水葫蘆覆蓋對南方冬種馬鈴薯田間雜草的防控效果及其產(chǎn)量的影響

張?zhí)﹦拢?崔 燁， 田興山， 馮 莉

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點實驗室，廣東廣州 510640)

水葫蘆(EichhorniacrassipesSloms)別稱水浮蓮、鳳眼蓮，屬于雨久花科鳳眼蓮屬多年生漂浮植物，是世界上危害最為嚴(yán)重的十大惡性雜草之一[1]。它廣泛分布于熱帶、亞熱帶以及部分溫帶地區(qū)的淡水水域，涉及亞洲、北美、大洋洲和非洲的60多個國家和地區(qū)[2]。水葫蘆繁殖力極強，兼有性和無性2種繁殖方式，通常以無性繁殖為主，在適宜的條件下平均每5 d產(chǎn)生1個新植株[3]。水葫蘆的爆發(fā)侵占了大小河流、湖泊、水庫，堵塞航道，破壞自然景觀，目前我國每年僅水葫蘆打撈一項就花費上億元。除了人工清除外，目前還沒有其他有效控制水葫蘆繁殖和爆發(fā)的方法[4]，因此將水葫蘆進(jìn)行資源化利用、變廢為寶仍是水葫蘆防控研究的重要方向。水葫蘆資源化利用的探索已涉及燃料、飼料、肥料的制備和造紙等多個方面[5-8]，但尚未見輕簡化利用方面的研究。本研究根據(jù)南方農(nóng)業(yè)耕作模式，探討水葫蘆用于冬季馬鈴薯覆蓋控草的可行性。

南方可利用冬閑田面積約900萬hm2，其中適宜種植馬鈴薯的面積有400萬hm2。冬季制約馬鈴薯高產(chǎn)的主要因素是低溫、干旱和草害，而研究表明，利用稻草或農(nóng)膜進(jìn)行覆蓋栽培可以部分克服這些制約因素[9-12]。覆蓋栽培對土壤有良好的保水增墑效應(yīng)[13-14]，同時也可有效抑制雜草的生長[15]。雖然稻草和農(nóng)膜覆蓋栽培技術(shù)均已在南方冬季馬鈴薯產(chǎn)區(qū)獲得了不同程度的規(guī)模化應(yīng)用，但2種覆蓋物都有其不足之處。稻草的缺點是在一些需求量大的地區(qū)，如用于生產(chǎn)食用菌或養(yǎng)牛的地區(qū)，可能存在供應(yīng)不足的情況。由于農(nóng)膜具有不易降解、不透水的特點，因此覆膜容易導(dǎo)致土壤固體廢棄物污染[16]，在降水不足的時期，甚至可能導(dǎo)致作物減產(chǎn)。本研究探討鮮水葫蘆覆蓋處理對南方冬種馬鈴薯出苗和產(chǎn)量的影響及田間雜草防控效果，分析鮮水葫蘆作為冬種馬鈴薯覆蓋物的優(yōu)缺點，以期為制定水葫蘆輕簡化防控策略提供部分理論和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地點位于廣東省廣州市白云區(qū)流溪河邊。試驗田冬季優(yōu)勢雜草以闊葉草為主，主要種類有龍葵(Solanumnigrum)、牛繁縷(Malachiumaquaticum)、薺菜(Capsellabursa-pastoris)和萹蓄(Polygonumaviculare)。

1.2 馬鈴薯栽培方法

試驗田由旋耕機起壟，畦面寬80 cm，每壟種植2行馬鈴薯，株距25 cm，行距35 cm，種植密度約為75 000株/hm2。播種前施有機肥(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院資源與環(huán)境研究所提供)4 500 kg/hm2，高鉀復(fù)合肥1 500 kg/hm2，播種后在薯種上覆蓋1層8～10 cm的土。試驗連續(xù)2年重復(fù)進(jìn)行，播種時間分別為2016年11月16日和2017年11月20日。

1.3 試驗設(shè)計

水葫蘆覆蓋栽培試驗采用小區(qū)法進(jìn)行，小區(qū)大小為1.1 m(寬)×50 m(長)，其中包括0.3 m寬的溝，共設(shè)置7個處理，具體為覆蓋水葫蘆 60 t/hm2(T1)、覆蓋水葫蘆 90 t/hm2(T2)、覆蓋水葫蘆120 t/hm2(T3)、覆蓋干稻草22.5 t/hm2(T4)、覆蓋0.09 mm厚黑色地膜(T5)、空白對照(CK)、人工除草(T6)。每個處理設(shè)4次重復(fù)，試驗小區(qū)隨機排列。供試水葫蘆為新鮮材料(含水量為85%～90%)，提前從河道中打撈起來，在岸邊上放置2 d后使用。處理T4～T6為不同對照組，其中處理T4覆蓋稻草為廣東省惠州市惠東地區(qū)馬鈴薯的傳統(tǒng)栽培方法；處理T5為廣東省近年來馬鈴薯栽培的主流方法，覆膜后須在膜上再覆蓋5～8 cm淺土壓膜；處理T6人工除草每隔20 d進(jìn)行1次。試驗于2016年進(jìn)行，2017年按相同的設(shè)計重復(fù)1次。

1.4 調(diào)查指標(biāo)

處理后30、60 d分別調(diào)查各個小區(qū)雜草發(fā)生的種類和株數(shù)(人工除草區(qū)無草，不作調(diào)查)，計算不同處理對雜草的防治效果。處理后第1個月連續(xù)觀察記錄各個小區(qū)馬鈴薯的出苗狀況，計算每個小區(qū)400塊薯種的出苗率。處理4個月后調(diào)查各處理區(qū)的馬鈴薯產(chǎn)量：用機器進(jìn)行收獲，將收獲的馬鈴薯大小分為3個級別(大薯>100 g，中薯為50～100 g，小薯<50 g)進(jìn)行測產(chǎn)，記錄每個小區(qū)的總產(chǎn)量和分級產(chǎn)量。2016年冬季播種的馬鈴薯收獲時間為2017年3月2日；2017年冬季播種的馬鈴薯收獲時間為2018年3月5日。

1.5 雜草防效計算

處理后30、60 d在每一試驗小區(qū)隨機取3個樣點(面積為0.25 m2)調(diào)查雜草株數(shù)。雜草防效計算方法如下：

式中：PT為處理區(qū)發(fā)生雜草株數(shù)；CK為空白對照區(qū)發(fā)生雜草株數(shù)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

使用DPS 17.10進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用最小顯著差數(shù)法(LSD)進(jìn)行多重比較，檢驗不同處理組均值在0.05水平上的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 處理后30 d對雜草的防效

由表1可知，2016年、2017年處理后30 d的試驗結(jié)果略有不同，但水葫蘆覆蓋量與雜草防效均呈正相關(guān)關(guān)系。T1處理對雜草(尤其是龍葵)的防效較差，2016年對龍葵、總草的防效分別為 68.3%、84.9%，2017年分別為55.2%、79.3%。T2、T3處理均有較好的控草效果，2016年和2017年的總草防效在93.4%～97.2%之間。2016年的試驗結(jié)果顯示，T3處理對總草的防效與T4處理持平，無顯著差異(P>0.05)，但比地膜處理顯著低2.6百分點(P<0.05)。2017年的試驗結(jié)果表明，T3處理對總草的防效顯著高于T4處理，與地膜處理組對總草的防效持平；T4處理的防效僅與T2處理持平。

表1 水葫蘆覆蓋后30 d對雜草的防效Table 1 Weed controlling effect of covering with E. crassipes after 30 d

注：同一年份同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。下表同。

2.2 處理后60 d對雜草的防效

從表2中可以看出，2016年、2017年處理后 60 d，T1、T2處理對馬鈴薯田的控草效果均較差，其中對薺菜的防效最差，總草防效分別為 47.7%～47.9%、75.5%～77.6%。與處理后 30 d的控草效果相比，T1、T2處理后60 d對馬鈴薯田的總草防效均明顯下降。T3處理后60 d對總草防效仍在92%以上。2016年T3處理后30 d與60 d的控草效果差異較小，處理后60 d時的總草防效與T4、T5處理相比無顯著差異。2017年T3處理后60 d與處理后30 d相比控草效果減弱，處理后60 d時的控草效果與T4處理相比無顯著差異，但比地膜處理差。

表2 水葫蘆覆蓋后60 d對雜草的防效Table 1 Weed controlling effect of covering with E. crassipes after 60 d

2.3 水葫蘆覆蓋對馬鈴薯出苗的影響

由表3可知，水葫蘆、稻草和地膜覆蓋均能提高馬鈴薯出苗率。人工除草區(qū)的馬鈴薯出苗率最低，始苗期最短，2016年、2017年的出苗率分別為80.3%、86.4%，始苗期分別為21、20 d。人工除草區(qū)的始苗期與空白對照組一致，出苗率與空白對照組無顯著差異。水葫蘆覆蓋量與馬鈴薯始苗期和出苗率呈正相關(guān)關(guān)系。T1處理與T5處理2016年、2017年的出苗率均無顯著差異。在2016年、2017年2次試驗中，T2、T3處理的出苗率為 93.8%～95.9%，與T4處理相比均無顯著差異，但出苗時間推遲。T3處理的出苗最遲，在2016年、2017年2次試驗中分別比空白對照組推遲9、7 d。

表3 水葫蘆覆蓋對馬鈴薯出苗的影響Table 3 Effect of covering with E. crassipes on emergence rate of potatoes

2.4 水葫蘆覆蓋對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

由表4可知，2016年、2017年的試驗結(jié)果略有不同，但均顯示，水葫蘆覆蓋量越大馬鈴薯的產(chǎn)量越高。在2016年試驗中，T1、T2處理的總產(chǎn)量與T6相比均無顯著差異，T3處理的總產(chǎn)量與T4、T5處理相當(dāng)，無顯著差異。在2017年試驗中，T1、T2處理的總產(chǎn)量分別低于和高于T6處理，T3處理的總產(chǎn)量與T4、T5處理相比無顯著差異。2016年水葫蘆、稻草和地膜處理的大薯比例均達(dá)50%以上，顯著大于CK處理；相反，CK處理的中薯比例(29.2%)大于其他各個處理。此外，2017年T6處理的大薯比例比2016年低，與CK處理相比無顯著差異。總體上，2017年各個處理的總產(chǎn)量低于2016年，但大、中薯比例增加，而小薯比例降低。

3 討論

冬季馬鈴薯覆蓋栽培技術(shù)對土壤具有保溫保濕作用，可提高馬鈴薯的出苗率，并可通過抑制雜草的生長維持土壤肥力，從而提高馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率[9-10]。本研究連續(xù)2年進(jìn)行了水葫蘆3個覆蓋量處理冬種馬鈴薯試驗，并與稻草覆蓋和地膜覆蓋進(jìn)行對比，觀測不同處理對馬鈴薯出苗率、產(chǎn)量的影響及對田間雜草的防控效果。由于不同年份間環(huán)境條件的差異，2年的試驗結(jié)果略有不同，但總的變化趨勢基本一致。從馬鈴薯的出苗率、產(chǎn)量和田間雜草防控效果幾個方面看，T3處理效果最好，其次是T2處理，而T1處理效果較差。與稻草覆蓋和地膜覆蓋處理相比，可能是由于水葫蘆的含水量較高、保濕效果較好，T3處理的馬鈴薯出苗率略有增加，但其控草效果、馬鈴薯總產(chǎn)量和大薯率分別與稻草覆蓋和膜覆蓋處理持平或接近。與空白對照處理相比，水葫蘆覆蓋栽培顯著提高馬鈴薯的產(chǎn)量和大薯率，與前人采用稻草和地膜進(jìn)行試驗的結(jié)果[17-18]一致。上述結(jié)果表明，鮮水葫蘆是南方冬季馬鈴薯覆蓋栽培的良好材料，適宜用量為90～120 t/hm2。

表4 水葫蘆覆蓋對馬鈴薯產(chǎn)量的影響Table 4 Effect of covering with E. crassipes on yield of potatoes

鮮水葫蘆作為冬馬鈴薯的覆蓋物具有兩大優(yōu)勢，其一是它的來源廣泛，可以在馬鈴薯產(chǎn)區(qū)附近的河流、池塘中就地取材、就近使用，其二是在馬鈴薯生產(chǎn)過程中和收獲后，不留下任何對環(huán)境有污染的物質(zhì)，降解后還可以增加土壤肥力和有機質(zhì)含量。因此，水葫蘆可以很好地作為稻草和農(nóng)膜的替代覆蓋物。然而，水葫蘆為水生植物，其打撈需要一定的成本，另外由于其含水量高、單位面積用量大以及運輸成本高于稻草和農(nóng)膜，單從馬鈴薯生產(chǎn)的投入與產(chǎn)出比看，采用水葫蘆作為覆蓋物并不劃算。但如果政府能夠投入一定治理資金，補貼水葫蘆的打撈和運輸成本，水葫蘆作為馬鈴薯栽培的覆蓋物將有望得到大規(guī)模應(yīng)用。水葫蘆的種群爆發(fā)高峰期通常是夏季和秋季[19]，而冬季存活的植株或腋芽是其來年爆發(fā)的種源。南方地區(qū)氣溫較高，水葫蘆的植株一年四季均能存活，但冬季其生長較為緩慢，處于暫時的潛伏狀態(tài)，是治理的最佳時期。南方冬種馬鈴薯具有得天獨厚的自然條件和市場契機，將水葫蘆防控與馬鈴薯覆蓋栽培銜接在一起，具有良好的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，值得大力提倡和推廣。