放养鸡对有机玉米田杂草控制和产量的影响

赵建设+谢凯权+蒋高明+李小芳+胡波+郭立月

摘要：为寻求有机玉米田杂草防治技术，明确放养鸡对玉米田杂草控制和产量的影响，采用大田小区试验，设玉米大口期放养鸡30天处理和不放鸡对照，大口期后不再除草。结果显示：玉米大口期后不防治杂草，玉米产量仅有4 945 kg/hm2，而在大口期放养鸡，产量增加31.0% （P<0.05）；放养鸡20天后杂草平均高度降低25.7%，杂草种类（4种）、平均总密度（17株/m2）、盖度（11.3%）和生物量（29.8 g/m2）均显著低于未放鸡玉米田杂草种类（10种）、平均总密度（86.3株/m2）、盖度（76.7%）和生物量（170.1 g/m2）（P<0.05），进而使得Shannon-Wiener 多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef物种丰富度指数降低，但将鸡收回后杂草多样性指数又得到恢复。因此，放养一定量的鸡可有效控制田间杂草，同时不会破坏农田生态系统的生态平衡及生物多样性，并能保障粮食产量和安全。

关键词：玉米；放养鸡； 杂草；多样性指数；产量

中图分类号：S181：S513文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）11-0114-06

Effects of Raising Chicken on Weed Control and Corn Yield

in Organic Corn Field

Zhao Jianshe1， Xie Kaiquan1， Jiang Gaoming2， Li Xiaofang1， Hu Bo3， Guo Liyue2

（1.Henan Yuanlin Agriculture Development Co.，Ltd.， Zhengzhou 450043， China；

2. State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change，Institute of Botany， Chinese Academy of Sciences，

Beijing 100093， China；3. Agricultural Products Quality Inspection and Circulation Center of Zhengzhou， Zhengzhou 450006， China）

AbstractField plot experiment was carried out to definite the effects of raising chicken on weed control and corn yield in organic corn field.Two treatments were designed as raising chicken treatment and no raising chicken treatment （CK） for 30 days at the male tetrad stage of corn， and there was no weed control after the male tetrad stage. The results showed that the yield of corn in CK treatment with no weed control was only 4 945 kg/hm2， while in the raising chicken treatment at the male tetrad stage of corn， the yield significantly increased by 31.0% （P<0.05）. After raising chicken for 20 days， the average height of weeds decreased by 25.7%， and the weed species （4 species）， average total density （17 plants/m2）， coverage （11.3%） and biomass （29.8 g/m2） were significantly lower than the weed species（10 species）， average total density （86.3 plants/m2）， coverage（76.7%） and biomass （170.1 g/m2） in CK treatment，which decreased the Shannon-Wiener index， Pielou index and Margalef index. However， after moving the chicken away from the field， the weed diversity indexes restored. Therefore， raising a certain amount of chicken in the organic corn field could effectively control the weeds， and it would not damage the ecological balance and biodiversity of the ecological agriculture system and could guarantee the production and safety of corn.

KeywordsCorn； Raising chicken； Weed； Diversity index； Yield

農田生态系统中，杂草与作物生态位基本一致，对光照、土壤养分与水分等资源存在竞争关系[1]，因此农田杂草是导致作物减产的重要因素之一[2]。当前杂草防治主要依赖化学除草剂，但除草剂的长期使用不仅使农田杂草群落结构、组成和分布特点等发生了明显变化，还会抑制作物生长，其残留污染粮食和土壤，进而引发人畜癌症、基因变异等疾病[3-6]。

随着食品安全和环境保护意识的提高，有机农业越来越受到人们的重视，有机农业生产过程中不允许使用化学除草剂，农田杂草的生态防治技术成为了研究热点，主要有农业除草、物理除草、生物除草等除草方式[7-9]；另一方面，人们开始重新定位杂草在农业生态系统中的作用，虽然杂草对农作物有害，但它也是重要的资源植物，其丰富的养分可作为禽畜的食物，而且动植物在农业生态体系中占据不同的生态位，有不同的生态需求，可充分利用空间[10，11]。于是从杂草利用及生态位的角度，提出一种“禽粮”互作的模式，在该模式系统中杂草作为食物被充分利用，空间利用率也被大大提高[12]。与玉米相关的“禽粮”互作模式有“鹅-玉米”互作[6]和“鸡-玉米”互作[12]。

研究发现玉米田养鹅维持了较高的农田生态系统生物多样性，虽然通过鹅的产出获得更高的经济效益，但玉米产量有所减少[6]。玉米田养鸡的研究重点是对生产力和经济效益的分析[12]，放养鸡对玉米田杂草的控制效果、生物多样性及玉米产量的影响尚不清楚。本试验以玉米田放养鸡为研究对象，以不放养鸡为对照，研究放养鸡后杂草种类、密度、盖度、生物量以及玉米产量的变化，旨在阐明放养鸡对玉米田杂草的控制作用，对杂草群落结构、组成和分布及对玉米产量的影响，从而为有机玉米田杂草的防控提供参考依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

河南省郑州市苑林生态农场位于郑州惠济区北部保合寨，北距黄河约1 km，属北温带大陆性气候，四季分明，气候宜人。年平均气温14.3℃，年平均无霜期210 d，年平均降雨量640.9 mm，夏季降雨量占全年的61%。

1.2试验设计及材料

试验设两个处理：（1）玉米地放养鸡：有机肥4 t/hm2作为底肥，不使用农药和除草剂，大口期前根据杂草的生长情况人工除草，玉米大口期放鸡，密度为1 500 只/hm2，100只为一个小单元，利用频振式诱虫灯控制害虫，将捕捉到的害虫放入冰箱冻死后喂鸡；（2）对照处理：有机肥4 t/hm2作为底肥，不使用农药和除草剂，不放鸡，大口期前根据杂草生长情况人工除草，大口期后不再除草，利用频振式诱虫灯控制害虫。

有机肥（N+P2O5+K2O≥5%；有机质≥45%）购于新乡市沃野生物有机肥有限公司。玉米为糯玉米，2016年6月18日播种，行距0.6 m， 株距0.3 m，玉米收获期为9月29日。鸡为黑柴鸡。播种后在玉米地旁搭建鸡舍，保证面积达到0.12 m2/只鸡，每666.7 m2左右为一单元格设置放养区并增设围网，玉米大口期（7月28日）将0.5 kg左右重的柴鸡放入玉米田，根据鸡的食量进行补饲，饲料配比为玉米70%、豆粕20%、麦麸10%，日喂2次，一个月后（8月27日）将鸡收回。

于6月中旬至10月上旬利用太阳能频振式诱虫灯诱捕农田害虫，尽量将其悬挂至四周无明显遮挡物、离地面2 m左右的位置。

1.3测定项目及方法

1.3.1杂草调查采取随机取样，鸡处理和未处理区域各取3个点，每样点面积为1 m2，统计各样点的杂草种类、盖度及各种类杂草的株数、高度和鲜草重量。调查时间：放鸡后20天（8月17日）、鸡收回后30天（9月26日）。

使用相对密度（小区中某种杂草的密度除以小区中所有杂草的密度之和）和相对重量（小区中某种杂草的重量除以小区中所有杂草的重量之和）作为衡量某种杂草重要程度的指标。

生物多样性指标：Berger-Parker多度（Pi）、Shannon-Wiener多样性指数（H′）、Pielou均匀度指数（Jew）、Margalef物种丰富度指数（DMG）、Simpson 优势集中度（C）。其公式分别为：

Pi=ni/N；

H′=-∑Pi·lnPi；

Jew=H′（lnS）-1；

DMG=（S-1）（lnN）-1；

C=∑Pi2。

其中，N为各小区中1 m×1 m内所有杂草的总株数，ni为各小区中1 m×1 m内某种杂草的株数，S为各小区中1 m×1 m内杂草群落中的物种数。

1.3.2玉米产量调查于收获期每个处理随机连续选取15株玉米，重复3次，将玉米粒脱下风干，称重，按照含水量14%计算产量。

1.4数据处理方法

采用Microsoft Excel 2010软件整理数据制图；SPSS 17.0软件中单因素ANOVA和LSD法检验处理间差异显著性；图表中数据均为各处理的平均值±标准误。

2结果与分析

2.1杂草种类及优势种

试验期间，在玉米田里共发现反枝苋（Amaranthus retroflexus）、牛筋草（Eleusine indica）、馬唐（Digitaria sanguinalis）、马齿苋（Portulaca oleracea）、异花莎草（Cyperus difformis）、狗尾草（Setaria viridis）、牵牛花（Pharbitis nil）、灰绿藜（Chenopodium glaucum）、稗（Echinochloa crusgalli）、小蓟（Cirsium setosum）、鳢肠（Eclipta prostrata）、小马泡（Cucumis bisexualis）和铁苋菜（Acalypha australis） 13种杂草（表1）。放养鸡20天后，杂草种类仅有上述杂草中的4种，而相同时期未放养鸡的玉米田杂草有10种；将鸡收回后30天调查结果显示，杂草种类恢复到9种。由此可见玉米田放养鸡会抑制杂草种类，但不会导致田间杂草灭绝，从而影响农田生态系统多样性。

玉米田放养鸡对杂草优势种也有一定影响。放养鸡后玉米田优势杂草为反枝苋，其相对密度（59.0%）和相对重量（46.7%）均显著高于处理中的其他杂草（P<0.05），其次为牛筋草；相同时期未放养鸡的玉米田优势种为异花莎草，其相对密度为66.6%，相对重量为35.0%，均显著高于处理中的其他杂草（P<0.05，表1和表2）。将鸡收回后，玉米田杂草优势种发生了变化，牛筋草替代了原来的反枝苋，并且其相对密度和相对重量均显著高于反枝苋（P<0.05）以及相同时期未放鸡玉米田中的牛筋草（P<0.05）；而相同时期未放鸡的玉米田优势杂草变成了马唐，其相对密度和相对重量均显著高于其他处理以及放鸡的玉米田的马唐（P<0.05，表1和表2）。

2.3杂草盖度

由图2可以看出，放养鸡20天后玉米田杂草盖度为11.3%，显著低于未放养鸡玉米田杂草盖度（76.7%，P<0.05）。将鸡收回后30天，放养鸡处理的玉米田杂草盖度恢复到65.0%，仍低于未放养鸡玉米田杂草盖度（86.7%），且差异不显著。

2.4杂草高度

由图3可以看出，虽然放养鸡处理玉米田杂草的平均高度与未放养鸡玉米田杂草的平均高度没有显著差别，但略低，其中放养鸡20天低25.7%，鸡收回30天低34.0%。

2.5杂草生物量

由图4可以看出，放养鸡20天后玉米田杂草生物量为29.8 g/m2，显著低于未放养鸡玉米田杂草生物量（170.1 g/m2，P<0.05）。将鸡收回后30天，放养鸡处理的玉米田杂草生物量达到224.7 g/m2，仍低于未放鸡玉米田杂草生物量（256.9 g/m2），但是差异不显著。说明玉米田放养鸡抑制了杂草生长，将鸡收回后杂草又开始生长。

2.6杂草多样性和玉米产量

有机玉米田放养鸡，导致田中杂草的种类、密度等发生了变化，进一步影响了田间杂草的生物多样。由图5可以看出，放养鸡显著降低了Shannon-Wiener 多样性指数（H′）、Pielou均匀度指数（Jew）和Margalef物种丰富度指数（DMG，P<0.05），主要原因是降低了田间杂草的种类（图5A、B、C）。虽然放养鸡对优势种的种类产生了影响，但并没有显著影响Simpson 优势集中度（C，图5D）。将鸡收回后Shannon-Wiener 多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef物种丰富度指数恢复，说明放养鸡并不会导致生物多样性的缺失。

由图6可以看出，玉米大口期以后不除草会导致玉米产量偏低（4 945 kg/hm2），而在大口期放养鸡，产量会显著增加（P<0.05），增加31.0%，达到6 480 kg/hm2。

3讨论与结论

有机玉米生产过程中不允许使用除草剂，使杂草的防治成为有机农业生产中的难题之一。温带地区夏玉米生育期是在高温多雨的夏季，温湿度适宜，杂草生长迅速，如防治不当，一般可使玉米减产20%～30%[13，14]，并且与作物共生期越长，减产越严重[2，15]。本研究也发现，玉米大口期后不防治杂草，玉米产量仅有4 945 kg/hm2，而在大口期放养鸡，产量会显著增加，达31.0% ，原因是杂草与作物生态位基本一致，对光照、土壤养分与水分等资源存在竞争关系[1]，而鸡与玉米占据不同生态位，有不同生态需求[10，11]，在玉米大口期放养鸡，避免了鸡对玉米的取食和破坏，同时利用玉米底部空间，取食杂草，降低了杂草与玉米争夺养分的竞争力。本研究结果显示，放养鸡可减少杂草种类，改变优势种，控制杂草的密度、盖度、平均高度以及地上部生物量，从而降低Shannon-Wiener 多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef物种丰富度指数，原因是杂草作为食物被鸡所利用或者被鸡踩踏死亡，一些杂草种子由于鸡的踩踏抑制了其萌发或者被鸡刨出后取食。

为进一步验证放养鸡对玉米田杂草的控制作用，在放养30天后将鸡收回，收回30天后调查结果显示，杂草的种类、密度、盖度、平均高度以及地上部生物量都有所增加，从而恢复了Shannon-Wiener 多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef物种丰富度指数，可能是放养鸡抑制了玉米田杂草种子的萌发以及杂草的生长，降低了优势种的优势度，改变了原有群落内物种竞争格局，生成了新的生态位空间。失去了鸡的抑制作用后，杂草的物种数、丰富度和多样性逐渐得到恢复，因此，放养一定量的鸡不会破坏农田生态系统的生态平衡以及生物多样性。这与玉米地放养鸭的原理和结果一致[6]。

玉米地放养鸡不仅对杂草有较好的控制作用，鸡还可以取食玉米田害虫，对害虫防治也有一定效果，同时鸡粪直接还田，为玉米生长提供了养分，培肥了地力，提高土地利用率，提高农业种植效益，促进农业生产结构的全面调整，改善农产品的供应结构，生产出优质的禽粮产品，获得更高的经济产出和能源利用效率，进而增加农民收入[12]。但该模式还处在理论阶段，放养鸡的鸡龄、时间、密度以及鸡与玉米共存的时间还有待进一步研究。

综上所述，放养鸡可以抑制玉米田杂草的生长，减少杂草种类，改变优势种，控制杂草的密度、盖度、平均高度以及地上部生物量，从而降低Shannon-Wiener 多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef物种丰富度指数，但放养一定量的鸡不会破坏农田生态系统的生态平衡以及生物多样性，并能保障粮食产量和安全。

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收稿日期：2017-05-18；修回日期：2017-06-21

基金項目：“十三五”国家重点研发计划项目“牛羊重要疫病诊断与检测新技术研究”（2016YFD0500900）；现代农业（奶牛）产业技术体系科学家岗位项目（CARS-36）；山东省自然科学基金三院联合项目“牛型分枝杆菌ESAT6和CFP10调控巨噬细胞炎性反应的功能研究”（ZR2015YL069）；山东省农业科学院农业科技创新工程项目“主要畜禽疫病监测和预警”（CXGC2016A10）

作者简介：解晓莉（1988—），女，硕士，助理研究员，主要从事人畜共患传染病的研究。E-mail：smilexiaoli3@163.com

通讯作者：张亮（1986—），男，硕士，助理研究员，主要从事人畜共患传染病的研究。E-mail：moon334401@163.com

杨宏军（1976—），男，博士，副研究员，主要从事人畜共患传染病的研究。E-mail：longfei1997@sina.com