第一节 稻作生产和稻田杂草概况
据统计,稻的总产量居世界粮食作物产量第三位,低于玉米和小麦,但能维持较多人口的生活,所以联合国将2004年定为国际稻米年。我国是世界上种植水稻历史悠久的国家,稻作历史约七千年,是世界上栽培稻起源地之一。
一、我国栽培稻种分类
稻在植物分类上属于被子植物门、单子叶植物纲、禾本科、稻属,全世界稻属植物有20余种,人类栽培的稻是其中的亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)(又称普通栽培稻)和非洲栽培稻(Oryza glaberrima Steud.)(又称光稃栽培稻)2个种。稻属由林奈于1753年命名,模式种为广泛栽培的亚洲栽培稻。我国栽培的稻为亚洲栽培稻,丁颖根据我国栽培稻的起源和演变过程、全国各地品种分布情况及其与环境条件的关系,提出了以我国栽培稻种系统发育过程为基础的五级分类法,如表1-1所示。
表1-1 我国栽培稻种五级分类
下面介绍几个有关稻的术语。
(1)常规稻·杂交稻 常规稻的基因型是纯合的,其子代与上一代的农艺性状相同,因此育种家育出的常规稻品种不需要年年制种,只要做好提纯复壮工作,就可以连年种植。杂交稻是指两个遗传性不同的水稻品种或类型进行杂交所产生的具有杂种优势的子一代组合。杂交稻的基因型是杂合的,由两个不同遗传特性的品种间相互杂交所产生的杂种一代,但个体间的表现型相同,群体的农艺性状整齐一致。由于杂种一代在生长势、产量、适应性和抗逆性等方面都超过了原父、母本,具有杂种优势,生产上利用这种优势,能迅速提高水稻单位面积产量。但由于杂种第二代产生性状分离,生长不一致,产量严重减退,因此,不能继续作为生产用种子,需要年年制种。目前我国生产上大面积利用的杂交稻有三系杂交稻和两系杂交稻2类。杂交稻自1976年大面积推广以来,已遍布全国20多个省区,还走出了国门,在世界各地“开花结果”。杂交稻目前已占我国水稻种植面积的一半,而其产量则接近我国稻谷总产量的六成。杂交稻主要分布在长江以南地区和北方地区。东北地区粳稻由于杂交优势不强,至今仍以常规稻为主;太湖流域和长江中下游地区还有1亿多亩(1亩=666.7m2)粳稻和早籼稻也属常规稻。
(2)翻耕稻·免耕稻 我国传统稻作生产讲求精耕细作,但免耕并非种“懒庄稼”,免(少)耕栽培有着丰富的科学原理,目前我国免耕直播稻、免耕移栽稻、免耕抛秧稻均有很大发展。
(3)直播稻·移栽稻·抛秧稻 直播与移栽是稻作生产上两种不同的基本种植方式。稻作本来是从直播开始的,但由于直播稻存在着易缺苗、易倒伏、草害重等问题,于是就逐步为育秧移栽所代替。抛秧是近些年新发展起来的一种新的种植方式,无论从下田的实体,还是从生育过程所表现的特性和穗粒结构以及经济性考察,都处在直播与移栽之间,因此可看成是两者的中间形式,或者说是一种过渡性质的种植方式。
(4)普通稻·优质稻 优质稻相对于一般水稻品种而言,表现出来的特征主要是腹白小甚至没有腹白,角质率高,米色清亮,有些带有特殊香味;煮出的饭也甘香,软而不黏,适口性好。
(5)早稻·中稻·晚稻 晚稻一般指双季稻中较晚的那一季水稻,又称连作晚稻等;也指插秧期较晚、生长期较长的单季稻,又称单晚、一季晚稻等。这里所说的早稻、中稻、晚稻跟栽培稻分类上的早、中季稻和晚季稻的概念存在差异,要注意区分。
(6)单季稻·双季稻·多季稻 单季稻是指在同一块稻田里、一年只栽种和收获一次的水稻,又称一季稻。双季稻是指在同一块稻田里、一年内栽种两次收获两次的水稻。
(7)灌溉稻·雨养稻·深水稻·旱稻 有的资料根据稻种植和生长生态环境的不同,将稻分为灌溉稻、雨养稻、深水稻、旱稻4类。在全世界栽培稻中,上述4类稻分别占稻总面积的51%、34%、4%、11%。我国栽培的稻约93%为灌溉稻,约4%为雨养稻,约3%为旱稻。
(8)超级稻 一般指产量潜力得到大幅度提高、米质和抗性也得到明显改善的品种或组合。
(9)再生稻 利用头季稻收割后稻桩上的腋芽能萌发成苗的能力,经过科学管理,使其抽穗结实再收获一季,后面的稻叫做再生稻,又称禾荪稻、二抽稻、二禾谷、秧荪谷、抱荪谷、禾荪等。
(10)制种稻 杂交稻需要每年进行生产性制种,以获得足够的杂种一代种子,满足生产需要。获得杂交种子的稻叫做制种稻,又称种子稻、种谷子等(有的地方将获得食用稻谷的稻称为饭谷子等)。
(11)海水稻 海水稻就是耐盐碱水稻,指能在盐(碱)浓度0.3%以上的盐碱地生长,且单产可达300kg以上的一类水稻品种。海水稻比其他普通的水稻具有更强的生存竞争能力,具有抗涝、抗盐碱、抗倒伏、抗病虫等能力。
二、我国稻作区域划分
我国稻作生产历史非常悠久,分布地域十分广泛,除了部分高原山地之外,我国大多数地方,只要有水源灌溉,均可种稻;在我国省级行政区中,除青海外,基本均有稻作,十大主产省级行政区按面积大小排序依次为湖南、江西、黑龙江、江苏、安徽、广西、四川、湖北、广东、云南,其面积占全国稻作总面积的80%左右。民以食为天,食以粮为先,粮以稻为主,全国以稻米为主食的人口约占总人口的50%。稻是我国第一大农作物、第一大粮食作物,单产和总产均居首位,稻作生产在我国国民经济中具有举足轻重的地位。
稻作区域划分对指导我国水稻生产和科研有着重要意义。前人从20世纪20年代起对此就有所探索(周拾禄,1928;赵连芳,1947),但划分的依据不一,又偏于长江以南稻区,未能反映全国稻作区域的全貌。有鉴于此,丁颖(1957)从植物地理分布与环境条件相统一的生态学观点出发,以光、温、雨、湿等气候因子为基础,以品种类型为标志,结合土壤因子、病虫等生物因子以及种植制度、耕作方法等人为因素进行综合研究,把全国划分为6大稻作带:华南双季稻作带、西南高原稻作带、华中单双季稻作带、华北单季稻作带、东北早熟稻作带、西北干燥稻作带。这种划分比较切合实际,对发展我国水稻生产和组织全国科学研究有指导作用。丁颖特别把当时稻谷产量仅占全国总产0.3%的西北干燥地区划为一个稻作带,并指出该稻作带具有雨量少、光照足、昼夜温差大、病虫害较少、水稻容易高产稳产的特点,随着灌溉条件的改善,增产潜力甚大。现在新疆垦区的水稻单产水平已超过华中、华南稻区。
从大的区位来看,根据地理位置和生产特点,我国水稻生产分为北方稻区、南方稻区2个稻区。中国水稻研究所(1988)根据各地自然生态条件、社会经济技术条件、耕作制度和品种类型等综合分析的结果,将全国稻区划分为6个稻作区和16个稻作亚区。
(1)东北早熟单季稻稻作区 分为2个亚区:黑、吉平原河谷特早熟亚区,辽河沿海平原早熟亚区。
(2)西北干燥区单季稻稻作区 分为3个亚区:北疆盆地早熟亚区,南疆盆地中熟亚区,甘、宁、晋、蒙高原早中熟亚区。
(3)华北单季稻稻作区 分为2个亚区:华北北部平原中早熟亚区,黄淮平原丘陵中晚熟亚区。
(4)华中双季稻稻作区 分为3个亚区:长江中下游平原双单季稻亚区,川、陕盆地单季稻两熟亚区,江南丘陵平原双季稻亚区。
(5)西南高原单双季稻稻作区 分为3个亚区:黔东、湘西高原山地单双季稻亚区,滇、川高原岭谷单季稻两熟亚区,青藏高寒河谷单季稻亚区。
(6)华南双季稻稻作区 分为3个亚区:闽、粤、桂、台平原丘陵双季稻亚区,琼、雷、台平原双季稻多熟亚区,滇南河谷盆地单季稻亚区。
三、稻田杂草区系划分
对应于稻作区划,我国稻田杂草也分为6大区系。
(1)东北稻区杂草区系 东北稻区亦即寒地稻区,位于北纬42°以北,属温带气候,包括黑龙江省,吉林省图们、桦甸以北及内蒙古东北部稻区。主要分布在三江(黑龙江、松花江、乌苏里江)平原和松嫩(松花江、嫩江)平原。
(2)西北稻区杂草区系 分为2个亚区:内陆河绿洲亚区,引黄灌区亚区。
(3)华北稻区杂草区系 分为4个亚区:下辽河平原及渤海滨海亚区,黄淮海平原亚区,汾渭平原及谷底亚区,黄土高原沟、滩、盆地亚区。
(4)华中稻区杂草区系 分为4个亚区:秦巴山区亚区,长江中下游平原及低山丘陵亚区,四川盆地亚区,江南丘陵亚区。
(5)西南稻区杂草区系 分为2个亚区:贵州高原亚区,云南亚区。
(6)华南稻区杂草区系 分为2个亚区:两广闽南台湾亚区,雷州海南亚区。
由于各地气候、土壤和耕作制度、栽培措施不同,稻田杂草种类及其分布危害差异甚大,例如稗、、鳢肠、水莎草、牛毛毡、长瓣慈姑、黑藻、萤蔺、轮藻在各地稻田均有分布危害;泽泻、眼子菜分布危害于热带、亚热带、暖温带、温带稻田;异型莎草、水虱草、鸭舌草、水苋菜、节节菜、碎米莎草分布危害于从热带、亚热带到暖温带稻田;千金子、丁香蓼、矮慈姑、双穗雀稗、空心莲子草分布危害于热带稻田以北一直到北亚热带稻田;尖瓣花、水龙、圆叶节节菜、草龙只分布危害于北纬26°以南热带和亚热带的低海拔南稻田。此外,扁秆藨草、芦苇、香蒲、藨草只分布危害于pH 7~8的稻田,尤其在pH 7.5~8的稻田危害特别严重,因此在我国沿海、黄河流域以北至黑龙江、内蒙古以及新疆稻田均有分布危害,但长江以南的山区以及pH<6.5的稻田很少见危害。
温带稻田杂草主要群落有稻-扁秆藨草+稗+水莎草,稻-眼子菜+稗+凤眼莲,稻-稗+扁秆藨草+野慈姑;暖温带稻田杂草主要群落有稻-稗+扁秆藨草,稻-水莎草+稗+异型莎草,稻-野慈姑+稗+鸭舌草;中北部亚热带稻田杂草主要群落有稻-稗+异型莎草+鸭舌草,稻-异型莎草+稗+水苋菜,稻-鸭舌草+稗+矮慈姑,稻-矮慈姑+稗+眼子菜,稻-水莎草+稗+矮慈姑,稻-扁秆藨草+稗;热带、南亚热带稻田杂草主要群落有稻-稗+异型莎草+草龙,稻-水龙+稗+圆叶节节菜,稻-+稗。
20世纪80年代,全国农田杂草考察组按照杂草危害程度和防除的重要性,将全国580种农田杂草中的255种常见杂草分为重要杂草(在全国或多数省份范围内普遍危害、对农作物危害严重,共17种)、主要杂草(危害范围较广、对农作物危害程度较为严重,共31种)、地域性主要杂草(在局部地区对农作物危害较严重,共24种)、次要杂草(一般不对农作物造成较严重危害,共183种)等4类。在重要杂草中,水田杂草5种(稗、异型莎草、鸭舌草、眼子菜、扁秆藨草),水旱田兼有杂草1种(旱稗)。在主要杂草中,水田杂草9种(萤蔺、牛毛毡、水莎草、碎米莎草、野慈姑、矮慈姑、节节菜、空心莲子草、),水旱田兼有杂草3种(千金子、细叶千金子、芦苇)。
四、稻田杂草类型划分
本书所列稻田杂草名录仅限于传统栽培方式下的稻田杂草,即狭义上的稻田杂草,未包括旱育秧田的马唐、牛筋草、牛繁缕、铁苋菜、一年蓬等陆地杂草,也未包括本属于栽培植物的作物型杂草。下面介绍稻田杂草的几种常用分类方法。
1.按亲缘关系分类
杂草与杂草之间存在着亲疏远近的血缘关系,这是植物在长期进化过程中形成的。亲缘关系越近,其形态特征、生物学习性越相似,对外界的反应也越相似。植物分类的7个基本阶元是界、门、纲、目、科、属、种,其中界是最高单位,种是最基本的单位。每一种杂草都有其明确的分类阶梯。
(1)按“门”分类 分为藻类植物杂草、蕨类植物(门)杂草、被子植物(门)杂草等3类。藻类植物属于低等植物(无胚植物),蕨类植物和被子植物属于高等植物(有胚植物)。藻类植物、蕨类植物为孢子植物(隐花植物),没有开花结实现象,其中藻类无根、茎、叶的分化,其植物体称为叶状体;蕨类有根、茎、叶的分化;被子植物为种子植物(显花植物),有开花结实现象,有根、茎、叶的分化。
(2)按“纲”分类 被子植物杂草分为单子叶(植物纲)杂草、双子叶(植物纲)杂草2类。稻田单子叶杂草的数量多于双子叶杂草。要注意区分单子叶杂草、双子叶杂草、窄叶杂草、阔叶杂草这几个概念之间的异同。单子叶杂草≠窄叶杂草。单子叶杂草以禾本科、莎草科杂草居多,这两类杂草的叶片窄而长;但是属于单子叶杂草的泽泻科、天南星科、浮萍科、鸭跖草科、雨久花科、眼子菜科等科的杂草叶片很宽阔,被人们划为阔叶杂草。双子叶杂草≠阔叶杂草。阔叶型杂草包括全部双子叶杂草和除了禾本科与莎草科之外的许多单子叶杂草。
(3)按“科”分类 分为莎草科杂草、禾本科杂草、眼子菜科杂草、菊科杂草等。中国杂草信息系统收录全国农田杂草144科,《中国杂草志》收录全国农田杂草106科,《稻田化学除草》(1973)收录稻田杂草49科,本书收录稻田杂草34科。
(4)按“属”分类 分为莎草属杂草、藨草属杂草、稗属杂草、鳢肠属杂草等。《中国杂草志》收录全国农田杂草591属,本书收录稻田杂草65属。
2.按生命周期分类
(1)一年生杂草 指只能连续生存3年以下、在1个或2个年度内(短于24个月)完成生活史的杂草。广义的一年生杂草又分为当年生杂草(即狭义的一年生杂草)和越年生杂草(又叫二年生杂草)。当年生杂草只能存活1年,在当年之内即可完成全部生活史,又称春夏一年生杂草、夏季一年生杂草、越夏型杂草、夏性杂草等。越年生杂草可以存活2或3年,需跨越年份方可完成全部生活史,又称秋冬一年生杂草、冬季一年生杂草、越冬型杂草、冬性杂草、二年生杂草。
(2)多年生杂草 指可以连续生存3年以上、一生中能多次开花结实的杂草。通常第一年只生长枝叶,第二年起开花结果;植株地上部分在结果之后大都死亡,而地下部分却不死。除了进行种子繁殖或孢子繁殖以外,甚至还能主要进行营养繁殖。这类杂草较难除净,拔掉地上部分,还会从地下部分长出新的茎叶。多年生杂草根据繁殖体种类又细分为很多类型:根茎繁殖型(如香蒲、空心莲子草)、块茎繁殖型(如扁秆藨草、水莎草)、球茎繁殖型(如野荸荠、矮慈姑、长瓣慈姑)、匍茎繁殖型(如匍茎剪股颖、假稻、李氏禾、秕壳草、双穗雀稗、水芹)、冬芽繁殖型(如眼子菜)、茎段繁殖型(如空心莲子草)。有的多年生杂草兼有几种不同的营养繁殖体,如扁秆藨草既有根茎又有块茎;眼子菜既有根茎又有冬芽;空心莲子草主要进行根茎繁殖,茎的节段也可萌生成株。据吴竞仑报道(2008),稻田杂草有126种,其中一年生杂草约占60%,多年生杂草约占40%,如表1-2所示。
表1-2 稻田杂草按生命周期划分的类型
3.按植株形态分类
(1)莎草科杂草 简称莎草,如牛毛毡、异型莎草。这类杂草在植物分类上属于莎草科。
(2)禾本科杂草 简称禾草,如稗、千金子、双穗雀稗。这类杂草在植物分类上属于禾本科。
(3)阔叶型杂草 简称阔草、阔叶草、阔叶杂草。阔叶型杂草包括全部双子叶杂草和除了莎草科与禾本科之外的许多单子叶杂草(注意阔叶杂草≠双子叶杂草,阔叶杂草=全部双子叶杂草+许多单子叶杂草)。
(4)藻蕨类杂草 属于藻类植物和蕨类植物,均为孢子植物、隐花植物,如水绵、网藻、轮藻、满江红、槐叶苹、。这类杂草虽然在植物分类上处于较低的位置,但防除不易,例如防除水绵、满江红等的除草剂凤毛麟角。
4.按水中姿态分类
(1)挺水型杂草 杂草茎叶大部分挺伸在水面之上,根扎入土中,如稗、千金子、鸭舌草、野慈姑。
(2)浮水型杂草 杂草植株体完全漂浮于水面,或者仅叶漂浮于水面、根扎入土中,前者如满江红、槐叶苹、浮萍、紫萍,后者如眼子菜、水蕹。这类杂草不单抢肥,还遮蔽阳光、降低水温、降低土温,对水稻危害很大。
(3)沉水型杂草 杂草植株体完全沉浸在水面之下,根生长于水底土中或仅有不定根生长于水中,如金鱼藻、狸藻、小茨藻、菹草、水绵、网藻、轮藻。
5.按危害状况分类
分为四类:一是重要杂草,在全国或大多数省份普遍发生,危害最严重,且难以防除,如稗、异型莎草、鸭舌草、眼子菜、扁秆藨草;二是主要杂草,发生范围较广泛,危害程度较严重,如牛毛毡、千金子、碎米莎草、、野慈姑、矮慈姑、节节菜、空心莲子草、萤蔺、水莎草;三是地域性重要杂草,在局部地区危害较严重;四是次要杂草,一般不对水稻造成严重危害。
6.按发生时段分类
分为两类:一是初前期杂草,发生早、发生量大、生长快,水稻封行后便很少发生,对水稻危害很大,大多为禾本科和莎草科杂草,如稗、千金子、异型莎草;二是中后期杂草,发生期长,水稻封行后仍有发生,如鸭舌草、矮慈姑、节节菜、眼子菜。
7.按分布位置分类
分为两类:一是中下层杂草,与水稻的高度之比低于0.8,如鸭舌草、矮慈姑;二是上高层杂草,与水稻的高度之比在0.8~1.2,主要为禾本科和莎草科杂草,如稗、千金子。