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(1.平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學院，甘肅 平?jīng)?744000；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院 植物保護研究所，甘肅 蘭州 730030；3.北京市農(nóng)林科學院 植物保護環(huán)境保護研究所，北京 100097)

0 引 言

冬小麥是我國重要的糧食作物，其生產(chǎn)能力和供需狀況事關(guān)國民經(jīng)濟發(fā)展和糧食安全等重大戰(zhàn)略問題。甘肅省常年播種冬小麥面積為72.2萬 hm2，占糧食作物總面積的26%、小麥總面積的60%，主要分布在河東的隴東黃土高原、隴西黃土高原的渭河上游及隴南地區(qū)，其中隴東黃土高原占到52.3%[1]。覆蓋栽培是確保我國北方旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食增產(chǎn)增收的重要保證[2-3]，其中全膜雙壟溝播技術(shù)是甘肅省大力推廣應用的抗旱新技術(shù)，全省采取全膜雙壟溝栽培的玉米面積超過66.7萬hm2[4]，占全省旱作玉米總面積的80%以上，全膜雙壟溝播玉米已成為冬小麥最主要的前茬作物。

地膜是全膜雙壟溝播玉米栽培中必需的覆蓋資料，生產(chǎn)中廣泛應用的為普通白色地膜(以下簡稱白色地膜)，但該種地膜對全膜雙壟溝播玉米田的控草作用較差，易導致雜草大發(fā)生，對玉米生長發(fā)育會造成嚴重影響[5]?，F(xiàn)階段,主要采取覆膜前地面噴施土壤封閉除草劑、在玉米生長期定向噴施莖葉除草劑和人工拔草等方法防控雜草，但這些措施不能將農(nóng)藝和農(nóng)機措施有機結(jié)合起來，勞動強度大，生產(chǎn)成本高，并存在較大的藥害和環(huán)境污染風險，不宜大面積應用。化學除草地膜是在白色地膜生產(chǎn)原料中加入化學除草劑并經(jīng)特殊工藝制成的具有除草功能的一種農(nóng)用覆蓋薄膜，具備增溫、保墑和除草等多重作用，現(xiàn)已廣泛應用于普通栽培方式(除全膜雙壟溝播之外的其它栽培方式)下的多種作物田[6-11]，也被成功應用于全膜雙壟溝播玉米田。以往的研究結(jié)果表明，全膜雙壟溝播玉米田覆蓋化學除草地膜不但可有效防除田間雜草，顯著提高玉米產(chǎn)量，還可實現(xiàn)除草劑施用與農(nóng)機措施的有機配套，從而大幅度提高農(nóng)業(yè)機械化水平和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，具有大面積推廣的應用價值，是機械化精準防除全膜雙壟溝播玉米田雜草的新途徑[12]。大量的研究[13-24]表明，一些常用除草劑特別是施用長效除草劑后，殘留于土壤中的有效成分對后茬作物存在不同程度的安全問題，甚至會引起較嚴重的環(huán)境污染[25]，是除草劑應用中值得重視和亟待解決的問題?；瘜W除草地膜中的除草劑成分進入土壤后對后茬作物的影響則鮮有研究報道，有研究表明，在覆蓋過化學除草地膜的全膜雙壟溝播玉米田可安排種植后茬亞麻[22]，但對冬小麥等后茬作物的安全性尚不明確，為了探明其作用效應，筆者于2014-2015年在隴東旱塬區(qū)代表性區(qū)域，試驗測定了覆蓋化學除草地膜對后茬露地冬小麥出苗、株高、分蘗、生物量、穗部性狀及產(chǎn)量的影響，以期為合理安排冬小麥適宜茬口提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗安排在甘肅省涇川縣高平鎮(zhèn)上灣村 (35°17′26.6″N，107°29′43.8″E)，該村位于六盤山以東的涇川縣南部塬區(qū)，海拔1 360 m，常年日照時數(shù)2 263 h ，平均氣溫10.3℃，年降水量540 mm，7-9月降水量占年降水量60%左右，年蒸發(fā)量1 466 mm，無霜期189 d。冬季至春季多風少雨，氣候干燥，夏季多伴有初夏旱和伏旱，是典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。試驗地土壤為覆蓋黑壚土，黃綿土質(zhì)，其地面平整，土層深厚，田間持水量24.3%，pH 8.1，有機質(zhì)12.4 g·kg-1，全氮0.94 g·kg-1，全磷0.56 g·kg-1，土壤顆粒中黏粒占33.7%。2014年和2015年春至初夏均較為干旱，2014年秋季降水較充足，與常年氣候狀況基本吻合。

1.2 供試材料

本文供試覆蓋材料為化學除草地膜和白色地膜，其厚度均為0.01 mm，寬度均為1 200 mm，前者由廣東省生物工程研究所生物材料研發(fā)中心研制生產(chǎn)，后者由天水天寶塑業(yè)有限責任公司生產(chǎn)；冬小麥品種為‘普冰9946’，由西北農(nóng)林科技大學食品科學與工程學院及中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所育成。

1.3 試驗設計

試驗設2個處理：在覆蓋化學除草地膜的全膜雙壟溝播玉米田以露地栽培方式種植后茬冬小麥(HXM)；在覆蓋白色地膜的全膜雙壟溝播玉米田以露地栽培方式種植后茬冬小麥(BSM)，該處理為對照(CK)。試驗采取隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積4.45 m×4.50 m=20 m2，重復3次。

當年春季(4月23-24日)，各處理均按半干旱地區(qū)全膜雙壟溝播技術(shù)規(guī)程[26]播種當茬玉米。播前，各小區(qū)四周均筑起土埂并按小區(qū)等量施入尿素和磷酸二銨，施用量分別為300 kg·hm-2和225 kg·hm-2；隨后依次耙地、起壟、覆膜和播種，玉米種子用點播器在壟溝處膜面上打孔播入土壤，孔距27.5 cm，每孔播3粒；玉米4葉期，每孔保留健壯苗1株。玉米苗后管理同大田。

當茬玉米收獲后，及時清除田間殘留地膜，并按原小區(qū)依次人工深翻土壤(深度20 cm)、施肥(各小區(qū)施肥及施用量同上一薦玉米一致)、淺耕和耙磨，上述過程中確保原有各小區(qū)間的土埂完好無損并避免小區(qū)間的土壤相互混合。當年秋季(9月27日)，在原各小區(qū)內(nèi)均采取露地栽培方式播種后茬冬小麥，按行等量條播，行距18.6 cm，行長4.45 m，行播量401粒。冬小麥出苗至成熟期(2014年10月至2015年7月)，對其生長發(fā)育狀況進行系統(tǒng)的調(diào)查與測定，比較分析全膜雙壟溝播玉米田覆蓋化學除草地膜對后茬露地冬小麥的作用效應。

1.4 調(diào)查測定項目及方法

1.4.1 冬小麥出苗率調(diào)查。對照區(qū)冬小麥苗出齊后，每小區(qū)斜對角線3點取樣，每點單行0.5 m長，記載其中的出苗數(shù)。

1.4.2 冬小麥株高測定。冬小麥拔節(jié)期(4月10日)、6葉1心期(4月24日)和成熟期(7月15日)各測量1次株高，每小區(qū)斜對角線3點取樣，每點隨機量取10株株高。

1.4.3 冬小麥干物質(zhì)量測定。入冬前(10月24日)和拔節(jié)期(4月10日)各測定1次植株干重，每小區(qū)斜對角線5點取樣，每點隨機選取2株，5點混合后室內(nèi)烘干[27]，分別稱取地上部和根部干重。

1.4.4 冬小麥分蘗能力調(diào)查。土壤封凍前(11月21日)，調(diào)查分蘗數(shù)，每小區(qū)斜對角線3點取樣，每點隨機選取10株，逐株記載分蘗數(shù)。

1.4.5 冬小麥產(chǎn)量性狀及產(chǎn)量測定。冬小麥收獲前，每小區(qū)斜對角線3點取樣，每點單行0.5 m長，逐點記載有效穗數(shù)；冬小麥成熟后，按小區(qū)收獲計產(chǎn)并考種，每小區(qū)隨機選取20穗，記載籽粒數(shù)，每小區(qū)隨機選取1 000粒籽粒稱重。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Office Excel 2007軟件對數(shù)據(jù)進行整理統(tǒng)計，采用DPS7.05統(tǒng)計軟件和Duncan氏新復極差法進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對后茬冬小麥出苗的影響

在覆蓋化學除草地膜和覆蓋白色地膜的全膜雙壟溝播玉米田種植后茬冬小麥，冬小麥的出苗率分別為84.2%和86.9%，二者之間無顯著差異(P>0.05)，見表1?？梢?，全膜雙壟溝播玉米田覆蓋化學除草地膜對后茬露地冬小麥出苗的影響不明顯。

表1 不同處理冬小麥出苗率Table 1 Germination rate of winter wheat with different treatments

注：同列不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)(數(shù)據(jù)為平均值±標準差，重復數(shù)為n=3)；下同。

Note:Different letters in the same column mean significant difference between treatments at 0.05 level(Data are average value±standard deviation with 3 replications).The same is as below.

2.2 對后茬冬小麥株高的影響

株高是衡量作物生長發(fā)育是否正常的重要依據(jù)之一，與作物產(chǎn)量水平密切相關(guān)[28-29]。全膜雙壟溝播玉米田覆蓋化學除草地膜，其后茬冬小麥的株高較覆蓋白色地膜處理有所降低，降低的幅度在冬小麥拔節(jié)期、6葉1心期和成熟期分別為0、0.1 cm和1.2 cm，但在兩種地膜處理間均無顯著差異，見表2。由上看出，在覆蓋過化學除草地膜的全膜雙壟溝播玉米田種植后茬露地冬小麥，對冬小麥株高有較小的負面影響，其抑制效應隨冬小麥生育時期的推后呈逐漸增強的態(tài)勢。

表2 不同處理冬小麥株高(cm)Table 2 Plant height of winter wheat with different treatments

2.3 對后茬冬小麥植株生物量的影響

全膜雙壟溝播玉米田覆蓋化學除草地膜對后茬作物生物量影響程度的大小是衡量化學除草地膜對后茬作物是否安全的重要指標。同覆蓋白色地膜處理的全膜雙壟勾播玉米田相比，覆蓋化學除草地膜的全膜雙壟溝播玉米田，降低了后茬冬小麥植株在入冬前的根部干重和根冠比，增加了地上部干重；而拔節(jié)期卻相反，增加了根部干重和根冠比，降低了地上部干重，但兩種地膜處理間均無顯著差異，見表3?？梢?，全膜雙壟溝播玉米田覆蓋化學除草地膜對后茬冬小麥植株的根、冠生長及二者比例關(guān)系的影響較輕微，入冬前，根部生長稍有抑制，地上部生長稍有促進，根冠比略有降低；拔節(jié)期，根部生長稍有促進，地上部稍有抑制，根冠比略有提高。

表3 不同處理冬小麥植株干重(g·plant-1)Table 3 Dry weight of winter wheat with different treatments

2.4 對后茬冬小麥分蘗能力的影響

對于覆蓋過化學除草地膜的全膜雙壟溝播玉米田，其后茬冬小麥的分蘗數(shù)較覆蓋白色地膜處理減少0.02個·plant-1，但在兩種地膜處理間無顯著差異，見表4?？梢?，全膜雙壟溝播玉米田覆蓋化學除草地膜對后茬冬小麥的分蘗能力無明顯影響。

2.5 對后茬冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

在覆蓋化學除草地膜的全膜雙壟溝播玉米田種植后茬露地冬小麥，其冬小麥有效穗數(shù)和穗粒數(shù)分別為543.6穗·m-2和27.7粒，較覆蓋白色地膜處理分別減少17.9穗·m-2和2.4粒，兩種處理間均未達到顯著差異；冬小麥籽粒千粒重為38.0 g，較覆蓋白色地膜處理顯著增加1.6 g(P<0.05)，見表4?？梢?，全膜雙壟溝播玉米田覆蓋化學除草地膜對后茬露地冬小麥的有效穗數(shù)和穗粒數(shù)有較小的負面影響，但可顯著提高子粒的千粒重。

表4 不同處理冬小麥分蘗數(shù)及其結(jié)實性狀Table 4 Tiller number and seed setting character of winter wheat with different treatments

2.6 對后茬冬小麥籽粒產(chǎn)量的影響

作物栽培所追求的主要目的之一就是提高其經(jīng)濟產(chǎn)量，化學除草地膜對后茬作物籽粒產(chǎn)量的影響程度是全面評價化學除草地膜安全性的重要依據(jù)。在覆蓋過化學除草地膜的全膜雙壟溝播玉米田，以露地方式播種后茬冬小麥，冬小麥的籽粒產(chǎn)量為5 922 kg·hm-2，較覆蓋白色地膜處理減產(chǎn)2.47%，但并未達到顯著差異，見表4。上述結(jié)果表明，在全膜雙壟溝播玉米田覆蓋化學除草地膜可引起后茬冬小麥減產(chǎn)，但其效應較小。

3 討 論

全膜雙壟溝播玉米田覆蓋化學除草地膜后，其中的除草劑被逐漸“釋放”并溶解到膜面水滴中，在重力作用下隨水滴落入土壤，成為影響土壤理化、生物性狀的外源性因子[30-32]，對后茬作物的種子萌發(fā)、出苗、株高、分蘗、光合產(chǎn)物去向及累積、根冠比、穗部性狀及產(chǎn)量均可產(chǎn)生一定的影響[33-39]，系統(tǒng)測定并掌握其影響程度可為全面評價化學除草地膜對后茬作物的安全性提供重要的理論依據(jù)。一般情況下，絕大多數(shù)土壤處理劑殘留期不長，但均三氮類、磺酰脲類、咪唑啉酮類及三唑嘧啶磺酰胺類等除草劑中的一些品種殘留期較長，對后茬敏感作物的出苗及生長發(fā)育會造成明顯甚至較重的影響[40-41]。有效快速降解土壤中殘留的除草劑和使用殘留期短的除草劑是減輕或避免除草劑殘留藥害的主要途徑,除草劑在土壤中殘留期限、殘留量及其降解方式受當?shù)氐纳鷳B(tài)條件、氣候特點、土壤環(huán)境和除草劑化學結(jié)構(gòu)、理化性狀等因素的綜合影響[42-45]，適宜的條件利于其較快降解，全膜雙壟溝播栽培使地面處于全封閉狀態(tài)，加之其特有的集水、保墑及增溫等效應，明顯改變了膜下土壤的生態(tài)環(huán)境，這種變化對土壤殘留除草劑的降解方式、降解速率及其對后茬作物的作用效應如何，目前尚缺乏系統(tǒng)的研究報道。

本研究結(jié)果顯示，在覆蓋化學除草地膜的全膜雙壟溝播玉米田以露地方式播種后茬冬小麥，冬小麥的出苗率、株高、分蘗數(shù)、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量等較覆蓋白色地膜處理略有降低，降低幅度依次為2.7%、0～1.2 cm(拔節(jié)期至成熟期)、0.02個·plant-1、17.9穗·m-2、2.4粒和2.47%；入冬前的根部干重、地上部干重和根冠比較覆蓋白色地膜處理略有增減，其幅度依次為降低0.002 g·plant-1、增加0.007 g·plant-1和降低0.045，拔節(jié)期的根部干重、地上部干重和根冠比較覆蓋白色地膜處理亦略有增減，其幅度依次為增加0.004 g·plant-1、降低0.087 g·plant-1和增加0.013；千粒重則較覆蓋白色地膜處理有明顯增加，增加幅度為1.6 g。究其原因主要是因為全膜雙壟溝栽培的覆膜時期多在秋季,部分在翌年頂凌期[46]，覆膜前的土壤溫度較低甚至接近封凍狀態(tài)，覆膜后使地面處于全封閉狀態(tài)，明顯提高了膜下土壤溫濕度[47]，而溫濕度的適度提高有利于增加土壤微生物的活性和數(shù)量[48]，也有利于降低土壤對除草劑的吸附量并增加除草劑的水解量[40]，從而顯著提高了土壤殘留除草劑的降解速度，縮短殘留期限，降低殘留量，明顯減輕了對后茬冬小麥生長發(fā)育的影響。

該試驗實施于甘肅省涇川縣南部塬區(qū)的高平鎮(zhèn)，其生態(tài)、氣候及土壤等條件在隴東旱作農(nóng)業(yè)區(qū)具有典型代表性，其研究結(jié)論對隴東地區(qū)冬小麥的安全生產(chǎn)具有較大的指導價值。本試驗僅開展了一年，其數(shù)據(jù)的代表性或有欠缺，今后還應開展多年、多點田間試驗，以明確全膜雙壟溝播玉米田覆蓋化學除草地膜對后茬冬小麥生長發(fā)育影響在年際間的差異性，全面評價在覆蓋化學除草地膜的全膜雙壟溝播玉米田種植后茬冬小麥的可行性。甘肅省旱作農(nóng)業(yè)區(qū)主要分布在中、東部黃土高原區(qū)[49]，其地域跨度大，氣候條件、土壤環(huán)境、種植制度等差異明顯，各地應立足當?shù)靥赜械母髦贫群铜h(huán)境條件，系統(tǒng)研究全膜雙壟溝播玉米田覆蓋化學除草地膜對后茬冬小麥的作用效應，以求為當?shù)囟←湴踩a(chǎn)提供更加全面的技術(shù)指導。

4 結(jié) 論

化學除草地膜在全膜雙壟溝播玉米田具有大面積推廣應用的價值[12]，但其中的除草劑進入土壤后對冬小麥等主要后茬作物的安全性如何也應得到重視。本研究顯示，全膜雙壟溝播玉米栽培中以化學除草地膜替代白色地膜，對其后茬冬小麥的出苗、株高、分蘗數(shù)、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量等均有較小或微弱的負面影響，對冬小麥的根、冠生長及二者質(zhì)量比有較輕微的影響，并可明顯提高冬小麥籽粒的飽滿度。由此可見，在甘肅省隴東旱塬區(qū)覆蓋化學除草地膜的全膜雙壟溝播玉米田，以露地栽培方式種植后茬冬小麥，對冬小麥的生長發(fā)育沒有產(chǎn)生明顯的不利影響，玉米收獲并徹底清除殘留化學除草地膜后可安排播種后茬冬小麥。

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