CN102090258A - 利用沙打旺替代控制黄顶菊的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用沙打旺替代黄顶菊的方法，所述方法采用沙打旺来对黄顶菊进行生物替代。该方法所采用的沙打旺返青后生长速度较快，能够快速覆盖地面，抑制了黄顶菊的出苗，后期利用强大的密度效应，对黄顶菊形成遮阴效果，从而抑制了黄顶菊的生长。另外，沙打旺还是可用于改良荒山和固沙的优良牧草，并且还可以用作绿肥，因此本发明在控制黄顶菊种群数量的同时又能够实现良好的经济价值和/或改善环境效用。

Description

利用沙打旺替代控制黄顶菊的方法

技术领域

本发明涉及生态控制技术领域，尤其是黄顶菊的生物替代方法。

背景技术

生物由原生存地经自然的或人为的途径侵入到另一个新环境，对入侵地的生物多样性、农林牧渔业生产以及人类健康造成经济损失或生态灾难(万方浩，郭建英，王德辉.中国外来入侵生物的危害与管理对策[J].生物多样性，2002，10(1)：119-125.)，即为生物入侵。在自然界中，生物入侵是一种普遍存在的现象，生物入侵的种类也包括了几乎所有的生物类群，随着全球经济一体化，国际、国内贸易往来越来越频繁，生物成功入侵的机率也大大增加。外来生物入侵能够对特定的生态系统的结构、功能及生态环境产生严重的干扰与危害；外来生物入侵通过压制或排挤本地物种的方式改变食物链或食物网络组成及结构，特别是外来杂草，在入侵地往往导致植物区系的多样性变得非常单一，并破坏可耕地；外来生物入侵影响到每一个生态系统和生物区系，使成百上千的本地物种陷入灭绝境地，加速了生物多样性的丧失和物种的灭绝；外来生物入侵可以威胁一个国家的生物安全，危及一个国家的生态安全，危害一个国家的经济安全，损害一个国家的人民利益，甚至动摇一个社会的稳定根基。

中国是一个地产丰富、物种繁多的农业大国，生物入侵对我国的影响尤为严重。外来入侵生物与本地物种竞争生存空间、养分，危及本地物种特别是珍稀濒危物种的生存，造成生物多样性的丧失，对我国生态系统的结构和功能产生不良影响；外来生物入侵对农田园艺、草坪、森林、畜牧、水产等可带来直接经济危害；外来生物入侵通过改变入侵地的自然生态系统、降低物种多样性从而对当地社会、文化甚至人们健康产生严重危害。生物入侵正成为威胁我国农林业生产、生物多样性与生态环境的重要因素之一。

目前，我国已查明的记录在案的外来入侵生物有427种，其中：植物病原微生物55种(真菌30种、细菌6种、病毒10种、线虫9种)；植物244种(水生植物18种、陆生226种)；动物128种(包括无脊椎动物、两栖爬行类、鱼类、哺乳类等)。黄顶菊(Flaveria bidentis(L.)Kuntze)是近年来入侵我国，对农业危害非常大的外来植物。

黄顶菊，属菊科堆心菊族黄顶菊属，为1年生草本，起源于南美洲，是一种喜光、喜湿、耐盐碱、耐贫瘠、生长迅速、繁殖能力强、结实量极大的杂草，具有很强的抗逆性和环境适应性。黄顶菊由于引种等原因传播到南非、埃及、英国、法国、澳大利亚、日本等国，成为世界性的恶性入侵杂草。黄顶菊可以入侵多种生态环境，包括田边地头、沟渠边、河流湖泊边、铁路公路边、房前屋后等地，一旦入侵，便可形成单一的优势群落，排斥本地物种，彻底改变生态系统的物种组成、数量和营养结构。黄顶菊入侵农田后，与农作物争肥、争水、争光，抑制农作物生长。在麦田生长黄顶菊后，可造成亩穗数降低、千粒重下降。在生长过黄顶菊的土壤里种植大豆，其发芽能力降低(周显忠，刘丽云.浅谈新外来物种黄顶菊的危害与防治[J].农技服务，2008，25(1)：52-89.)。黄顶菊侵占性与抗逆性极强，生命力非常旺盛，通过不断竟争，替代本地植物资源，对入侵地的生态系统造成不可逆转的破坏，引起严重的生物污染。黄顶菊的花期长，花粉量大，花期与大多数土著菊科交叉重叠。如果黄顶菊与发生区域内的其他土著菊科植物属间杂交，就有可能导致形成新的危害性更大的物种。

自2001年在我国河北省衡水湖畔首次发现以来，由于缺乏有效的防控技术措施，黄顶菊在河北省、天津市、山东省及河南省扩散蔓延，造成大面积危害，对我国粮食生产及生态环境构成严重威胁。仅2007年，河北省黄顶菊疫情已扩大到11地市89县(区、市)，严重危害面积达56万多亩。

黄顶菊能够随着扩散范围的扩大逐渐成为入侵种，其原因之一就是黄顶菊的根系能分泌化感物质(植物或微生物分泌的一种对环境中其他植物或微生物有利或不利的代谢分泌物)抑制其他植物生长(李香菊，张米茹，李咏军，等.黄顶菊水提取液对植物种子发芽及胚根伸长的化感作用研究[J].杂草科学，2007，(4)：15-19.)。目前，对黄顶菊中的化感物质研究和报道较多的主要为类黄酮(槲皮素硫酸酯)(Guglielmone H A，Agnese A M，Nunez Montoya S C，et al.Anticoagulant effect and action mechanism of sulphated flavonoids from Flaveria bidents[J].Thrombosis Research，2002，105(2)：183-188.)和噻吩类化合物(AgneseAM，Nunez Montoya S C，Espinar L A，et al.Chemotaxonomic features in Argentinian species[J].Biochemical Systematics and Ecology，1999，27：739-742.)。国内有研究表明，黄顶菊的花、根、茎、叶提取液对苋菜、狗尾草、藜种子萌发均有化感作用，且与提取液浓度有关，表现在黄顶菊的提取液能降低种子的发芽率、胚根的长度(李素静.黄顶菊化感作用的研究[J].陕西农业科学，2007，(6)：80-81.)。黄顶菊不同提取物对小麦幼苗生长表现出不同程度的抑制作用，这种抑制活性随着各部分提取物的浓度增加而增强，相同浓度下新鲜黄顶菊植株水提物对小麦幼苗生长的抑制作用强于其根系水提液对小麦幼苗生长的抑制作用(陈艳.外来入侵杂草黄顶菊对小麦的化感作用分析.2008，硕士论文.)。黄顶菊茎叶水提物对玉米、小麦、棉花、大豆、花生、马唐和反枝苋都表现出不同程度的抑制作用，其中以对棉花的化感效应最强，在其浓度为0.2g/mL时，对根长和茎长的化感指数分别为-0.85和-0.88(许文超，徐娇，陶哺，等.外来人侵植物黄顶菊的化感作用初步研究[J].河北农业大学学报，2007，30(6)：63-67.)。

另外，黄顶菊根系非常发达，吸水能力极强，生长势强。它植株高大，枝叶非常稠密，严重遮挡了其它生物生长所必需的阳光，挤占其它植物的生存空间，具有生态占位性，久而久之就会形成植被单一，植物资源匮乏的恶劣生态环境。

目前治理黄顶菊的主要方法有：

物理防治：目前最有效的防除方法之一，4～8月份是黄顶菊营养生长期，也是铲除黄顶菊的最佳时机，充分发动群众，对成片发生地区，先人力割除植株，再耕翻晒根，再拣尽根茬，然后焚烧，做到斩草除根，随发现，随拔除。但物理防治消耗大量的人力物力，效率低，对于危害严重、面积大的地方不适用。

化学防治：利用化学防治是控制黄顶菊的主要方法之一，灭生性除草剂草甘膦、百草枯对防治黄顶菊有较好的效果，激素类除草剂对防治黄顶菊有特效(王秋霞，张宏军，郭美霞，等.外来入侵杂草黄顶菊的化学防除[J].生态环境，2008，17(3)：1184-1189.)。但化学防治对土壤中的种子效果差，不能根除黄顶菊，并且对人类健康和非靶标物种来说都有太多的威胁。另外，随着化学药剂的大量使用，黄顶菊的抗性将会不断增加，药剂昂贵的价格以及重复施用的必要性经常使连续施药防治变得不太可能。

生物防治：利用天敌动物或者致病微生物来防治黄顶菊尚处于试验阶段，还不能彻底有效地铲除黄顶菊，而目前可供选择的用于控制黄顶菊的植物多为一年生草本植物，生长期较短，生长不稳定，易被破坏，而且不能达到多年控制黄顶菊的效果；而且可供选择的所述植物种类和数目非常有限，使得无法在控制黄顶菊的同时根据具体需要充分利用所述植物的其他有利作用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种生物替代方法来控制黄顶菊的外来入侵，本发明的技术方案如下：

1、一种控制黄顶菊外来入侵的生物替代方法，其特征在于，所述方法采用沙打旺来对黄顶菊进行生物替代。

2、如技术方案1所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺采用条播或撒播的方式播种。

3、如技术方案2所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺采用条播播种，行距为20cm～60cm。

4、如技术方案3所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺采用条播播种，行距为30cm～50cm。

5、如技术方案1～4所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺的播种密度为0.5g/m²～4g/m²

6、如技术方案5所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺的播种密度为1g/m²～3g/m²。

7、如技术方案1～6任一项所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺的播种深度为0.5cm～4cm。

8、如技术方案7所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺的播种深度为1cm～3cm。

本发明提供了控制黄顶菊外来入侵的生物替代方法，其中通过利用沙打旺替代黄顶菊。由于沙打旺具有蹲苗习性(蹲苗大约40至50天(例如45天))，在蹲苗期后，地上部分生长逐渐加快，但此时黄顶菊已经处于快速生长阶段，因此，第一年利用沙打旺控制黄顶菊的效果并不很明显；播种后2年的沙打旺，返青后生长速度较快，能够快速覆盖地面，抑制了黄顶菊的出苗，后期利用强大的密度效应，对黄顶菊形成遮阴效果，从而抑制了黄顶菊的生长。

而且，沙打旺还具有改良荒山、固沙和作为绿肥、蜜源植物的作用，因此可以根据具体需要选择沙打旺来作为替代黄顶菊的植物。

具体实施方式

如前文所述，本发明提供了一种控制黄顶菊外来入侵的生物替代方法，所述方法采用沙打旺来对黄顶菊进行生物替代。

在本发明中，术语“生物替代法”是指通过种植一种或多种植物，使同一生长环境中的另外一种或多种植物的生长发育受到抑制，从而使所述“一种或多种植物”在所述同一生长环境中替代了所述“另外一种或多种植物”的方法，这种生物替代法属于针对被替代植物的一种生物防治方法。在本发明中，被替代的植物为黄顶菊，用以替代黄顶菊的植物为沙打旺。

在黄顶菊的生物替代研究时，本发明人意外发现，作为多年生草本植物的沙打旺在第1年就可以提供一定的控制黄顶菊的作用，并且在第2年后能够提供非常好的控制作用。

沙打旺(Astragalus adsurgens Pall)，豆科黄芪属多年生草本植物，是一种绿肥、饲草和水土保持和绿化兼用型草种。二年生以上植株，春季返青后生长速度较快，抗逆性强，适应性广，具有抗旱、抗寒、抗风沙、耐瘠薄等特性，且较耐盐碱。沙打旺没有固定的播种期，从早春到初秋均可，主要根据当地的条件和利用的方式来决定。

沙打旺一般通过播种来种植。在本发明中，优选通过条播和/或撒播来种植。

本发明对播种密度没有特别限制，但是在播种的情况下，播种密度可以为0.5g/m²～4g/m²，优选为为1g/m²～3g/m²，例如优选为1g/m²、2g/m²或3g/²。如果播种密度过小，则可能不利于对黄顶菊加以抑制；如果播种密度过大，则可能不利于沙打旺自身的生长或者造成生物量的降低，从而影响到沙打旺其他方面的作用。

另外优选的是，沙打旺的播种深度可以为0.5cm～4cm，优选为1cm～3cm，例如优选为1cm、2cm或3cm。如果播种深度过深，由于沙打旺种子较小，顶土能力较弱，则可能不利于沙打旺在第1年尽量发挥其对黄顶菊的抑制作用；如果播种深度过浅，则可能不利于沙打旺根系的固定，从而影响沙打旺的后期生长。

在条播的情况下优选的是，行距可以为20cm～60cm，优选为30cm～50cm，例如优选为30cm、32cm、34cm、36cm、40cm、45cm或50cm。如果行距过大，则可能不利于对黄顶菊的抑制作用；如果行距过小，则可能不利于沙打旺自身的生长或者不方便收获。

本发明方法对沙打旺播种的具体时间没有特别限制。例如，在河北地区，黄顶菊的出苗时间一般为4月下旬，黄顶菊苗期生长缓慢。如果追求播种第1年对黄顶菊的控制效果，沙打旺可以在4月中下旬(例如4月18日至22日)播种，如此可以在播种第1年一般可在黄顶菊出苗前形成一定的种群优势，从而对黄顶菊生长造成一定的抑制作用。在播种第2年，在自然气候条件下，沙打旺返青后生长速度较快，能够快速覆盖地面，抑制了黄顶菊的出苗，后期利用强大的密度效应，对黄顶菊形成遮阴效果，从而抑制了黄顶菊的生长。

对于后期的养护，本发明没有特别限定，采用常规的田间方法对沙打旺进行养护管理即可。

顺便提及的是，除非另有说明，否则本文所述及的数值范围包括端值以及两端值(即上限和下限)之间的任意值。

下文将通过实施例来对本发明进行进一步的说明，不过这些实施例仅为说明目的，不应解释为对本发明范围的限制。

实施例

实施例1

在2009年4月18日，采用条播方式播种沙打旺。沙打旺的行距、播种密度和播种深度见表1。然后播种黄顶菊，黄顶菊的播种密度为0.05g/m²，播种深度为约0.5cm，在第二年同一时间以相同方式再次播种。小区大小为3×3m²。采用常规的田间方法对沙打旺进行养护管理。

在播种后第1年和第2年比较例(参见下文比较例)小区内黄顶菊有约50％的植株开花(实际测量时间：第1年为8月21日，第2年为8月23日)时对如下指标进行测定：黄顶菊的株高、一级分枝数、二级分枝数、生物量、每平方米黄顶菊株数、可溶性蛋白含量和保护酶含量。结果在表2和表3中示出。

实施例2～15

除表1中所列内容之外，实施例2～12采用与实施例1相同的方式实施。测量指标的结果在表2和表3中示出。

比较例

采用与实施例1相同的方式播种黄顶菊，但是不播种沙打旺，到其他实施例中播种沙打旺第1年和第2年比较例小区内黄顶菊有约50％的植株开花(实际测量时间：第1年为8月21日，第2年为8月23日)时对如下数据进行测定：黄顶菊的株高、一级分枝数、二级分枝数、生物量、每平方米黄顶菊株数、可溶性蛋白含量和保护酶含量。结果在表2和表3中示出。

表1各实施例中沙打旺所采用的播种方式

编号	行距(cm)	播种密度(g/m2)	播种深度(cm)
				实施例1	20	2	2
实施例2	30	2	2
				实施例3	40	2	2
实施例4	50	2	2
				实施例5	60	2	2
实施例6	40	0.5	2
				实施例7	40	1	2
实施例8	40	2	2
				实施例9	40	3	2
实施例10	40	4	2
				实施例11	40	2	0.5
实施例12	40	2	1
				实施例13	40	2	2
实施例14	40	2	3

实施例15

40

2

4

表2各实施例和比较例中第1年所测得的黄顶菊的各项参数

注：

1)平均单株生物量是指黄顶菊地上部分的平均单株生物量(下同)。

2)一级分枝数是指；二级分枝数是指：。一级分枝指由黄顶菊主茎上生长出的分蘖，二级分枝指由一级分枝上生长出的分蘖(下同)。

表3各实施例和比较例中第2年所测得的黄顶菊的各项参数

注：由于在测量各指标时，黄顶菊全部死掉，故无法测得数据，表中用“——”表示。

黄顶菊各指标的测定方法如下(每个小区为5×5m²，设5个重复小区，设随机选取)：

株高：每小区5点取样，每点取4株，用最小刻度为1mm的卷尺测定株高，计算株高的平均值。

一级分枝数和二级分枝数：每个小区5点取样，每点取4株进行计数并求算平均值。

平均单株生物量：每个小区5点取样，每点取4株的地上部分，用烘箱在104℃杀青15钟后，在80℃烘干至恒重。在电子天平上称其干重。

平均可溶性蛋白含量：每个小区5点取样，每点取4株，每株取植株倒三叶一片，混合后称取0.3g～0.5g，剪碎于冷冻过的研钵中加提取液3ml，加少量石英砂，在冰浴中快速研磨成匀浆，匀浆倒入离心管中，再用5ml提取液(分两次)将研钵中匀浆洗入离心管，然后在10000r/min(转/分钟)，4℃条件下离心20min(分钟)，上清液即为可溶性蛋白质提取液。采用Gisnnopolitis的考马斯亮蓝法(Gisnnopolitis C，Nries S K.Superoxide dismutases occurrence in higher plants.Plant Physiology，1977，59：309-314.)进行测定。取0.1ml酶液分别放入试管中，试管中再加Tris缓冲液0.9ml，空白对照管加Tris缓冲液1ml，然后各管分别再加入考马斯亮蓝染色液5ml，摇匀，在595nm波长处测定吸光度(A)值。每个样品重复3次，并且求算平均值。

注：FW表示鲜重。

保护酶含量(pod)：每个小区5点取样，每点取4株，称取0.5g左右样品，加入5mL提取缓冲液(内含1％聚乙烯聚吡咯烷酮)为提取液，冰浴研磨，然后转入离心管，在4℃下，10000r/min，离心10min。上清液为粗酶液。采用李合生的愈刨木酚法(李合生主编，植物生理生化实验原理和技术，高教出版社，北京：2000)测定，在470nm波长下测定样品反应3min的吸光度，每30s(秒)读取一次数据。每个样品重复3次，然后求算平均值。

实验结果发现，采用沙打旺替代黄顶菊，在播种沙打旺第2年8月10日之前，黄顶菊数量一直比较少，株高为约18cm，一级分枝数和二级分枝数都为0，生物量为约3g、每平方米黄顶菊株数为约2。在播种沙打旺第2年8月10日之后，黄顶菊全部死亡，即沙打旺已经完全抑制住了黄顶菊的生长，分析其原因，多年生的沙打旺，在播种第二年的4月中下旬即可返青，而且生长迅速，能够迅速覆盖地面，使黄顶菊出苗率极大的降低，抑制了黄顶菊的出苗，随着时间的推移，沙打旺迅速成长为茂密的群体，通过密度效应逐渐将零星出苗的黄顶菊完全抑制下去，最终出现田间无黄顶菊的情况。

本文中所描述的实施例仅仅是对本发明的优选实施例所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以根据本发明所公开的内容对所描述的实施例进行各种修改，但是由此修改而得到的没有偏离本发明的实质的技术方案仍然落在所附权利要求书所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种控制黄顶菊外来入侵的生物替代方法，其特征在于，所述方法采用沙打旺来对黄顶菊进行生物替代。

2.如权利要求1所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺采用条播或撒播的方式播种。

3.如权利要求2所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺采用条播播种，行距为20cm～60cm。

4.如权利要求3所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺采用条播播种，行距为30cm～50cm。

5.如权利要求1～4所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺的播种密度为0.5g/m²～4g/m²

6.如权利要求5所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺的播种密度为1g/m²～3g/m²。

7.如权利要求1～6任一项所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺的播种深度为0.5cm～4cm。

8.如权利要求7所述的生物替代方法，其中，所述沙打旺的播种深度为1cm～3cm。