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黑龍江省大豆田苘麻田間發(fā)生動態(tài)

2024-06-08 07:17:41賈金蓉耿志同王月超李欣怡孫明雨馬紅谷維
植物保護(hù) 2024年3期
關(guān)鍵詞:苘麻蒴果結(jié)籽

賈金蓉 耿志同 王月超 李欣怡 孫明雨 馬紅 谷維

摘要

隨著大豆種植面積逐年增加,黑龍江省大豆田苘麻的危害也顯著加重。掌握苘麻在大豆田中的發(fā)生規(guī)律,抓住防除苘麻的關(guān)鍵時(shí)期,可以更好地制定科學(xué)有效的綜合防除策略。本研究通過田間調(diào)查及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析初步分析了苘麻的田間發(fā)生動態(tài)。結(jié)果表明,拔除處理的苘麻種群數(shù)量達(dá)79.0株/m2,顯著高于不拔除處理的苘麻累計(jì)出苗數(shù)18株/m2,且不拔除處理苘麻累計(jì)出苗數(shù)比其最高值33.8株/m2減少了46.75%。5月下旬到9月初苘麻的株高及鮮重變化曲線呈S形,即表現(xiàn)“慢快慢”的基本規(guī)律。大豆播種后10~20?d為苘麻出苗高峰期,6月中旬到7月中旬為苘麻快速生長期,7月下旬苘麻進(jìn)入開花結(jié)實(shí)期,8月中旬苘麻種子逐漸成熟,9月初苘麻種子大部分成熟。單株苘麻的生物量和結(jié)籽量隨著出苗時(shí)間的推遲而降低。5月下旬到7月上旬出苗的苘麻均能開花結(jié)實(shí)完成整個(gè)生長繁殖過程,且出苗越早的苘麻開花期越長,苘麻蒴果的平均直徑更大,單蒴果平均種子數(shù)更多,結(jié)實(shí)能力更強(qiáng)。7月中旬以后出苗的苘麻不能開花無生殖生長。

關(guān)鍵詞

苘麻;?出苗;?株高;?鮮重;?大豆

中圖分類號:

S?451.224

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:?A

DOI:?10.16688/j.zwbh.2023273

Emergence?dynamics?of?Abutilon?theophrasti?in?soybean?fields?in?Heilongjiang?province

JIA?Jinrong1,?GENG?Zhitong2,?WANG?Yuechao3,?LI?Xinyi4,?SUN?Mingyu4,?MA?Hong4*,?GU?Wei1*

(1.?Institute?of?Plant?Protection,?Heilongjiang?Academy?of?Agricultural?Sciences,?Harbin?150086,?China;?2.?Arun

Banner?Agricultural?Cause?Development?Center,?Hulun?Buir?162750,?China;?3.?Crop?Research?Institute,

Heilongjiang?Academy?of?Agricultural?Sciences,?Harbin?150086,?China;?4.?College?of?Plant?Protection,

Northeast?Agricultural?University,?Harbin?150030,?China)

Abstract

With?the?increase?of?soybean?planting?area?year?by?year?in?Heilongjiang?province,?damage?of?Abutilon?theophrasti?has?also?increased?significantly.?This?study?aimed?to?clear?occurrence?regularity?of?A.theophrasti?in?soybean?field,?seize?the?critical?period?of?prevention?and?control?of?A.theophrasti,?and?better?formulate?scientific?and?effective?integrated?control?strategies.?Field?occurrence?of?the?A.theophrasti?were?investigated?by?field?survey?and?statistical?analysis.?The?results?showed?that?the?accumulative?total?number?of?seedling?emergence?of?removed?A.theophrasti?was?79.0?plants/m2,?significantly?higher?than?that?of?the?total?number?of?not?removed?A.theophrasti,?which?was?18?plants/m2.The?total?number?of?not?removed?A.theophrasti?seedling?emergence?decreased?by?46.75%?compared?with?the?highest?value?of?33.8?plants/m2.?The?curve?of?plant?height?and?fresh?weight?of?A.theophrasti?from?late?May?to?early?September?was?Sshaped,?which?showed?the?basic?rule?of?“slow,?fast?and?slow”.?From?10?to?20?days?after?soybean?sowing,?the?peak?of?seedling?emergence?of?A.theophrasti?was?observed.?The?rapid?growth?period?was?from?midJune?to?midJuly.?In?late?July,?A.theophrasti?entered?the?fruiting?stage.?In?midAugust,?the?seeds?gradually?matured,?and?most?of?the?seeds?matured?in?early?September.?The?biomass?and?seed?amount?of?A.theophrasti?per?plant?decreased?with?the?delay?of?emergence?time.?A.theophrasti?seedling?emerged?from?late?May?to?early?July?can?bloom?and?bear?fruit?to?complete?the?whole?growth?and?reproduction?process,?and?the?earlier?the?emergence?of?seedlings,?the?longer?the?flowering?period,?the?thicker?the?mean?capsule?diameter,?the?higher?the?average?number?of?seeds?per?capsule,?and?the?stronger?the?fruiting?ability.?However,?A.theophrasti?seedling?emerged?after?midJuly?cannot?bloom?and?grow?without?reproduction.

Key?words

Abutilon?theophrasti;?emergence;?plant?height;?fresh?weight;?soybean

苘麻Abutilon?theophrasti,錦葵科Malvales苘麻屬Abutilon一年生亞灌木狀草本植物。苘麻在我國分布廣泛,常見于田間、路邊及荒地。一般出苗期為4月-7月,生長迅速,株高1~1.5?m,莖粗,90?d內(nèi)可達(dá)到生殖成熟期。苘麻對環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力和抗逆性,同時(shí)對多種常用除草劑均存在抗性,易在大豆、玉米、棉花等農(nóng)作物田間泛濫成災(zāi)[1]。在整個(gè)生長季節(jié)內(nèi),同一時(shí)期的苘麻與農(nóng)作物相比,其植株更高大,分枝數(shù)量更多,尤其冠層頂部更明顯,這使得相同條件下苘麻在早晚對光的截獲量更多,在競爭中可獲得更多的光照資源,并且生長后期苘麻攔截光轉(zhuǎn)化為干物質(zhì)的效率高于農(nóng)作物,也會提升同期苘麻對水分和營養(yǎng)物質(zhì)的爭奪能力,使農(nóng)作物的正常生長發(fā)育受到影響從而導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量降低[2]。令狐克念等研究發(fā)現(xiàn)水分處理對苘麻總生物量和生物量分配響應(yīng)于密度的可塑性有顯著影響[3]。施加水分在苘麻生長早期可促進(jìn)根生物量分配對密度的積極響應(yīng),后期減緩高密度對總生物量的不利影響,但對生物量分配響應(yīng)于密度的可塑性的影響不顯著。葉片和繁殖器官生物量分配對密度的響應(yīng)與種內(nèi)相互作用強(qiáng)度有關(guān),說明生物量分配對密度的響應(yīng)取決于種內(nèi)相互作用的強(qiáng)度。密度增大導(dǎo)致的種內(nèi)相互作用可以促進(jìn)根生物量分配和總生物量對加水處理的積極響應(yīng)[3]。另外苘麻種子還具有結(jié)實(shí)量大,種子大且重,不易借助外力傳播的特點(diǎn),使其容易在土壤中富集形成苘麻種子庫,導(dǎo)致第二年苘麻發(fā)生的基數(shù)增加,防除難度大大增加。目前我國對于雜草基礎(chǔ)理論的研究較為落后,掌握雜草發(fā)生消長的規(guī)律,才能抓住防除雜草的關(guān)鍵點(diǎn),制定科學(xué)有效的綜合防除策略。本研究通過田間調(diào)查及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,研究苘麻的田間出苗動態(tài)規(guī)律及生長繁殖特性,不僅為苘麻的綜合治理提供理論及實(shí)踐依據(jù),同時(shí)也為農(nóng)田雜草田間發(fā)生動態(tài)等方面的研究提供新的思路。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年在黑龍江省哈爾濱市東北農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)基地的大豆試驗(yàn)田進(jìn)行?;匚挥诤邶埥」枮I市香坊區(qū)向陽鎮(zhèn)東勝村(45°46′N,127°54′E)。試驗(yàn)田土壤為黑土,土壤pH值6.8左右,有機(jī)質(zhì)含量約為3.47%。試驗(yàn)地地勢平整、肥力均勻,秋季翻地,春季耙地起壟。對整個(gè)試驗(yàn)田進(jìn)行常規(guī)栽培管理,施肥及病蟲害防治等措施均相同。

5月10日播種大豆,品種為‘黑農(nóng)84,生育期119?d左右,壟作。大豆種植密度為12萬株/hm2。因大豆播種導(dǎo)致土層松動,5月13日始見苘麻出苗,5月15日設(shè)置樣方進(jìn)行苘麻田間出苗動態(tài)調(diào)查,5月18日大豆開始出苗。

1.2?試驗(yàn)方法

1.2.1?苘麻田間種群數(shù)量變化動態(tài)

在5月10日播種的大豆試驗(yàn)田中選取苘麻發(fā)生均勻密集的地塊,共選取20個(gè)樣方,將其他雜草全部拔除,插牌固定標(biāo)記,每個(gè)樣方的面積為1?m2,從5月15日開始每隔5?d對樣方內(nèi)的種群數(shù)量進(jìn)行調(diào)查并記錄數(shù)據(jù),其中選取固定的10個(gè)樣方在每次調(diào)查結(jié)束后,將樣方中出苗的苘麻連根拔除,苘麻種群數(shù)量取平均值,剩余10個(gè)樣方在調(diào)查結(jié)束后不拔除苘麻,苘麻種群數(shù)量取平均值。

1.2.2?苘麻株高和鮮重的變化動態(tài)

苘麻出苗后從5月20日到8月7日在試驗(yàn)田選取大豆周圍生長苘麻的地塊設(shè)置50個(gè)樣點(diǎn),每個(gè)樣點(diǎn)面積為4?m2,于苘麻3~5葉時(shí)定苗,苘麻密度為5株/m2。每隔7?d調(diào)查1次,每次隨機(jī)選取3個(gè)樣點(diǎn),每樣點(diǎn)隨機(jī)取苘麻5株,分別測量苘麻的株高和鮮重。

1.2.3?苘麻出苗時(shí)間對其生長的影響

分別于5月20日、6月4日、6月19日、7月4日、7月19日、8月3日在苘麻出苗時(shí)進(jìn)行定點(diǎn)標(biāo)記,于苘麻3~5葉期進(jìn)行定苗,每個(gè)樣方面積為1?m2,苘麻密度為5株/m2,為了使苘麻有足夠的生長空間,在苘麻出苗前后人工拔除多余的植株,每日期處理均設(shè)置3次重復(fù),觀察各處理苘麻的開花時(shí)間并記錄,9月10日分別測量每個(gè)樣方內(nèi)苘麻的株高、莖粗、地上部分干重、根部干重各項(xiàng)生長指標(biāo)和單株蒴果數(shù)、平均蒴果直徑、單株結(jié)籽量、百粒重等各項(xiàng)結(jié)實(shí)指標(biāo),各項(xiàng)指標(biāo)均取平均值。

1.3?數(shù)據(jù)處理與分析

將試驗(yàn)所得的原始數(shù)據(jù)用Excel軟件進(jìn)行整理分析,應(yīng)用SPSS?22.0軟件采用Duncan氏新復(fù)極差法對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢測。

2?結(jié)果與分析

2.1?苘麻田間種群數(shù)量變化動態(tài)

不拔除處理中,苘麻植株數(shù)量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。6月10日樣方中苘麻植株數(shù)量達(dá)到最大值,為33.8株/m2,6月10日至7月9日,樣方中的苘麻數(shù)量呈下降趨勢,由33.8株/m2下降至18.0株/m2,減少了46.75%(圖1)。這說明隨著時(shí)間的推移苘麻在競爭中處于劣勢地位,種群數(shù)量會大幅度下降。

人工拔除苘麻處理中,至6月24日,累計(jì)出苗量為79.0株/m2,達(dá)到最大值,此后7月2日和7月9日調(diào)查時(shí)大豆田中未見苘麻出苗,截至7月9日最終累計(jì)出苗量為79.0株/m2。6月10日時(shí),累計(jì)出苗量為75.0株/m2,占累計(jì)出苗量的96.20%。這顯示即使樣方中的苘麻全部拔除不存在種內(nèi)競爭制約,但樣方內(nèi)的大豆也會抑制苘麻種群數(shù)量的增加。

到7月9日為止,不拔除處理的苘麻植株數(shù)量為18.0株/m2,占人工拔除處理種群數(shù)量(79.0株/m2)的22.78%,這說明苘麻的種內(nèi)競爭制約了其發(fā)生量。

2.2?苘麻株高和鮮重的變化動態(tài)

2.2.1?苘麻的株高變化情況

苘麻的株高變化呈S形曲線,即前期緩慢生長,而后進(jìn)入快速生長期,株高迅速增長,后又減慢至平緩(圖2)。6月10日苘麻的平均株高為16.4?cm,此時(shí)苘麻開始進(jìn)入株高快速增長期,大豆處于幼苗期,苘麻的平均株高6月17日為27.3?cm,6月24日為39.6?cm,7月2日為62.3?cm,7月9日為92.3?cm,7月16日為117.6?cm,與6月10日相比增長了6.2倍。此后苘麻開始進(jìn)入株高增長的平穩(wěn)期,大豆進(jìn)入了始莢期,苘麻的平均株高7月23日為122.8?cm,7月30日為121.4?cm,8月7日為123.3?cm。數(shù)據(jù)結(jié)果表明,苘麻株高在出苗20?d以后進(jìn)入快速增長期,能夠持續(xù)快速增長35?d左右,然后苘麻株高進(jìn)入平穩(wěn)期增長變化不大。

2.2.2?苘麻的鮮重變化情況

苘麻鮮重的變化規(guī)律與株高相同,變化曲線也呈S形(圖3)。6月10日苘麻的平均鮮重為18.32?g,此時(shí)苘麻開始進(jìn)入鮮重快速增長期,苘麻的平均鮮重6月17日為49.79?g,6月24日為87.82?g,7月2日為118.68?g,7月9日為141.23?g,7月16日為160.73?g,與6月10日相比增長了7.8倍。此后苘麻的鮮重增長進(jìn)入平穩(wěn)期,苘麻的平均鮮重7月23日為167.22?g,7月30日為170.42?g,8月7日為172.31?g。

2.3?苘麻出苗時(shí)間對其生長狀況的影響

2.3.1?苘麻出苗時(shí)間對其營養(yǎng)生長的影響

隨著苘麻出苗時(shí)間的推遲,苘麻的株高、莖粗、地上部分干重和根干重各項(xiàng)指標(biāo)均呈現(xiàn)下降趨勢(表1)。9月10日調(diào)查結(jié)果顯示5月20日出苗的苘麻株高(99.7?cm)與6月4日出苗的苘麻株高(97.8?cm)差異不顯著,之后出苗的苘麻隨著出苗時(shí)間的推遲其株高呈現(xiàn)顯著下降趨勢。出苗時(shí)間越晚,苘麻的主莖越纖細(xì),5月20日出苗的苘麻莖直徑32.4?mm,是8月3日出苗苘麻莖直徑(3.8?mm)的8.5倍。5月份和6月份出苗的苘麻地上部分干重及根干重均顯著高于7月份和8月份出苗的苘麻。試驗(yàn)結(jié)果表明出苗時(shí)間相對較早的苘麻植株更為高大粗壯,有著更多的生物量(地上部分干重與根干重),競爭能力更強(qiáng),這也符合植物地上與地下部分的同伸原則。

2.3.2?苘麻出苗時(shí)間對其生殖生長的影響

苘麻的生殖生長(開花結(jié)實(shí))與其出苗時(shí)間也密切相關(guān),隨著出苗日期的推遲,苘麻開花期、單株蒴果數(shù)、蒴果平均直徑、蒴果平均種子數(shù)、單株結(jié)籽量及百粒重各指標(biāo)均呈現(xiàn)顯著下降趨勢(表2)。

9月10日調(diào)查結(jié)果顯示5月20日至7月4日出苗的苘麻均能開花結(jié)實(shí)完成整個(gè)生長繁殖過程,但7月19日后出苗的苘麻不能開花,無生殖生長。對于能夠完成整個(gè)生長繁殖周期的苘麻來說,出苗越早的苘麻開花期越長,5月20日出苗苘麻開花期61?d,約是7月4日出苗苘麻開花期(24?d)的2.5倍。

隨著苘麻出苗日期的延遲,其單株蒴果數(shù)和單株結(jié)籽量均呈現(xiàn)顯著減少趨勢。5月份出苗的苘麻單株蒴果數(shù)可達(dá)113.2個(gè),而7月份出苗的苘麻單株蒴果數(shù)為5.8個(gè),與5月份相比減少了94.9%。5月份出苗的苘麻結(jié)籽量為5?433.6粒,是7月份出苗苘麻結(jié)籽量(267.5粒)的20.3倍。此外,苘麻種子百粒重變化也呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢,6月19日出苗的苘麻種子百粒重為0.977?g和7月4日出苗的苘麻種子百粒重(0.935?g)均顯著低于5月20日出苗的苘麻種子百粒重(1.158?g)和6月4日出苗的苘麻種子百粒重(1.117?g)。

出苗時(shí)間較早的苘麻與出苗時(shí)間較晚的苘麻相比結(jié)實(shí)能力更強(qiáng)。隨著出苗時(shí)間的推遲,苘麻蒴果的平均直徑顯著減小,單蒴果平均種子數(shù)也顯著減少。7月4日出苗的苘麻蒴果直徑為15.4?mm,單蒴果平均種子數(shù)為34.3個(gè),與5月20日出苗的苘麻蒴果直徑(21.6?mm)和單蒴果平均種子數(shù)(48.8)個(gè)相比分別下降了28.7%和29.7%。結(jié)合不同出苗時(shí)間苘麻的營養(yǎng)生長狀況來看,開花期越長其在開花結(jié)實(shí)前積累的營養(yǎng)物質(zhì)越多,使苘麻具有更強(qiáng)的結(jié)實(shí)能力。

3?結(jié)論與討論

在農(nóng)業(yè)耕作中,農(nóng)作物和雜草的出苗情況相差巨大,通常情況農(nóng)作物統(tǒng)一播種后出苗時(shí)間相對集中,而雜草由于埋土深度、土壤中種子數(shù)量、土壤類型、萌發(fā)出土條件以及種子的休眠特性等因素差異較大,其出苗時(shí)間更分散隨機(jī),甚至在整個(gè)生育期內(nèi)均可出苗,因此很難一次性防除。雜草的田間出苗動態(tài)受種植農(nóng)作物的種類、地區(qū)、氣候環(huán)境及土壤條件等多種因素的影響。李偉杰的研究發(fā)現(xiàn),黑龍江省北部地區(qū)大豆田雜草出苗高峰期多集中在大豆播種后的17~30?d之間[9]。樊星的研究發(fā)現(xiàn),葎草Humulus?scandens?(Lour.)?Merr.種群存在自疏現(xiàn)象,以幼苗期葎草為研究對象,僅除雜不進(jìn)行其他管理的情況下,葎草的種群密度降低了71%,葎草莖性狀對種內(nèi)競爭的反應(yīng)最強(qiáng)烈[10]。本研究發(fā)現(xiàn),大豆播種后的10~20?d為苘麻的出苗高峰期,因此在大豆的苗后早期集中防除苘麻效果最好;對不拔除苘麻的處理的調(diào)查發(fā)現(xiàn),樣方內(nèi)的苘麻出苗數(shù)達(dá)到最高點(diǎn)后開始呈逐漸下降趨勢,出苗時(shí)間越晚的苘麻植株越弱小,在種內(nèi)競爭中處于弱勢地位,在持續(xù)加劇的競爭中逐漸死亡,表明苘麻的種群密度超過一定閾值后存在種內(nèi)競爭。

光周期是影響植物生長繁殖的主要因素。受光周期影響同一種群的開花結(jié)實(shí)時(shí)間會相對集中,但不同個(gè)體間也存在著差異[11]。Oliver研究發(fā)現(xiàn)光周期對苘麻的生殖生長有影響[12]。Steinmaus等研究發(fā)現(xiàn)不同條件下苘麻結(jié)籽量存在顯著差異,其中菜豆田顯著高于玉米田[13]。Wang等研究發(fā)現(xiàn)晚春為苘麻的最佳出苗期,晚春出苗的苘麻在相對有利的條件下可以最大限度地發(fā)揮其生長潛力,但早春或晚春出苗的苘麻都能夠通過許多性狀的可塑性來適應(yīng)隨后的環(huán)境。夏季出苗的苘麻由于生長周期不完整,其總質(zhì)量和繁殖分配最低[14]。本研究發(fā)現(xiàn),黑龍江省大豆田的苘麻于5月下旬至7月中旬出苗的均可完成整個(gè)生長繁殖過程,而7月下旬及之后出苗的苘麻由于光周期、溫度等條件的影響導(dǎo)致自身生物量積累不足無法完成開花結(jié)實(shí),對苘麻的種群延續(xù)無實(shí)際意義。雖然苘麻的出苗時(shí)間存在差異,但苘麻種群的成熟時(shí)間相對集中,7月中旬至下旬苘麻幾乎全部都進(jìn)入開花結(jié)實(shí)期。李曉晶研究發(fā)現(xiàn),馬唐Digitaria?sanguinalis?(L.)?Scop.與反枝莧Amaranthus?retroflexus?L.的地上部生物量與結(jié)籽量呈正相關(guān)[15]。本研究發(fā)現(xiàn),出苗時(shí)間早的苘麻其植株生長的相對更高大粗壯一些,單株蒴果數(shù)更多,結(jié)籽量更大,種子也更飽滿,表明在開花結(jié)實(shí)前能夠積累更多生物量的苘麻,其繁殖能力會更強(qiáng)。

綜上所述,苘麻的出苗時(shí)間越早對大豆田的危害程度越重,因此對大豆田苘麻的防除應(yīng)在出苗早期,還可以在苘麻開花前進(jìn)行一次集中防除,來降低土壤種子庫的輸入量進(jìn)而降低次年苘麻的發(fā)生密度。

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(責(zé)任編輯:田?喆)

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