CN112931071A - 一种利用替代物种及其组合增效防控薇甘菊的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用替代物种及其组合增效防控薇甘菊的方法，利用本地植物猪屎豆与枫茅1.0∶1.0～2.0的增效配比，组合密度10～12株/m²合理种植于薇甘菊发生地块以抑制其生长繁殖；该发明通过替代物种的互作增效作用，显著提高单一物种对薇甘菊的替代控制效果；所述薇甘菊的替代物种是利用其入侵地域中具有较强抗逆性和竞争性的猪屎豆和枫茅，均是薇甘菊所入侵的荒地、果园和橡胶园中具有重要值的本地植物；提供一种对薇甘菊防控效果达92.5％以上替代物种组合方法，对单一替代物种提高35.7％以上的增效作用，而且克服薇甘菊在单一物种替代后的种群恢复及其防效降低的缺陷，对该重大外来入侵植物的生态控制与修复作用突出，经济效益和生态效益显著。

Description

一种利用替代物种及其组合增效防控薇甘菊的方法

技术领域

本发明涉及入侵植物防控的植物保护技术领域，具体为一种利用替代物种及其组合增效防控薇甘菊的方法。

背景技术

薇甘菊是我国分布广、危害重和防控难的重大外来入侵植物之一(《国家重点管理外来入侵物种名录》，2012)；该物种起源于中南美洲并于20 世纪60年代入侵印尼后，迅速波及南亚、东南亚各类农业生态系统和自然植被生态系统(Zhang et al，2009；吴卉晶等,2010)；我国云南、广东、海南等地近年来迅速扩张暴发，广泛生长于农田、果园、荒地和林地，以及公路、湖泊、河流、沟渠和池塘边缘等多种生境，严重危害农林生产及其生态安全(Yu et al，2008；Micbael et al，2016)；如无绿色、安全和高效的手段治理，将严重造成本地物种及其多样性丧失而威胁到国家生物安全。

国内外入侵植物研究领域在紫茎泽兰、薇甘菊和黄顶菊等众多外来植物的入侵与防控机制进行了大量科学实验。研究发现大多入侵生境由于受到人为严重干扰后，缺乏制约性的物种、组成、结构和功能，导致入侵植物迅速抢占生态位并形成单优种群(Wan etal，2009)；经过长期大量研究和实践探索，针对紫茎泽兰、薇甘菊和黄顶菊等重大入侵植物，均研发出大量的物理防治、化学防治和生物防治的技术措施(张国良等，2008)；然而，入侵地域生物多样性和生态系统的复杂性，限制其大面积推广应用并难以取得绿色、安全和高效的治理效果；例如物理防治费时费工，防治成本高，且严重造成生境本土植物机械损伤；化学防治的除草剂普遍存在选择性差、安全性低和环境污染性强的严重问题；生物替代也多由于非本土著物种的生态适应性、抗逆性和竞争排异性缺陷，局限了这些防控技术方法仅适于某一特定物种或生境应用(张付斗等2015)。

基于因地制宜、分类指导的防控对策，创造性研发针对性强的关键技术及其技术方案，以满足防控重大入侵植物的生产实际需求，特别在利用替代物种控制技术研究中尤其重要；大量研究与实践证实，基于入侵植物、生态环境和替代植物的互作关系，科学有效利用竞争性和抗逆性强的本地植物，实施生物替代、群落改造和生态调控等方法，是行之有效的绿色防控途径和措施(Coutts et al，2011)；国内外针对紫茎泽兰、飞机草、黄顶菊和薇甘菊等重大入侵植物，在种间竞争与替代利用研究取得重要进展和成功范例(Shen etal，2016；Clements et al，2019；闫素丽等， 2011；高尚宾等，2017)；所采取的替代物种指能够用于入侵地域或生境中取代入侵植物，使它不利于生存或生长繁殖，且具有一定有生态或经济价值的竞争植物(Piemeisel，1954；张国良等，2008)。

鉴于入侵植物之间的生物学、替代物种之间的生物学，以及二者在入侵地域的生态学差异，利用不同替代植物控制入侵生物的技术特征、技术方案和技术效果明显不同；例如，现有紫茎泽兰替代控制方面， CN201010598550.X公开了一种利用宽叶雀稗替代控制紫茎泽兰的方法，需先挖出紫茎泽兰再种植宽叶雀稗，并结合基肥和追肥及其浇灌水措施(卢向阳等，2010)；ZL20120411815公开了一种利用葛藤替代控制紫茎泽兰的方法，即通过育苗、移栽和施肥等过程，用于紫茎泽兰自然入侵区防控 (卢向阳等，2012)同样在薇甘菊的替代控制方面也有若干技术知识产权， ZL201205330865.6公开了一种利用替代控制结合除草剂应用防治薇甘菊的方法和ZL201410751784.1公开了一套提高红薯替代控制薇甘菊效果的肥料及其应用，表明利用红薯替代控制薇甘菊，需结合选择性除草剂和施肥管理等措施的技术方案(申时才等，2014；张付斗等，2018)； ZL201410434659.8公开了一种利用麻竹控制薇甘菊的方法，在麻竹适宜生长区域抚育麻竹3到4年逐步替代直至完全遏制薇甘菊(泽桑梓等.2014)；这些案例表明，不同入侵植物及其选择的替代物种不同，所涉及密度、比例、时期和田间管理等关键技术不同。

我国长期面临入侵植物种类多，风险高和危害重的严峻形势(中国科学院学部，2009)；针对适宜不同入侵地域和不同入侵植物应用的替代物种，还在大规模筛选和广泛研究中(周雨露等，2016；张震等，2018)，由于这些替代物种大多为入侵生境的非土著植物，其自然抗逆性、竞争性和生态安全性还存在质疑和争议；迄今为止，对入侵地域的本地抗性资源发掘、保护和利用研发较少，特别是通过植物的互作增效研究鲜见公开报道；因此，本发明基于云南省生物资源及其多样性研究和应用，筛选获得枫茅和猪屎豆等替代物种资源，通过互作效应研究而发明出一种利用替代物种及其组合增效防控薇甘菊的方法，对遏制薇甘菊植株生长和繁殖具有明显的先进性、创造性和实质性。

发明内容

本发明目的是通过薇甘菊入侵生境的本地植物资源调查、评价和筛选，进一步针对具有生态价值和经济价值的替代物种，开展种植配比、密度、时间和空间组合研发，提供一种利用本地替代物种及其组合增效防控该重大入侵植物的方法，以克服现有替代物种的竞争性和抗逆性不足，难以实现生态控制与修复的缺陷。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：一种利用替代物种组合增效防控薇甘菊，所述利用薇甘菊入侵地域中具有较强抗逆性和竞争性的本地植物猪屎豆和枫茅作为替代物种；通过1.0∶1.0～2.0的互作增效配比，并采取10～12株/m²密度组合；结合种植于薇甘菊入侵生境的时间和空间组合，以及田间管理对替代控制薇甘菊产生提质增效。

根据上述技术方案，猪屎豆和枫茅都是我国热带亚热带地区分布的本地多年生植物，在荒地、果园和橡胶园中重要值较大(SDR达0.050以上) 的先锋植物，能抗(耐)土壤干旱、贫瘠条件且对薇甘菊具有竞争能力。

根据上述技术方案，猪屎豆和枫茅对薇甘菊幼苗具有较强的竞争优势，以替代控制主茎10cm以下的薇甘菊植株效果好。

根据上述技术方案，替代物种猪屎豆与枫茅按照1.0∶1.0～2.0的互作增效配比，组合后的2个替代物种总密度与薇甘菊密度比为2.5～3.0∶ 1.0，组合替代控制薇甘菊的效果大于两个单一物种的替代控制效果之和。

根据上述技术方案，所述猪屎豆与枫茅1.0∶1.0～2.0的互作增效配比，进一步按照替代物组合密度10～12株/m²实施，即每平方米种植4株猪屎豆和6～8株枫茅；当薇甘菊田间发生轻微(盖度30％以下)情况，可按1.0∶1.0比例减量至8株/m²实施。

根据上述技术方案，按照上述的密度，使猪屎豆和枫茅配比，于4月下旬～5月上旬以行距50～60cm条播枫茅，30～45天后(即5月下旬～6 月上旬)均匀撒播猪屎豆于枫茅植株行间。

根据上述技术方案，通过1次种植猪屎豆2650株/亩和枫茅4000～5300 株/亩的替代组合；无需浇水和施肥、田间管理粗放，可持续3～4年均收获多年生香料植物枫茅和绿肥植物猪屎豆的地上部分，经济效益显著好于替代物种的单一种植；组合防效达92.5％以上，较单一物种替代高35.7％以上，而且克服薇甘菊在单一物种替代后种群恢复及其防效降低的缺陷，生态控制与修复作用明显，效果突出。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该发明，安全可靠，通过利用薇甘菊入侵生境具有生态价值和经济价值的本地植物作为替代物种，通过种植比例、密度、时间和空间组合，提供一种利用本地替代物种及其组合增效防控该重大入侵植物的方法；所述薇甘菊的替代物种猪屎豆和枫茅都是我国热带亚热带地区分布的本地多年生植物，是在荒地、果园和橡胶园中重要值较大的先锋植物，能抗(耐)土壤干旱、贫瘠条件且对薇甘菊主茎小于10cm的幼苗具有竞争优势；而且克服了薇甘菊在单一物种替代后的种群恢复及其防效降低的缺陷，对该重大入侵植物的生态控制与修复作用突出，经济效益和生态效益显著。

附图说明

图1为本地物种与入侵物种薇甘菊竞争试验田间栽培示意图；

图2为本地物种与薇甘菊竞争优势测定试验中部分实施系列栽培示意图；

图3为替代物种组合控制薇甘菊田间缩略示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，但本技术发明不仅局限于这些实施例。

实施例1云南省薇甘菊入侵生境中的本地植物调查

调查方法：2013年～2016年期间，对云南省20个薇甘菊监测点分别设置于德宏、保山、临沧、普洱和西双版(海拔范围324～1650米)，每个地区4个监测点分别设置在相同海拔的果园、橡胶园、次生林和荒地4类入侵生境且其薇甘菊盖度30～40％；各监测样地统一在薇甘菊现蕾期(每年11月5-20日)5点对角取样，每取样点用方格法将10m×10m样方分为100个方格，调查记录薇甘菊入侵样地的物种、组成及其发生情况，主要调查数据及其分析指标包括：①密度(D)＝样方内目标物种的个体数/样方面积(1m²)，相对密度(RD)＝ (目标物种的密度/全部植物种的总密度)×100；②频度(F)＝目标物种出现的样方数/全部样方数，相对频度(RF)＝(目标物种的频度/全部植物种的总频度)×100；③优势度(DE)＝样方内目标物种盖度，相对优势度(RDE)＝(目标物种优势度/所有种的优势度之和)×100；分别计算样地各目标物种在群落中的计算重要值(SDR)＝(相对密度RD+相对频度RF+相对优势度RDE)/3。

实施例2本地植物与薇甘菊竞争优势测定和筛选

试验材料：基于实施例1云南薇甘菊入侵生境的本地植物调查分析情况，对6种常见、多见的本地植物，包括枫茅、马唐、饭苞草、猪屎豆、艾蒿和铁苋菜对薇甘菊的竞争作用进一步测定、评价和筛选；本地物种与入侵物种薇甘菊(Mikania micrantha H.B.K)的材料均选自云南省德宏州芒市遮放镇；首先在育苗盘播种各测试物种，培养在温室备用。

试验方法：盆栽实验测定本地物种与入侵植物薇甘菊的竞争能力，采用相对产量(Relative yield,RY)(De Wit,1960)，相对产量总和(Relative yield total, RYT)(Fowler,1982)，竞争平衡指数(competitive balance index，CBa) (Wilson,1988)进行竞争作用和替代物种筛选。

育苗盘中的测试植物材料培育14天，挑选均匀一致的5-6厘米植株以6株 /每盆(20cm×50cm)进行单种或混种实验；每个本地物种的竞争试验均按照本地植物与薇甘菊的比例设置如下7个处理实施系列；各物种竞争实验处理均设 4次重复，温室中完全随机排列；昼夜温度为28℃/22℃，相对湿度为75％RH，每天光照12h(8:00～20:00)的温室中生长；竞争性生长至60天一次性收获供试材料的植株；各处理收获时均完全挖出盆栽中的地上植株和地下根部，自来水冲洗后85℃烘干10个小时后称量。

系列2-1：本地植物12株(单种)；

系列2-2：本地植物9株+薇甘菊3株(即3：1混种)；

系列2-3：本地植物8株+薇甘菊4株(即2：1混种)；

系列2-4：本地植物6株+薇甘菊6株(即1：1混种)；

系列2-5：本地植物4株+薇甘菊8株(即1：2混种)；

系列2-6：本地植物3株+薇甘菊9株(即1：3混种)；

系列2-7：薇甘菊12株(单种)。

计算公式如下，生物量为整株植株的干重。

(1)相对产量(RY)计算，RYa＝Yab/Ya或RYb＝Yba/Yb。式中：a、b分别代表本地种和入侵物种(薇甘菊)名称；Ya和Yb分别为本地物种与入侵物种分别单种时的单株生物量；Rab和Rba分别表示本地物种与入侵物种混种时的单株生物量；RYa和RYb分别表示本地种和入侵种混种时的相对生物量；当RYa＞1 说明本地种的对入侵种的竞争力大于本地种自身的竞争强度；当RYa＝1说明种内竞争与种间竞争相等；当RYa＜1说明本地种的对入侵种的竞争力小于本地种自身的竞争强度。

(2)相对产量总和(RYT)计算，RYT＝(RYa+RYb)/2。当RYT＜1说明本地物种与入侵物种之间存在竞争作用；当RYT＝1说明本地种与入侵种需要相同的营养资源，且一物种可以通过竞争作用将另一物种排除出去；当RYT＞1说明本地种与入侵种不存在竞争作用。

(3)竞争平衡指数(CBa)计算，CBa＝ln(RYa/RYb)。当CBa＞0说明本地物种的竞争力比入侵种强，且CBa越大，本地物种的竞争能力越强；当CBa＝0 说明本地物种和入侵物种竞争能力相等；CBa＜0则说明入侵物种的竞争能力强于本地种。

试验结果：盆栽实验开展6种本地植物包括枫茅、饭苞草和猪屎豆等对薇甘菊的竞争的竞争作用测定分析(结果见表2)，结果可见随着入侵物种密度的增加，本地物种的竞争作用降低(实施系列2-2～2-6)；由本地物种的相对产量(RYa))可见，其中枫茅、艾蒿、饭苞草和猪屎豆的RYa＞1，说明这4个本地种与薇甘菊存在竞争作用，马唐和铁苋菜的RYa＜1，说明这2个本地种与入侵物种薇甘菊不存在竞争能力；进一步通过相对产量总和(RYT)比较，枫茅和艾蒿在5个与薇甘菊混种处理(实施系列2-2～2-6)中的RYT＜1说明这2个物种的种间竞争能力较薇甘菊强，而饭苞草和猪屎豆只有在自身高密度(实施系列2-2和2-3)条件下才对薇甘菊具有竞争优势(RYT＜1)。

表2本地物种与薇甘菊组合下的种间竞争测定

备注：表种本地种Ya和薇甘菊Yb表示单独种植处理的单株干重(g)；同一行不同密度竞争平衡指数 CBa后小写字母为Duncan's新复极差法多重比较不同物种同密度比的竞争结果(P＝0.05)。

通过不同本地物种与薇甘菊的竞争平衡指数(CBa)比较，当密度1：1 混种竞争(实施系列1-4)，其中以枫茅和艾蒿最强(CBa＞0)，其次是饭苞草和猪屎豆(CBa≈0)，马塘和铁苋菜相对较差(CBa＜0)；当密度大于1：1 混种竞争(实施系列2-2和2-3)，其中以枫茅，艾蒿，饭苞草和猪屎豆均对薇甘菊具有较强竞争优势(CBa＞0)；而当密度小于1：1混种处理(实施系列 2-5和2-6)，仅有枫茅和艾蒿仍对薇甘菊具有竞争优势(CBa＞0)，受到薇甘菊竞争作用影响明显，特别当密度为1：3时(实施系类6)，这2个本地种显著受到薇甘菊的竞争排挤(CBa＜0)；由此可见，应用本发明所涉及的本地物种实施替代控制入侵植物薇甘菊，首选具有竞争优势的枫茅和艾蒿作为替代物种；其次可选择饭苞草和猪屎豆，但需控制与薇甘菊的密度比例达到2：1及以上(实施系列2-2和2-3)，即佐证了权利要求1的关于替代物种的筛选结果。

实施例3本地植物与薇甘菊抗逆性测定

试验材料：根据实施例2获得对薇甘菊具有筛选出枫茅、艾蒿、饭苞草和猪屎豆4个竞争优势物种。近一步采取不同养分、水肥和薇甘菊情况下的实验检测其抗逆性；4种本地植物与入侵植物薇甘菊的种子，均采自云南省德宏州芒市遮放资源扩繁圃，并于2017年在该科研基地(东经97°28′27″，北纬 24°25′89″，海拔818.6米)进行抗耐性实验。

试验方法：实验基地采用3×3m的水泥池开展混栽影响试验；分别开展枫茅、艾蒿、饭苞草和猪屎豆4个物种与薇甘菊在不同土壤水肥条件下互作试验。每个物种均设置2种土壤肥力水平(肥沃F和贫瘠P)、2种水分水平(潮湿W 和干旱D)和2种薇甘菊植株大小水平(5cm植株Y和5cm植株O)的多因子试验，供如下8个混栽处理实施系列，以及同等水肥条件下的本地物种(CKi)和薇甘菊(CKn)单独种植为对照；各物种的栽培示意图见图1。

每个本地物种均设如下8个实施系列，包括本地植物与薇甘菊的单独 (CKi和CKn)和混栽试验(TR)，均设3次重复；在本地物种与入侵物种竞争后60天，分别调查本地物种和薇甘菊的表型，并以收获的薇甘菊生物量(鲜重 g)为指标；通过混种处理与单独种植的空白对照植株生物量(鲜重g)比较，计算出4个本地物种与薇甘菊的相互抑制(％)；计算公式如下：

抑制率(％)＝[单独种植对照CK的植株鲜重(g)-混栽处理TR的植株鲜重(g)]×100/单独种植对照CK的植株鲜重(g)。

每个本地物种均设如下8个实施系列：

系列3-1：肥沃、潮湿土壤，竞争小苗植株(标记F·W·Y)

系列3-2：肥沃、潮湿土壤，竞争大苗植株(标记F·W·O)

系列3-3：肥沃、干旱土壤，竞争小苗植株(标记F·D·Y)

系列3-4：肥沃、干旱土壤，竞争大苗植株(标记F·D·O)

系列3-5：贫瘠、潮湿土壤，竞争小苗植株(标记P·W·Y)

系列3-6：贫瘠、潮湿土壤，竞争大苗植株(标记P·W·O)

系列3-7：贫瘠、干旱土壤，竞争小苗植株(标记P·D·Y)

系列3-8：贫瘠、干旱土壤，竞争大苗植株(标记P·D·O)

混栽试验步骤与过程如下：

(1)分别取当地较为肥沃地菜地土(有机质6.12g.kg^-1，全氮0.64g.kg^-1，全磷0.39g.kg^-1，全钾0.63g.kg^-1，pH 7.02)及其附近荒地贫瘠土壤(有机质 2.06g.kg^-1，全氮0.27g.kg^-1，全磷0.38g.kg^-1，全钾0.59g.kg^-1，pH 7.32)，各回填48个水泥池(土层深度12～15cm)，肥沃土壤与贫瘠土壤分别标记为F和 P。

(2)上述两组土壤肥力(即标记为F和P)再按2株m²密度扦插茎长为 3～4厘米薇甘菊幼苗，分别在其生长至5cm和10cm时，再分两组各24个水泥池(分别标记为Y和O)，分别混栽入4种本地测试植物2株m²(即与薇甘菊密度1：1)(每个物种及空白对照为6个水泥池)；

(3)每个本地物种混栽入薇甘菊后的6个水泥池，除移栽时浇足定根水后，采用土壤水分测定仪监测分别设定和保持2个田间土壤湿度梯度，即土壤湿度50％以上的潮湿土壤和土壤湿度20％以下的干旱土壤(分别标记为W和 D)。

(4)实验期间在每个水泥池上方架3米高的塑料棚，以防止降雨对实验处理的干扰，并设置不同实施系列的土壤和潮湿水平下的各物种单独种植对照。

试验结果：通过4个本地物种在不同土壤肥力、水分及其植株情况与薇甘菊互作影响测定分析；表3结果可见；(1)在潮湿、肥沃土壤及其自身大苗情况有力于薇甘菊的竞争，能够较强竞争抑制饭苞草生长，具体见实施系列3-2 饭苞草受到的抑制率达45.2％，其次是艾蒿的受竞争抑制率达19.3％；(2)本地植物中以枫茅和猪屎豆对干旱、贫瘠和薇甘菊竞争的抗逆性相对较强，实施系列3-1～3-8中受到薇甘菊种间竞争抑制率分别低于12.0％和10.0％；(3)本地植物对5cm的薇甘菊小苗均有较强的竞争作用，对薇甘菊的抑制率均达30.0％以上，但应对10cm的薇甘菊大苗竞争时仅有枫茅和猪屎豆的竞争抑制效果达30.0％以上，艾蒿对薇甘菊的竞争抑制率小于20.0％，饭苞草对薇甘菊的竞争抑制率则小于15.0％。

综上结果表明，4种本地植物中以枫茅和猪屎豆对土壤干旱、贫瘠和薇甘菊有强的抗逆性和竞争性，其次艾蒿对干旱有较强抗逆性和对薇甘菊幼苗有较强的竞争性，饭苞草只有在土壤肥沃、潮湿条件下对5cm以下的薇甘菊幼苗有竞争性。即进一步佐证了权利要求2和权利要求3的技术特征

表3本地物种与薇甘菊组合下的种间竞争测

备注：抑制率(％)＝[单独种植对照CK的植株鲜重(g)-混栽处理TR的植株鲜重(g)]×100/单独种植对照CK的植株鲜重(g)；同一列不同水肥条件下的抑制率后小写字母为Duncan's新复极差法多重比较不同物种同密度比的竞争结果(P＝0.05)。

实施例4薇甘菊替代替代物种的互作效应测定及配比筛选

试验材料：基于实施例3测试本地物种的抗逆性和竞争性评价结果，筛选出枫茅和猪屎豆进一步作为替代物种及其组合测定筛选；枫茅和猪屎豆材料同实施例3，薇甘菊材料采用株高8～10cm的再生扦插幼苗备用。

试验方法：温室盆栽试验(半径12厘米塑料盆)装土10公斤后，分别按照猪屎豆和枫茅0、2、4、6和8株/盆单独和组合播种(具体见系列4-1～4-26 说明)，待替代物种出苗后3～5天，每盆扦插入备用的4株薇甘菊幼苗进行替代控制效果测试；部分实施系列栽培示意图如图2。

系列4-1～4-5：猪屎豆单独每盆分别种植0、2、4、6和8株与薇甘菊竞争；

系列4-6～4-10：枫茅单独每盆分别种植0、2、4、6和8株与薇甘菊竞争；

系列4-11～4-14：猪屎豆2株分别与枫茅2、4、6和8株混栽竞争薇甘菊；

系列4-15～4-18：猪屎豆4株分别与枫茅2、4、6和8株混栽竞争薇甘菊；

系列4-19～4-22：猪屎豆6株分别与枫茅2、4、6和8株混栽竞争薇甘菊；

系列4-23～4-26：猪屎豆8株分别与枫茅2、4、6和8株混栽竞争薇甘菊；

上述26个实施系列处理各设4次重复，并在20～25℃条件温室中培养并随机区组排列；共同竞争生长至45天调查薇甘菊的单株鲜重；按防效(％)＝(对照鲜重-处理鲜重)×100/对照鲜重，计算对薇甘菊的生物量防效；2个替代物种组合的理论防效(E₀)按E₀＝X+Y(100-X)/100公式计算；式中：X—猪屎豆的防效(％)；Y—枫茅的防效(％)；E—猪屎豆与枫茅组合后对薇甘菊的实际防效(％)；对比组合后对薇甘菊的实际防效(E)和理论防效(E₀)分析2 个替代物种的互作效应，并筛选出增效的组合系列，计算出2个替代物种的最佳密度及其配比。

E>E₀为增效作用；E＝E₀为加成作用；E<E₀为拮抗作用；E-E₀值越大，增效作用越显著。

试验结果：通过枫茅与猪屎豆单独或组合后控制薇甘菊的防效(％)，并通过实际防效(E)和理论防效(E₀)对比，结果见表4。

表4枫茅与猪屎豆替代控制薇甘菊的互效应分析

注:表中标“-”、“*”和“+”分别为混用后的拮抗、加成和增效作用。

表4配比分析可见，通过替代物种(猪屎豆和枫茅)及其组合控制薇甘菊效果可以看处猪屎豆(实施系列4-2～4-5)和枫茅(实施系列4-7～4-10)均随着其密度增加而提高对薇甘菊的替代控制效果，其中实施4-8～4-10系列枫茅单独与薇甘菊在其1：1～2比例(即4、6、8株/盆)防效提高显著，而实施4-3～4-5 系列猪屎豆单独与薇甘菊在其1：1～2比例(即4、6、8株/盆)防效差异不显著；通过两个替代物种组合后实施，结果表明不同配比组合的互作效应复杂，实施系列中4-11、4-12、4-16、4-17、4-18、4-21、4-22和4-26共8个组合表现增效作用，即实际防效(E)大于理论防效(E0)；实施系列4-13和4-14共2 个组合表现加成作用，即实际防效(E)等于理论防效(E0)；而实施系列的 4-15、4-19、4-20、4-23、4-24和4-25共6个组合则表现拮抗作用，即实际防效(E)小于理论防效(E0)；进一步替代物种的加成作用组合的比例计算，即实施系列4-13和4-14的猪屎豆与枫茅比例为1.0：3.0～4.0，组合后的替代控制薇甘菊效果，等同于这2个替代物种单独应用效果的相加，不产生增效或拮抗作用；当猪屎豆与枫茅为1.0：1.0～2.0比例，即实施系列4-11、4-12和4-16 等8个增效组合结果为表明，采用这个比例范围可显著提高单一物种对薇甘菊的替代控制效果；反之，实施4-20、4-24和4-23等6个拮抗作用组合，即当猪屎豆与枫茅的比例为1.25～4.0：1.0则降低了单一替代物种对薇甘菊的防效。

上述2个替代物种不同密度组合对薇甘菊的实际防效(E)与理论防效(E0) 比较分析，表明选择猪屎豆与枫茅的增效组合应用可显著单一物种对薇甘菊的竞争能力及其替代控制效果；基于薇甘菊4株/盆情况下，对猪屎豆与枫茅比例为1.0：1.0～2.0的8个增效组合的数量分析，其中以每盆种植枫茅6～8株(即与薇甘菊比例为1.5～2.0：1.0)的实施系列4-16、4-17和4-18增效作用最大，组合后的替代物种总密度与薇甘菊密度比为2.5～3.0：1，其实际防效(E)比两个替代物种防效之和(E₀)高6.31％以上，即佐证了权利要求4关于替代物种组合比例的技术特征及其技术效果。

实施例5枫茅草与猪屎豆替代控制薇甘菊密度组合筛选

试验材料：基于实施例4的枫茅草与猪屎豆替代物种及其组合筛选情况， 2016年在云南省德宏州瑞丽市(东经97°68′29″，北纬23°86′75″)的荒地薇甘菊样地，根据薇甘菊田间盖度30％发以下和60％以上划定2条轻发生和重发生的样带，每条样带随机划定80个4×5m²的样点；首先对不同薇甘菊盖度的样地种群密度调查，20％盖度样地的种群密度为2株/m²以下，40％盖度以上的种群密度为4株/m²以上；通过将藤曼10cm的薇甘菊刈割后，依据实施例4的结果设定替代物种组合密度试验；按照猪屎豆与枫茅按照互作增效比例1.0：1.0～2.0 范围，设置1.0:1.0、1.0：1.5和1.0：2.0三种配比组合种植。

试验方法：依据实施例4技术特征，通过替代物种组合总密度与薇甘菊密度2.0～3.5:1范围计算，两条薇甘菊不同发生程度样带下设置的猪屎豆与枫茅 1.0:1.0、1.0：1.5和1.0：2.0三种组合配比，每配比分别进行3个密度(实施例 4计算的常规密度D)，半量密度1/2D和倍量密度2D试验；以猪屎豆物种(A) 和枫茅(B)组合具体实施系列见表5，个实施系列设置4次重复，分别在替代种植后45天，分别对每小区随机5点(1m²/点)开展薇甘菊的发生密度和生物量调查；按照密度防效(％)和鲜重防效统计评价对薇甘菊的替代控制效果：

密度防效(％)或鲜重防效(％)＝[对照密度(株/m²)或鲜重(g//m²)-处理系列密度(株/m²)或鲜重(g//m²)]×100/对照密度(株/m²)或鲜重(g//m²)。

表5替代物种猪屎豆和枫茅不同配比及其密度下对薇甘菊的防效

备注：表中A代表替代物种猪屎豆，B代表替代物种枫茅。具体栽培示意图如图3。

试验结果：通过猪屎豆与枫茅1.0:1.0、1.0：1.5和1.0：2.0三种配比组合及其3种密度水平(半量密度1/2D、常规密度D和倍量密度2D)，分别在薇甘菊不同发生盖度(30％以下和60％以上)下应用；替代控制45天调查薇甘菊的生长情况，通过空白对照计算出相应防效(见表6)；结果可见对薇甘菊的低密度(30％以下)田间应用，猪屎豆与枫茅1.0：1.0～2.0的3个配比组合，在实施系列5-3、5-9和5-16的倍量密度2D(8～12/m²)，即猪屎豆4株和枫茅4-8 株/m²组合应用，防效达到87.6～91.2％，且3种不同比例的防效差异不显著，但显著高于5-1、5-4和5-8等其它密度组合；当薇甘菊的高盖度(60％以上)样地应用，则以猪屎豆与枫茅1.0：1.5～2.0比例的常规密度D(10～12株/m²)，即实施系列5-14和5-18采用的4株猪屎豆和6-8株枫茅/m²组合应用效果效果较好，防效达90.0％以上，且与其1.0：1.0比例实施系列5-13的倍量密度2D (16/m²)，即其中8株猪屎豆和8株枫茅/m²组合的92.7％防效差异不显著；当替代物种密度降低到1/2实施，3种比例组合对薇甘菊的控制效果显著较差，防效低于60.0％。

综上述分析可见，通过猪屎豆与枫茅1.0：1.5～2.0比例及其密度10～12株/m²组合(其中猪屎豆4株与枫茅6～8株/m²)，对薇甘菊的替代控制效果达90.0％以上；而1.0：1.0配比的8株/m²密度组合，仅在薇甘菊入侵发生程度低(盖度30％以下)的样地中效果好；试验结果获得权利要求5所述的关于替代物种密度组合技术特征及其效果。

表6替代物种猪屎豆和枫茅密度组合下对薇甘菊的防效(％)

备注：实施系列5-10和5-20分别为薇甘菊不同盖度样地中空白对照(CK)，并利用其生物量计算出该盖度条件下实施处理系列的防效(％)。

实施例6替代物种在薇甘菊入侵生境的种植时间和空组合筛选

试验材料：基于实施例4和实施例5对薇甘菊的替代物种猪屎豆与枫茅草互作增效配比及其密度组合筛选结果，2017年进一步对种植时期和空间及其组合的优化研究；试验地点选择同2016年在云南省德宏州瑞丽市(东经97°68′29″，北纬23°86′75″)的荒地；试验区域常年薇甘菊田间盖度30％～60％以上；替代物种材料采用上年试验区的成熟种子。

试验方法：鉴于薇甘菊在试验地常年4月下旬～5月上旬萌发和幼苗生长，枫茅草采和猪屎豆分别采取4月25日、5月5日、5月15日、5月25日和6 月5日共25个时间组合种植；基于实施例5的枫茅6～8株/m²和而猪屎豆4株 /m²密度要求定量播种，每种时间组合方式下设置4种空间组合方式：A、枫茅和猪屎豆完全混合均匀撒播；B、枫茅和猪屎豆株间隔25～30cm条播；C、枫茅行距50～60cm条播，猪屎豆完全随机均匀撒播；D、猪屎豆行距50～60cm条播，完全随机均匀撒播；时间和空间组合共100个实施系列处理及薇甘菊空白对照， 3次重复，小区面积20m²。实验各小区统一在薇甘菊生长旺盛期8月25日调查薇甘菊发生的盖度(％)和鲜重，通过空白对照计算出对薇甘菊的防效(％)，计算公式同实施例4；分别对4种空间组合各开展25个时间组合实施系列如下：

系列6-1～6-5：均为4月25日播种猪屎豆；枫茅依次在4月25日、5月 5日、5月15日、5月25日和6月5日播种，并分别采用上述A、B、C、D空间组合方式；

系列6-6～6-10：均为5月5日播种猪屎豆；枫茅播种时间及其空间组合方式同上实施系列；

系列6-11～6-15：均为5月15日播种猪屎豆；枫茅播种时间及其空间组合方式同上实施系列；

系列6-16～6-20：均为5月25日播种猪屎豆；枫茅播种时间及其空间组合方式同上实施系列；

系列6-21～6-25：均为6月5日播种猪屎豆；枫茅播种时间及其空间组合方式同上实施系列；

试验结果：通过猪屎豆与枫茅不同时间、空间种植组合，对薇甘菊实施替代控制的效果见表7；当种植猪屎豆时间相同，随着延迟种植枫茅时间，替代控制薇甘菊效果显著降低，例如实施系列6-1实施效果较6-2～6-5好，同样实施系列6-6实施效果较6-7～6-10好，其它类推；而当枫茅种植时间相同时，随着猪屎豆种植时间的延迟，替代控制薇甘菊效果提高，例如实施例6-1、6-6、6-11、 6-16和6-21处理均在4月25日种植枫茅，分别在4月25日、5月5日、5月 15日、5月25日和6月5日种植猪屎豆，其空间组合A对薇甘菊的替代控制效果分别为80.9～91.6％，其中5月下旬和6月上旬(实施例6-16和6-21)种植猪屎豆差异不显著；通过对比筛选结果表明，时间最佳组合为4月下旬～5月上旬(实施例所述4月25日～5月5日)期间播种枫茅，30～45天后，即5月下旬～6月上旬(实施例所述5月25日～6月5日)播种猪屎豆，对薇甘菊的替代控制效果最好，达到85.0％以上。

通过实施系列在相同时间种植两种替代植物时，其采取空间组合C(枫茅行距50～60cm条播，猪屎豆完全随机均匀撒播)方式效果最好，其次为组合B和组合A，以组合D相对较差。

通过评价筛选结果可见，通过4月下旬～5月上旬以行距50～60cm条播枫茅， 30～45天后(即5月下旬～6月上旬)均匀撒播猪屎豆于枫茅植株行间，这种时、空组合对薇甘菊的替代控制效果最好。具体见实施系列6-16、6-17、6-21和6-22 对薇甘菊的替代控制效果达92.5％以上；证实本发明权利要求6所述的关于替代物时空组合种植的技术特征及其效果。

表7替代物种猪屎豆与枫茅种植的时间和空间组合评价筛选

备注：表中小写字母为Duncan's新复极差法多重比较相同空间组合方式，而不同时间组合后对薇甘菊的防效差异(P＝0.05)。

实施例7薇甘菊替代物种及其组合田间种植、管理及其效果监测

试验材料：基于2013～2017年开展实施例1～6对薇甘菊入侵生境的本地植物资源调查、测试、评价、筛选以及扩繁结果；2017年～2019年期间开展薇甘菊替代控制试验，并结合田间管理，持续3年监测薇甘菊种群动态及其防控效果。采用的替代物种材料同实施例1～2所述，对薇甘菊具有较强竞争作用及其替代控制效果的云南本地植物猪屎豆和枫茅。

试验方法：薇甘菊替代控制试验在云南省德宏州瑞丽市郊区的摞荒地(东经97°68′29″，北纬23°86′75″，海拔1206.3米)进行；试验区地貌类型为丘陵山地，土壤为红壤，有机质4.12g.kg^-1，全氮0.44g.kg^-1，全磷0.29g.kg^-1，全钾0.53 g.kg^-1，pH 7.32；年均气温21.2℃，年降雨量1355.2mm；该地块为入侵植物薇甘菊(Mikania micrantha H.B.K)常年发生较为严重；主要实施方案及其步骤如下：

(1)基于实施例3的技术方案，即按照权利要求3所述技术特征，首先刈割薇甘菊藤曼，控制主茎在10cm以下，进行替代控制试验的田间准备；

(2)基于实施例4的技术方案，即按照权利要求4所述猪屎豆与枫茅配比采用1.0：1.0～2.0的增效组合技术特征，在薇甘菊严重聚集区达到1.0：1.5～2.0，轻微发生区可采用1.0:1.0比例；

(3)基于实施例5的技术方案，即按照权利要求5所述替代物组合密度 10～12株/m²技术特征，通过计算并控制约2650株/亩猪屎豆和4000～5300株/ 亩枫茅的基本苗；

(4)基于实施例6的技术方案，即按照权利要求6所述在4月下旬～5月上旬以行距50～60cm条播枫茅，30～45天后(即5月下旬～6月上旬)均匀撒播猪屎于枫茅植株行间。

上述实施步骤在2017年4-6月实施后，田间一般不需施肥和浇水管理，只需不定期观察替代物种的存活情况；由于2020年前期极端干旱(4-7月未降雨)，于6月8日人工浇水一次；由于猪屎豆是一种绿肥植物，而枫茅是一种傣族长期应用传统香料植物，且均为多年生；按照常规管理每年10～12月期间刈割枫茅地上部分植株提取精油，刈割猪屎豆粉碎后作为农田有机肥应用； 2017～2019年期间持续3年在8月中旬随机5点(1m²/点)监测物种的的多度、频度、优势度和重要值，具体方法同实施例1，生物多样性指数调查评价采用Simpson指数(D＝1-ΣP_i ²，式中Pi种的个体数占群落中总个体数的比例)；并与未替代控制的对照密度和生物量评价其防控效果，具体方法同实施例5；实施系列如下：

系列7-1：替代种植猪屎豆2650株/亩，2017年监测；

系列7-2：替代种植猪屎豆2650株/亩，2018年监测；

系列7-3：替代种植猪屎豆2650株/亩，2019年监测；

系列7-4：替代种植枫茅4000～5300株/亩，2017年监测；

系列7-5：替代种植枫茅4000～5300株/亩，2018年监测；

系列7-6：替代种植枫茅4000～5300株/亩，2019年监测；

系列7-7：替代组合(猪屎豆2650株/亩和枫茅4000～5300株/亩)，2017 年监测；

系列7-8：替代组合(猪屎豆2650株/亩和枫茅4000～5300株/亩)，2018 年监测；

系列7-9：替代组合(猪屎豆2650株/亩和枫茅4000～5300株/亩)，2019 年监测；

系列7-10：空白对照(CK17)未替代控制薇甘菊，2017年监测；

系列7-11：空白对照(CK18)未替代控制薇甘菊，2018年监测；

系列7-12：空白对照(CK19)未替代控制薇甘菊，2019年监测。

试验结果：基于2013年～2017年的关键技术研发，依据其技术特征与效果。 2017年以来进一步综合集成出技术方案，并通过实施例7及其实施步骤检验其技术效果，见表8。结果可见，替代物种猪屎豆和枫茅组合1次种植，持续3 年应用后，薇甘菊在群落中的种群密度、频度、优势度及其重要值显著下降，对薇甘菊的防效持续提高，其防效达到92.5％以上，分别较猪屎豆和枫茅单独应用下提高46.2％和35.7％以上；同时克服了单一物种替代在第1年以后效果降低的不足；除此较好生态效益外，多年持续收获猪屎豆与枫茅也产生较好的经济效益；通过对样地本地生物多样指数调查结果监测分析，进一步证实权利要求7所述的技术效果，对该重大入侵植物的生态控制与修复作用突出，经济效益和生态效益显著。

表8薇甘菊替代物种及其增效组合的技术效果

备注：实施系列7-10～7-12空白对照(CK)的带*号数值为薇甘菊发生密度(株/m²)和鲜重(g/m²)，并以此防效(％)＝(空白对照密度或鲜重-替代处理的密度或鲜重)×100/空白对照密度或鲜重，计算出相同年份对薇甘菊的防控效果；亩产量为小区实测生物量，并按当地市场价值(猪屎豆0.2元/公斤和枫毛0.45元/公斤)计算出亩产值。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种利用替代物种及其组合增效防控薇甘菊，其特征在于：所述利用替代物种为薇甘菊入侵地域中具有较强抗逆性和竞争性的本地植物猪屎豆和枫茅；通过1.0∶1.0～2.0的互作增效配比，并采取10～12株/m²密度组合；合理组合种植于薇甘菊入侵生境的时间和空间，并结合田间管理而对替代控制该入侵植物产生提质增效。

2.根据权利要求1所述的替代物种及其抗逆性，其特征在于：猪屎豆和枫茅都是我国热带亚热带地区分布的本地多年生植物，在荒地、果园和橡胶园中重要值较大(SDR达0.050以上)的先锋植物，能抗(耐)土壤干旱、贫瘠条件且对薇甘菊具有较强竞争能力。

3.根据权利要求1所述替代物种竞争性的利用，其特征在于：猪屎豆和枫茅对薇甘菊幼苗具有较强的竞争优势，以替代控制主茎10cm以下的薇甘菊植株效果较好。

4.根据权利要求1所述的互作增效配比，其特征在于：替代物种猪屎豆与枫茅按照1.0∶1.0～2.0的互作增效配比，组合后的2个替代物种总密度与薇甘菊密度比为2.5～3.0∶1.0，组合替代控制薇甘菊的效果大于两个单一物种的替代控制效果之和。

5.根据权利要求1的密度组合，其特征在于：基于权利要求4所述猪屎豆与枫茅1.0∶1.0～2.0的互作增效配比，进一步按照替代物组合密度10～12株/m²实施，即每平方米种植4株猪屎豆和6～8株枫茅；当薇甘菊田间发生轻微(盖度30％以下)情况，可按1.0∶1.0比例减量至8株/m²实施。

6.根据权利要求1所述组合种植的时间和空间方法，其特征在于：按照权利要求4叙述的猪屎豆和枫茅配比及其权利要求5所述的密度，于4月下旬～5月上旬以行距50～60cm条播枫茅，30～45天后(即5月下旬～6月上旬)均匀撒播猪屎豆于枫茅植株行间。

7.根据权利要求1所述的结合替代控制的田间管理产生提质增效，其特征在于：基于权利要求2～6所述的技术集成方案，通过1次种植猪屎豆2650株/亩和枫茅4000～5300株/亩的替代组合；无需浇水和施肥、田间管理粗放，可持续3～4年均收获多年生香料植物枫茅和绿肥植物猪屎豆的地上部分，经济效益显著好于替代物种的单一种植；组合防效达92.5％以上，较单一物种替代控制效果高35.7％以上，而且克服薇甘菊在单一物种替代后种群恢复及其防效降低的缺陷，对该重大入侵植物的生态控制与修复作用突出，经济效益和生态效益显著。

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