苗前喷施不同剂量玉米除草剂对紫花苜蓿出苗、生长及产量的影响

王 淼，仝如强，张金伟，穆春生*

(1. 东北师范大学草地科学研究所植被生态科学教育部重点实验室，吉林 长春130024；2.吉林省水土保持局，吉林 长春 130022)

紫花苜蓿(Medicagosativa)作为一种高品质的豆科牧草，享有“牧草之王”的美誉，在世界范围内分布广泛，在我国也有两千多年的种植、饲用的历史[1]，近些年来随着我国居民生活水平的不断提高，间接消费饲料呈现出持续增长的趋势[2]，紫花苜蓿作为一种优质牧草，种植面积逐年增加。中国的紫花苜蓿主要产区分布在东北、西北、华北和黄土高原等地[3]，吉林省是适合紫花苜蓿大面积种植的区域之一[4]。

间作可以在有限的时间和资源上收获两种或两种以上的作物，有利于推动农业的可持续发展，降低市场风险[5]。随着禾本科作物与豆科作物间作的发展，玉米-紫花苜蓿间作的种植模式日益受到重视，被越来越多的地区所采用，它不仅能够改善作物的群体结构、提高群体抗逆性、有效解决农牧交错地区间的草畜矛盾，还能够增加土壤中有机物的积累、提高土地肥力、显著提高玉米产量，增加磷素有效性，与青贮玉米混播，可以有效提高玉米中的蛋白质含量，提升牧草品质，具有良好的经济效益与社会效益[6-10]；另外，紫花苜蓿具有较好的水土保持能力和生态效益，因此也是东北黑土区坡耕地中，防治水土流失的一种重要植物[11-15]。

目前，我国大面积的玉米生产，均采用喷施化学除草剂的方法防除杂草，所以无论是在玉米-紫花苜蓿间作耕地中、或是将紫花苜蓿应用在水土流失防治中，所种植的紫花苜蓿均与玉米耕地相邻；而施用玉米除草剂时，对相邻耕地中紫花苜蓿的出苗以及生长有无药害、其影响程度如何，至今还鲜有报道。为此，本研究选择了一种目前使用较多的、对一年生和多年生禾本科杂草有特效的茎叶处理玉米除草剂——烟嘧磺隆·莠去津(烟嘧莠去津)。该除草剂是一种混合型除草剂[16]，其有效成分为25%莠去津和5%烟嘧磺隆。按照其有效成分的作用机理进行分类，莠去津属于光合作用光系统Ⅱ抑制剂，烟嘧磺隆属于乙酰乳酸合成酶抑制剂[17]。虽然前人曾有过莠去津对某些豆科作物生长具有抑制作用[18]、以及紫花苜蓿光合作用过程易受到莠去津的影响，接种丛枝菌根后可有效降低其影响[19]等报道，但苗前喷施此类除草剂对紫花苜蓿的出苗、出苗后的生长及产量具体影响如何，至今仍不清楚。

为明确此种除草剂对多年生根颈型的豆科作物紫花苜蓿是否具有药害及其药害程度，本试验在紫花苜蓿播种后出苗前喷施4种不同剂量的烟嘧磺隆·莠去津，测定了紫花苜蓿相对出苗率、株高、茎粗、产量等指标，为今后玉米与紫花苜蓿间作田中能否施用此类除草剂提供借鉴和参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验在东北师范大学松嫩草地生态研究站进行。该研究站位于松嫩平原南部，吉林省松原市长岭县西北部种马场境内，其地理位置为44 °45 ′N，123 °45 ′E附近；海拔高约140 m，地势较为平坦，属于半湿润、半干旱温带季风气候。该地区年降雨量为400 ～500 mm，主要集中在6-9月；年平均气温4.6～6.4℃，年积温为3 000～3 500℃，全年约有130 d日均温度大于10℃；无霜期约为150 d。

1.2 试验材料

1.2.1供试品种 本试验供试的紫花苜蓿品种为东苜1号，千粒重为2.24 g。

1.2.2供试药剂 本试验所选用除草剂为山东奥坤作物科学股份有限公司所生产的玉米田苗后专用除草剂——烟嘧磺隆·莠去津，有效成分为25%莠去津和5%烟嘧磺隆，主要防治对象为一年生和多年生禾本科杂草。

1.3 试验设计与方法

本试验为模拟玉米-苜蓿间作中，玉米田除草时，将玉米除草剂喷施至苜蓿耕地中、及不同剂量玉米除草剂随风飘洒至苜蓿耕地中等情况，玉米除草剂对紫花苜蓿出苗、及出苗后的影响，设置了施药(除草剂)量为正常(高)剂量(100%，选用除草剂推荐浓度为1 200 ml·hm-2)、中等剂量(正常剂量的66.6%)和低等剂量(正常剂量的33.3%)3个梯度，另设一组对照(CK)，共4个处理，每个处理重复3次。试验小区面积为2 m×4 m，采用完全随机区组设计。

紫花苜蓿于2018年6月25日采用条播的方法进行播种，条播行距为30 cm，每小区播种6行，播种量为15 kg·hm-2。于2018年6月25日17:00-18:00对试验小区进行处理，对照小区喷施相同量的清水进行处理，喷药时使用塑料布将相邻小区分隔开。

1.4 测定指标及方法

播后出苗前试验小区喷药后，从第3 d开始对紫花苜蓿的出苗情况进行调查，记录紫花苜蓿的出苗时间，以第21 d出苗数量计算相对出苗率。

相对出苗率(%)=处理小区出苗数/对照小区出苗数×100%

第21 d，28 d，47 d，55 d，62 d，77 d(始花期)在每个小区内随机选取10株(3次重复小区共30株)长势均匀的紫花苜蓿，使用卷尺测量其株高，使用游标卡尺测量其主茎第一分枝下的茎粗度，调查这10株苜蓿地表下的基生枝条数。

第77 d(始花期)在每个处理选取1 m2(折合行长3.33 m，3次重复小区共3 m2)长势均匀的紫花苜蓿，调查其株数，调查株数后齐地刈割，装入自封袋中，称取鲜重；将刈割下来的紫花苜蓿置于105℃烘箱中杀青15 min，置于65℃烘箱中烘干48 h后取出，称取干重(地上生物量)，计算含水量、单株重和单位面积生物量。

含水量(%)=干重(g)/鲜重(g)×100%

本实验所测定地上生物量(产量)为紫花苜蓿种植第一年，仅刈割第1茬的产量。

1.5 数据分析

所有数据均使用SPSS23.0(version23.0，SPSS Inc.，Chicago IL，USA)数据统计软件进行分析，用单因素(one-way ANOVA)方差分析检验不同处理之间的差异的显著性，统计分析中显著性检验均采用Tukey进行多重检验，显著水平P=0.05。

2 结果与分析

2.1 喷施除草剂对紫花苜蓿出苗的影响

2.1.1出苗时间 调查结果显示，7月2日(8 d)对照小区的紫花苜蓿出苗率为50%左右，而3种喷药处理均没出苗。7月10日(16 d)，对照小区出苗率为85%左右，喷药处理小区偶有出苗，出苗率极低。播后苗前处理小区苜蓿的出苗时间比对照小区苜蓿的出苗时间至少晚8 d。

2.1.2出苗率 除草剂对出苗率有显著影响(P<0.05)，并随着施药剂量的增大，出苗率呈降低趋势。播种后第21 d，对照小区的相对出苗率为100%，低等剂量除草剂处理相对出苗率为13.12 %；喷施中等与正常剂量除草剂处理相对出苗率仅为4.86%与2.93%(图1)。

图1 不同施药量对紫花苜蓿出苗率的影响

2.2 喷施除草剂对紫花苜蓿生长的影响

2.2.1株高 除草剂对株高具有显著影响(P<0.05)。喷施除草剂后，对照小区的株高均显著高于3种不同剂量处理，且随着施药剂量的增大，呈现出降低的趋势。但随着时间的推移，药害有逐渐降低的趋势，第21 d低等剂量、中等剂量和正常剂量3种处理的株高分别为对照小区的31.08%，25.88%和15.89%，而第77 d时，分别增至81.46%，77.43%和65.91%(图2)。

图2 不同施药量对紫花苜蓿株高的影响

2.2.2茎粗 在喷施除草剂后47 d前，对照小区的茎粗均显著地高于3种剂量处理(P<0.05)，第21 d 3种处理的茎粗均仅为对照小区的50.49%。但在喷施除草剂后55 d之后，3种处理与对照之间茎粗的差异逐渐减小，至第77 d时，3种处理与对照之间茎粗已无显著差异(图3)。

图3 不同施药量对紫花苜蓿茎粗的影响

2.2.3基生枝条数 喷施除草剂处理后第77 d，对照小区与3种处理小区紫花苜蓿的基生枝条数分别为3.40，3.60，3.53和4.25，各种不同剂量处理之间的基生枝条数并无显著差异(图4)。

图4 不同施药量对紫花苜蓿基生枝条数的影响

2.3 喷施除草剂对紫花苜蓿产量等指标的影响

除草剂对单位面积株数、地上鲜重和地上干重具有显著影响(P<0.05)，且随施药剂量的增大呈现出显著降低的趋势；单株鲜重3个处理均显著大于对照，但除草剂对含水量无显著影响。

单株鲜重对照小区为2.31 g，低等剂量处理、中等剂量处理和正常剂量处理分别为对照小区的256.28%，229%和221.21%。株数对照小区为269.68万株·hm-2，低等剂量处理、中等剂量处理和正常剂量处理分别为对照小区的13.73%，5.11%和3.30%。地上干重对照小区为1 717.59 kg·hm-2，低等剂量处理、中等剂量处理和正常剂量处理分别为对照小区的36.16%，11.81%和7.58%(表1)。

表1 不同施药量对紫花苜蓿产量等指标的影响

3 讨论

出苗时间和相对出苗率是种子出苗情况的重要衡量标准。Frank等[20]的研究表明，土壤中残留的莠去津超过0.1 mg·kg-1便会对苜蓿造成损害，Kells等[21]在研究发现在玉米-苜蓿轮作时，土壤中残留的莠去津会导致苜蓿出苗率下降。本研究结果表明，播种苜蓿后直接喷施不等剂量除草剂，会导致紫花苜蓿的出苗时间推迟8 d左右，出苗率极显著降低；此外，该研究结果也表明，此种混合型除草剂对紫花苜蓿还具有明显的灭杀和封闭的作用，而其对紫花苜蓿的影响，是抑制苜蓿种子萌发，或是对已经萌发的芽产生药害，还有待于今后的研究。

在植株的生长过程中，植株高度、茎粗均为描述植物生长状况是否良好的重要指标。Diebold等[22]的研究表明：作用机理为光系统Ⅱ抑制剂类的除草剂会降低紫花苜蓿株高。本次试验的结果也表明，喷施不同剂量的该种除草剂，紫花苜蓿的株高受到了不同程度的影响，且随着除草剂剂量的增加苜蓿的株高逐渐降低，其中喷施正常剂量的除草剂对紫花苜蓿的株高影响最严重；随着时间的推移，除草剂的药害逐渐减弱，3种处理小区苜蓿的株高和茎粗的差异较对照均逐渐减小。Hijano等[23]在苜蓿出苗后施用不同浓度的咪草烟、甲氧咪草烟等除草剂对苜蓿的影响的研究也表明，除草剂对苜蓿的药害作用会逐渐减弱；但与之不同的是，本试验中正常剂量除草剂处理后28 d苜蓿株高较对照组差异最大，约降低85%，远大于Hijano等[23]处理后35d时40%的药害作用，这表明不同种类的除草剂，对紫花苜蓿的药害程度也不同；本研究中所使用的混合型除草剂对出苗前以及幼苗期的紫花苜蓿药害作用更大，且喷施后药害作用更为迅速。

喷施除草剂77 d后，虽然除草剂的药害逐渐降低，且3种不同剂量处理小区单株鲜重均显著高于对照，与此同时茎粗与对照小区无差异，但3种处理小区苜蓿单位面积株数与株高均显著降低，且3种处理的苜蓿含水量与对照小区无显著性差异，故其单株重远未能弥补植株密度下降与株高降低所导致的紫花苜蓿产量的降低。因此，3种处理的每公顷苜蓿地上鲜重和地上干重也随除草剂剂量的增大而呈现极显著降低的趋势。

4 结论

紫花苜蓿播种后出苗前喷施用于防除1年生和多年生禾本科杂草的烟嘧磺隆·莠去津除草剂，不但会导致紫花苜蓿的出苗时间较对照小区推迟8 d左右，而且使出苗率显著降低。

不同剂量的此种除草剂均能显著抑制紫花苜蓿的生长，且随着喷施剂量的增加对株高、茎粗抑制作用更显著。虽然随着时间的推移，除草剂对苜蓿产生的药害逐渐降低，但因此类除草剂可使紫花苜蓿出苗率及单位面积株数显著降低，最终仍会导致产量急剧下降。