播期對冀西北寒旱區燕麥田雜草種群變化與飼草產量的影響

杜玉賢，陳麗雪，王麗宏，張繼宗，張立峰，劉玉華，邊秀舉

（河北農業大學農學院/河北省作物生長調控實驗室，河北 保定 071001）

燕麥（Avena sativa L.）為禾本科燕麥屬一年生植物，具有適應性強、耐寒旱、耐貧瘠等優點[1～3]，是重要的糧飼兼用作物，其播種面積居世界禾谷類作物第5 位[4]。燕麥加工成青飼料營養損失率低，適口性好，消化率高。燕麥是冀西北寒旱區主要的糧食作物，為了響應國家對壩上“兩區”（水源涵養區、生態支撐區）的建設要求，通過實施燕麥“糧改飼”生產進行農業結構調整，不僅能夠更好地適應區域寒旱氣候環境和匱乏的水土資源，還能彌補飼草短缺，減輕放牧草場的退化壓力。

雜草是影響作物產量和質量的主要因素，在農田生境下演化為具有特異適應性的雜草群落[5]。雜草與作物競爭養分、水分和光照等資源[6]，不利于作物生產。適宜的種植制度和控草措施能夠降低田間雜草的發生。朱建義等[7]研究表明，免耕覆蓋稻草既可降低雜草為害，又可提高小麥產量，其中麥田雜草密度分別較免耕不覆蓋、翻耕處理降低了85.6%和80.8%，小麥產量與翻耕處理相當且二者均明顯高于免耕不覆蓋處理。張莉等[8]研究了耕作方式對華北寒旱區燕麥田雜草群落結構的影響，結果顯示，與翻耕處理相比，免耕處理下雜草Shannon 多樣性指數、生物量分別提高了2.0～28.6 倍和0.35～1.26 倍，燕麥生物產量降低了22.3%～46.2%。播期對農田植物群落與其環境之間的時序關系影響較大。研究不同播期下冀西北寒旱區燕麥田雜草群落特征及其對燕麥草產量的影響，明確燕麥-雜草群落結構的時序互作效應，以期篩選出冀西北寒旱區燕麥抗草生產的適宜播期，為燕麥田雜草的合理防控提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2019 年在河北農業大學張北實驗站（北緯 41°09′，東經 114°42′） 進行。該區土壤類型為砂質栗鈣土；海拔1 420 m，年平均降水量382.5 mm，年平均溫度3.9 ℃，無霜期135 d，≥10 ℃積溫2 426.3 ℃。燕麥生育期內常年降水量約為312.5 mm，試驗年度降水量為301.83 mm，其中7～8 月的降水量較常年偏低（圖1）。

圖1 燕麥生育期內的降水分布Fig.1 Precipitation distribution during oat growth period

1.2 試驗材料

參試燕麥品種為壩莜14 號，由張家口農業科學院選育。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 燕麥播種前淺旋3～5 cm，用小型播種機同時播種和施肥。燕麥播期設5 月24 日（Ⅰ）、6 月8 日（Ⅱ）和6 月23 日（Ⅲ）3 個處理，小區面積75 m2（5 m×15 m），隨機區組排列，3 次重復，小區之間設寬1 m 的保護行。燕麥行距25 cm，播種量13.5 g/m2；施入肥料為尿素和過磷酸鈣，N、P2O5施用量分別為1.8 和2.8 g/m2。燕麥生育期內不使用除草劑，8 月29 日收獲。

1.3.2 測定項目與方法 分別于燕麥分蘗期（TS）、拔節期 （JS）、抽穗期 （HS0）、抽穗后第 10 天（HS10）和抽穗后第20 天（HS20），每小區均隨機選取3 個1 m×1 m 的樣方，統計每個樣方內全部雜草的種類以及每種雜草的株數；分別剪掉雜草和燕麥的地上部分，先105 ℃殺青20 min，后80 ℃烘干至恒重，用電子天平稱量干物質重。

采用相對密度（Pi）衡量某種雜草的重要程度。統計燕麥不同時期的田間雜草群落密度和生物量，以及燕麥生物量。

分別計算燕麥抽穗期的田間雜草群落以及包括燕麥在內的田間植物群落的Shannon 多樣性指數（H′）、Simpson 多樣性指數（D）、Pielou 均勻度指數（J）和Margalef 物種豐富度指數（DMG）：

式（1）中，Ni為樣方中第i 種雜草（植物）的密度，N 為樣方中雜草（植物）的總密度；式（4）中，S 為1 m2樣方內的雜草（植物）種類數。

1.3.3 數據統計與分析 利用Excel 2010 和SPSS 20 軟件對試驗數據進行統計分析，采用LSD 法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 播期對燕麥田雜草群落密度的影響

播期對燕麥各生育時期的田間雜草群落密度均有較大影響（表1）。不同時期的指標值均隨播期推遲呈逐漸降低趨勢，其中播期Ⅲ處理的指標值除拔節期與播期Ⅱ處理差異不顯著外，其他時期均與另外2個播期處理差異達到了顯著水平，而播期Ⅰ與播期Ⅱ處理的指標值始終差異不顯著（表1）。表明推遲播期可降低雜草密度，其中6 月23 日播種時雜草密度明顯降低，而5 月24 日與6 月8 日播種的雜草密度差異不大。

表1 播期對燕麥田雜草群落密度的影響 （株/m2）Table 1 Effect of sowing date on weed community density in oat field

播期對燕麥生長過程中田間雜草群落密度的變化有較大影響。隨著燕麥生長，播期Ⅰ處理的指標值呈先降低后升高的變化，其中燕麥抽穗前田間雜草密度明顯較大，自燕麥抽穗期開始田間雜草密度基本穩定，最大值（385.3 株/m2） 出現在分蘗期，最小值（202.3 株/m2）出現在燕麥抽穗后第10 天；播期Ⅱ處理的指標值呈降低—升高—降低—升高的變化，其中燕麥分蘗期至抽穗期指標值變化劇烈，最大值（352.6 株/m2）、次高峰 （277.3 株/m2）、最小值 （157.3 株/m2） 分別出現在分蘗期、抽穗期和拔節期，燕麥抽穗后第10～20天田間雜草密度趨于穩定；播期Ⅲ處理的指標值呈升高—降低—升高—降低的變化，其中燕麥拔節期至抽穗后第10 天田間雜草密度較大，最大值（66.6 株/m2）、次高峰（60.6 株/m2）、最小值（27.6 株/m2）分別出現在拔節期、抽穗后第10天和第20 天。試驗期間，燕麥田雜草密度最大值為385.3 株/m2，出現在播期Ⅰ處理的分蘗期。

2.2 播期對抽穗期燕麥田雜草優勢種類的影響

播期對抽穗期燕麥田雜草種類和密度均有較大影響，其中，雜草密度順序為播期Ⅱ＞播期Ⅰ＞播期Ⅲ，雜草種類順序為播期Ⅱ＞播期Ⅲ＞播期Ⅰ（表2）。表明6 月8 日播種時雜草密度最大，種類最多。

表2 播期對燕麥田雜草優勢種類的影響Table 2 Effect of sowing date on dominant species of weeds in oat field

播期Ⅰ處理的燕麥田雜草種類最少，為6 種，且均為一年生雜草，包括灰綠藜、莧菜、狗尾草、小畫眉草、稗草和豬毛菜；但不同雜草品種的Pi差異較大，指標值為0.3%～63.1%，其中灰綠藜的Pi最高，莧菜（30.7%）次之，禾本科雜草的Pi為5.8%。播期Ⅱ處理的燕麥田雜草種類最多，達10 種，其中一年生雜草有灰綠藜、莧菜、狗尾草、小畫眉草、稗草、糠稷、黍子和谷精草，多年生雜草為扁蓄和抱莖苦賣菜；但不同雜草品種的Pi差異較大，指標值為0.2%～38.4%，其中莧菜的Pi最高，禾本科雜草的Pi為54.2%，多年生雜草抱莖苦荬菜的Pi為0.3%，可見一年生禾本科雜草為燕麥田雜草的優勢種。播期Ⅲ處理的燕麥田雜草有8 種，其中一年生雜草有莧菜、灰綠藜、狗尾草、小畫眉草、稗草和黍子，多年生雜草為扁蓄和抱莖苦賣菜；但不同雜草品種的Pi差異較大，指標值為1.3%～41.3%，其中莧菜的Pi最高，灰綠藜的Pi為18.7%，禾本科雜草的Pi為34.8%，多年生雜草抱莖苦荬菜的Pi為2.6%。可以看出，試驗播期下燕麥抽穗期的田間雜草主要為一年生雜草，隨著播期推遲，雜草群落優勢種類呈現以灰綠藜為主轉向以莧菜和一年生禾本科雜草為主的變化。

2.3 播期對抽穗期燕麥田植物多樣性的影響

播期對抽穗期燕麥田植物多樣性有較大影響（表3）。隨著播期推遲，燕麥田雜草群落的H′、D、J 和DMG 均呈逐漸增大趨勢；而包含燕麥在內的整個田間植物群落的H′、D、J 和DMG 均表現為處理Ⅱ＞處理Ⅰ＞處理Ⅲ，其中播期Ⅲ處理的H′、D、J、DMG 分別只有播期Ⅱ處理的57.5%、49.8%、65.6%和83.1%。表明隨著播期推遲，喜溫性雜草的適應性逐漸增強；但播種過晚（處理Ⅲ） 會導致燕麥的生存力明顯降低，最終限制了燕麥生產力的提高。

表3 播期對燕麥田雜草群落和植物群落的影響Table 3 Effects of sowing date on weed community and plant community in oat field

2.4 播期對燕麥田生物量的影響

2.4.1 雜草生物量 播期除對燕麥拔節期的田間雜草生物量影響不顯著外，對其他時期的田間雜草生物量均有較大影響（表4）。不同時期的指標值順序均為播期Ⅱ＞播期Ⅰ＞播期Ⅲ，其中播期Ⅰ與播期Ⅱ處理相比分蘗期和抽穗期的田間雜草生物量明顯較低，與播期Ⅲ處理相比除燕麥抽穗后第20 天外其他時期差異均不顯著。

表4 播期對燕麥田雜草生物量和燕麥生物量的影響Table 4 Effects of sowing date on weed biomass and oat biomass in oat field （kg/hm2）

播期對燕麥生長過程中田間雜草生物量的變化有較大影響。隨著燕麥生長，播期Ⅰ處理的指標值呈逐漸增加趨勢；播期Ⅱ處理的指標值呈降低—升高—降低—升高的變化，其中最小值出現在拔節期，最大值出現在燕麥抽穗后第20 天；播期Ⅲ的指標值呈先增加后降低的變化，其中最大值出現在燕麥拔節期，最小值出現在燕麥分蘗期。與抽穗后第10 天相比，抽穗后第20 天的雜草生物量除播期Ⅲ處理有所降低外，其他2個播期處理均呈現增加趨勢，增幅分別為27.6%和21.5%。試驗期間，燕麥田雜草生物量最大值為1 961.5 kg/hm2，出現在播期Ⅱ處理的抽穗后第20 天。

2.4.2 燕麥生物量 播期除對燕麥分蘗期的生物量影響不顯著外，對其他時期的燕麥生物量均有較大影響。不同時期的指標值順序不同，但均以播期Ⅲ處理最低，該播期下燕麥生物量除分蘗期外，其他時期均與播期Ⅰ處理差異達到了顯著水平，播期Ⅰ較播期Ⅲ指標值高52.6%；而播期Ⅰ與播期Ⅱ處理的燕麥生物量始終差異不顯著，但抽穗后第20 天的指標值較播期Ⅱ處理高29.6%。表明燕麥5 月24 日播種，在抽穗后第20 天（燕麥制備青干草的適宜收獲期）時生物量最高。

播期對燕麥生長過程中生物量的變化有較大影響。隨著燕麥生長，播期Ⅰ處理的指標值呈逐漸增加趨勢；播期Ⅱ處理的指標值呈先增加后降低的變化，最大值出現在燕麥抽穗后第10 天；播期Ⅲ處理的指標值呈增加—降低—增加的變化，其中最大值出現在燕麥抽穗后第20 天，但指標值較同期播期Ⅰ（6 746.8 kg/hm2）、播期Ⅱ（5 205.6 kg/hm2）處理分別降低了34.5%和15.1%。試驗期間，燕麥生物量最大值為6 746.8 kg/hm2，出現在播期Ⅰ處理的抽穗后第20 天。

3 結論與討論

植物群落中各物種間存在著共生、合作、競爭等多種關系[9]，自然生物群落的進化演替以“五率最高”為方向，表現為物種多樣性的豐富和Shannon 多樣性指數的增大。在農田生態系統中，主栽作物與雜草所組成的植物群落，物種間更多地表現為彼此對農田生態資源的競爭[10]，雜草入侵會導致作物減產12%～30%，并直接影響飼草質量[11，12]。本研究結果表明，播期對燕麥田植物群落結構有顯著影響，隨著燕麥播期推遲，雜草群落的H′、D、J 和DMG 逐漸增大，但播種過晚（播期Ⅲ）時燕麥田植物群落的H′、D、J 和DMG 均大幅度降低，表明推遲播種會導致燕麥田植物群落中各物種的生存力明顯降低。推遲播種時，雜草競爭力的降低對燕麥生產的正作用，難以補償燕麥生長勢降低所產生的減產效應，由此成為遲播燕麥減產的重要原因，這與景小蘭等[13]的研究結果一致。

選擇適宜播期作為調控農田植物群落與資源環境時序供求關系的措施，在促進作物穩產與增產的實踐中已被廣泛應用[14～16]。早播燕麥田雜草群落的物種結構以喜涼草種灰綠藜為主，晚播時以相對喜溫草種莧菜及一年生禾本科雜草狗尾草和小畫眉草為主。早播燕麥田群體與其生物量的快速增長，遏制了生育期間后生雜草的滋生[17]，因此，通過適宜播期的選擇與應用，不僅可以提高燕麥產量，還能夠有效控制雜草，減少化學農藥用量，保證飼草質量安全。本研究條件下，燕麥5 月24 日播種效果較好，抽穗后第20 天燕麥產量最高，且在一定程度上能夠抑制雜草的發生。