河西走廊玉米與豆科作物間作田化學除草及對作物安全性的研究

張錦偉 梁茜 孫建好 趙建華 謝亞瓊 靖俊杰 賈春虹 趙爾成

摘要

玉米與豆科作物復合種植是河西走廊地區(qū)重要的糧經作物栽培模式，雜草危害是該復合種植體系中普遍存在的重要問題。本文采用田間裂區(qū)試驗設計的方法研究了5種除草劑（或配方）對玉米與3種豆科作物大豆Glycine?max、赤小豆Vigna?umbellata和菜豆Phaseolus?vulgaris間作田雜草的防除效果和對兩類作物的安全性。結果表明，除草劑對雜草的防效為81.67%～91.55%，顯著高于當地常規(guī)玉米單作的化學除草處理（P＜0.05），5種藥劑處理對苗期玉米無明顯藥害，而對3種豆科作物幼苗均有不同程度的不利影響。玉米收獲期900?g/L乙草胺EC、900?g/L乙草胺EC+87.5%?2，4滴異辛酯EC和900?g/L乙草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC?3種藥劑處理條件下三種間作組合的玉米+豆科作物總產量均高于空白對照，且與各自的人工除草處理相當或更優(yōu);本試驗5種藥劑處理條件下玉米與3種豆科作物間作組合的玉米+豆科作物總產量均與玉米單作常規(guī)化學除草處理相當或更優(yōu)。研究結果可為西北河西走廊地區(qū)玉米與豆科作物間作模式下田間雜草的安全、高效化學防除提供技術參考。

關鍵詞

玉米豆科作物間作;?雜草控制;?除草劑;?安全性

中圖分類號：

S?482.4

文獻標識碼：?B

DOI：?10.16688/j.zwbh.2022134

Chemical?control?of?weeds?and?its?safety?in?the?intercropping?fields?of?maize?and?legume?crops?in?the?Hexi?Corridor?Region

ZHANG?Jinwei1，?LIANG?Qian1，?SUN?Jianhao2，?ZHAO?Jianhua2，?XIE?Yaqiong3，?JING?Junjie1，

JIA?Chunhong1*，?ZHAO?Ercheng1*

（1.?Institute?of?Plant?Protection，?Beijing?Academy?of?Agriculture?and?Forestry?Sciences，?Beijing?100097，?China;

2.?Institute?of?Soil，?Fertilizer?and?Water?Saving，?Gansu?Academy?of?Agricultural?Sciences，?Lanzhou?730070，?China;

3.?Sinochem?Agriculture?Holdings，?Beijing?100031，?China）

Abstract

Intercropping?of?maize?and?legume?crops?（IMLC）?is?an?important?multiple?cropping?pattern?in?the?Hexi?Corridor?Region?（HCR）?and?other?related?regions.?Weeds?are?the?major?problematic?factors?in?the?fields?of?this?pattern.?A?splitplot?design?experiment?was?conducted?in?Zhangye?research?station?in?HCR?to?detect?the?efficacy?and?safety?of?five?herbicides?（including?mixture?formulations）?in?the?IMLC?field，?including?maize?intercropped?with?Glycine?max，?Vigna?umbellata?and?Phaseolus?vulgaris.?Results?indicated?that?control?efficacy?of?the?five?selected?herbicides?ranged?from?81.67%?to?91.55%，?which?were?all?significantly?higher?than?farmer?chemical?control?practice?on?weeds?in?sole?maize?planting?pattern?（P＜0.05）.?Nearly?no?obviously?injured?symptom?of?the?selected?herbicide?treatments?was?found?on?maize?seedlings，?while?some?adverse?influence?on?all?the?three?legume?crops?seedlings.?At?harvest?time，?total?maize+legume?crop?silage?yield?（TMLSY）?of?acetochlor?900?g/L?EC，?acetochlor?900?g/L?EC+2，4Dethylhexyl?87.5%?EC?and?acetochlor?900?g/L?EC+flumetsulam?10%?SC?was?better?than?that?of?the?blank?control，?similar?and?even?better?than?that?of?manual?weeding.?Compared?with?maize?planted?solely?with?farmer?practice?in?herbicide?treatment，?TMLSY?of?the?three?IMLC?were?similar?and?even?better?by?the?five?selected?herbicides?（including?mixture?formulations）?treatments.?The?above?results?will?give?some?critical?technology?reference?for?weed?control?in?the?IMLC?pattern?in?HCR，?northwest?of?China.

Key?words

maizelegume?crops?intercropping;?weed?control;?herbicide;?safety

玉米和大豆是我國兩種重要的糧食作物，在我國居民飲食消費和畜禽養(yǎng)殖中占有重要地位［13］，?2020年播種面積分別約為4?133萬hm2和986.7萬hm2［4］。玉米與豆科作物的間（套）作是一種高效利用土地、土壤養(yǎng)分和灌溉用水等農業(yè)資源，提高作物群體產量的重要栽培模式［59］，而且還能保持土壤肥力、降低氮素土壤累積和排放［10］、改善土壤微生物群落組成［11］，是一種系統(tǒng)提升經濟和生態(tài)效益的重要手段［1213］，近年來在我國農業(yè)科研和生產實踐中的應用越來越多。我國西北河西走廊地區(qū)雖氣候干旱但高山冰雪融水使得灌溉條件相對較好，且光照充足，對農作物的生長發(fā)育相對有利，是西北地區(qū)重要的商品糧食生產基地。玉米是該地區(qū)主要的糧食作物，常年種植面積在20萬hm2左右［14］。與全國其他玉米產區(qū)類似，河西走廊地區(qū)玉米田雜草種類豐富，數量較多，也是影響該地玉米生產的重要因素［15］。通過在玉米行間種植豆科作物，利用豆科作物的占位效應，可以有效減少雜草的發(fā)生量。黨晶晶等［16］研究發(fā)現夏玉米與綠豆或紅小豆間作均可有效減少田間馬唐Digitaria?sanguinalis和牛筋草?Eleusine?indica等雜草的發(fā)生;玉米與豇豆［17］、黑綠豆和向日葵等［18］按照不同的比例間作均可對雜草發(fā)生起到良好的抑制作用。因此，玉米與豆科作物復合種植對加快構建綠色種植制度，保障我國糧食安全具有重要意義［19］。

然而，隨著種植面積和復種指數的提高，禾本科豆科作物復合種植模式導致田間光資源分布不對稱［20］，為一些雜草營造了有利的生長環(huán)境，導致雜草發(fā)生危害依然嚴重［2122］，成為影響作物產量的重要限制因素［2324］。在我國糧食作物集約化種植的背景下，化學除草依然是玉米和大豆田主要的雜草防除手段?［2426］。但隨著除草劑使用年限的延長，雜草對除草劑的抗性逐漸增強，使得除草效果下降，且不同作物品種對除草劑的耐受性不同［2728］，除草劑的篩選及復配使用顯得尤為重要?［2930］。截至目前，雖然已登記可分別用于玉米田和大豆田的除草劑種類較多（玉米田和大豆田分別有46個和?41個單劑有效成分，各有1?000多個登記產品），但實際生產中同時可用于二者的除草劑可能僅有乙草胺等1～2種，而可用于其他小宗豆科作物田的除草劑種類更少［31］。

本研究在玉米和3種豆科作物（大豆、赤小豆和菜豆）間作模式下，研究5種土壤處理除草劑（或配方）對田間雜草的防除效果和對間作作物的安全性，旨在為我國河西走廊地區(qū)玉米豆科作物復合種植模式條件下雜草的安全、高效化學防除提供技術參考。

1?材料與方法

1.1?試驗地基本情況

試驗在甘肅省張掖市甘州區(qū)小滿鎮(zhèn)王其閘村甘肅省農業(yè)科學院張掖試驗場（38°50′N，100°23′E）開展，試驗地土壤為黏壤土，肥力均勻，有機質含量?24.0?g/kg，堿解氮含量?95.4?mg/kg，有效磷含量?77.1?mg/kg，速效鉀含量?13.2?mg/kg。試驗地灌溉條件良好。試驗期間的溫度、降水和光照情況如圖1所示。試驗地雜草群落構成如圖2所示，其中稗Echinochloa?crusgalli、藜Chenopodium?album和節(jié)節(jié)草Equisetum?ramosissimum是主要雜草。

1.2?供試作物品種及種植密度

本試驗選用當地主栽玉米和豆科作物品種進行間作種植，玉米為糧飼兼用品種‘金凱3號（本試驗

用作青貯），豆科作物分別為大豆Glycine?max（‘長農15）、菜豆Phaseolus?vulgaris（‘阿蕓一號）、赤小豆Vigna?umbellata（當地特色主栽品種，俗稱熊貓豆）。采用當地常規(guī)透明塑料膜覆蓋種植玉米，膜寬70?cm，每膜播種2行玉米，行距50?cm，株距20?cm;膜間為50?cm寬裸地，按株距20?cm播種豆科作物1行（每穴2粒，詳見圖3）。兩類作物的播種日期均為2020年5月1日。

1.3?除草劑

900?g/L乙草胺EC，87.5%?2，4滴異辛酯EC，960?g/L精異丙甲草胺EC，66%乙·莠·滴辛酯SC，山東濱農公司生產;10%唑嘧磺草胺SC，遼寧海佳農化有限公司生產。

1.4?試驗設計

試驗按照兩因素裂區(qū)設計，豆科作物因素處于主區(qū)，除草劑處理因素處于副區(qū)。副區(qū)共設7個處理（以下涉及劑量均為有效成分用量），分別為900?g/L乙草胺EC?1?215?g/hm2、900?g/L乙草胺EC+87.5%?2，4滴異辛酯EC（1?215+591）g/hm2、960?g/L精異丙甲草胺EC+87.5%?2，4滴異辛酯EC（1?080+591）g/hm2、960?g/L精異丙甲草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC（1?080+45）g/hm2、900?g/L乙草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC（1?215+45）g/hm2?5個藥劑處理，每個間作組合另設空白和人工除草對照，此外設1個玉米單作土壤噴施66%乙·莠·滴辛酯SC?2?227.5?g/hm2處理（當地常規(guī)玉米單作栽培方式），試驗共22個處理，每個處理重復3次，共計66個小區(qū)，小區(qū)為長方形，面積為16.8?m2。所有藥劑均使用人工背負式電動噴霧器（市售圓錐霧噴頭）于覆膜前一次性土壤噴霧處理，施藥兌水量600?L/hm2。施藥后人工播種玉米和豆科作物。

1.5?調查方法

1.5.1?藥效調查

施藥后33?d（2020年6月3日）于每小區(qū)膜間裸地（豆科作物種植行）和玉米行間各隨機取3個0.25?m2樣方，分類計數樣方內每種雜草的數量，并剪取每種雜草地上部分分別稱量鮮重。

1.5.2?安全性調查

于藥效調查時，每小區(qū)隨機選取3段長度為4?m的玉米和豆科作物種植行，計數該長度范圍內玉米和豆科作物的成株數量，隨機選取10株玉米測量株高;參考NY/T?1155.62006?《農藥室內生物測定試驗準則?除草劑?第6部分：對作物的安全性試驗?土壤噴霧法》［32］的藥害評價方法從豆科作物的葉片形態(tài)、植株冠層、高度等方面進行目測打分，以此評價除草劑對豆科作物生長的影響。打分標準為：無明顯藥害，0%～10%;輕微藥害，11%～30%;中度藥害，31%～50%;嚴重藥害51%～100%（百分數數值指與空白對照正常生長植株相比的藥害程度，具體參見上述試驗準則）。

于玉米收獲期（2020年9月18日），每小區(qū)隨機取3個樣點，每個樣點連續(xù)取10株玉米，測量株高，分別稱量植株總重和玉米穗重;豆科作物每個樣點連續(xù)取5株，摘取全部豆莢稱重，同時稱量秸稈重。作物收獲后隨機取適量玉米植株（含穗）、赤小豆、菜豆和大豆植株分別測定玉米秸稈和鮮穗、豆科作物秸稈和籽粒的粗蛋白和干物質含量。

1.6?數據處理

不同藥劑處理對雜草的防除效果采用雜草地上部分鮮重防效作為統(tǒng)計分析指標（公式1）;對作物安全性的影響采用成苗數、株高、健康度打分、產量等評價指標。運用SPSS?22.0中兩因素方差分析程序檢驗玉米與3種豆科作物間作條件下藥劑處理的除草效果和對玉米生長的影響，百分數數據進行必要的平方根反正弦轉換;除草劑處理對間作條件下各豆科作物苗期生長和產量影響的指標分別采用單因素方差分析的方法進行統(tǒng)計分析，運用Levene法進行方差齊次性檢驗，若方差齊性，采用LSD檢驗進行組間多重比較，若方差非齊性，采用GamesHowe檢驗進行組間多重比較。差異顯著水平為α=0.05。

鮮重防效=FWCK-FW處理FWCK×100%（1）

2?結果與分析

2.1?不同除草劑處理對玉米豆科間作田雜草的防除效果

兩因素方差分析結果表明（表1），豆科作物種類

（P=0.161）、不同除草劑種類（P=0.641）及其二者的交互作用（P=0.457）對除草效果的影響均不顯著。因此，通過進一步固定豆科作物種類因素，比較所選5種除草劑制劑（或配方）與當地常規(guī)玉米單作土壤噴霧施用66%乙·莠·滴辛酯SC處理對雜草的防除效果。結果表明，5個藥劑處理防效在81.67%～

91.55%之間，均高于當地常規(guī)玉米栽培處理（防效72.73%），但5個藥劑處理間差異并不

顯著（P=0.713＞0.05）（圖4）。5種藥劑處理對雜草的總防效排序為900?g/L乙草胺EC+87.5%?2，4滴異辛酯EC（91.55%）>960?g/L精異丙甲草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC（90.10%）>900?g/L乙草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC（88.50%）>900?g/L乙草胺EC（87.84%）>960?g/L精異丙甲草胺EC+87.5%?2，4滴異辛酯EC（81.67%）。

2.2?不同除草劑處理對玉米和豆科作物苗期生長的影響

施藥后33?d，與不同豆科作物間作和不同除草劑處理兩因素及其交互作用對玉米成苗率（P豆科作物=0.191，?P除草劑=0.114，?P交互作用=0.565）和株高（P豆科作物=0.577，?P除草劑=0.624，?P交互作用=0.221）均無顯著影響（表2）。與當地玉米常規(guī)單作并采用常規(guī)化學除草劑處理相比，3種不同間作條件下采用5種不同除草劑處理對玉米苗期的成苗數和株高均無顯著影響（圖5）。

不同除草劑處理對3種豆科作物苗期生長的影響結果表明，除900?g/L乙草胺EC+87.5%?2，4滴異辛酯EC（處理2）大豆和菜豆的出苗率較低外，其他4種藥劑處理對3種豆科植物的出苗均無顯著影響，但對植株生長均具有一定程度的不利影響（屬輕微至中度藥害）。相比較而言，960?g/L精異丙甲草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC（處理4）對3種豆科作物的健康程度影響最小，960?g/L精異丙甲草胺EC+87.5%?2，4滴異辛酯EC處理（處理3）對赤小豆和菜豆的影響相對較小（表3）。

2.3?不同除草劑處理對玉米和豆科作物產量的影響

玉米收獲期兩類作物生物量測定結果（表4）表明：玉米大豆間作模式下，除960?g/L精異丙甲草胺EC+87.5%?2，4滴異辛酯EC處理（處理3）外，其他4個藥劑處理的作物總生物量均高于空白對照，且與人工除草相當或更高，處理3總生物量的降低主要是由于玉米產量的降低引起。該間作模式下，大豆籽粒產量均低于0.05?t/hm2，秸稈產量除900?g/L乙草胺EC+10%唑嘧磺草胺EC（處理5）較低外，其他4個處理的產量均達1.5?t/hm2以上。

玉米菜豆間作模式下（表5），除960?g/L精異丙甲草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC（處理4）的總生物量較低外，其他4個藥劑處理的總生物量均高于空白對照，且與人工除草處理相當（P＞0.05）;該間作模式下菜豆可有0.214～0.327?t/hm2的籽粒產量和0.715～0.880?t/hm2的秸稈產量收獲。

與玉米菜豆間作模式的結果類似，玉米赤小豆間作模式下（表6），除960?g/L精異丙甲草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC（處理4）外其他4個藥劑處理的總生物量均高于空白對照，且與人工除草差異均不顯著（P＞0.05）。處理4玉米產量低于其他藥劑處理，是導致總生物量降低的主要原因。不同藥劑處理條件下，赤小豆可有0.123～0.264?t/hm2的籽粒產量、0.935～2.145?t/hm2的秸稈產量收獲，赤小豆秸稈產量明顯低于人工除草處理。

為了探究玉米與不同豆科作物間作后總生物量之間的差異，通過固定除草劑處理因素，以豆科作物種類為分析因子，結果表明（表7）：玉米與本研究所選的3種豆科作物間作均可達到與玉米單作相當的總生物量產出（P＞0.05），三者總生物量排序為（玉米赤小豆）＞（玉米菜豆）＞（玉米大豆）;玉米與菜豆間作對玉米株高無顯著影響，而與大豆和赤小豆間作玉米株高顯著降低（P＜0.05）;與大豆間作條件下大豆籽粒產量僅為0.025?t/hm2，但可收獲秸稈1.776?t/hm2;與菜豆間作條件下菜豆可收獲籽粒0.255?t/hm2，秸稈0.770?t/hm2;與赤小豆間作條件下赤小豆可收獲籽粒0.190?t/hm2，秸稈1.496?t/hm2。圖5顯示了玉米與3種豆科作物間作生長后期（2020年8月初）相互伴生生長的狀態(tài)，為以上研究結果提供了一定的佐證。此外，青貯玉米收獲期對玉米秸稈、鮮穗與豆科作物秸稈、籽粒的干物質和粗蛋白含量測定結果（表8）表明，豆科作物秸稈、籽粒的干物質和粗蛋白含量均明顯高于玉米秸稈和鮮穗。

3?結論與討論

化學除草是當前我國玉米和大豆栽培生產中雜草防除的主要手段。

目前，國內外對玉米豆科作物間（套）作除草劑的研究主要集中在單一作物（玉米或大豆）除草劑應用的研究領域［3335］，適用于復合種植模式的除草劑種類（或配方）并不多見。除草劑的合理混用具有擴大殺草譜、提高除草效果與選擇性，降低對作物的危害和施藥成本等優(yōu)點［36］。本研究所選的5種除草劑（配方）對玉米豆科作物間作田間雜草總體防效均在80%以上，其中，900?g/L乙草胺EC+87.5%?2，4滴異辛酯EC、960?g/L精異丙甲草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC和900?g/L乙草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC?3個處理的藥效均高于900?g/L乙草胺EC處理（對照單劑），而960?g/L精異丙甲草胺EC+87.5%?2，4滴異辛酯EC與對照單劑的藥效差異也不顯著，說明這4種除草劑復配配方均可用于河西走廊地區(qū)玉米豆科作物間作田間雜草的防除。從各藥劑處理總體防效上看，當地常規(guī)玉米單作條件下土壤噴施66%乙·莠·滴辛酯SC處理的雜草防效僅為72.73%，而玉米與3種豆科作物間作條件下5種藥劑處理的除草效果均在80%以上。這主要是由于當地玉米覆膜栽培條件下，土壤噴霧先于覆膜操作，后續(xù)的覆膜壓土操作在一定程度上破壞了除草劑施藥后的藥土層結構，尤其是對膜間裸地的影響較大，因此，通過間作豆科作物發(fā)揮其占位效應，在一定程度上間接控制了雜草的發(fā)生，提高了藥效。此外，根據當地田間實際的雜草群落構成，所選5種藥劑處理對節(jié)節(jié)草Equisetum?ramosissimum和問荊E.arvense的防效都較差，這在一定程度上也降低了各藥劑處理的總防效。

在藥劑處理對玉米與3種豆科作物安全性的影響方面，5種除草劑處理對苗期玉米的影響較小，而對3種豆科作物均有不同程度的藥害，主要表現為葉片皺縮、葉緣有灼傷癥狀、植株冠層也相對較小;玉米收獲（青貯）期產量調查結果顯示，除960?g/L精異丙甲草胺EC+87.5%?2，4滴異辛酯EC（處理3）對玉米大豆間作和960?g/L精異丙甲草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC（處理4）對玉米菜豆間作和玉米赤小豆間作的總產量低于各自的人工除草對照處理外，其他藥劑處理條件下玉米與3種豆科作物的群體產量均高于各自的空白對照，且與人工除草的群體產量相當。可見，除上述兩種處理組合條件下，900?g/L乙草胺EC（處理1）、900?g/L乙草胺EC+87.5%?2，4滴異辛酯EC（處理2）和900?g/L乙草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC（處理5）3個藥劑（或配方）均可用于玉米與3種豆科作物間作田的雜草防除，而處理3對玉米分別與菜豆和赤小豆的間作組合、處理4對玉米與大豆的間作組合也具有良好的安全性。

在玉米與不同豆科作物間作所獲得的群體產量差異方面，本研究結果表明玉米與3種豆科作物間作后的群體產量均可達到與當地傳統(tǒng)玉米單作采用常規(guī)化學除草模式相當的水平。在本研究的間作模式下玉米與豆科作物同步混合收獲，雖然間作模式對群體產量影響不大，但是增加的豆科作物秸稈和籽粒提高了青貯飼料的干物質和粗蛋白含量（表8），這對提高青貯飼料的營養(yǎng)價值具有重要意義。

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（責任編輯：田?喆）