验于2015年同时设置了大田试验与盆栽试验，大田试验采用大区对比，面积0.2 hm2，设置两个处理，分别是土壤耕层重构(RSL)与常规旋耕(CK)处理，土壤耕层重构采用旋转深翻犁一次完成0～20 cm土壤与20～40 cm土壤的互换，同时对40～55 cm土层进行深松，旋耕处理采用旋耕机对0～15 cm土壤进行旋耕；4月10日进行土壤耕作处理，4月13日灌水，4月22日常规旋耕处理喷施除草剂氟乐灵2.0 kg·hm-2，土壤耕层重构处理不喷施除草剂，耙耱后播种棉花。旋耕处理5月24日、6月13日进行两次中耕，7月10日进行一次人工除草，土壤耕层重构处理仅在7月10日进行一次人工除草。其它管理措施同大田。

盆栽试验模拟大田耕作方法，设置3个处理，分别是旋耕不喷除草剂(A)、旋耕喷施除草剂(B)、土壤耕层重构(C)，试验设3次重复，具体做法为，2014年9月底在棉田杂草较多的地方，收集0～5 cm的土壤作为杂草种子源，共收集土壤45 kg，2015年4月15日将收集到的土壤混匀，平均分为9份；同时用铁锹在棉田内挖掘20～40 cm的土壤作为无杂草种子的土壤备用；选用高50 cm，直径为35 cm的塑料桶，处理A：将5 kg带有杂草种子源的土壤与20～40 cm的土壤25 kg 混匀，装入塑料桶中；处理B：将5 kg带有杂草种子源的土壤、20～40 cm的土壤25 kg与除草剂氟乐灵18 mg(按照大田2.0 kg·hm-2的用量)混匀后装入塑料桶；处理C：将5 kg带有杂草种子源的土壤先装入塑料桶中，上面覆盖20 cm厚的20～40 cm土壤。自2015年4月15日起，每隔10～15 d为塑料桶浇水2 kg。

1.3 调查项目

大田试验于棉花苗期(5月18日)、初花期(7月1日)、吐絮期(9月1日)分别在每个处理内取5个点，每个点取1 m2，收割杂草，将杂草分类调查株数、鲜重；盆栽试验于试验处理后20 d、55 d分两次调查，将桶内杂草全部拔出，分类后调查株数、鲜重。

2 结果与分析

2.1 盆栽试验20 d后杂草量

盆栽试验于试验处理后20 d调查杂草数量(见表1)，在旋耕不喷施除草剂处理内发现6种杂草，分别是灰藜、反枝苋、铁苋菜、牛筋草、马唐、狗尾草，在旋耕喷施氟乐灵处理内发现3种杂草，分别是灰藜、反枝苋与铁苋菜，其中灰藜、反枝苋株数、鲜重显著低于旋耕处理，而铁苋菜与旋耕处理差异不显著；土壤耕层重构处理则未发现杂草。这一结果表明，除草剂氟乐灵在防治禾本科杂草方面效果显著，对灰藜、反枝苋等阔叶杂草也有一定效果，而杂草种子在翻入20 cm以下土壤后，不能正常出土。

表1 盆栽试验不同处理杂草数量

注：表中同列数据后英文字母不同，表示在5%水平上差异显著。

Note：Values followed by the different small letters within a column are significant difference at the 0.05 level.

2.2 盆栽试验55 d后杂草量

试验处理55 d后调查杂草数量(见表2)，在旋耕不喷施除草剂处理内发现9 种杂草，分别是灰藜、反枝苋、铁苋菜、牛筋草、马唐、狗尾草、田旋花、马齿苋、加拿大蓬，其中牛筋草、加拿大蓬数量较多，旋耕喷施除草剂处理在55 d后杂草种类增多，也发现9种杂草，但在9种杂草中，阔叶杂草灰藜、反枝苋、铁苋菜、田旋花、马齿苋、加拿大蓬与不喷施除草剂处理数量差异不显著，单子叶杂草牛筋草、马唐、狗尾草数量显著低于不喷施除草剂处理，土壤耕层重构处理仍未发现杂草。这一结果表明，除草剂氟乐灵的效果随施入土壤中的时间延长而效果降低，但土壤耕层重构处理杂草种子仍然无法萌发出土。

2.3 大田试验苗期杂草数量

从表3结果可以看出，大田对比试验苗期对照发现4种杂草，分别是灰藜、反枝苋、马齿苋与狗尾草，其中灰藜与狗尾草数量最多，分别达到15.2株与13.4株，马齿苋与反枝苋数量较少，而土壤耕层重构处理也有少量灰藜与马齿苋，但没有发现其它杂草。由于棉花苗期杂草生长时间短，因此杂草生物量均较小。

表2 盆栽试验不同处理杂草数量

注：表中同列数据后英文字母不同，表示在5%水平上差异显著。

Note：Values followed by the different small letters within a column are significant difference at the 0.05 level.

表3 不同处理棉花苗期杂草数量

2.4 大田试验初花期杂草数量

初花期棉田未封垄，降雨过后杂草发生较多，由于之前进行过2次中耕，因此杂草生物量不大。由表4可知，杂草种类旋耕对照发现6种，分别是灰藜、反枝苋、马齿苋、牛筋草、马唐、狗尾草，其中牛筋草、马唐、狗尾草数量较多，分别为24.2株、19.5株、33.4株，其次是灰藜、马齿苋，反枝苋最少；耕层重构处理发现有少量灰藜(2.3株)、马齿苋(1.2株)和牛筋草(4.1株)，未发现反枝苋、马唐和狗尾草。这一结果表明，旋耕对照由于除草剂防效降低，田间开始大量发生杂草，而土壤耕层重构处理仍只是偶见少量杂草，不排除田间操作由外界带入的杂草种子萌发形成。

表4 不同处理棉花初花期杂草数量Table 4 Weeds amount of treatments in cotton flower stage

2.5 大田试验收获期杂草数量

在棉花收获期的调查结果显示(见表5)，旋耕处理牛筋草、马唐、狗尾草数量较大，分别为15.3株、12.1株和20.5株，灰藜、反枝苋虽然数量不多，但由于其株型大，因此鲜重较高，马齿苋、田旋花、加拿大蓬也有一定数量。耕层重构处理有灰藜0.2株，马齿苋0.2株，牛筋草1.2株、马唐0.4株，其它杂草未有发生。由此可见，土壤耕层重构处理对杂草的防治效果可持续到棉花的收获期，一次土壤耕层重构可对棉田杂草起到彻底灭除的作用。

表5 不同处理棉花收获期杂草数量

Table 5 Weeds amount of treatments in cotton harvest stage

杂草种类Weedsspecies处理Treatment株数/株·m-2Amount鲜重/g·m-2Weight灰藜反枝苋马齿苋田旋花加拿大蓬牛筋草马唐狗尾草CK32±192209±1331RSL02±04122±273CK22±08967±352RSL00±0000±00CK54±15893±248RSL02±0442±94CK12±0881±54RSL00±0000±00CK12±0476±25RSL00±0000±00CK152±531998±651RSL12±13102±114CK120±39664±216RSL04±0527±37CK204±74641±223RSL00±0000±00

3 结论与讨论

在现行耕作方式下，棉田杂草的治理还是主要依靠播前一次除草剂与人工除草来完成，一般情况下，从出苗到封行前，棉田要进行4～5次中耕除草，从5月中下旬到7月中下旬，棉田杂草由于高温多雨而生长迅速，严重危及棉花的生长[15]，在杂草上花费的用工量增加了植棉成本，但至今尚未找到一次性灭除杂草的方法。本试验中利用土壤耕层重构技术，实现了对棉田杂草的一次性彻底灭除；从盆栽试验结果来看，播前应用除草剂氟乐灵，可在播种后一段时间内有效灭除禾本科杂草与部分阔叶杂草，但仍有部分杂草危害，且随着时间的延长，除草剂效果逐渐降低，而土壤耕层重构实现了对棉田杂草的一次性灭除，杂草种子被翻入20 cm以下后，均不能萌发出土，达到彻底灭除杂草的效果；从大田试验结果看，旋耕对照苗期杂草种类较少，由于生长时间短，生物量也较小，而耕层重构处理仅发现个别灰藜与马齿苋，未见其它杂草，进入初花期后，旋耕对照杂草种类增多，尤其是禾本科杂草数量骤增，耕层重构处理有少量牛筋草、灰藜和马齿苋，到收获期时，由于7月10日以后未进行任何除草措施，杂草种类与生物量均明显增加，而耕层重构处理仍是仅有极少量的杂草，以灰藜、马齿苋、牛筋草、马唐为主；结合盆栽试验结果，杂草种子被翻入20 cm以下后不能萌发出土，因此大田耕层重构处理中出现的杂草不排除由于机械操作过程中由外界带入的杂草种子萌发形成，或是在耕层重构过程中漏耕而形成。综合以上结果可知，土壤耕层重构是一种彻底灭除棉田杂草的有效耕作措施，为棉田杂草防治提供了一种新的途径，该方法具有灭草彻底、节省除草剂减少污染、降低用工的特点。

[1]马小艳，马艳，彭军，等. 我国棉田杂草研究现状与发展趋势[J].棉花学报，2010,22(4)：372-380.

[2]刘生荣.关中棉区棉田杂草分布及化学除草技术[J].陕西农业科学，2004(5)：96-97.

[3]马小艳，刘春琴，李晋宇，等.河北省沧州地区棉田杂草群落特征[J].杂草科学，2014,32(1)：42-45.

[4]樊翠芹，王贵启，李秉华，等.河北省棉田杂草发生规律及化学防除[J].河北农业科学，2009,13(10)：23-25.

[5]张朝贤，朱文达，曲哲，等.棉田和油菜田杂草化学防除[M].北京：化学工业出版社，2004：22-23.

[6]强胜，魏守辉，胡金.江苏省主棉区棉田杂草草害发生规律的研究[J].南京农业大学学报，2000,23(2)：18-22.

[7]彭军，马艳.棉田杂草发生危害及防除技术概述[J].中国棉花，2008,35(10)：7-9.

[8]高孝华，李凤云，曲耀训，等.棉田化学除草剂主要种类特性及应用[J].中国棉花，2008,35(4)：22.

[9]吴建荣，吉荣龙，崔必波，等.除草剂对棉田杂草群落结构的影响[J].江苏农业学报，2001,17(1)：28-33.

[10]金宗亭，曹忠新，冯爱丽，等.棉花常见除草剂药害的产生及补救措施[J].中国棉花，2005,32(1)：33-34.

[11]马小艳，马艳，彭军，等.土壤处理除草剂对棉田杂草的防效及安全性[J].农药，2010,49(11)：850-853.

[12]吕玉品.氟乐灵在棉田除草中常见问题及对策[J].河北农业，2008(4)：22.

[13]刘生荣，张俊杰，李葆来，等.我国棉田化学除草应用研究现状及展望[J].西北农业学报，2003,12(3)：106-110.

[14]Cardina J,Herms CP,Doohan DJ.Crop Ration and Tillage System effects on Weeds Seedbanks[J].Weed Sci,2002,50(4):448-460

[15]李美，高兴祥，高宗军，等.棉田不同杂草群落对棉花生长和产量的影响[J].山东农业科学，2013，45(2)：97-101.

(编辑：刑国芳)

Study of restructuring soil layers on weeds control in cotton fields

Wang Shulin, Wang Yan, Qi Hong, Zhang Qian, Feng Guoyi, Lin Yongzeng＊, Liang Qinglong

(CottonResearchInstitute，HebeiAcademyofAgricultureandForestryScience/KeyLaboratoryofBiologyandGeneticImprovementofCottoninHuanghuaihaiSemiaridArea，MinistryofAgriculture，Shijiazhuang050051，China)

[Objective]This study aims to identify the effects of restructuring soil layers on weeds control and explore new method to prevent weeds. [Method]Pot experiments and field experiments were conducted in which weeds species and amounts of rotary tillage adding herbicides and restructuring soil layers were investigated. [Results]In the pot experiment at 20 d and 55 d after treatment 6 and 9 weeds species were observed and the fresh weight per pot were 83.5 g and 678.1 g respectively for CK. For rotary tillage adding herbicides treatment, 3 and 9 weeds species were observed and the fresh weight per pot were 4.9 g and 452.9 g respectively. And at 20 d after treatment there were only broadleaf weeds, at 55 d after treatment the fresh weight of broadleaf weeds was similar with CK but for gramineous weeds it was significantly lower than CK. For the treatment of restructuring soil layers there was no weeds observed. In the field experiment 4, 6 and 8 weeds species were observed in seedling stage, initial bloom stage and harvest stage, and the fresh weight were 104.4 g·m-2,404.9 g·m-2and 752.9 g·m-2respectively, and in seedling stage broadleaf was dominant but in initial bloom stage and harvest stage gramineous weeds increased. There was little weeds for restructuring soil layers in the three stages. [Conclusion]The results showed that rotary tillage adding herbicides was effective to control gramineous weeds and some broad leaf weeds in cotton seedling stage, but the effects decreased gradually. Restructuring soil layers eliminated weeds completely, decreased herbicides pollution, and saved labors. Restructuring soil layers was a new method to weeds control.

Cotton fields， Weeds， Restructuring soil layers， Herbicides

2016-08-22

2017-01-01

王树林(1978-)，男(汉)，河北巨鹿人，副研究员，大学本科，研究方向：棉花栽培及生理生态

*通信作者：林永增，研究员。Tel：0311-87652081；E-mail：zaipei@sohu.com

科技部支撑计划“渤海粮仓科技示范工程”(2013BAD05B00)；河北省农林科学院科技创新工程项目(494-0402-YSN-ATVD)

S451.2

A

1671-8151(2017)04-0235-05