理学论文：酸模叶寥对大豆生长的影响及其经济闭值

    酸模叶寥为寥目寥科寥属植物，别名旱苗寥、大马寥，一年生阔叶草本植物，广泛分布于中国各地，以北方最普遍，是大豆、玉米、棉花、小麦、油菜等作物田的主要杂草之一。大豆是中国重要的油料作物和植物蛋白的主要来源，随着种植方式、栽培措施和耕作制度的改变，大豆田杂草群落也逐渐发生变化，春大豆田杂草的主要种类有稗草、狗尾草、黎、酸模叶寥、反枝苑、苍耳、龙葵、首卖菜等，在重茬大豆田内，其阔叶杂草较禾本科杂草发生严重，并随着连作年限的延长，形成以阔叶杂草占优势的杂草群落。杂草与大豆问相互争夺光照、水分、养分等，杂草持续危害时问、相对出苗时问、大豆和杂草密度等是影响大豆产量和品质的主要因素，在不同密度杂草的影响下，大豆的有效株数、分支数、单株有效荚数、单株粒数及产量均随杂草密度的增加而逐渐降低。罗小娟和李俊等研究表明，当鳄肠从低密度CS株//m-)增加至高密度< 50株/m-)时，大豆产量损失率从16.99%显著增加至73.01%，胡凡等报道每平方米有鸭踌草40株时，大豆减产17.7%一35.1%，土义明等、付迎春等研究表明，大豆产量与龙葵、简麻、黎等总生物量之问呈显著负相关。目前在农业生产上关于酸模叶寥的研究报道并不多，郭良芝等对酸模叶寥的田问发生危害、生长发育等情况进行了报道，并发现其在田问发生量与油菜籽产量显著负相关。酸模叶寥的田问防治主要以化学防除为主，人工除草为辅，然而，大量使用除草剂会导致除草剂残留、杂草抗药性增强等问题，人工除草费用高且费力费时，因此研究除草剂减量、科学有效的防治农田杂草，明确主要杂草与作物的竞争机制及经济价值显得尤为重要。在大豆生产过程中，酸模叶寥是大豆田中最常出现的、危害最重的一种阔叶杂草，而其对大豆的竞争性、危害性及经济价值等方面的研究尚未见报道。故本文期望通过研究与大豆同一时期出苗的酸模叶寥的危害及其对大豆生长和产量性状的影响，确定其防除经济价值，以期为酸模叶寥的合理防治提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验田概况

试验于2015年于吉林农业大学大豆区域创新中心试验田进行。试验田地势平坦、肥力均匀，土质为黑钙土。各小区整个生育期内常规栽培管理，施肥及病虫害防治等措施均相同。供试大豆品种为'吉农14'(吉林农业大学大豆区域中心提供)，前茬作物为玉米，于4月28日播种，种植密度为24万株/hm2 。

1.2试验设置

试验设5个密度处理，分别为0,10,20,30,40株/m-0依据试验设置的密度，选择不同白然出草的酸模叶寥密度地块划分小区，每个处理小区面积为6 m-, 4次重复，随机区组排列。各小区酸模叶寥在4叶期进行定株，采用人工拔除的方式控制各处理区酸模叶寥的种群密度。试验期问人工拔除小区内其他杂草，整个生育期酸模叶寥与大豆同期出苗共同生长。

1.3 调查方法

大豆成熟收获期，随机选取每小区中问2行20株大豆调查单株的株高、节数、荚数和空荚数，各小区单独收获后用网袋单独存放，测定实际产量、白一粒重等相关数据。

1.4 数据处理

试验结果用Excel 2007进行数据处理，用SPSS 17软件进行差异显著性分析。对不同密度酸模叶寥与大豆各相关性状测定值进行回归分析，主要采用直线V,-ax+b)、对数(y=alnx+b)、二次曲线(y=axe+bx+c) 函数(y=bxa)和指数(y=beat'模型等5种数学模型，依据其相关程度筛选出最佳的拟合模型。根据酸模叶寥密度与大豆产量损失的相关模型和大豆生产所允许的产量损失水平，确定大豆的经济危害允许水平及经济价值。经济危害允许水平的计算见公式(1) o

经济危害允许水平(EIL)一[}CCI(YX P X L}} X 100%

其中，CC为杂草防除费用，Y为大豆产量，P为大豆价格，E为防除效果。

2结果与分析

2.1不同密度酸模叶琴对大豆生长的影响

如表1所示，随着酸模叶寥密度的增加其对大豆的株高影响不显著，但对大豆节数及节问距有影响显著。随着酸模叶寥密度增加大豆节数减少，节问距逐渐增长，当酸模叶寥密度增加到20株//m-时，大豆节数显著减少，节问距显著增长，和无酸模叶寥对照区相比增长了13.56%，当酸模叶寥密度增加到40株//m2时，节数减少约3节，节问距增长了17.51%。酸模叶寥密度越高，大豆节数越少，节问距越长，说明酸模叶寥的发生危害对大豆的生长发育影响较为明显。通过对大豆节数、节问距分别与酸模叶寥密度之问的关系进行曲线拟合和回归分析显示，线性函数y=-0.066x +16.01(R2=0.941, F--47.833 , P=0.006)拟合大豆节数与酸模叶寥密度之问的关系效果最佳;线性函数y=0.025x+5.316 (R2=0.894, F=25.196, P=0.015)拟合大豆节问距与酸模叶寥密度之问的关系效果最佳。

2.2酸模叶琴密度对大豆产量性状的影响

在田问条件下，酸模叶寥对大豆白粒重没有显著影响，但随着酸模叶寥密度增加，大豆的单株有效荚数显著降低，空荚率显著上升，见表2。当酸模叶寥密度为20株//m2时，大豆单株有效荚数与对照相比下降了20.66%，差异达到显著水平，随着酸模叶寥密度继续增加，大豆单株有效荚数不断下降，最高下降幅度达到47.51%;大豆空荚率由对照的6.11%增加到酸模叶寥密度40株//m2时的12.56%，增幅高达105.56%，当酸模叶寥密度10株//m2时，空荚率达到显著差异。除对数函数外其他4种模型均能较好地拟合大豆单株荚数与酸模叶寥密度之问的关系((P< 0.05)，其中线性函数Y=-0.443x+39.453 (R2=0.962, F--75.887, P=0.003)的拟合效果最佳。各种模型均能较好地拟合大豆空荚率与酸模叶寥密度之问的数量关系((P< 0.05)，综合分析Rz值、F值显示，指数函数y=6.302e00'9`(Rz=0.956, F=65.354,P=0.004)的拟合效果最佳。

2.3酸模叶琴密度对大豆产量及其损失的影响

在田问条件下，大豆产量随着酸模叶寥密度的增加而下降，产量损失随着酸模叶寥密度的增加而上升，见表2。当酸模叶寥密度为10株/m，大豆减产11.57%与对照差异达显著水平;当酸模叶寥密度增加到40株//m2时，大豆减产达34.15%(表2)，由此可见，不同密度的酸模叶寥对大豆的产量的影响极大。各种模型拟合大豆产量与酸模叶寥密度之问的曲线拟合结果见图la, 5种模型均能较好地拟合大豆产量与酸模叶寥密度之问的关系((P < 0.05)。从各回归模型的RzTtL,F值显著性及曲线的实际拟合效果综合分析，二次曲线y=0.702x2-54.395x+3027.810 (R2=0.972, F--34.843，P=0.028)能较好地表示大豆产量与酸模叶寥密度之问的关系。从大豆产量损失与酸模叶寥密度的曲线拟合情况来看(图1b)，仅对数函数的拟合效果较好Y=16.1311nx-23.458 (R2=0.911，F=20.532, P=0.045) o

2.4大豆田酸模叶琴草经济危害允许水平及经济阂值

按照目前当地的大豆生产水平，设大豆产量Y为2500 kg/hm-，大豆收购价P为4.2元/kg。在长春地区，大豆田一般采用人工除草或化学防除的方式防除酸模叶寥等杂草。人工除草费时费力，在吉林长春地区一般进行2次，需1400元/hm-，效果达95%左右，防治成本较高。化学除草常用药剂为75曝吩磺隆水分散粒剂或80%阔草清水分散粒剂或95%精异丙甲草胺乳油，药剂费和施药用工费分别约为159,258和330元/hm-，除草效果95%左右。通过表3可以看出，大豆田酸模叶寥的经济危害允许水平因防除方式及防除药剂的不同存在差异，人工防除酸模叶寥经济危害允许水平为12.28%，化学药剂7s%曝吩磺隆水分散粒剂、8o0io阔草清水分散粒剂、9s%精异丙甲草胺乳油防除酸模叶寥的经济危害允许水平分别为1.47%, 2.26%和2.89%。

根据大豆的经济危害允许水平，由拟合的酸模叶寥密度与大豆产量损失的关系模型y=16.1311nx-23.4s8得出大豆酸模叶寥防治的经济阑值，人工防除酸模叶寥的经济阑值为10.22株//m2, 7s%曝吩磺隆水分散粒剂、80%阔草清水分散粒剂、9s%精异丙甲草胺乳油化学防除酸模叶寥的经济阑值分别为4.7s, s.03和s.2s株/m-03结论

在酸模叶寥的竞争干扰下，大豆单株有效荚数，产量均随酸模叶寥密度增加而显著下降，节问距则增大，空荚数增加，当酸模叶寥密度为10株//m-，大豆产量损失11.s7%;当其密度达40株//m-时，大豆产量损失近3s%，由此可见，酸模叶寥的发生危害对大豆的生长发育和产量形成造成显著的影响。本研究结果表明，在长春地区大豆产量的损失率与酸模叶寥的密度符合对数函数y=16.13 l ln}-23.4s 8 0田问采用人工除草、7s%曝吩磺隆水分散粒剂，80%阔草清水分散粒剂，9s%精异丙甲草胺乳油化学防除酸模叶寥的经济价值分别为10.22, 4.7s, s.03, s.2s株//m-。同样的达到9s%I坊除效果，人工除草费用需1400元/hm-，化学除草仅需2s0}3s0元/hm-，由此可见，在大豆田使用化学除草剂防治稗草具有明显的经济优势。

4讨论

杂草与作物之问存在着争水、争气、争热、夺肥、抢光等复杂的竞争关系，严重影响作物的生长发育及产量。目前关于杂草生态经济价值的研究很多，多数学者都采用数学模型描述杂草与作物的竞争关系。大豆田问杂草种类不同，对应的杂草与大豆产量损失的数学模型和防除的经济价值亦不相同。胡发广等以对数、指数模型模拟鬼针草与大豆产量损失问的关系，鬼针草的经济危害允许水平为14.04%，防除阑值为38.33株//m-;罗小娟等定点观测得出大豆产量损失率与鳄肠密度之问符合二次曲线方程，土义明等认为直线可以很好的拟合简麻和龙葵与大豆产量损失问的关系;从本研究结果看大豆产量损失与酸模叶寥密度的曲线符合对数函数。

东北春大豆田杂草防治主要以化学防治和人工除草为主，或者二者结合防除，其中人工除草成本较高，小面积地块操作方便，化学防治虽然快速高效，适合大面积地块防治，但对生态环境也会造成一定的污染本研究通过对大豆产量损失进行回归分析和曲线拟合，并根据最佳拟合方程y=16.13 l lnx-23.458确定了豆田酸模叶寥的防治经济价值，对降低豆田酸模叶寥防治成本及最佳防治时机具有实际指导意义。然而对于杂草和作物竞争模型的评价除了较高的拟合度关系，也应考虑模各参数需具有明确的生物学意义，在可能的情况下，还需引入其他验证方式，使建立的模型更加合理、可靠。经济阑值的计算与作物产量水平、产品价格和防除成本等也息息相关，同时也受不同的地域、气候条件及其他杂草群体的发生规律等诸许多因素影响。因此，对酸模叶寥的实际防治中，有必要根据大豆田杂草的发生情况、经济价格预期等确定合理的经济价值，指导实施大豆田该种杂草防除技术，以期获得更高的种植效益。