全 文 ：华北农学报 1 93 9, 吕 ( i ) : 1 07一 11绝
A e t a A g r i e u l t u r a e B o r e a l i一 S i n i e a
硬草对稻茬小麦产量损失
及生态经济阂值的初步研究
尚嘉彦 刘元荣 李凤敏 王健康
(河南省农科院植物保护研究所万郑州 4 5 0002)
摘 要 硬草 ( cS l即。 hc l oa ke n ig an a) 在一定密度范 围内 , 密 度 越 高 , 干 重 越
大 , 对小麦产量损失越大。 作者于 1 9 9 0年和 1 9 9 1年进行 了硬草与稻茬冬小麦共生的
田间试验及 电算模拟研究。 结果表明 , 硬草密度、 干重 、 密重积与小麦产量之间的
回归关系均呈幕 函数关系〔4〕 , 回归方程依次为 :
夕二 5 1 6 . 8 5 5 3 . 。 一 。 · 。 。 。 。 · 1 。 一 ` . 二 , · 1 0 2
犷二 5 。4 . 。。3 。 . 。 一 ` · 。 5 。 , · : 。 一 ` . 二 , · 2 。 , `
犷二 5 13 . 6 5 5 0 . 。 一 ` · 2 7 “ 。 · ` 。 一 “ . ( x z l o o ) 。 · 。 6 “
硬草密度与小麦千粒重 、 每亩穗数 、 每穗粒数及产量损失率间的回 归关 系分别为 :
.洲、 / 、
y “ 3 7 . 6 0 4 5一 0 . 0 0 8 5 x l / = 4 73 . 3 3 7 7 一 0 . 6 8 6 6 + 2 . 9 6 2 4 又 10 一 ` · x z
碑尹 、 / 、
I
厂 “ 2 9 . 6 , Y = 一 2 . 9 0 5 3 + 0 . 1 6 6 0 x 一 8 . 0 5 9 8 又 1 0 一 “ . x Z 。
关键词 硬草 小麦 产量损失 生态经济闰值
硬草 (肠 le lo 功 l o a l en ` i o an ) 是河南省稻麦两熟地区新近出现的一种杂草 群 落 , 发 生
密度一般在. I c心。~ 2 0 0 0株 l/ n ’ , 造成严重产量损失的面积约 1 0 万亩 , 而且还在迅速 传 播蔓
延 。 不少研究丧明 , 从生态观点看 , 杂草与作物之间有竞争关系 , 又有相互忍受 、 抵抗和 自
我补偿修复内: 作用 〔2〕 。少量杂草 一与作 物共生在农 田中 , 对作物产量无 明 显 影 响 。 西 德 T .
U o r t e l。等 ( z e 8 3 ) J反道 , 他们在 6年 2吐e o个实验点中 , 分别有 2 5 . 嫂%冬小麦和 7 3 . 5%冬大麦田
除草亏本 ,原因在于田间杂草群体小 , 除草成木大于经济危害水平〔 2〕 。河南省不少地区也有类
似情况 。 因此 , 明确硬草与小麦的竞争关系 . 弄清其经济阂值 , 对于经济除草 , 改良环境和
维护农田生态平衡 , 克服盲目性 , 都具有重要意义 。 为此 , 作者于 1 9 9 0和 19 9 1年进行了硬草
与稻茬冬小麦共生的 l日间试验 , 建立 了竞争关系的数学模型和当地生态条件下的生态经济闭
值动态模型 , 提高了杂草防除技术的社会经济 和生态效益 。
1 材料和方法
试验设在郑州北郊张家村麦田 ,小麦品种为豫麦1 3号 ,播种量 l o k g /亩 ; 前茬作物 水稻 。
硬草密度 1 9 9 0年设 8 个梯度 , 即。、 3 0 、 6 0 、 12 0
设 8 个梯度 , 即0 、 18 9 、 2 2 5 、 选0 5 、 4 9 5 、 G9 3 、 1 0 2 6 (
、
2 4 0
沫 / m “
4 8 0
、
9 6 0
、
12 0 0 ( 株 / n , z ) ; 1 9 9 1 年
小区 !自i积 2 0 、 , l “ 。 3 次爪复 ,随机
工9 9工一 1 2一 1 1收稿 。
二O台 华 北 农 学 报 启卷
区组排 列 。 因当地硬草出苗 日期是 n 月上旬至1 2月底 ,所 以硬草分两次定苗 : 第一次 n 月 20 ~
25 日 , 各小区硬草基本苗按 _ L述设计梯度的 120 %留苗 , 第二次于翌年元月 2 一 5 日 , 按 上
述设计梯度定苗 (基本苗 ) 。 试验过程中使硬草均匀分布在每个小区内 , 并不断剔除其它杂
草。 小麦成熟后考种测产并称量各小区硬草的干重 。 硬草防除成本及效果 , 根据历年试验结
果及生产上调查结果计算得 出。 通过计算机模拟并配合统计分析 , 找 出硬草密度 一与小 麦 产
量 、 产量损失率 、 有效穗数 、 每穗粒数和千粒重的关系及杂草干重 、 密重积 ( 密度与干重的
乘积 ) 与小麦产量关系的数学模型 , 从而导 出硬草生态经济阂值的数学模型 , 求出硬草 的生
态经济闭值。
模拟过程中 , 首先用实测值散点图 , 直观考察实测图型 与文献资料中图型的拟合效果 ,
然后 以方差最小为原则 , 通过多种数学模型 的比较 , 从中找 出一个拟合效果最好的公式 , 并
确定各基数的具体数值 。 在硬草密度 、 千重 、 密重积与小麦产量 回归关系的模拟过程 中 , 应
用了 “ 步长加速法 ” 白亏电算原理 。
2
。
l
摸型
2
。
1
。
结果与分析
硬草密度 (株 / m Z ) 、 干孟 ( g / m Z ) 、 密重积 (株 /m 么 · g / m “ )与小交产盘 ( g / m “ )的 回归
硬草密度与 小 麦 产 量的回归关系 硬草密度在 。 一 1 2 0 0株 / m “ 之 间 ,
硬草密度上升呈 曲线下降 , 回归方程 Y 几 1 6 . 8 5 3 3 . 。 一 。 · 6 5 9 。 ·
g 。 . 。 , 二 0 . 5 3 4 3 , 相关极显著。
1 0 一 4 一 x 1 . 1 0 2
小 麦 产鱼随
1
:
{
= 0
.
9 9 7 0 >
2
.
1
.
2 硬草 干重 与小麦产量关 系 模型 硬草干重在 。 一 6 98 . 4 9 / m Z范围内 , 小 麦 产 量随硬草 干 重 的 增 大呈曲线下降 , 回归方滋 二 5 0 4 . 9 93 。 . 。 - 4 · 6 5 0 1一 ` · .xl Z O 1 4 }, }
0
.
9 9 5 2 >
: 。 . 。 , = 0 . 5 3 4 3 ,相关极显著。
2
.
1
.
3 硬草密重积与小麦产量关系模型 小麦产量 随硬草密重积的增大呈曲线下 降 ,
表 1 硬草密度 、 干重 、 密 , 积与小麦产盆回归模型的拟合效果
根据硬草密度计算小麦产量 根据硬草于重计算小麦产量 根据硬草密重积计算小麦产量
朴g(/ěY朴尸Y硬草密度(株 /二 2 ) 麦产m Z ) 硬草于重 实测小麦产( g /m Z ) 量 ( g /m Z, 理量 麦产m z ) 硬草密重 实测小麦产 理积 (株g / m 4 ) 童 (` / m Z ) 最 麦产in Z )愁ěY理量产为麦m小盯测(实量
.5067ù.398ó.90D
X Y Y
51 3
` 7
4 9 3` 6
ù.362854óō.83ùóō叨1 892 2 5
4 0 5
4 9 5
6 9 3
1 0 2 6
3 8 8
。
3
3 5 9
.
8
2 3 3
。
7
2 D7
。
0
1 3 3
一
5
9 0
。
0
3 7 8
。
8 1 6 2
-
3 5 4
。
3 1 8 2
.
2 5 1
。
2 3 2 4
-
2 1 0
。
1 3 9 7
-
1 4 D
。
2 57 8
。
6 9
。
2 6 9 3
-
0
4 5 3
。
6
3 0 6 36
。
9
4 0950
。
0
1 3 1 58 4
。
5
1 9 68 6 1
。
5
4 0 1 0 3 9
。
1
71 6 5 58
一
4
2 5 1
。
0
2 09
。
3
1 3 4` 7
8 0
0 5
X Z
二
3
.
4 < x Z o
. o 。 二二 1 4 . 0 7 义 2 二 3 . 56 < X Z o . o。 一 1 4。 0 7 x Z 二 3 . 2 7 《 x Z o . o s = 1 4 一 0 7
1 期
护、 .
尚嘉彦等 ;硬草对稻茬小麦产量损失及生态经济闽值力初步研究
一 ~ ~ ~ ~ ~ 峋~ ~ ~ ~ ~ ., . . . , . .` . . . . . ,. . . . . ~ . ` . . . . . . . . . . . . . . . 户. . . . . . . . .一 ~ 一 - - . 一~ . .~ - 一 ~一, . ~ 一一 ~一 一 一」 . ~ ` . . . . . . ` . - . , ~ ~ - ~ . . . . . . . . . ` . 一~ ~ 一一一一一一一- , ~ . . ,目` ~ ` ~ . 加~ .- .一 2回归方程Y = 5 23 . 6 58 0 · 。 一 ` ’ 2 ’ 。 。 “ ’ 。 . ( ’ “ 0 。 ) 。 ’ 5 6 ` 4 。 卜卜 0 . 9 9 5 9 > , 。 . 。 、 = 0 . 5 3 4 3 ,相
关极显著 。
2
.
2 硬章密度与小安各产 t 要素间的关系模型
“ · “ · ` 硬草呼与小麦有效穗数的关系 小麦有效穗数随 硬 草 密 度 增 大而呈 抛 物 线 下降 , 回归方程 y = 4 7 3 . 3 3 7 7 一 o . 6 s 6 6 x + 2 . 9 6 2 4 x i o 一 4 x 2 , 卜】= 0 . 9 5 9 9 , S , / 二 = 2 5 . 7 6 ,回归方
程检验结果 F = 70 . 37 > F 。 . 。 , = 13 . 27 , 极显著 。偏回归系数检验结果 F , = 3 7 . 0 4 > F 。 . 。 : =
1 6
。
2 6
,
2
。
2
极显著 , F Z = 7 . 6 2 > F 。 . 。 。 = 6 . 6 0 , 显著 。
硬草密度与小麦千粒 重关系 小麦千粒重随硬草密度增大 呈直 线下降 , 回 归 方程
= 3 7
.
6 0 4 5 一 0 . 0 5 5工 , 1: 1 = 0
.
9 9 5 5 , S , ,
二 = 0
.
29 7 8
。 回 归 方 程 检 验 结 果 F 二 7 0 1。 9 1 )
.2(Y
F 0
. 0 ,
2
。
2
。
3
Z 、
Y 二 2 9
= 1 3
.
7 4 , 极显著。
硬草密度 与小麦穗粒数关系 小麦穗粒数不随硬草密度的 变 化 而 变 化 , 回 归方程
。
6
。
可见 , 小麦各产量要素中 , 只有有效穗数和千粒重与硬草密度相关极显著 , 每穗粒数与
硬草密度相关不显著 。
表 2 硬草密度与小麦产皿各要素间关系模型的拟合效果
根据便草密度计算小麦有效穗数 根据硬草密度计算小麦千粒重 根据硬草密度计算小麦每穗粒数
硬草密度
(株 / m Z )
理论小麦有效穗数
(穗 / m Z )
硬草密度 实测小麦千 粒 重
(株 / m零) ( g )
理论小麦千粒重
( g )
Z 、
硬草
密度
(株 / m )z
实测小麦穗 粒 数
(粒 /穗 )
理论小麦
X Y
.
Y X犷
穗 粒 数
(粒 /穗 )
声六、
Y
0
3 6
1 89
2 2 5
4 0 5
4 9 5
6 9 3
1 02 6
4弓段。 3
4 SQ
。
2
3 8 9
。
8
3 4 9
。
0
2 2 2
。
0
1 80
。
D
1 5 3
。
8
8 0
。
0
4 7 3
。
0
4 4 -9 0
3 5 4
一
1
3 3 3
`
9
0
3 6
1 8 9
2 2 5
刁05
4 9 5
6 9 3
1 0 2 6
Y Y
.
X Y
3 3
。
0 3 7
。
6 0 2 9
。
4 2 9
。
6
3 7
。
3
36
。
0
3 5` 7
3 4
。
1
3 3
。
4
3 1
。
7
2 8
。
8
36
1 8 9
2 2 5
4 0 5
4 9弓
6 9 3
1 0 2 6
Zq
。
9
2 7
。
7
29
。
2
3 0
。
9
3 4
。
2
2 7
。
0
28
。
7
2叹。 6
2 9
。
6
护匕`U才bLO
29
3 4
。
0
3 3
。
6
3工。 3
29
.
1 2 9
。
6
n, ,JRt了
.1206.398
x Z二 i七 0落省 x Z o . o 。 = 1 4 . 0 7 x Z = 0 . 0 1 2省 x Zo . o 。一 1 4 . 0 7 x Z = 1 . 1 6 《 x Zo . o 。 一 1 4 . 0 7
2
.
3 硬革密度与小奎产 t 损 失率关系模型
硬草密度在。~ 12 0 0株 / m Z范围内 , 小麦产 量损失率随硬草密度增 大 呈 抛 物线 上升 ,
回归方程 Y 二 一 2 . 9 0 5 3 + 0 . 1 6 6 o x 一 8 . 0 5 9 8 X 1 0一 “ · x , l : 1= 0 . 9 9 8 1 , S , , 二 二 2 . 2 8 ,回归方程检
验结果 ( F = 6 6 7 . 2 0 9 3 > F 。 . 。 , = 1 3 . 2 7 ) 极显著 。 偏 回归系数 检 验结果 ( F : = 4 2 6 . 4 8 8 5 >
F 二 。 , = 1 6 . 2 6 , F Z “ 1 0 7 . 8 9 1 0 > F 。 . 。 , = 16 . 26 ) , 极显著 。 应当指 出的是在该回归方程 中
若令 y = O , 解得 x = 8 . 8株 / m “ , x ( 8 . 8时 , y < 0 , 无实际意义 。
2
.
4 硬革生态经济阳值的动态摸型
2
,堪 1 , 硬草造成小麦生态经济危害的允许水平 ( }3l L ) E I L 是 随 小 麦产量 , 价 格及防
8 卷
表 3硬草密度与小麦产皿损失率模型 的拟合效 果
硬 草 密 度 (株/ 二 2 )
实测小麦产量损失率 ( %)
理论小麦产量损失率 (乡石)
X Z =
0 3 6 13 9 2 2弓 405
0 1
。
32 2 3
。
3 62 3
。
59 9 3
。
8 8
一 2
.
92
。
9 72 3
。
5 3 3 0
.
3 15 1
.
0 4
4
.
18 .
o。 = 1 4 .0 7
45 9
5 9
。
1 4
5 9
,
4弓
69 3
7弓。 6 6
7 3
.
7 6
1 0 2 6
8 2
。
2 4
8 2
。
5 0
Y八
除费用等因素变化的动态值 。 根据当地杂草的防除技术及农民的接受能力 , 一 般 采 用 人
一 二 。 ` 。 人 , 卜 , . , , 、 、 , , 、 一* _ 一 , , , _ 、山 , _ J _ , . _ ` _ , , 、二 _、 。 , 、 、 ,。 , , _ _卜 , 。 , , C一甲研 }乐早和爬七竿 j乐早阴桦办拱: 。 小友王忐况价厄舌兀什坝大华` 为 = 听丁一几 玉一一下 十 开了 . 1一 . 乙 r
厂’一一八~ 户
. 厂
,
10 以幻 。 C— 防除费用 ( 人工除草包括劳务费 9元 /亩和折 旧费0 . 5元 /亩 , 化学 除 草包 括药费劳务 费2元 /亩以及药械折旧费 0 . 2元 /亩 ) , 厂 -一当地生态闽值水平上硬 草 产 生 的价
值 , 据试验硬草在阂值水平 上可产生干物质 s o k g / 亩, 价值 2 元 , 防止水土流 失 的 价 值 0 . 4
元 / 一亩 , 地下根系可为土壤提供 3 k g /亩的腐殖质 , 价值 0 . 5元 , 共计 F 二 2 . 9元 / 亩 , 飞产 一小麦
单产 ( k g /亩 ) ; 尸— 当年小 麦价格 (元 / k g ) ; E— 防除效果 。
表 4 不同除草方法下 的 E IL 值 (单位 : k g八汀 )
万了 目 人工除草 2 5%绿麦隆
( 0
。
3 )
2 5%绿麦隆十 1 0%杀草丹
( 0
。
2 5十习。 2 5 )
2弓% 绿麦隆 + 犯 %大惠利
( 0
。
2 5 + 0
。
0 7 5 )
,夕O沪d…曰、ù伪曰八U,Jn“OJōJC (元 /亩 )YP (元 / k g )E ( % )
F (元 /亩 )
E IL
9
。
S
3 0 0
0
。
9
6 0
2
。
9
6
。
9 4
2
。
9
3
。
1 4
6
。
7
3 00
0
。
9
9 6` 8
2
。
9
3
。
6 4
8
。
4弓
3 00
0
。
9
9 9
。
5
2
。
9
4
。
2 2
注 : 2弓%绿麦隆价格 : 扣元 / k歇
2 .4 : 硬草 生 态 经 济 防 除
小麦产量损失率的关系为丫 二
、 _ . , C
. 尸
月 : 气汀 - - -一 丁二一 一卜 、— 认了 . 厂 . 乙 了 . J ’
10 %杀草丹价格: 日元 /蓝g : 拍 %大惠利价格: 50 元 / k g
词 值 ( E 厂伪 的动态模型 由试脸结果知: 硬草的发生密度 一与
一 2 . 9。苏3 十 0 . 立6 c o x 一 8 . 0 5 9 7 欠 10 一 6护 。根据生态经济闭故定义
10 ) = 一 2 . , 。二二卜 O。 1 6 6 0x 一 8 . 0 5 9 7 x 1 0一 5 x 2 〔1〕 。 解此一元 二次方
程得 :
二 一 : 14 . 8 6 4 5 一丫2 6: 。 8 : . ; 3 7: 、 _ “ _ 产 , C . F 、 . 。 。 . 。 。 。 尸 。 、· ’ 》 “ 屯” 贬 `夕万 ~户丁云甲犷丁万一 / ’ 上VU 甲 ` · ”的 “ J
此为硬草的生态经济闭值动态 漠叹 , 或 经济防余指标的动态模型 。
表 5
除 草 方 式
硬草的防除翔标
防除指标 (株 / m Z )
人工除草 加 . 56
2压;百绿麦隆 0 . 3 k g /亩 1 8 . 54
2压% 绿麦隆 + 1 0 ;百杀草丹 (D . 2 5十 0 . 2孙 又脚 亩 2 0 . 1立
2 5%绿麦隆 j一 5 0 乡`大惠利 ( 0 . 2 5一卜0 . 0 7 5 ) k g /亩 21 。 9 4
〕, , ~ , . . , ~ , , ~ , - ~ , . . . . . . . . . , . , . 一一一 . , . . . , . . . , . . . . . 门 一 , . . . . .~ 臼 , , ,
尚嘉彦等 :硬草对稻茬小麦产量损失及生态经济阀值的初步研究 11 1
3 结论与讨论
稻茬小麦田硬草密度 (在 。 一 10 0 2株 /m ’ 范围内 ), 干重 (在 。 一 6 9 8 9 / m “ 之间 ) 与 小
麦产量及三个产量要素之间都存在极显著的回归关系 , 但只有在与本试验地区生态经济条件
相似的地区才能应用这些回归方程 。
生态经济闽值计算结果表明 , 就单一的硬草群落而言 , 从生态经济的角度 出发 , 采用人
工 中耕除草 , 单用绿麦隆 , 绿麦隆与杀草丹混用 , 绿麦隆与大惠利混用 , 小麦至少可以忍耐
硬草 的株数分别为 : 31 株 / m “ , 19 株 / m 之 , 20 株 / m 艺 , 2 株 / m “ 。 根据小 麦产量 损 失 率模型 ,
虽然在此密度下 , 小麦分别减产 6 . 94 % , 3 . 14 % , 3 . 64 % , 4 . 2 % , 但此时成本恰与硬草造
成的净损失相等 。 因此该密度可作为稻茬麦田硬草的最低防除指标 。
硬草密度在一定范围内 , 单位面积 的硬草千重与密度是密切相 关的 (本试 验 中相关系
数 , 二 。 . 98 9 6) , 同时又均可独立地预测硬草对小麦产量造成的损失大小 , 但各自都有一定的
局限性 。 从回归分析看 , 硬草密度与小麦产量间具有极显著的回归关系 , 但密度 并 不 能 直
观反映硬草与小麦争夺水肥能力的大小 。 尤其硬草密度很大时 (超出该试验密度 ) , 硬草个
体之间 J竞争水肥的特性愈加突出 , 表现为个体分孽力下降 , 单株干重变小 , 于是这种竞争关
系变成了硬草 一硬草 一小麦三者之间的相互消长关系 ,而非为单纯硬草 一小麦二者之间的竞争 。
此时用已有的回归关系预测硬草密度对小麦产量的损失大小 , 将失去可 靠 性 。 同 样 , 硬 草
干重大 小 , 只能直观反映出硬草从上壤中汲取养分多少 , 也不能直观反映出硬草从小麦中夺
取养分多少 , 所以硬草千重也只是间接反映出硬草与小麦竞争水肥的关系 。 如果把硬草的干
重 、 密度两个间接因子综合考虑 (用密重积表示 ) , 来预测硬草对小麦产量的影响 , 似乎更
接近实际 。 从硬草密度 一小麦产量 , 硬草干重 一小麦产量 , 硬草密重积 一小麦产量三个 回 归模
型的拟合效果看出 , 它们 的x “ 依次为 : 8 . 5 0 , 3 . 56 , 3 . 2 7。 可见 以 “ 硬草密重积 一小麦产量 ”
关系模型的拟合效果最好 。
杂草与作物产量损失之间的关系十分复杂 , 它涉及到杂草和作物 的 种类 , 杂 草 群落的
组成结构 , 杂草的出苗期 , 危害期 , 长势以及作物的密度和耕作方式等 , 仅 仅 用 一个 公式
来反映杂草与产量损失的关系是困难的 。 只有从实际出发 , 通过试验首先找 出 防 除 阑值及
除草的临界期 , 然后根据诸多因素加 以相应调整〔3〕, 才能得到比较可靠的关系式 。 但就单一
的硬草群落而言 , 有关杂草的 _ L述生物学特性在生态条件相似时可视为定值 , 不予讨论 。 因
此本文着重从硬草 同小麦竞争养分 、 水分和阳光三方面考虑 。 由于在小麦的整个生育期内 ,
硬草植株均低于小麦植株 , 不掩盖小麦 , 二者竞争阳光 的因素似可忽略 , 因此本文没有考虑
硬草不同高度和覆盖度因素对小麦产量的影响 , 只考虑了二者竟争水肥的关系 。 应当指出 ,
稻茬小麦田 的其它草被 (单一或混合 ) 对小麦产量影响的各种回归关系 , 皆应通过专门试验
确定 。
1f 2 华 北 农 学 报 8卷
参 考 文 献
孙夕` 一勤 等 . 早春播娘篙对小麦的危害损失和经济阀值研究 . 植物保护 ,
李孙荣等 。 夏大豆田稗草的生态经济阀值模型的研究 . 杂草学报 , 19 3 7,
1 9 90
,
1 ( 1)
2 唐拱元等。 着麦娘等杂草对麦子产量损失的研究 . 杂草学报 , 1 , 9 3 , 4 ( 1) :
16 ( 3 ) : 2 3~ 3 0
: 1 1~ 1弓
8~ 11
A P r e l im i n a r y S t u d y o n t h e Y i e ld L o s s o f W h e a t
C a u s e d b y S e l e r o e l i l o a k e n g i a n a a n d t h e E e o 一 e e o n o m i e
T h r e s h o ld o f VVe e d C o n t r o l
S h a n g J i a y a n L i u Y u a n r o n g L 1 F e n g m i n W
a n g J i a n k a n g
( P l a 扎 t P , o t e c t i o n l 月 s t i t u t e , H e 刀 a n A c a 岔e m万 o f A g : i c u l t u r a l S c i e n c e s , Z几: n了 : h。 : ` )
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