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量的影響

張泰劼， 崔 燁， 田興山， 馮 莉

(廣東省農業科學院植物保護研究所/廣東省植物保護新技術重點實驗室，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[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產生1個新植株[3]。水葫蘆的爆發侵占了大小河流、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的方法[4]，因此將水葫蘆進行資源化利用、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。本研究根據南方農業耕作模式，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的主要因素是低溫、干旱和草害，而研究表明，利用稻草或農膜進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[13-14]，同時也可有效抑制雜草的生長[15]。雖然稻草和農膜覆蓋栽培技術均已在南方冬季馬鈴薯產區獲得了不同程度的規模化應用，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，如用于生產食用菌或養牛的地區，可能存在供應不足的情況。由于農膜具有不易降解、不透水的特點，因此覆膜容易導致土壤固體廢棄物污染[16]，在降水不足的時期，甚至可能導致作物減產。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流溪河邊。試驗田冬季優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(廣東省農業科學院資源與環境研究所提供)4 500 kg/hm2，高鉀復合肥1 500 kg/hm2，播種后在薯種上覆蓋1層8～10 cm的土。試驗連續2年重復進行，播種時間分別為2016年11月16日和2017年11月20日。

1.3 試驗設計

水葫蘆覆蓋栽培試驗采用小區法進行，小區大小為1.1 m(寬)×50 m(長)，其中包括0.3 m寬的溝，共設置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4次重復，試驗小區隨機排列。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馬鈴薯的傳統栽培方法；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進行1次。試驗于2016年進行，2017年按相同的設計重復1次。

1.4 調查指標

處理后30、60 d分別調查各個小區雜草發生的種類和株數(人工除草區無草，不作調查)，計算不同處理對雜草的防治效果。處理后第1個月連續觀察記錄各個小區馬鈴薯的出苗狀況，計算每個小區400塊薯種的出苗率。處理4個月后調查各處理區的馬鈴薯產量：用機器進行收獲，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)進行測產，記錄每個小區的總產量和分級產量。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在每一試驗小區隨機取3個樣點(面積為0.25 m2)調查雜草株數。雜草防效計算方法如下：

式中：PT為處理區發生雜草株數；CK為空白對照區發生雜草株數。

1.6 數據分析

使用DPS 17.10進行數據處理，采用最小顯著差數法(LSD)進行多重比較，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的試驗結果略有不同，但水葫蘆覆蓋量與雜草防效均呈正相關關系。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：同一年份同列數據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關系。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量的影響

由表4可知，2016年、2017年的試驗結果略有不同，但均顯示，水葫蘆覆蓋量越大馬鈴薯的產量越高。在2016年試驗中，T1、T2處理的總產量與T6相比均無顯著差異，T3處理的總產量與T4、T5處理相當，無顯著差異。在2017年試驗中，T1、T2處理的總產量分別低于和高于T6處理，T3處理的總產量與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，從而提高馬鈴薯產量和商品薯率[9-10]。本研究連續2年進行了水葫蘆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行對比，觀測不同處理對馬鈴薯出苗率、產量的影響及對田間雜草的防控效果。由于不同年份間環境條件的差異，2年的試驗結果略有不同，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量和大薯率，與前人采用稻草和地膜進行試驗的結果[17-18]一致。上述結果表明，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勢，其一是它的來源廣泛，可以在馬鈴薯產區附近的河流、池塘中就地取材、就近使用，其二是在馬鈴薯生產過程中和收獲后，不留下任何對環境有污染的物質，降解后還可以增加土壤肥力和有機質含量。因此，水葫蘆可以很好地作為稻草和農膜的替代覆蓋物。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膜，單從馬鈴薯生產的投入與產出比看，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模應用。水葫蘆的種群爆發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的種源。南方地區氣溫較高，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，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、經濟效益和生態效益，值得大力提倡和推廣。