CN107624584A - 粉葛对入侵杂草薇甘菊的替代控制 - Google Patents

Abstract

本发明公开了粉葛对入侵杂草薇甘菊的替代控制，发现粉葛可以作为替代控制薇甘菊的物种抑制薇甘菊入侵。本发明发现将粉葛种子种植在预先清除了薇甘菊的华南地区土壤中，能很快占据清除薇甘菊后的空缺生态位，在较低密度下即可达到有效控制薇甘菊的效果。同时随着粉葛覆盖度的增加，可降低薇甘菊的光合作用而抑制其生长，也将有效阻止薇甘菊种子的着地萌发，阻碍其建立新种群。粉葛种子量的增加有助于粉葛种群的扩散和稳定。播种了粉葛种子的土地内，物种多样性提高，增加了生态系统的稳定性，抵御外来种入侵的能力增强。

Description

粉葛对入侵杂草薇甘菊的替代控制

技术领域

本发明涉及生物入侵治理领域，具体地，本发明涉及粉葛对入侵杂草薇甘菊的替代控制。

背景技术

薇甘菊原产于热带中、南美洲，现散布于东南亚、中国南部等热带、亚热带地区，对入侵地的生态造成了严重的破坏(Li et al.,2000)，已列入世界上最有害的100种外来入侵物种之一。1984年在深圳发现薇甘菊标本，1919年前后薇甘菊作为杂草在香港出现(孔国辉等,2000)，现广泛分布于中国香港、广东中南部地区，特别是深圳、东莞、惠州等城市(周先叶等,2003；Zhang et al.,2004)。薇甘菊喜生长在向阳潮湿的路边废弃地和垃圾堆，以及受人类干扰较多的农田、果园、苗圃、园林绿地、人工林、次生林等环境中(冯惠玲等,2002；廖庆强等,2010)，能与本地植物争夺资源，能攀援缠绕在树木上形成遮盖，从而阻碍植物的光合作用而导致植株死亡。在深圳内伶仃岛薇甘菊入侵危害严重，其陆地受害面积高达28.8％，使森林生态系统服务功能及生物多样性严重降低，估计全岛年损失约450.3-1013.2万元人民币(冯惠玲等,2002；钟晓青等,2004)。

目前防治薇甘菊的方法主要有人工清除、化学防治及生物控制等。人工清除只能够清除地上部分，地下茎又能很快恢复；化学除草剂草甘膦(glyphosate)、森草净(sulfometuron-methyl)可在2-3个月内彻底杀灭薇甘菊(张炜银等,2002a)，但对环境的副作用还有待研究。薇甘菊锈菌(Puccinia spegazzinii)对薇甘菊有较好的致病性，并且有广泛的生态适应性，可以在热带地区使用(Day et al.,2013；Barreto&Evans,1995)；安婀珍蝶(Actinote anteas)是薇甘菊的天敌昆虫(李志刚等,2004)；菟丝子(Cuscutachinensis Lam.)、南方菟丝子(C.australis R.Br.)及田野菟丝子(C.campestrisYunker)能够缠绕薇甘菊，寄生于薇甘菊而导致薇甘菊死亡(廖文波等,2002；Yu et al.,2011；Shen et al.,2011)。人工清除的方法耗时、耗资、耗力，而且薇甘菊会很快恢复，化学和生物控制的方法专一性不强，可能会对附近的其他物种造成非预期的伤害，所以对薇甘菊的防治还有待研究。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供了一种新的防治杂草薇甘菊生物入侵的品种，公开了粉葛作为替代控制薇甘菊的物种在抑制薇甘菊入侵中的应用。

本发明的另一目的在于提供利用粉葛替代控制薇甘菊的方法。

其技术方案如下：

粉葛作为替代控制薇甘菊的物种在抑制薇甘菊入侵中的应用。

本发明通过对薇甘菊进行野外替代控制研究，发现粉葛能够作为替代控制薇甘菊的物种抑制薇甘菊入侵。

一种利用粉葛替代控制薇甘菊的方法，包括如下步骤：先清除土地中的薇甘菊后撒播粉葛种子。

本发明通过选择长满薇甘菊的弃荒地，比较研究粉葛对薇甘菊的野外替代控制效果，发现先清除薇甘菊后撒播粉葛种子可以比较理想的抑制薇甘菊再生。

在其中一个实施例中，所述利用粉葛替代控制薇甘菊的方法，包括如下步骤：先清除土地中的薇甘菊后播撒100～400粒/m²的粉葛种子。本发明通过在清除薇甘菊后进行不同种播撒密度的研究，发现先清除薇甘菊后播撒100～400粒/m²的粉葛种子对抑制薇甘菊再生具有较好的效果。更优选地，先清除薇甘菊后播撒200粒/m²的粉葛种子对抑制薇甘菊再生效果更优。

在其中一个实施例中，所述利用粉葛替代控制薇甘菊的方法，包括如下步骤：

S1、清除土地中的杂草，并清除全部地上部分和地下根茎；

S2、用硫酸浸泡处理粉葛15～20min后，将种子洗净，再用5～15％次氯酸钠消毒2～5min，清水冲洗2～4次，置于铺有双层滤纸的培养皿中，加入蒸馏水浸没至种子1/4～1/2处；置于培养箱中直至种子露白，将露白种子与干燥河沙混匀；优选地，露白种子与干燥河沙的体积比为1:2；

S3、播撒100～400粒/m²的粉葛种子。

本发明通过野外观察发现，在大学城样地上，播种粉葛露白种子后粉葛在野外环境中能正常萌发，因其生长迅速、可塑性较强，能很快占据清除薇甘菊后的空缺生态位。

在其中一个实施例中，所述抑制薇甘菊入侵采用的方法为直接播种400粒/m²以上的粉葛种子。

本发明的有益效果在于：本发明发现了一种可以替代控制薇甘菊的物种—粉葛，将粉葛种子种植在预先清除了薇甘菊的华南地区土壤中，能很快占据清除薇甘菊后的空缺生态位，在较低密度下即可达到有效控制薇甘菊的效果；粉葛萌发后能够快速生长，占领空间，抑制了薇甘菊的再生，同时随着粉葛覆盖度的增加，可降低薇甘菊的光合作用而抑制其生长，也将有效阻止薇甘菊种子的着地萌发，阻碍其建立新种群，粉葛种子量的增加也有助于粉葛种群的扩散和稳定；播种了粉葛种子的土地内，植物丰富度提高，能更有效地利用资源环境，维持长期较高的生产力，具有更大的稳定性，抵御外来种入侵的能力强；200粒·m^-2的播种密度对薇甘菊的抑制作用最大且能收获较多的粉葛；本发明用粉葛去替代控制薇甘菊，不仅将薇甘菊控制在较低水平，还改善了群落结构，提高了物种多样性，直接或间接地改善了原生态环境。

附图说明

图1为大学城样地全貌图。

图2为大学城野外样方图。

图3为清除薇甘菊播种粉葛种子1个月后的样方图。

图4为清除薇甘菊播种粉葛种子1个月后的样方内的薇甘菊和粉葛。

图5为清除薇甘菊播种粉葛种子3个月后的样方图。

图6为清除薇甘菊播种粉葛种子6个月后的样方图。

图7为未清除薇甘菊直接播种粉葛种子的对照组1个月后的样方图。

图8为未清除薇甘菊直接播种粉葛种子的对照组1个月后的样方内的薇甘菊和粉葛。

图9为未清除薇甘菊直接播种粉葛种子的对照组3个月后的样方图。

图10为未清除薇甘菊直接播种粉葛种子的对照组3个月后样方内的薇甘菊和粉葛。

图11为未清除薇甘菊直接播种粉葛种子对照组6个月后的样方图。

图12粉葛的花与种子。

图13为播种6个月后样地内粉葛与薇甘菊生物量变化图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清除明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

实施例

1材料与方法

1.1实验地概况

实验地位于广州大学城地铁大学城北站D出口附近的弃荒地(图1)，北纬N23°3′，东经E113°23′，海拔16m，该地区气候类型属于亚热带季风气候，在该实验地主要的伴生杂草有白花鬼针草、马樱丹、猪屎豆、巴西含羞草等。实验地土壤氮、磷、碳含量等理化性质特征如表1。

表1

1.2实验设计

2013年3月大学城考察，选取薇甘菊入侵严重的平坦样地，薇甘菊的覆盖面积约85％～100％。用卷尺测量，按2m×2m划分每个样地，在正方形的四角钉上木桩，用塑料绳拉成正方形，挂上标签，每块样地面积4m²。清除每块样地周围的杂草。各样地之间隔开0.5m。按照表2的处理方式，人工清除实验样地中的薇甘菊，尽量清除全部地上部分和地下根茎(图2，左图为播种前清除薇甘菊的样方，右图为未清除薇甘菊的样方)。

在实验室按照千粒重11.19g·千粒^-1称取需要的粉葛种子，用硫酸浸泡处理15～20min后，将种子洗净，再用10％次氯酸钠消毒3min，清水冲洗3次，置于铺有双层滤纸的培养皿中，加入蒸馏水浸没至种子1/3处。置于培养箱中(设定温度为白天30℃/晚上27℃，光照为白天12h/晚上12h，湿度75％)，直至种子露白。于雨季四月初将露白种子与干燥河沙按体积比1:2混匀，在处理组的样地上均匀撒下粉葛种子，播种密度分别为100粒·m^-2、200粒·m^-2、400粒·m^-2，设置的依据是保证约每100cm²、50cm²、10cm²有1棵粉葛。每种处理有三个重复样地，每种样地留3块不播种粉葛做对照。

表2大学城野外实验处理方式

1.3指标测定

2013年10月，即野外播种粉葛6个月后，取样方内地上生物量。每个4m²样方内按照三角形排列取三个样点，每个样点用0.25m×0.25m样方框固定取样，用枝剪剪取每个样方框内的地上部分，将每个样方框内的植物按种分类，分别放在不同的塑料袋内，标记，带回实验室。将粉葛与薇甘菊分别用报纸包裹后置于烘箱中，70℃，72h后称重，同时记录其他物种在样方内是否出现。

1.4数据处理与分析

用Excel2007进行数据处理，SigmaPlot12.0完成绘图。

2结果

2.1野外替代控制观察

在广州大学城实验样地上，薇甘菊的入侵程度已经达到了85％以上(覆盖面积，图1)。采取清除薇甘菊再播种粉葛种子的方法，1个月后，所有样方内均有大量薇甘菊幼苗和其他杂草幼苗，见图3，其中A样方为未播种粉葛种子的对照组，B样方播种粉葛种子密度为100粒·m^-2，C样方播种粉葛种子密度为200粒·m^-2，D样方播种粉葛种子密度为400粒·m^-2，下同；在播种粉葛种子的样方内，均有粉葛幼苗，出土幼苗数少于播种的种子数，见图4。

3个月样方内的概况见图5，在清除薇甘菊而未播种粉葛种子的样方内，薇甘菊又大量再生，覆盖于样方上，伴生种还有假臭草等，见图5A；在播种粉葛种子的样方内，粉葛迅速生长占据样方内的空间，只有少量薇甘菊夹杂于粉葛中间(见图5B,C,D)。

如图6所示，6个月后，在采取清除薇甘菊后再播种粉葛种子处理的样方内薇甘菊已经非常少，大部分被粉葛覆盖，还有一些其他杂草(图6B,C,D)。不同粉葛播种密度之间没有明显的差别。清除后未播粉葛的对照样地上又几乎全部被薇甘菊覆盖(图6A)。

如图7所示，1个月后，在未清除薇甘菊直接播种粉葛种子的样方内，薇甘菊依旧占据着样地内的大部分空间，并且薇甘菊长出很多新的枝叶。在200粒·m^-2和400粒·m^-2播种密度的个别样方内，有少数的粉葛幼苗在薇甘菊的间隙中生长，但在100粒·m^-2播种密度的三个样方内均未找到粉葛幼苗(如图8)。

如图9，3个月后，样方内的薇甘菊还在迅速生长并占据着样方内的大部分空间。在200粒·m^-2和400粒·m^-2样方内，有少数粉葛幼苗长出(图10)。

如图11所示，6个月后，在未清除薇甘菊直接播种不同密度粉葛种子的样方内，200粒·m^-2和400粒·m^-2的样方中均有粉葛长出(图11C和D)，薇甘菊覆盖面积比对照小(图11A)。在样方内播种粉葛6个月后，样地上粉葛开始开花，11月有果，12月果夹有成熟，且种子壮实，见图12。

2.2野外替代控制后植物生物量变化

如图13所示为播种6个月后野外样地内粉葛与薇甘菊地上生物量变化，采用清除薇甘菊再播种粉葛的方法，样方内薇甘菊的地上生物量均比对照显著降低(图13左)，100粒·m^-2播种密度下的薇甘菊比对照降低了79.82％；200粒·m^-2的与对照差别最大，降低了92.05％；400粒·m^-2的与100粒·m^-2的相近，降低了84.34％。粉葛地上生物量随播种密度的增大而增大，200粒·m^-2的比100粒·m^-2的增加241.4g，而400粒·m^-2的比200粒·m^-2的增加174.3g，说明在清除薇甘菊后，用较低的播种密度即可达到控制替代薇甘菊的效果，在200粒·m^-2的播种密度时对薇甘菊的抑制作用最大且能收获较多的粉葛。

在未清除薇甘菊直接播种粉葛的样地上(图13右)，100粒·m^-2样方内薇甘菊的生物量平均比对照减少109.1g，200粒·m^-2样方内的比对照减少64.2g，而400粒·m^-2样方内的薇甘菊地上生物量显著减少了295.1g，与对照之间有显著性差异。在部分200粒·m^-2和400粒·m^-2样方内有粉葛露白种子萌发并在薇甘菊间隙中生长出来。说明若采用直接播种粉葛种子的方法，播种密度可能至少是400粒·m^-2。

2.3野外替代控制后群落物种丰富度变化

在野外实验样方中，除了薇甘菊与粉葛，还出现了一些其他植物，如入侵植物白花鬼针草(B.pilosa)、假臭草(Eupatorium catarium)、加拿大飞蓬(Erigeron canadensis)、含羞草(Mimosa pudica)、巴西含羞草(M.invisa)、阔叶丰花草(Spermacoce latifolia)等，也有一些本地植物如鱼黄草(Merremia hederacea)、鸡矢藤(Paederia foetida)、猪屎豆(C.pallida)、竹叶草(Oplismenus composites)、莲子草(Alternanthera Sessilis)、一点红(Emilia sonchifolia)、细叶芒(Miscanthus sinensis)等。在先清除薇甘菊再播种粉葛的样方内，不同播种密度100粒·m^-2、200粒·m^-2和400粒·m^-2能提高物种丰富度，在较高密度下，其丰富度与对照有显著性差异(表3)。在未清除薇甘菊直接播种粉葛的样方内，高密度地播种也能提高群落丰富度，较低播种密度与对照间无显著性差异。物种丰富度直接反应了群落内的生物多样性，表明清除薇甘菊后播种粉葛，提高了样地群落的物种丰富度和植物多样性。在清除薇甘菊的样方内，入侵种白花鬼针草(B.pilosa)、假臭草(E.catarium)及本地藤本植物鱼黄草(M.hederacea)和鸡矢藤(P.foetida)在所有处理下都有出现；在未清除薇甘菊的样方内入侵种白花鬼针草(B.pilosa)和本地藤本植物鸡矢藤(P.foetida)也都有出现。白花鬼针草是入侵能力非常强的入侵种，同时对其他植物有比较强的化感抑制作用；鸡矢藤是薇甘菊的伴生种，说明其能耐受薇甘菊的化感抑制作用，故也可考虑将其作为替代控制薇甘菊的物种。

表3野外样地群落植物丰富度

丰富度	对照	100粒·m-2	200粒·m-2	400粒·m-2
					清除薇甘菊	4.0±1.00b	5.7±0.58ab	7.7±1.15a	6.7±1.15a
未清除薇甘菊	4.3±0.58ab	3.7±0.58b	3.3±0.58b	5.0±0.00a

注：表中数据为平均值±标准差，同一行数据后不同小写字母表示在P<0.05水平差异显著。

3结论

通过上述野外观察发现，在大学城样地上，对粉葛种子进行预处理，播种粉葛露白种子后粉葛在野外环境中能正常萌发，因其生长迅速、可塑性较强，能很快占据清除薇甘菊后的空缺生态位。先清除薇甘菊再播种粉葛种子的样地几乎全部被粉葛覆盖，能再生的薇甘菊极少，同时粉葛还有向样方外延伸的趋势；在较低的播种密度下，就可达到控制薇甘菊的效果。在未清除薇甘菊直接播种粉葛种子的样方内，长出的粉葛数量有限，未能达到控制薇甘菊的效果。粉葛种子在薇甘菊覆盖区域可正常萌发生长，说明粉葛种子萌发对光照不敏感。样方内残存薇甘菊的根、茎和大量的种子，萌发后的粉葛能够快速生长，占领空间，抑制了薇甘菊的再生。同时随着粉葛覆盖度的增加，可降低薇甘菊的光合作用而抑制其生长，也将有效阻止薇甘菊种子的着地萌发，阻碍其建立新种群。研究中发现样地上的粉葛在当年就开花结果，且种子壮实。粉葛种子量的增加将有助于其种群的扩散和稳定。调查样方内的群落物种丰富度，在播种了粉葛种子的样方内，植物丰富度提高，表明其能更有效地利用资源环境，维持长期较高的生产力，具有更大的稳定性，抵御外来种入侵的能力就越强。用粉葛去替代控制薇甘菊，不仅将薇甘菊控制在较低水平，还改善了群落结构，提高了物种多样性，直接或间接地改善了原生态环境。

本实验中，在薇甘菊危害严重的地区，采取清除薇甘菊后播种粉葛的措施，能够比较理想的抑制薇甘菊再生。人工清除、化学防治、生物控制等每一种方法都有优缺点，在实际控制薇甘菊的操作中，综合防治能扬长避短、相互协调、相互促进，其中人工清除因其瞬时和高效任占有举足轻重的分量。在本实验中，人工清除薇甘菊虽然工作量大，但这为后期粉葛的建群提供了时间、空间和资源。这种前期投入有长期效益，粉葛一旦定植便可长期控制薇甘菊，不必连年防治，能节约资金。粉葛的根、茎、叶都有实际用途，能产生一定的经济价值，故用粉葛替代控制薇甘菊，易被接受和推广。粉葛作为本地物种，有限制其扩张的天敌，同时作为经济作物，在人为作用下会定期对粉葛的生长进行干预，故预期替代控制后粉葛不会对替代区域造成新的生态危害。另外，粉葛作为豆科固氮植物，能改善土壤中氮素营养，改良土壤，提高环境质量，提高土地可利用性。

本实验中在清除薇甘菊后的三种播撒密度下，薇甘菊都显著受到了抑制，粉葛都生长良好，在200粒·m^-2的播种密度时对薇甘菊的抑制作用最大且能收获较多的粉葛，而在400粒·m^-2及以上或也能达到一定的替代效果。在实际对薇甘菊的替代控制时建议采用清除薇甘菊后播撒200粒·m^-2或直接播撒400粒·m^-2及以上的粉葛种子。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.粉葛作为替代控制薇甘菊的物种在抑制薇甘菊入侵中的应用。

2.一种利用粉葛替代控制薇甘菊的方法，其特征在于，包括如下步骤：先清除土地中的薇甘菊后撒播粉葛种子。

3.根据权利要求2所述利用粉葛替代控制薇甘菊的方法，其特征在于，包括如下步骤：先清除土地中的薇甘菊后播撒100～400粒/m2的粉葛种子。

4.根据权利要求3所述利用粉葛替代控制薇甘菊的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、清除土地中的杂草，并清除全部地上部分和地下根茎；

S2、用硫酸浸泡处理粉葛15~20min后，将种子洗净，再用5～15%次氯酸钠消毒2～5min，清水冲洗2～4次，置于铺有双层滤纸的培养皿中，加入蒸馏水浸没至种子1/4～1/2处；置于培养箱中直至种子露白，将露白种子与干燥河沙混匀；

S3、播撒100～400粒/m2的粉葛种子。

5.根据权利要求2所述利用粉葛替代控制薇甘菊的方法，其特征在于，所述抑制薇甘菊入侵采用的方法为不清除薇甘菊直接播种400粒/m2以上的粉葛种子。