CN113207561B - 一种基于薇甘菊化感作用的果园生态控制与修复构建方法 - Google Patents

Abstract

一种基于入侵杂草薇甘菊化感作用的果园生态控制与修复构建方法。该方法基于薇甘菊对替代物种的化感效应及其选择性，合理种植耐受性和竞争性强的替代物种并分别结合农业防治、物理防治或化学防治。针对化感模式受体植物莴苣生物测定出化感作用综合指数RIS＞0.8的地块，通过深浅轮耕后间种饭苞草、荩草、红薯或马齿苋；RIS＝0.5～0.8的地块深耕后套种红薯、马齿苋、臭灵丹或蒲公英；而RIS＜0.2的地块浅耕或免耕后混种皱叶狗尾草、枫茅、饭苞草或荩草，施用选择性除草剂二氯吡啶酸83.0～123.0g(ai)/hm²。本方法对薇甘菊防效均达90.0％以上，植物多样性显著提高15.0％以上。

Description

一种基于薇甘菊化感作用的果园生态控制与修复构建方法

技术领域

本发明属于植物保护技术领域的入侵杂草防控，基于外来物种薇甘菊对其入侵生境植物的化感效应及其选择性，合理选择耐受性和竞争性强的替代物种及其种植模式，并分别结合农业防治、化学防治和物理防治的措施，构建出以替代控制为核心的果园生态控制与修复方法，具有良好经济价值和生态价值的技术方案，可取得对薇甘菊的防效达90.0％以上，显著恢复其它植物的多样性的实质性技术效果。

背景技术

我国重点管控的重大入侵物种薇甘菊(Mikania micrantha H.B.K)为菊科假泽兰属多年生藤本植物。薇甘菊起源于中南美洲并广泛扩散到热带、亚热带国家和地区，迅速波各类农业生态系统和自然植被生态系统^[1、2]。迄今为止，我国香港、台湾、广东、广西、云南、海南和四川等地均发现其入侵危害，对香蕉、菠萝、橘子、柠檬和枇杷等多种水果产业发展造成严重制约^[3、4]。同时，该入侵杂草对其它本地植物具有较强的竞争作用和化感作用，导致了所入侵地域的生物多样性严重丧失和生态破坏，日益威胁国家生物安全和生态安全^[5]。如何实现可持续防控已成为重大难题之一。

若干重大入侵杂草的暴发成灾已被证实具有较强的化感作用。植物化感作用(Allelopathy)是指一些植物次生代谢产生并通过挥发、淋溶、分泌和分解等方式向环境中释放某些化学物质而影响其它植物生长发育的化学生态学现象^[6]。研究发现外来植物依靠“化学武器”而成功入侵的重要原因，化感作用是植物入侵、扩展和暴发的重要手段^[7]。大量试验证实包括紫茎泽兰、飞机草、薇甘菊、蟛蜞菊和假高粱等都有强烈的化感作用^[8]；据报道外来植物豚草释放化感物质对周围植物的种子和幼苗生长产生强烈抑制作用；其同属的三裂叶豚草通过雨水淋溶的方式释放化感物质，加强自身在自然界的竞争能力^[9]。我国绍华等研究表明薇甘菊生长迅速与其向周围环境中释放化感物质密切相关^[10]，近年来近一步检测出半萜内酯类、黄酮类和苯丙素类等薇甘菊的化感物质，并证实对黑麦草、白三叶和茼麻等有显著的抑制作用^[11]。

近年来，替代控制主要作为对入侵杂草的生态控制手段研究取得了重要进展。利用入侵地地域的植物取代是防控入侵杂草行之有效的绿色生态方法^[12、13]。替代控制指利用替代物种对薇甘菊的竞争、抵御或胁迫等，抑制外来植物的入侵性^[14]。用这些具有经济价值或者生态价值的替代物种占据该入侵杂草的生态位；建立替代物种而不是入侵杂草竞争优势的良性植物种群，达到生物取代入侵杂草种群的目的^[15]。例如与入侵杂草薇甘菊的种间竞争作用，筛选获得并发明出一些替代物种的应用技术，例如CN201205330865.6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；CN201410751784.1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；CN201410434659.8公开了一种利用麻竹控制薇甘菊的方法；CN2017114326293公开的是利用柱花草替代控制薇甘菊等。普遍技术特征均基于在与薇甘菊竞争中的能力评价、筛选和应用措施。然而，这些替代物种可否应对薇甘菊较强的化感作用则往往被忽视。如果薇甘菊通过化感作用抑制这些替代植物的生存，替代物种则难以健康生长而发挥竞争作用及其替代控制效果。

因此，筛选与研发耐受薇甘菊化感作用胁迫且具有竞争优势的替代物种及其应用技术，不仅可有效防控薇甘菊的入侵危害，而且能修复其入侵生境的植物多样性，增强对该外来种的生态抵御能力，实现可持续控制该重大入侵物种的入侵危害。本技术发明基于薇甘菊化感作用于不同物种间的差异性和选择性，并结合替代物种的种植模式及其它防治措施，构建出一套生态控制与修复方法，以解决薇甘菊依靠化感作用在果园形成优势种群的生态问题。

参考文献:

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发明内容

本发明目的是克服现有薇甘菊生态控制中普遍存在其对替代物种的化感作用而应用受到限制，特别对其入侵生态修复不足的技术缺陷，创造性发明出一种生态控制与修复构建方法，以解决薇甘菊通过化感作用在热带果园形成单优种群的生态问题。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：

技术方案1：一种基于入侵杂草薇甘菊化感作用的果园生态控制与修复构建方法，基于薇甘菊对其入侵生境草本植物的化感效应及其选择性，合理选择耐受性和竞争性强的替代物种及其种植模式，并分别结合农业防治、化学防治和物理防治的措施，构建出对该入侵杂草的果园生态控制与修复方法，防控薇甘菊的防效达90.0％以上，其它植物的多样性恢复显著，并具有良好经济价值和生态价值的技术方案。

技术方案2：一种基于入侵杂草薇甘菊化感作用的果园生态控制与修复构建方法，在薇甘菊入侵的果园，生物测定化感模式受体植物莴苣的化感作用综合指数RIS＞0.8时，选择饭苞草、荩草、马齿苋或红薯为替代物种，按替代物种:薇甘菊的密度比1:1比例种植替代物种并结合农业防治措施，所述RIS＝(RI_株高+RI_根长+RI_鲜重)/3，RI_株高为化感模式受体植物莴苣株高的化感作用指数，RI_根长为化感模式受体植物莴苣根长的化感作用指数，RI_鲜重为化感模式受体植物莴苣植株鲜重的化感作用指数。

技术方案3：在技术方案2的基础上，所述农业防治措施是采用深浅轮耕后间种替代物种。

技术方案4：一种基于入侵杂草薇甘菊化感作用的果园生态控制与修复构建方法，在薇甘菊入侵的果园，生物测定化感模式受体植物莴苣化感作用综合指数RIS为0.5～0.8时，选择马齿苋、红薯、臭灵丹或蒲公英为替代物种，按替代物种:薇甘菊的密度比1:1～3比例深耕后套种替代物种并结合物理防治措施，所述RIS＝(RI_株高+RI_根长+RI_鲜重)/3，RI_株高为化感模式受体植物莴苣株高的化感作用指数，RI_根长为化感模式受体植物莴苣根长的化感作用指数，RI_鲜重为化感模式受体植物莴苣植株鲜重的化感作用指数。

技术方案5：在技术方案4的基础上，所述物理防治措施是套种替代物种后，在薇甘菊主茎长度＜30cm时，结合中耕铲除薇甘菊地上部分植株。

技术方案6：一种基于入侵杂草薇甘菊化感作用的果园生态控制与修复构建方法，在薇甘菊入侵的果园，生物测定化感模式受体植物莴苣的化感作用综合指数RIS＜0.2时，选择皱叶狗尾草、枫茅、饭苞草或荩草为替代物种，按替代物种:薇甘菊的密度比1～3:1比例免耕或浅耕混种替代物种并结合化学防治措施，所述RIS＝(RI_株高+RI_根长+RI_鲜重)/3，RI_株高为化感模式受体植物莴苣株高的化感作用指数，RI_根长为化感模式受体植物莴苣根长的化感作用指数，RI_鲜重为化感模式受体植物莴苣植株鲜重的化感作用指数。

技术方案7：在技术方案6的基础上，所述化学防治措施是在替代物种的营养生长期，并且当薇甘菊主茎长为10～15cm时，按照二氯吡啶酸的用量83.0～123.0g ai/hm²定向茎叶喷雾。

技术方案8：上述技术方案2至7中任一技术方案所述的基于入侵杂草薇甘菊化感作用的果园生态控制与修复构建方法，根据薇甘菊在果园的发生盖度小于30％、30～60％或大于60％，及其所产生的化感作用RIS大于0.8、0.5～0.8或小于0.2的地块，合理选择耐受性和竞争性强的替代植物，构建替代控制为主结合适宜的耕作控草、栽培控草、中耕除草或减量应用选择性除草剂。

与现有技术相比，本发明具有以下的突出优点：

本发明的特色是基于薇甘菊对不同本地植物的化感作用(Allelopathy)及其种间竞争(Competition)测定分析，发明出相应的替代物种、种植方式及其协同农业防治、物理防治和化学防治的技术措施，并通过这些关键技术的集成构建出果园生态控制与修复方法，解决了薇甘菊依靠化感作用形成优势种群的生态问题，取得了防控薇甘菊效果达90.0％以上，本地植物多样性提高了15.0％以上的实质性、创造性和先进性的技术效果。与现有技术相比具有如下突出优点：

(1)目前国内外对入侵杂草薇甘菊的防控，主要采用物理防治、化学防治或农业防治手段，难以克服其选择性和安全性不足，对其它植物普遍存在直接性、间接性或隐性受害风险，因此难以实现生态控制与修复的根本性问题。本技术发明以薇甘菊入侵地域的本地物种资源化发掘与应用，具有高效、绿色和安全性，能更好满足可持续控制的需求。

(2)迄今为止，对入侵杂草的替代控制研究，虽然已有对薇甘菊、紫茎泽兰和豚草等的大量替代物种资源研发，但普遍关注的替代物种与入侵物种的种间竞争，包括生态位的占据、资源的竞争与瓜分、以及对其生长环境造成的胁迫性等。本技术发明基于替代物种对薇甘菊化感作用的耐受性、选择性及其竞争性，研发构建出不同类型替代物种的最佳适应、生存和繁衍的关键技术，有利于在热带果园的种群建立、竞争和生物取代，更好实现可持续防控的作用。

(3)长期以来的替代物种应用于薇甘菊的防控中，普遍关注的是通过种间竞争对该入侵杂草的生长、繁殖和种群的生态调控作用。本技术发明进一步基于薇甘菊化感作用的选择性，发明出饭苞草、邹叶狗尾草和蒲公英等具有良好经济价值和生态价值的替代物种，并依据其对薇甘菊化感作用的影响，创造出结合生态控制的措施来恢复物种及其抵御性的构建方法，实现对薇甘菊入侵果园的生态修复，取得对该重大入侵杂草防效达到90.0％以上，提高入侵果园的植物多样性15.0％以上的技术效果，解决了薇甘菊依靠化感作用形成单优种群的生态问题。

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。

术语：

生物量：植物单株或单位面积的地上部分的鲜重。

植株鲜重(g)：指新鲜植株地上部分的重量。

化感作用：指薇甘菊通过次生代谢化感物质到其生境，并对其它伴生植物产生直接或间接的影响，表现为促进作用(化感正效应)或抑制作用(化感负效应)。

植物盖度：指调查植物(本发明所指薇甘菊)在单位面积的覆盖度(％)。

密度即植物密度：指单位面积植物的植株数(株/m²)。

实施例1入侵杂草薇甘菊的竞争作用及其替代物种的筛选

试验材料：外来入侵杂草薇甘菊(Mikania micrantha H.B.K)的材料采自德宏州芒市遮放镇。本地植物种类依据云南省热带水果(橘子、柠檬、荔枝、枇杷和百香果等)种植园的发生情况，通过调查、采集、扩繁和预实验等，选出4类16种植物对薇甘菊的竞争性状系统研究，包括:

A类为一年生单子叶植物A1饭苞草(Commelina bengalensis)、A2鸭跖草(Commelina communis)、A3荩草(Arthraxon hispidus)和A4狗尾草(Setaria viridis)。

B类为一年生双子叶植物B1红薯(Ipomoea batatas)、B2马齿苋(Portulacaoleracea)、B3铁苋菜(Acalypha australis)和B4龙葵(Solanum nigrum)。

C类为多年生单子叶植物C1皱叶狗尾草(Setari aplicata)、C2滇蔗茅(Erianthusrockii)C3枫茅(Cymbopogon winterianus)和C4荻(Triarrhena sacchariflora)。

D类为多年生双子叶植物D1猪屎豆(Crotalaria pallida)、D2蒲公英(Taraxacummongolicum)、D3臭灵丹(Laggera pterodonta)和D4艾蒿(Artemisia argyi)。

试验方法：实验材料所述的4类不同生活周期型16种本地植物与薇甘菊的竞争及其性状观测，参照目前欧美国家和中科院植物研究所植物物种生物多样性功能试验区的建立方式，分别按照每种植物与薇甘菊在总密度固定192株/小区(16m²)下，设置3:1、1:1和1:3三种密度配比组合(见系列1-2至1-4)，并分别以该入侵杂草(系列1-5)及其替代植物(系列1-1)单独种植作为观测对照。每种组合系列均设4次重复，在云南省德宏州芒市遮放镇户允村(东经98.278274，北纬24.238346，海拔822.4m)的荒地同质园实施，采取完全随机区组排列。

系列1-1：本地植物12株/m²，与入侵杂草薇甘菊0株/m²的单独种植。

系列1-2：本地植物9株/m²，与入侵杂草薇甘菊3株/m²的密度配比为3:1。

系列1-3：本地植物6株/m²，与入侵杂草薇甘菊6株/m²的密度配比为1:1。

系列1-4：本地植物3株/m²，与入侵杂草薇甘菊9株/m²的密度配比为1:3。

系列1-5：本地植物0株/m²，与入侵杂草薇甘菊12株/m²的空白对照。

大田应用前30～45天，采用育苗盘将测试植物材料常规播种育苗，待薇甘菊竞争实验地区降雨土壤潮湿后，挑选株高6～8cm均匀一致的幼苗按照实施系列1-1至1-5分别移栽至试验小区，株行距30×45cm。每种本地植物分别与薇甘菊混栽至50天，每小区随机调查5株薇甘菊的主茎长度(cm)、节间长度(cm)、分枝数(个)和叶面积(cm²)等表型特征。每小区移栽后75天随机取样10株本地植物和入侵杂草薇甘菊，称量植株鲜重(g)。各本地植物与实施系列1-1对应植物的生物量(Ya)相比计算其相对产量(RYa)；而各处理的薇甘菊与实施系列1-5的生物量(Yb)相比计算该入侵杂草的相对产量(RYb)，计算分析相对产量(RY)、相对产量总和(RYT)和竞争平衡指数(CBa)，具体计算公式如下：

(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、入侵物种分别单种时，的单株生物量(即本实施系列1-1和1-5)；Yab和Yba分别表示本地物种与入侵物种混种时，本地物种、入侵物种的单株生物量；RYa和RYb分别表示本地种和入侵种混种时，本地物种、入侵物种的相对生物量。当RYa＞1说明本地种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说明本地物种与入侵物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说明本地物种与入侵物种不存在竞争作用。

(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物种强，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物种。

试验结果：通过观测薇甘菊在与16种不同本地植物竞争中的植株表型性状，发现该入侵杂草在与一年生单子叶植物(A1饭苞草、A2鸭跖草、A3荩草和A4狗尾草)或多年生单子叶植物(C1皱叶狗尾草、C2滇蔗茅、C3枫茅和C4荻)竞争中表型为主茎和茎节长显著缩短，但分枝和节茎数有所增加，但差异不显著；而与一年生双子叶植物(B1红薯、B2马齿苋、B3铁苋菜和B4龙葵)或多年生双子叶植物(D1猪屎豆、D2蒲公英、D3臭灵丹和D4艾蒿)竞争中表型为分枝和节茎数显著减少，但主茎和茎节长有所增加，但差异不显著。

通过表1对16种本地植物与薇甘菊在不同密度比例下的竞争测定，主要表现为利用替代物种控制该外来入侵杂草，由于本地种和外来物种在不同密度下的种内或种间互作结果(RYa或RYb)，决定其对薇甘菊是否存在竞争作用(RYT)和能否有竞争优势(CBa)而能取得替代控制效果，结果可以看出：

(1)一年生单子叶植物除鸭跖草(A2)外的其余三种植物饭苞草、荩草和狗尾草，在其分别与薇甘菊的密度比例达到3:1(实施系列1-2)和1:1(实施系列1-3)处理，竞争平衡指数(CBa)大于0而可作替代物种，且这两种密度处理的种间竞争作用差异不显著。

(2)多年生单子叶植物除荻(C4)外的其余三种植物枫茅、皱叶狗尾草、滇蔗茅，同样在其分别与薇甘菊的密度比例达到3:1(实施系列1-2)和1:1(实施系列1-3)处理，竞争平衡指数(CBa)大于0而可作替代物种，但其密度比3:1处理显著较1:1处理的效果好。

(3)一年生双子叶植物除铁苋菜(B3)外的其余三种植物红薯、马齿苋和龙葵，则在其分别与薇甘菊的密度比例达到1:1(实施系列1-3)和1:3(实施系列1-4)处理，竞争平衡指数(CBa)大于0而可作替代物种，但其密度1:1处理显著较1:3的效果好。

(4)四种多年生双子叶植物猪屎豆、蒲公英、臭灵丹和艾蒿，同样在分别与薇甘菊的密度比例达到1:1(实施系列1-3)和1:3(实施系列1-4)处理，竞争平衡指数(CBa)大于0而可作替代物种，且两种密度处理的竞争作用差异不大。

上述结果表明，所筛选出的4种类型13种植物(饭苞草、荩草、狗尾草、枫茅、皱叶狗尾草、滇蔗茅、红薯、马齿苋、龙葵、猪屎豆、蒲公英、臭灵丹、艾蒿)是对薇甘菊具有较强竞争能力的物种，其性状和密度均对其种间竞争能力及其替代控制效果有显著影响；所筛选到的3种一年生单子叶植物和3种多年生单子叶植物，均在其分别与薇甘菊密度比例为3～1:1时具有较强的竞争能力而可作为该入侵杂草的替代物种(即替代物种:薇甘菊密度比为3～1:1)，而且一年生单子叶植物替代应优选其密度比例1:1的比例组合(即替代物种:薇甘菊密度比为1:1)；而所筛选到的3种一年生双叶植物和3种多年生双子叶植物，均在其与薇甘菊密度比例为1:1～3，由于对薇甘菊具有较强的竞争能力而可作为该入侵杂草的替代物种，而且一年生双子叶植物替代同样应优选1:1的比例组合。

表1薇甘菊的种间竞争及其替代物种筛选

注：表1中各实施系列中的本地物种RYa分别以其生物量(Rab)与实施系列1-1单独种植生物量(g)作为对照比较。其中对照植株鲜重分别为A1(Ra＝45.1g)、A2(Ra＝33.2g)、A3(Ra＝19.8g)、A4(Ra＝51.2g)、B1(Ra＝185.3g)、B2(Ra＝176.2g)、B3(Ra＝164.9g)、B4(Ra＝163.4g)、C1(Ra＝229.3g)、C2(Ra＝269.8g)、C3(Ra＝236.3g)、C4(Ra＝258.6g)、D1(Ra＝327.2g)、D2(Ra＝305.2g)、D3(Ra＝319.5g)和D4(Ra＝307.6g)；而薇甘菊的RYb则以其生物量(Rba)与实施系列1-5单独种植薇甘菊处理的鲜重(352.6g)作为对照比较计算。

实施例2入侵杂草薇甘菊对替代物种的化感作用差异

2.1试验材料：依据实施例1通过本地植物对薇甘菊的种间竞争能力测定、评价和替代物种筛选结果。以薇甘菊作为化感供体植物，饭苞草、马齿苋和皱叶狗尾草等13个替代物种，以及国际公认的化感模式受体植物莴苣为化感生测植物(化感受体受体植物见表2实施系列2-1至2-14)。分别以薇甘菊化感潜力差异的4类果园土壤作测试(见样地标记A、B、C和D)

2.2试验方法：

2.2.1薇甘菊入侵土壤样地选择，选择生态地理、土壤类型和质地相同的柑橘园。具体为云南省德宏州芒市凤平镇(东经98.45499，北纬24.364604，海拔857.5m)；土壤类型为红壤(有机质36.74g/kg，全氮1.48g/kg，全磷1.29g/kg，全钾7.10g/kg，pH 7.88)。依据薇甘菊的发生时期及其发生情况选择并标记出4块样地(总面积600～900m²)，分别为：

样地A：无薇甘菊种群样地(薇甘菊盖度为0％)。

样地B：薇甘菊入侵发生不足2年，尚未形成优势种群(薇甘菊盖度＜30％)。

样地C：薇甘菊入侵发生3年，基本形成优势种群(薇甘菊盖度30～60％)。

样地D：薇甘菊入侵发生大于3年已形成优势种群(薇甘菊盖度＞60％)。

2.2.2化感作用样地的取样及替代物种种植，各样地B、样地C和样地D的取样方法均如下：在样地中的薇甘菊幼苗生长2-3个茎节时，将样地薇甘菊随机5点取样，取薇甘菊连带其根际周围土表10厘米以上土壤装入塑料盆(半径12cm)并搬运至温室，每盆3-5株薇甘菊，每块样地14盆。待盆栽的薇甘菊幼苗成活后，每盆间苗保留均匀一致的3株薇甘菊。采用Fujii等人创立的莴苣作模式受体的“植物根箱法”检测化感作用(Allelopathy ofvelvetbean:Its discrimination and identification of L-DOPA as acandidate ofallelopathi substances,Japan Agri.Res.Quat.1992,25:238-247)，分别在每块样地的14个塑料盆中薇甘菊周围播种表2所述的13种替代植物(每盆播种一种替代植物)，每盆播种20粒种子。

空白对照：取薇甘菊发生样地B、C、D土样时，同时采用2.2.2相同方法对无薇甘菊种群的样地A取土壤。

2.2.3薇甘菊化感作用的测定，在温度25～28℃，空气湿度65～70％的温室培养生物测定，生测过程保持塑料盆土壤湿润状态，时常对塑料盆中薇甘菊修剪保留1个茎节，以排除其竞争作用对化感作用测试的干扰。每天调查化感受体植物的出苗率(％)；培养至第20天取出受体植物植株清除根际土壤后，调查受体植物的株高(cm)、根长(cm)和鲜重(g)；分别以未发生薇甘菊且单独种植的对应受体植物为空白对照(CK)，计算受体植物的化感作用指数RI_株高，RI_根长，RI_鲜重，以及受体植物的化感作用综合指数(RIS)。

2.2.4薇甘菊的化感作用采用Williamson等(Biossays for allelopathymeasuring treatment response withing dependent controls.Chemical Journal，1988，14:181-187)方法计算分析，RI＝TR/CK，其中，RI为受体植物化感作用指数，TR为处理中的化感受体植物在化感供体植物(薇甘菊)共生下的株高(cm)、根长(cm)或鲜重(g)值，空白CK为对应的化感受体植物在未有化感供体植物共生而单独生长下的株高(cm)、根长(cm)或鲜重(g)值；莴苣是一种国际公认生物检测植物化感作用的模式受体植物。本研究检测薇甘菊对其它替代物种的化感作用，并与莴苣这种化感模式受体植物对比、评价和判断。主要指标为受体植物的株高、根长和鲜重的化感作用指数(RI)[RI＝处理的株高、根长或鲜重/对照株高、根长或鲜重]，算数平均值RIS评价样地的化感作用综合指数，即RIS＝(RI_株高+RI_根长+RI_鲜重)/3，RIS为化感作用综合指数。当RIS＞1为化感正效应，表示对受体植物有促进作用；当RIS＜1时为化感负效应，表示对受体植物有抑制作用，且RIS值越小表示对受体植物的化感抑制作用越强。

2.2.5试验结果：基于实施例1对薇甘菊替代物种的筛选，通过在薇甘菊不同入侵时间、程度和化感效应累积的土壤情况种植替代物种，科学观测其生长表型，并以未入侵薇甘菊情况的空白对照比较，分析薇甘菊的化感作用(结果见表2)，统一采用国际化感作用公认的化感模式受体植物莴苣生物测定薇甘菊在不同样地的化感作用结果为基准，可见：在薇甘菊入侵发生不足2年，薇甘菊盖度＜30％尚未形成优势种群样地B的化感模式受体植物莴苣的化感作用综合指数RIS＞0.8；在薇甘菊入侵发生3年，薇甘菊盖度达到30～60％基本形成优势种群样地C的化感模式受体植物莴苣的化感作用综合指数RIS为0.5～0.8；在薇甘菊入侵发生大于3年，薇甘菊盖度＞60％已形成优势种群样地D的化感模式受体植物莴苣的化感作用综合指数RIS＜0.2。

本技术发明采用的13个本地物种作为化感受体植物测定结果，并结合国际通用的化感模式受体植物莴苣反应(实施系列2-14)可见，统一以化感模式受体植物莴苣株高、根长和鲜重的化感指数测定样地B、样地C和样地D三块样地的化感作用指数(RI)和化感作用综合指数(RIS)，样地B的化感模式受体植物莴苣化感作用综合指数RIS＞0.8，样地C的化感模式受体植物莴苣化感作用综合指数RIS为0.5～0.8，样地D的化感模式受体植物莴苣化感作用综合指数RIS＜0.2。并且表现出：

(1)样地B，薇甘菊对一年生单子叶植物饭苞草和荩草反应出具有促进作用的化感正效应(饭苞草的RIS＞1、荩草的RIS＞1)，而对样地C和样地D反应较弱的化感负效应(0.8＜饭苞草的RIS＜1，0.8＜荩草的RIS＜1)。

(2)样地B和样地C，薇甘菊对一年生双子叶植物红薯和马齿苋都反应出促进作用的化感正效应(RIS＞1)，但在样地D反应中等化感负效应的抑制作用(0.5＜RIS＜0.8)。

(3)样地D，薇甘菊对多年生双子叶植物猪屎豆和艾蒿反应出较强化感负效应的明显抑制作用(RIS＜0.2)，而样地C则反应出一定的化感负效应(RIS＜0.8)。

(4)样地B、C、D，薇甘菊均对多年生单子叶植物皱叶狗尾草和枫茅反应出较弱的化感负效应(0.8＜RIS＜1)，且差异不大。

(5)样地B、C、D，薇甘菊的对一年生单子叶植物狗尾草、一年生双子叶植物龙葵、多年生单子叶植物滇蔗茅、多年生双子叶植物猪屎豆和艾蒿均为化感负效应(RIS＜1)，对这些植物明显的抑制作用，且随着薇甘菊种群优势增强，其化感抑制作用的负效应越强。

表2薇甘菊对不同受体植物的化感作用比较

注：表2中，RI₁表示受体植物株高的化感作用指数，RI₂表示受体植物根长的化感作用指数，RI₃表示受体植物鲜重的化感作用指数，同一列化感作用指数±数值后均是4次重复的平均值和标准差结果，小写字母表示方差分析多重比较P＝0.05。。

通过上述生物测定结合标准差分析表明：

(1)在莴苣化感作用综合指数RIS＞0.8的样地B，较适合替代种植2种一年生单子叶植物饭苞草、荩草，或2种一年生双子叶植物红薯、马齿苋(这些植物的RIS＞1)。

(2)在莴苣化感作用综合指数RIS为05～0.8的样地C，较适合替代种植2种一年生双子叶植物红薯、马齿苋，其次适合替代种植多年生双子叶植物臭灵丹、蒲公英2种。(红薯RIS＞1、马齿苋RIS＞1、臭灵丹RIS＝1.00、蒲公英RIS＝0.99)。

(3)在莴苣化感作用综合指数RIS＜0.2的样地D，较适合替代种植多年生单子叶植物皱叶狗尾草、枫茅，以及一年生单子叶植物饭苞草、荩草。(皱叶狗尾草RIS＝0.86、枫茅RIS＝0.91、饭苞草RIS＝0.83、荩草RIS＝0.81)。

因此，本实施例2的技术效果分别支撑本发明技术方案2、3、4薇甘菊替代物种及其技术特征，即根据薇甘菊发生样地所产生的化感作用，因地制宜选择对薇甘菊所产生的化感负效应(抑制作用)较小的耐受性替代植物，也是后续实施例发明的科学基础。

实施例3替代控制结合农业防治措施对薇甘菊的防治

试验材料：饭苞草、荩草、皱叶狗尾草、枫茅、红薯、马齿苋、臭灵丹和蒲公英8种本地植物作为替代控制薇甘菊测试。

试验方法：基于实施例2的样地B(薇甘菊盖度<30％，对莴苣的化感作用综合指数RIS＞0.8)、样地C(薇甘菊盖度30～60％，对莴苣的化感作用综合指数RIS为0.5～0.8)和样地D(薇甘菊盖度>60％，对化感模式受体植物莴苣的化感作用综合指数RIS＜0.2)的常年薇甘菊平均密度分别为3株/m²、4-6株/m²和9/株m²以上，采用筛选出对薇甘菊化感作用反应较小的8种本地植物(见实施例3试验材料)，并结合实施例1中各替代物种与薇甘菊的基本苗分别采取替代物种:薇甘菊的密度比1:1、替代物种:薇甘菊的密度比3～1:1、替代物种:薇甘菊的密度比1:1～3的3种密度配比，按照如下4类土壤耕作方式和3类种植方式设置如下12个实施系列，并以三种薇甘菊密度(即3株/m²、4-6株/m²和9/株m²以上)的同田未管理的薇甘菊自然发生小区设为空白对照(CK)开展田间试验、评价和筛选。

土壤耕作按照替代物种种植前的耕作方式分为(Ⅰ)深耕、(Ⅱ)浅耕、(Ⅲ)免耕或(Ⅳ)深浅轮耕四种实施方式，其中：

深耕指播种前对土壤翻犁且深度达到15cm表土以下。

浅耕指播种前对土壤只翻犁5cm以上表土。

免耕指不翻犁土壤。

深浅轮耕指上年深耕而次年浅耕。

替代物种的种植方式分为(a)间种、(b)混种和(c)套种，其中：

间种指在薇甘菊出苗期及其发生区域，相间种植替代物种。

混种指在薇甘菊出苗期及其发生区，无规则撒播替代植物混合入薇甘菊种群中。

套种指薇甘菊幼苗出齐后25～30天，种植替代物种于果园行间。

所述薇甘菊出苗期是指当降雨后薇甘菊种子萌发出土并生长。所述薇甘菊幼苗出齐是指薇甘菊种子基本完全萌发，幼苗数量稳定不再增长。

通过上述土壤耕作和种植模式组合共得12个试验实施系列，具体：实施系列3-1(Ⅰa)、3-2(Ⅰb)、3-3(Ⅰc)；3-4(Ⅱa)、3-5(Ⅱb)、3-6(Ⅲc)；3-7(Ⅲa)、3-8(Ⅲb)、3-9(Ⅲc)；3-10(Ⅳa)、3-11(Ⅳb)、3-12(Ⅳc)；并在三种薇甘菊自然发生盖度<30％、30～60％和>60％)的样地(发生密度分别为3株/m²、4-6株/m²和9/株m²以上)，均分别设置空白对照(CK)，即实施系列13。

样地B、样地C、样地D三块薇甘菊样地均分别在试验材料所述的8个替代物种播种后第75天调查各替代物种和薇甘菊的盖度情况(％)；第120天取薇甘菊植株及其土样，按照实施例2用化感模式受体植物莴苣生物检测化感作用；各替代物种结合耕作、栽培措施得农业防治薇甘菊效果，以各处理(4次重复小区试验)结果与空白对照(CK)比较，按照本领域杂草防效(％)的通用评价指标，计算后多重比较和筛选。

具体公式为：防效(％)＝(CK-TR)×100/CK。

式中CK为空白对照的薇甘菊盖度(％)；TR为处理的薇甘菊盖度(％)。

试验结果：通过样地B、样地C、样地D 3块样地8种替代物种控制薇甘菊，结合12种耕作、种植方式的农业防治措施组合的技术效果，可以看出在薇甘菊盖度<30％的情况下(样地B)，采用一年生单子叶植物饭苞草和荩草，或一年生双子叶植物红薯和马齿苋，结合深浅轮耕后间种、替代物种与薇甘菊的密度比例达1:1，可取得对薇甘菊防效达90％以上较好技术效果(即支持本发明技术方案2、3所述的技术方案和技术特征)。但在薇甘菊盖度≥30％的情况应用，各替代物种及其密度比例，结合任何农业防治措施应用，均未对该入侵杂草取得理想防效(防效80.0％以下)，需通过实施例4至实施例5进一步探索其它的结合措施。薇甘菊不同入侵危害程度下的替代控制结合农业防治措施的技术特征及其效果如下：

(1)在薇甘菊尚未形成优势种群(化感模式受体植物莴苣的化感综合指数RIS＞0.8，薇甘菊盖度<30％)的样地B应用

各替代植物结合不同耕作控草和栽培控草的农业防治措施应用，在薇甘菊盖度<30％的样地B实施技术效果见表3。结果表明：农业防治措施在薇甘菊入侵发生优势较小的样地应用，耕作控草方式以深浅轮耕效果相对较好，其次是浅耕和深耕，免耕效果相对较差；而深浅轮耕并结合替代植物的栽培控草效果则以间种>混种>套种方式。通过实施系列筛选，结果可见替代控制结合深浅轮耕并采取间种方式(系列3-10Ⅳa)控草效果显著较好，并最好以一年生单子叶植物(饭苞草和荩草)分别与薇甘菊的密度比1:1组合应用，防效达92.5％以上；其次是一年生双子叶植物(红薯和马齿苋)控制薇甘菊效果达90.0％以上。

表3替代控制结合农业防治措施在样地B(薇甘菊盖度<30％)的应用效果

注：表3中数据方差分析结果，**为极显著，*为显著。各比例均是替代物种:薇甘菊的密度比，如在饭苞草栏目中的3:1为饭苞草:薇甘菊的密度比为3:1，其余类推。

(2)在薇甘菊初步形成优势种群(化感模式受体植物莴苣的化感综合指数RIS为0.5～0.8，薇甘菊盖度30～60％)的样地C应用

各替代植物结合不同耕作控草和栽培控草的农业防治措施在薇甘菊盖度为30～60％的样地C应用，其实施技术效果见表4。结果表明：农业防治措施在该入侵杂草初步形成优势种群的样地应用，耕作控草方式以深耕控草效果相对较好，其次是深浅轮耕，而免耕和浅耕控草的效果相对较差；而结合替代植物的栽培控草效果则以套种>间种>混种方式。通过实施系列筛选结果可见，替代植物以结合深耕并采取套种方式(实施系列3-3Ⅰc)防控薇甘菊的效果相对较好，并最好以一年生双子叶植物红薯、马齿苋，或多年生双子叶植物臭灵丹、蒲公英在其植物分别与薇甘菊密度比例1:1～3组合应用，防效可达75.0～80.0％。但在此替代植物结合耕作控草和栽培控草措施下仍然不能取得理想的防效，尚残留20～25％的薇甘菊植株需要进一步防治。

表4替代控制结合农业防治措施在样地C(薇甘菊盖度30～60％)的应用效果

注：表4中数据方差分析结果，**为极显著，*为显著。各比例均是替代物种:薇甘菊的密度比，如在饭苞草栏目中的3:1为饭苞草:薇甘菊的密度比为3:1，其余类推。

(3)在薇甘菊完全形成优势种群(化感模式受体植物莴苣的化感综合指数RIS＜0.2，薇甘菊盖度>60％)的样地D应用

各替代植物结合不同耕作控草和栽培控草的农业防治措施应用，在薇甘菊盖度大于60％的样地D实施技术效果见表5，结果表明：农业防治措施在该入侵杂草完全形成优势种群的样地应用，耕作控草方式以浅耕或免耕控草效果相对较好，其次是深耕控草，而深浅轮耕控草效果最差；而结合替代植物的栽培控草效果则以混种>套种>间种方式。通过实施系列筛选结果可见，各替代植物结合免耕或浅耕并采取混种方式(实施系列3-8Ⅲb和3-5Ⅱb)控草效果相对较好，并最好以多年生单子叶植物皱叶狗尾草和枫茅分别与薇甘菊的密度比3～1:1组合应用，防控该入侵杂草效果可达70.7～75.0％；其次是一年生单子叶植物饭苞草和荩草，分别与薇甘菊的密度比3～1:1组合应用，防控该入侵杂草效果可达到60.0％～66.4％。但在此替代植物结合耕作控草和栽培控草措施下仍然不能取得理想的防效，尚残留25.0～40.0％的薇甘菊植株需要进一步防治。

表5替代控制结合农业防治措施在样地D(薇甘菊盖度>60％)的应用效果

注：表5中数据方差分析结果，**为极显著，*为显著。各比例均是替代物种:薇甘菊的密度比，如在饭苞草栏目中的3:1为饭苞草:薇甘菊的密度比为3:1，其余类推。

实施例4替代控制结合物理防治措施对薇甘菊的防效

试验材料：一年生双子叶植物红薯、马齿苋和多年生双子叶植物臭灵丹和蒲公英作为薇甘菊的替代物种。

试验方法：基于实施例3的样地C(化感模式受体植物莴苣的化感综合指数RIS为0.5～0.8，薇甘菊盖度在30～60％)，在该入侵杂草初步形成优势种群的样地中，所筛选获得效果相对较好的4种替代植物(红薯、马齿苋、臭灵丹、蒲公英)，并且在替代植物与薇甘菊的密度比1:1～3配置下，结合深耕和套种的耕作控草和栽培控草措施，效果相对较好。然而，实施例3样地C中红薯、马齿苋、臭灵丹和蒲公英的实验所取得替代控制薇甘菊的效果为75.0～80.0％，防效仍不理想而需进一步控制所残留20～25％的薇甘菊植株。鉴于所需防除的薇甘菊与这4种替代植物均属于双子叶的阔叶植物，难有高效、安全的选择性除草剂进行化学防治，但是通过替代植物的行(条)套种栽培，也给人工除草方式的物理防治带来方便。本实施例4通过替代控制+物理防治的组合，对实验材料所述的4种替代植物分别开展如下实施系列。所述物理防治是指在薇甘菊杂草营养生长期，通过刈割薇甘菊全部地上的植株或者铲除方式铲除薇甘菊全部地上的植株进行人工或者机械除草。

系列4-1：替代控制，各替代植物红薯、马齿苋、臭灵丹或蒲公英均以(3～4株/m²)，按照替代植物与薇甘菊(4～6株/m²)的密度比例为1:1～3分别替代控制薇甘菊(同实施例1中系列1-3和系列1-4)。

系列4-2～4-6是在同系列4-1替代控制基础上，根据薇甘菊主茎的不同长度cm(标记为MSL)阶段分别确定物理防治时期。具体如下：

系列4-2：系列4-1替代基础上+阶段A物理防治(时期A：MSL＜15cm)。

系列4-3：系列4-1替代基础上+阶段B物理防治(时期B：15cm≤MSL＜30cm)。

系列4-4：系列4-1替代基础上+阶段C物理防治(时期C：30cm≤MSL＜45cm)。

系列4-5：系列4-1替代基础上+阶段D物理防治(时期D：45cm≤MSL＜60cm)。

系列4-6：系列4-1替代基础上+阶段E物理防治(时期E：60cm≤MSL＜75cm)。

系列4-7：未采取替代控制和物理防治的薇甘菊自然发生(6～18株/m²)的空白对照(CK)。

系列4-8至系列4-12：在薇甘菊自然发生(4～6株/m²)且未采取替代控制，分别依次同4-2至系列4-6的时期(A、B、C、D、E)采用的物理防治。

上述实施系列的实验地点同实施例3样地C，土壤耕作在替代植物种植前深耕，薇甘菊苗后25～30天，在果树行间按照行间距40～50cm套种替代植物。各实施系列处理均设4次重复，小区(20m²)完全随机排列。调查方法同实施例3在替代种植后第75天调查实施系列处理薇甘菊的盖度情况(％)；第120天取薇甘菊植株及其土样，按照实施例2用化感模式受体植物莴苣生物检测化感作用；各实施系列防治该入侵杂草的效果，同实施例3以薇甘菊的盖度与实施系列4-7的空白对照(CK)比较，具体对薇甘菊的防效公式与实施例3相同。

试验结果：薇甘菊在不同入侵地块的生长速度，受到其入侵生境的水肥、温湿和光照等显著影响而表型差异较大。通过本实施例对薇甘菊科学观测，在薇甘菊幼苗生长25～60天期间根据其主茎生长的长度情况，确定物理防治时期结合铲除薇甘菊。通过系列物理防治时期的中耕除草实施系结果表明，在未开展替代控制，仅采取物理防治情况下(实施系列4-8至4-12)，随着薇甘菊生长阶段越后，而物理防治效果越好；而在替代控制为核心的实施系列中(实施系列4-2至4-6)则物理防治阶段越早则效果越好。表6结果可以看出，通过替代控制结合物理防治的效果显著较单独替代控制效果(实施系列4-1)或者单独物理防治(实施系列4-8至4-12)的效果显著好，其中：一年生双子叶红薯或马齿苋替代控制处理中，结合薇甘菊主茎长度小于15cm的时期A进行物理防治效果最好，对该入侵杂草的防效达95.0％以上，其次是15cm≤薇甘菊主茎长度＜30cm的时期B进行物理防治的防效达90.0％；同样在多年生双子叶臭灵丹或蒲公英的替代控制处理中(实施系列4-2和4-3)，结合薇甘菊主茎长度小于15cm的时期A和时期B(15cm≤15薇甘菊主茎长度＜30cm)的进行物理防治效果相对较好，对该入侵杂草的防效达92.0％以上。这4种替代植物控制薇甘菊处理实施系列中，结合薇甘菊主茎生长情况，并在其长度达到15.0～30.0cm为较好的物理防治时期，防效达90％以上且较单独替代控制(实施系列4-1的防效75.3～79.6％)提高15.0％以上，较同时期A或B单独实施物理防治(系列4-8和4-9)的防效46.8～55.5％高35.0％以上。

进一步通过化感模式受体植物莴苣生物检测了不同替代控制、物理防治、以及替代控制结合物理防治处理实施系列下薇甘菊的化感作用，表6结果可以看出，各替代控制结合薇甘菊主茎生长到15cm以前的时期(实施系列4-2)，具有化感正效应(化感模式受体植物莴苣RIS≥1.0)；薇甘菊主茎生长到15～30cm的时期(实施系列4-3)，无明显的化感负效应(化感模式受体植物莴苣RIS≥0.95)，且与单一替代控制(4-1)差异不显著，表明对替代物种及其它植被物种抑制作用极小；替代控制处理到薇甘菊主茎长60cm以后再进行物理防治(实施系列4-6)，化感抑制的负效则显著增强(RIS<0.8)；而单一的物理防治到此阶段实施则化感负效应更强(实施系列4-11和4-12)，其对受体植物莴苣的化感作用指数RIS达到0.65及以下。上述结果表明，通过替代控制结合关键的物理防治时期，能有效控制薇甘菊及其化感作用的危害。

综上通过薇甘菊替代控制结合物理防治的实施的化感作用和替代效果测定分析，结果表明，利用叶红薯、马齿苋、臭灵丹和蒲公英4种一年生或多年生双子叶替代植物控制薇甘菊，并薇甘菊主茎生长至30cm以前(本实施系列4-2和4-3)，结合物理防治替代植物行间的深耕套种对薇甘菊防治效果较好(防效达90.0％以上)，显著提高了单一替代控制或者单一物理防治措施的防效，即采取的技术特征是果园薇甘菊盖度在30～60％时，采取深耕(达土表15cm以下)后，选择红薯、马齿苋、臭灵丹或蒲公英作为替代植物，并按照替代植物与薇甘菊密度(株/m²)的密度比1:1～3比例套种，待薇甘菊主茎生长至30cm以前(薇甘菊主茎生长＜30cm)结合中耕除草的一次性物理防治，对薇甘菊防效达90.0％以上(即支持本发明技术方案4、5所述技术方案和技术特征)。

表6替代控制结合物理防治措施对薇甘菊的防效(％)

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注：表6中盖度均指薇甘菊的盖度，系列4-7的空白对照薇甘菊盖度为4个小区的实测值，而计算不同物种及其实施系列的防效则采用空白对照(CK)的4次重复的平均数值(48.1％)计算。RIS值均是指采用莴苣作为化感受体植物的生物检测结果。

实施例5替代控制与化学防治的协同组合

试验材料：一年生单子叶植物饭苞草和荩草、多年生单子叶植物皱叶狗尾草和枫茅作为薇甘菊的替代物种。

试验方法：基于实施例3的样地D(化感模式受体植物莴苣的化感作用综合指数RIS＜0.2，薇甘菊盖度>60％)，在该入侵杂草薇甘菊完全形成优势种群的样地中，所筛选获得效果相对较好的饭苞草、荩草、皱叶狗尾草和枫茅4种替代植物，并且在替代植物与薇甘菊的密度比例3～1:1配置下，结合浅耕或免耕的耕作控草和混种的栽培控草措施，效果相对较好。然而，实施例3中的皱叶狗尾草、枫茅、饭苞草和荩草实验所取得替代控制薇甘菊的效果为60.0～75.0％，防效仍不理想而需进一步控制所残留25～40％的薇甘菊植株。鉴于这4种替代植物所在薇甘菊入侵果园采取混种的栽培方式，薇甘菊发生量大且难于物理防治，但这4种替代植物均属于单子叶的禾本科植物，能够采取高效、安全的选择性除草剂进行化学防治。本实施例采用选择性除草剂二氯吡啶酸，通过替代控制+化学防治的组合，对试验材料所述的4种替代植物分别开展如下实施系列。

系列5-1：替代植物饭苞草、荩草、皱叶狗尾草和枫茅分别种植9～27株/m²，按替代植物与薇甘菊(9株/m²)密度比例3～1:1(同实施例1中系列1-2和1-3)实施该入侵杂草的替代控制。

系列5-2：系列5-1替代基础上+化学除草剂用量A[二氯吡啶酸60g(ai)/hm²]；

系列5-3：系列5-1替代基础上+化学除草剂用量B[二氯吡啶酸90g(ai)/hm²]；

系列5-4：系列5-1替代基础上+化学除草剂用量C[二氯吡啶酸120g(ai)/hm²]；

系列5-5：系列5-1替代基础上+化学除草剂用量D[二氯吡啶酸150g(ai)/hm²]；

系列5-6：系列5-1替代基础上+化学除草剂用量E[二氯吡啶酸180g(ai)/hm²]；

系列5-7：未采取替代控制和物理防治的薇甘菊自然发生(9株/m²)的空白对照(CK)；

系列5-8至5-12：化学防治的除草剂用量分别依次同系列5-2至5-6，且各系列替代控制均同系列5-7均未种植任何替代物种。

上述实施系列的实验地点同实施例3样地D，土壤耕作采取浅耕或者免耕方式，薇甘菊出苗期间(5月中下旬)按照替代物种与薇甘菊的密度比例范围，无规则撒播替代植物混合(混种)入其发生区。各实施系列处理均设4次重复，小区(20m²)完全随机排列。基于实施例4在薇甘菊主茎长15cm前(薇甘菊主茎长＜15cm)无化感抑制负效益的结果(实施系列4-8的化感作用综合指数RIS≥1.0)，本实施例5确定薇甘菊主茎长至10～15cm阶段依据各实施系列的除草剂用量，选择晴天采取兑水450L/hm²定向均匀茎叶处理喷雾防治。

实验调查与统计：

(1)防治效果的调查与评价：选择性除草剂二氯吡啶酸喷雾后30天，每小区随机5点(1m²/点)调查薇甘菊存活的株数(株/m²)和鲜重(g/m²)。按照杂草防治领域常用的鲜重防效(％)指标计算与评价各处理的效果，与实施系列5-7的空白对照(CK)比较，具体公式为：防效(％)＝(CK-TR)×100/CK；式中CK为空白对照的薇甘菊鲜重(g/m²)；TR为处理的薇甘菊鲜重(g/m²)。

(2)安全性和选择性调查与评价：在各使用了除草剂的实施系列，调查除薇甘菊之外的其它植物鲜重(g/m²)情况，并按照上述公式计算出药害率(％)。以不同除草剂用量下的薇甘菊鲜重防效(％)，建立毒力回归方程求解出对该靶标杂草防效90％的用量(即LC₉₀值)；通过对替代物种及其它非靶标植物的药害率(％)，建立毒力回归方程求解出对其它非靶标植物10％的用量(即LC₁₀值)；选择性指数(EI)＝非靶标植物的LC₁₀值/靶标杂草LC₉₀值。选择性指数越大，表明对薇甘菊的选择性越强和对其它植物的安全性越高。

试验结果：通过本实施例5在各本地植物替代控制薇甘菊的基础，结合薇甘菊主茎生长至10～15cm时施用不同剂量水平的选择性除草剂二氯吡啶酸，实施结果可以看出随着增加该除草剂用量，显著提高了对该入侵杂草的防治效果，但对其它非靶标植物的药害率也显著提高。在未开展替代控制，只有实施系列5-11和5-12施用二氯吡啶酸150g(ai)/hm²以上才能取得90％以上的防效，同时对其它非靶标植物的受害率也达到20％以上[受害率(％)＝(对照处理CK中薇甘菊除外的其它植物鲜重(g)-防治处理TR中薇甘菊除外的其它植物鲜重(g)×100/CK对照处理CK中薇甘菊除外的其它植物鲜重(g)]；而在各替代物种的实施系列中，实施系列5-3至系例5-4施用二氯吡啶酸达到90～120g(ai)/hm²就可对该防治的靶标杂草防效基本达到90％以上，而对其它非靶标植物的受害率也仅在10.0％以下。

表7替代控制结合化学防治措施对薇甘菊的防效(％)

注：表7中系列5-7的空白对照薇甘菊盖度为4个小区的实测值，而计算不同物种及其实施系列的防效则采用空白对照(CK)的4次重复的平均数值(2392.5g/m²)计算。而系列5-8至系列5-12均在无替代控制下应用，其对薇甘菊防效和对其它植物的药害率均相同，所以采用同数据分别与不同替代植物下应用进行多重比较。

通过表7数据，进一步对该防治靶标杂草与非靶标植物的毒力回归方程建立和LC₉₀值、LC₁₀值与选择性指数(EI)的求解。以实施系列5-8至5-12只开展化学防治的防效-除草剂用量为依据，获得对薇甘菊毒力回归方程为Y_非替代＝0.32667x+38.18(R²＝0.9687)，求解得该除草剂在非替代控制下防治薇甘菊效果达90％的用量(即LC₉₀值)为158.62g(ai)/hm²；对非靶标植物得毒力回归方程为Y＝0.162x-4.22(R²＝0.9388)，求解得LC₁₀值为87.78g(ai)/hm²，计算得选择性指数(EI)为0.55。而饭苞草、荩草、皱叶狗尾草和枫茅替代控制基础上(实施系列5-2至5-6)，该除草剂对薇甘菊得毒力回归方程分别为Y_饭苞草＝0.1497x+73.2(R²＝0.8814)、Y_荩草＝0.1537x+71.18(R²＝0.8794)、Y_{皱叶狗尾草}＝0.139x+75.4(R²＝0.8599)和Y_枫茅＝0.118x+80.22(R²＝0.9159)；通过各回归方程所求解得到得LC₉₀值，即在饭苞草、荩草、皱叶狗尾草和枫茅防治薇甘菊效果达到90％的二氯吡啶酸用量分别为112.89、123.01、105.04和82.88g(ai)/hm²；而对非靶标植物得毒力回归方程分别为Y_饭苞草＝0.0763x-2.12(R²＝0.9585)、Y_荩草＝0.064x+0.94(R²＝0.9414)、Y_{皱叶狗尾草}＝0.0637x-1.68(R²＝0.99730)和Y_枫茅＝0.0663x-1.39(R²＝0.9808)；通过各回归方程求解得LC₁₀值，即在饭苞草、荩草、皱叶狗尾草和枫茅下应用该除草剂并在非靶标对象受害率达到10％的二氯吡啶酸用量分别为158.85、141.56、183.36和171.79g(ai)/hm²；进一步所求解得选择性指数(EI)分别为1.41、1.15、1.70和2.07。

通过对比4种替代植物田间应用二氯吡啶酸LC₉₀值，并比较在非替代植物下应用的LC₉₀值，结果表明：同样获得对薇甘菊90％防效(即LC₉₀值)的情况下，实施了饭苞草、荩草、皱叶狗尾草和枫茅替代控制需二氯吡啶酸用量分别为112.89、123.01、105.04和82.88g(ai)/hm²，与非替代控制下的除草剂用量158.62g(ai)/hm²下降了22.5～47.8％(除草剂用量下降35.61～75.74g/hm²)；对该防治的靶标杂草选择性更强(即EI更大)，同样对替代物种及其它非防治靶标植物的LC₁₀值比较，在饭苞草、荩草、皱叶狗尾草和枫茅下应用该除草剂并在非靶标对象受害率达到10％的二氯吡啶酸用量分别为158.85、141.56、183.36和171.79g(ai)/hm²，与非替代控制下的除草剂LC₁₀值(87.78g/hm²)比较结果可以看出，对其它非靶标对象的安全性提高了50.0％以上。

综上通过薇甘菊替代控制结合化学防治的实施防效和安全性分析，结果表明，利用叶饭苞草、荩草、皱叶狗尾草和枫茅4种一年生或多年生单子叶禾本科替代植物控制薇甘菊，结合薇甘菊主茎生长至10～15cm阶段茎叶处理除草剂二氯吡啶酸，即采用的技术方案是替代物种与薇甘菊按照3～1:1密度比例浅耕或免耕混种，并在薇甘菊生长繁殖期一次性施用选择性除草剂二氯吡啶酸82.88～123.01g(ai)/hm²，可取得对薇甘菊90％以上的防效以及其它非防治对象受害率小于10％的技术效果，与单一替代控制或单一化学防治相比，取得了显著减少了该化学除草剂用量、增加了对该靶标杂草的防效(％)和对其它非靶标植物的安全性，即支持本发明技术方案6、7所述的技术方案和技术特征。

实施例6果园入侵杂草薇甘菊的生态控制与修复方法构建

由于外来恶性杂草薇甘菊的入侵，不仅对果树生长造成严重危害，而且由于其容易形成优势种群，通过化感作用和竞争作用严重影响其它植物的生长及其多样性。为因地制宜控制其种群并修复入侵生境，通过2015年以来开展薇甘菊入侵果园的发生危害特点监测结果分析，并对实施例1至实施例5所研发的关键技术进行集成构建。

调查地点：云南热带、亚热带地区薇甘菊入侵的柑橘、菠萝、荔枝、枇杷和柚子等分别设置实施系列6-1至6-7开展果园薇甘菊种群调查。

调查方法：薇甘菊入侵的上述果园各20个。薇甘菊出苗后3个月的生长旺盛期，分别按照果园四周(即田埂外3m，简称周边)、幼年果园(果树种植后果树树龄小于3年，简称幼龄)和成年果园(果树种植后果树树龄达3年及以上，简称成龄)，设置4条样带用方格法1m×1m样方20个调查统计出薇甘菊盖度小于30％，等于30～60％，大于60％的样方数量及其所占整个果园薇甘菊发生样方的百分率。按照上述3种盖度情况下记录样方的薇甘菊发生指标；①密度(D)＝样方内薇甘菊的个体数/样方面积(1m²)，相对密度(RD)＝(薇甘菊的密度/全部植物种的总密度)×100；②频度(F)＝薇甘菊出现的样方数/全部样方数，相对频度(RF)＝(薇甘菊的频度/全部植物种的总频度)×100；③优势度(DE)＝样方内薇甘菊的盖度，相对优势度(RDE)＝(薇甘菊的优势度/所有种的优势度之和)×100。并根据重要值(IV)＝[相对密度(RD)+相对频度(RF)+相对优势度(RDE)]/3公式，分别了解薇甘菊在把不同果园群落中重要值。

调查结果：通过柑橘、菠萝、荔枝、枇杷和柚子等7种薇甘菊入侵的果园调查，结果见表8。薇甘菊在果园周边盖度大于60％以上占所调查样方的50％以上，表明形成优势种群发生严重，其密度、多度和在群落中的重要值较大；其次是成龄果园中，以薇甘菊盖度30～60％的样方较多，占所调查样方总数的40％以上，基本形成优势种群，发生密度和频度较大，在群落中重要值高；而在幼龄果园则以薇甘菊盖度小于30％的样方较多，占所调查样方总数的70％以上，由于尚未形成优势种群，其发生密度和频度还较小，也在群落中重要值相对较低。

表8薇甘菊入侵果园的发生危害特点

因此，通过上述分析结合表8的不同果园及其生长阶段所遭受薇甘菊入侵发生的特点，基于实施例2至实施例5的不同薇甘菊盖度下的替代物种筛选、种植及其农业、物理和化学防治措施的技术特征研发及其技术效果验证，所集成构建出其生态控制与修复方法见表9。

表9入侵杂草薇甘菊生态控制与修复方法的构建

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注：表9中RIS是以国际公认的化感模式受体植物莴苣检测结果。

实施例7本技术发明效果检验和评价

通过2016～2019年期间近4年开展实施例1至实施例6的关键技术研发，2020年通过大田实验、检验和评价实施例6所集成构建的果园生态控制薇甘菊与修复方法，技术特征采用实施例6的表9，具体如下：

试验地点：云南省德宏州瑞丽市(东经97°68′29″，北纬23°86′75″)的薇甘菊入侵区域，选择薇甘菊入侵的两块相邻果园，其中一块为种植后果树树龄未足2年的幼龄柠檬，而另一块为种植后果树树龄为5年的成龄柠檬。

试验材料和方法：幼龄柠檬园中分别采用表9中方法A，分别间种饭苞草、荩草、红薯和马齿苋4种替代植物各3m×20m(分别标记为实施系列7-1、实施系列7-2、实施系列7-3、实施系列7-4)；成龄柠檬采用表9中方法B分别套种红薯、马齿苋、臭灵丹和蒲公英4种替代植物各3m×20m(分别标记为实施系列7-5、实施系列5-6、实施系列5-7、实施系列7-8)；而果园四周即果园周边则采用表9中方法C分别混种皱叶狗尾草、枫茅、饭苞草和荩草4种替代植物各种植3条3m×20m样带(分别标记为实施系列7-9、实施系列7-10、实施系列7-11、实施系列7-12)。各实施系列中的耕作控草、栽培控草、物理防治或化学防治等分别完全同表9中的方法A、B、C，并在每块果园均留出3m×20m样带即实施系列7-13、实施系列7-14、实施系列7-15作为相应地块不进行防控的空白对照(CK)。薇甘菊化感作用的测方法同实施例2分别在替代控制实施前和实施的次年5月分别进行生物测定。

调查、统计与评价方法：试验材料和方法所述的各实施系列，在替代种植后待入侵杂草薇甘菊现蕾期。用方格法将3m×20m样方分为60个方格，调查记录①密度(D)＝样方内薇甘菊的个体数/样方面积(1m²)，相对密度(RD)＝(薇甘菊的密度/全部植物种的总密度)×100；②频度(F)＝薇甘菊出现的样方数/全部样方数，相对频度(RF)＝(薇甘菊的频度/全部植物种的总频度)×100；③优势度(DE)＝样方内薇甘菊盖度，相对优势度(RDE)＝(薇甘菊优势度/所有种的优势度之和)×100。分别计算薇甘菊在各实施系列群落中的重要值(IV)＝(相对密度RD+相对频度RF+相对优势度RDE)/3。各替代植物的生态控制薇甘菊效果分别按照各样地对应的实施系列7-13至实施系列7-15的空白对照(CK)比较计算出防效，计算公式同实施列3即防效(％)＝(CK-TR)×100/CK。

替代控制入侵杂草薇甘菊后的生态修复效果，采用本地物种的生物多样性(D)、丰富度(R)和均匀度(J)三个指标进行统计和评价。①生物多样性(D)采用辛普森Simpson指数，D＝1-∑ni(ni-1)/〔n(n-1)〕；②物种丰富度采用Margalef指数R＝(S-1)/LnN；③物种均匀度采用PieLou指数J＝(-∑n i＝1pilnpi)/lnS。各式中涉及的S为样方中观察的物种数；pi＝ni/n，n为样方中各物种多度指标总和，ni为第i个种的多度指标，多度为样方中物种个体的数量。

试验结果：以薇甘菊在果园不同入侵程度的样地，按照实施例6集成构建的生态控制与修复方法，以替代控制为基础，结合耕作控草、栽培控草、物理防治或化学防治等应用后，对薇甘菊的生态控制及其生态修复效果调查，结果见表10。结果表明：薇甘菊的密度、频度和优势度分别与未进行防治的实施系列7-13至实施系列7-15对照(CK)相比显著下降(即防效)90.0％以上，其中以实施系列7-10(枫茅替代控制)效果最好，薇甘菊在其中的相对密度(RD)、相对频度(RF)和相对优势度(RDE)分别0.06、0.05和0.03，分别通过同田CK3中的0.71、0.78和0.83值，通过公式[(CK-TR)×100/CK]计算得到对相对密度(RD)、相对频度(RF)和相对优势度(RDE)的防效分别为91.5％、93.6％和96.4％。

通过试验前后的薇甘菊入侵土壤化感作用生物测定，对模式受体植物莴苣的化感作用表现为模式受体植物莴苣化感作用综合指数(RIS)显著增大(即抑制作用的化感负效应显著变小)；进一步表现在本地物种的生物多样性、物种丰富度及其物种均匀度增强，特别是生物多样性指数(D)显著提高了15.0％以上，其中实施系列7-10(枫茅替代控制)生物多样性指数(D)为0.153，与同田CK3中的生物多样性指数(D)0.116相比，通过公式[(TR-CK)×100/CK]计算可以看出提高了24.2％。结果可见基于薇甘菊化感作用的替代控制结合农业防治、物理防治或化学防治后，其入侵的生境的本地物种及其多样性显著恢复，提高了果园群落的稳定性及其对该入侵杂草的生态抵御性，表明了本发明技术方案1等所述技术特征和技术效果。

表10果园薇甘菊生态控制与修复指标调查结果

注：表10中RIS是化感模式受体植物莴苣化感作用综合指数。

基于上述，本发明的优点在于，基于薇甘菊化感作用对其入侵生境草本植物的抑制效果及其选择性，合理选择替代物种及其种植模式，建立以替代控制为基础，结合农业防治、化学防治或物理防治措施的果园生态控制与修复方法，生态防控薇甘菊的效果突出，其入侵生境的本地物种及其多样性修复明显，并有利于群落稳定和效果突出增强其抵御性。同时这些本地植物资源的经济效益较好，例如，红薯为经济作物，马齿苋为野生蔬菜，枫茅为香料植物，臭灵丹和蒲公英为药用植物，饭苞草、荩草和皱叶狗尾草则为优良的饲料植物，这些都有利于生产应用，满足薇甘菊入侵生境类型多样下的防控需要，因地制宜下实现良好经济价值和生态价值的技术方案。

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 (4)

1.一种基于入侵杂草薇甘菊化感作用的果园生态控制与修复构建方法，其特征在于：在薇甘菊入侵的果园，通过生物测定对化感模式受体植物莴苣的化感作用综合指数RIS，而合理选择耐受性和竞争性强的替代植物，并以替代控制为主分别结合农业防治、化学防治和物理防治的措施，构建出对该入侵杂草的果园生态控制与修复方法；对莴苣化感作用综合指数RIS＞0.8时的入侵果园，选择饭苞草、荩草、马齿苋或红薯为替代物种，按替代物种:薇甘菊的种群密度1:1比例种植替代物种并结合农业防治措施；对莴苣化感作用综合指数RIS为0.5～0.8时的入侵果园，选择马齿苋、红薯、臭灵丹或蒲公英为替代物种，深耕后按替代物种:薇甘菊的种群密度1:1~3比例套种替代物种并结合物理防治措施，所述物理防治措施是结合中耕铲除薇甘菊地上部分植株，所述套种指薇甘菊幼苗出齐后25~30天，种植替代物种于果园行间；对莴苣化感作用综合指数RIS＜0.2时的入侵果园，选择皱叶狗尾草、枫茅、饭苞草或荩草为替代物种，免耕或浅耕后按替代物种:薇甘菊的种群密度1~3:1比例混种替代物种并结合化学防治措施，所述混种指在薇甘菊出苗期将替代植物无规则撒播混合到其种群中；

化感作用综合指数RIS=（RI_株高+RI_根长+RI_鲜重）/3，其中，RI=TR/CK，RI为薇甘菊对莴苣的化感作用指数，TR 为莴苣在与薇甘菊共生处理中的株高、根长或鲜重值，CK 为莴苣单独生长作为薇甘菊空白对照处理中的株高、根长或鲜重值。

2.根据权利要求1所述的基于入侵杂草薇甘菊化感作用的果园生态控制与修复构建方法，其特征在于：所述农业防治措施是采用深浅轮耕后间种替代物种，所述深浅轮耕指上年深耕而次年浅耕，间种指在薇甘菊出苗期相间种植替代物种。

3.根据权利要求1所述的基于入侵杂草薇甘菊化感作用的果园生态控制与修复构建方法，其特征在于：所述物理防治措施是果园套种替代物种后，在薇甘菊主茎长度＜30cm的时期，结合中耕铲除薇甘菊地上部分植株。

4.根据权利要求1所述的基于入侵杂草薇甘菊化感作用的果园生态控制与修复构建方法，其特征在于：所述化学防治措施是在替代物种的营养生长期，并且当薇甘菊主茎长为10~15cm时，按照二氯吡啶酸的用量83.0～123.0 g ai/hm²定向茎叶喷雾。