CN113924930A

CN113924930A - 一种利用红薯与黑麦草的物种组合替代控制坡耕地外来入侵植物薇甘菊的方法

Info

Publication number: CN113924930A
Application number: CN202110059719.2A
Authority: CN
Inventors: 徐高峰; 申时才; 张付斗; 杨韶松; 温丽娜; 陶琼; 张国云
Original assignee: Institute of Agricultural Environment and Resources of Yunnan Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Institute of Agricultural Environment and Resources of Yunnan Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2021-01-18
Filing date: 2021-01-18
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2041-01-18
Also published as: CN113924930B

Abstract

一种利用红薯与黑麦草的物种组合替代控制坡耕地外来入侵植物薇甘菊的方法，在遭受薇甘菊入侵危害的坡耕地，按照坡耕地的处理、替代组合物种的相间密植、田间管理以及交错采收的步骤，实现对坡耕地外来入侵植物薇甘菊的持久控制。本发明将6000‑9000株/亩的红薯和种子量为4.5‑7.5kg/亩黑麦草，通过特定的步骤相间密植，当年即可实现对薇甘菊的生物量防效长期维持在90％以上，且防控地的经济收入超过4000元·亩/年。本发明能有效解决单一物种在替代控制入侵植物薇甘菊时存在的持效期短、难以实现经济价值等不足，不仅能持久有效控制入侵植物薇甘菊，也能在短期内实现较高的经济价值，是一种经济、高效、持久控制入侵植物薇甘菊的新方法。

Description

一种利用红薯与黑麦草的物种组合替代控制坡耕地外来入侵植物薇甘菊的方法

技术领域

本发明涉及一种外来入侵植物绿色防控技术领域，具体涉及一种利用红薯与黑麦草的物种组合替代控制坡耕地外来入侵植物薇甘菊的方法。

背景技术

外来入侵植物薇甘菊(Mikania micrantha H.B.K)是菊科(Compositae)、假泽兰属(Mikania)多年生草质或稍木质藤本植物，原产于中南美洲，是世界上公认最具有入侵性和危害性的恶性杂草。2001年薇甘菊被国际自然保护与自然资源联合会(IUCN)列为世界上100种最具入侵力的外来物种之一。该草于20世纪40 年代入侵我国，目前已在我国的广东、广西、云南、海南、台湾、香港和澳门等热带、亚热带地区大面积发生，严重破坏当地生态系统，并威胁生物多样性安全，受到国内外广泛关注。20世纪80年代，薇甘菊在云南被发现，目前主要分布于云南省的德宏、保山、临沧、西双版纳等热带和亚热带地区，对当地玉米、甘蔗、柠檬、香蕉、咖啡等农林业生产造成严重危害，引起了社会各界的高度关注。

为控制薇甘菊的入侵危害，科学家广泛研究了物理防治、化学防治、生物防治等治理薇甘菊的技术，对该入侵杂草的治理起到重要作用。然而，薇甘菊在入侵地具有长久性土壤种子库，并具有强的克隆繁殖能力，其根系、茎节和叶片在适宜的条件下均可再生成植株，导致现有该草的防治技术存在持效期短，防治后易复发特点。另外，长期大量施用化学除草剂导致的环境污染、抗性增加等诸多不利影响，受到社会各界的广泛关注。

近年来，利用物种间的种间关系替代控制外来入侵植物薇甘菊受到广泛关注。替代控制是指人为改变一定范围内的植被组成，间接达到控制某种有害生物的目的。替代控制的核心是根据植物群落演替的自身规律，利用有生态和经济价值的植物取代有害杂草的群落，恢复和重建合理的生态系统的结构和功能，并使之具有自我维持能力和活力，建立起良性演替的生态群落。对薇甘菊入侵地开展替代控制技术，不仅能阻止薇甘菊的扩散蔓延，有助于入侵地生态恢复，并能持久有效控制该外来入侵物种。

目前，科研人员通过研究已发掘一批具有替代控制入侵植物薇甘菊潜力的物种。如中国专利文献2005100333053公开了一种利用幌伞枫遏制外来入侵植物薇甘菊的方法；中国专利文献2018110446360也公开了利用血桐或千年桐，通过重建森林系统的群落结构控制入侵植物薇甘菊的方法；而中国专利文献 2014104346598公开了利用麻竹控制入侵植物薇甘菊的方法；另外，中国专利文献201910101060002也公开利用过江藤控制替代薇甘菊的方法。然而，上述文献所述的薇甘菊替代物种存在生长周期长，导致替代控制效果不仅见效较慢，且短期内也难有收益，目前主要应用于林地、抛荒地以及路边等生境下对外来入侵植物薇甘菊的替代控制。而对于坡耕地，由于受到人类对作物产量、防控收益等因素的影响，上述专利显然难以推广应用。

另外，研究人员也针对农田生态系统研发了替代控制入侵植物薇甘菊的专利。如中国专利文献2017114347694公开的是利用香茅替代控制薇甘菊；中国专利文献2017114326293公开的是利用柱花草替代控制薇甘菊；中国专利文献 2017110032426公开的是利用粉葛等对入侵植物薇甘菊的生态控制；本发明人前期也获得了红薯替代和控制薇甘菊的中国专利2012105330865和2014107517841。然而，上述专利均为利用单一物种的竞争作用和/或化感作用来控制入侵植物薇甘菊，目前主要应用与农田，未见其应用于坡耕地的报道，且目前尚无利用多物种组合替代控制薇甘菊的报道。

目前，防治的持效期和实现的经济价值是国内外学者评价替代控制成败的两个关键指标。然而，现有薇甘菊的替代控制常难以满足需求。诸多研究表明，植物种间竞争是一个复杂的动态过程，在不同的生长阶段，物种的种间竞争能力存在较大差异。如研究发现，柱花草在替代控制入侵植物薇甘菊的过程中，柱花草在苗期和开花结实期，其对薇甘菊的竞争能力弱，易于被薇甘菊抢占生态位。因此，单一物种难以持久维持对薇甘菊的控制。另外，由于薇甘菊在入侵地具有长久性土壤种子库以及异速生长等特性，常导致单一替代物种在采收期间入侵地薇甘菊种群快速恢复，而导致防控失败。因此，利用单一物种在替代控制薇甘菊通常难以实现其经济价值。

发明内容

本发明针对现有单一物种替代控制外来入侵植物薇甘菊时存在的收效慢、持效期短、经济价值低等不足，发明提供了一种利用红薯与黑麦草的物种组合替代控制坡耕地外来入侵植物薇甘菊的方法。

本发明是通过以下技术方案实现：一种利用红薯与黑麦草的物种组合替代控制坡耕地外来入侵植物薇甘菊的方法，其特征在于，在遭受薇甘菊入侵危害的坡耕地，按照坡耕地的处理、替代组合物种的相间密植、田间管理以及交错采收的步骤，实现对坡耕地外来入侵植物薇甘菊的持久控制。

一种利用红薯和黑麦草的物种组合替代控制坡耕地外来入侵植物薇甘菊的方法，其具体实施步骤如下：

A坡耕地的处理：在定植替代组合物种前，先应用20％氯氟吡氧乙酸乳油按1500mL/hm²剂量兑水600L对坡耕地薇甘菊植株实施茎叶喷雾，药后15 天采用机械翻耕深翻20cm，并清除薇甘菊植株残体与根系，后将表层土块打碎、整平；

B替代组合物种的相间密植：所述的替代组合物种为红薯与黑麦草物种组合；所述的相间密植为在经步骤A整理的坡耕地上，采用垄播方式按1行黑麦草间作1行红薯的田间布局定植黑麦草和红薯；其中垄高3-5cm，垄宽15-20cm，垄间距45-75cm；黑麦草按种子量4.5-7.5kg/亩均匀播于垄面，播种后覆土厚度 0.5-1cm；红薯按幼苗数6000-9000株/亩移栽至垄中央定植，移栽的红薯幼苗株高8-12cm，且生长健壮；

C田间管理：所述的田间管理指替代组合物种红薯与黑麦草定植后的施肥与浇水管理；其中施肥管理采用定向分期施肥的方式，具体为第一次施肥时期为在组合物种定植前按30Kg/亩施于垄底，后期施肥时期分别为每次在红薯收获后移栽前按15Kg/亩施于其垄底，黑麦草在收割后5天按15Kg/亩施施于其根部；所述的浇水为黑麦草播种和红薯定植后的15天内，每天浇1次水，至黑麦草幼苗株高约10cm，红薯完全返青成活；后期根据土壤湿度和降雨情况适时浇水；

D交错采收技术：黑麦草于播种后120天，进行第一次艾割，后每隔90 天收割一次，每次留茬高度10-20cm；红薯移栽后150天收获，红薯收获前30 天不再收割黑麦草，红薯收获后一周内移栽红薯幼苗，红薯栽种后60天内不再收割黑麦草。

所述坡耕地位于云南省热带和亚热带地区，遭受或易于遭受薇甘菊入侵危害的山坡耕地。

红薯(Ipomoea batas)属旋花科一年生或多年生藤本植物，具有较高的经济价值，是我国重要粮食作物之一。本发明人在前专利“一种利用红薯替代控制结合除草剂应用防治薇甘菊的方法”，专利号为201210533086.5，本发明通过利用农作物红薯对入侵植物薇甘菊较强竞争作用，实现薇甘菊入侵地对其替代控制。然而，由于替代物种是单一物种红薯，在红薯成熟采收后至下一季红薯藤蔓旺盛前这一阶段出现对薇甘菊防控的空白期，常导致防治地薇甘菊的复发和再猖獗，因此，该方法难以对入侵地薇甘菊的持久控制。

黑麦草(学名：Lolium perenne L.)是一种优良的多年生牧草，营养价值高，并富含蛋白质、矿物质和维生素。研究表明黑麦草干草粗蛋白含量高达25％以上，且叶多质嫩，适口性好，可直接喂养牛、羊、马、兔、猪、鹅、鱼等，也可直接投喂、切段、切碎或打浆拌料喂。黑麦草青贮，以解决供求上出现的季节不平衡和地域不平衡问题，同时也可解决盛产期雨季不宜调制干草的困难。黑麦草可调制成优良的绿色干草或草粉、草块、草饼等，供冬春喂饲，或作商品饲料，或与精料混配利用。研究表明，黑麦草对薇甘菊具有较强的种间竞争能力。

本申请人在前专利“一种利用红薯替代控制结合除草剂应用防治薇甘菊的方法”目前该技术已在薇甘菊入侵为害地被广泛推广应用，其中，红薯较高的经济价值是其被广泛应用于替代控制薇甘菊的重要原因之一。然而，目前也常出现由于红薯采收期常而导致防治地薇甘菊的替代控制失败，因此，生产中常难以实现红薯的经济价值。针对现有技术替代控制入侵植物薇甘菊存在的持效期短，实现经济价值低这一难题，本发明通过温室模拟和田间小区试验，研究发明出一种利用红薯和黑麦草的物种组合持久、高效、高产值替代控制坡耕地入侵植物薇甘菊方法。该方法通过对比试验，筛选获得两种最佳搭配且经济效益好的替代物种组合红薯与黑麦草。通过定植前的农田处理，替代组合物种的规范定植，以及定植后的靶向施肥、浇水等田间管理措施，使红薯和黑麦草生长旺盛。并科学调节替代组合物种红薯与黑麦草的生长和收获期，在一种替代物种旺盛生长期收获另一种替代物种，实现在一种物种收获期及幼苗期也能保持另一种物种对薇甘菊的抑制作用，从而实现对坡耕地薇甘菊的生物量防效长期维持在90％以上，且亩产值达到4000元/年以上，达到对入侵植物薇甘菊的持久、经济、有效控制。

本发明是通过温室模拟和田间小区试验等大量科学研究后发明的。首先，在温室条件下通过盆栽试验究了多种单一物种,如黑麦草、红薯、柱花草、蒲公英、狼尾草、四季豆、柠檬草，以及组合物种，如黑麦草+红薯；黑麦草+柱花草；黑麦草+蒲公英；黑麦草+四季豆；狼尾草+红薯；柠檬草+红薯与薇甘菊混栽对入侵植物薇甘菊生长的影响，表明红薯和黑麦草的物种组合对入侵植物薇甘菊的综合抑制率69.99％，显著强于同等条件下红薯或黑麦草等单一物种以及黑麦草+柱花草或红薯+狼尾草等组合物种对入侵植物薇甘菊的替代控制效果，明确了红薯与黑麦草物物种组合是替代控制入侵植物薇甘菊的最佳物种组合，详见实施例1。随后，在此基础上，通过田间小区实验研究了农田耕作和种植条件对红薯和黑麦草的物种组合替代控制入侵植物薇甘菊的影响。研究表明，防治地采用先化学防治，后机械深翻和人工清理个别薇甘菊残体方式，后采用垄播方式按1行黑麦草间作1行红薯的田间布局定植黑麦草和红薯，其中垄高3-5cm，垄宽15-20cm，垄间距45cm-75cm。黑麦草按种子量4.5-7.5kg/亩均匀播于垄面，播种后覆土厚度0.5-1cm；红薯按幼苗数6000-9000株/亩移栽至垄中央定植，对薇甘菊替代控制的效果最好，持效期最长。明确了红薯与黑麦草物种组合替代控制入侵植物薇甘菊的最佳耕作方式与种植条件，其中详见实施例2。基于前期研究结果，通过田间实验研究了垄间距、施肥与采收技术对物种组合红薯和黑麦草替代控制入侵植物薇甘菊的效果及经济价值的影响。结果表明，在垄间距45cm-75cm，通过基肥+追肥的靶向施肥方式以及交错采收等技术，处理后360d，替代物种组合对入侵地薇甘菊的防效高于90％，且经济价值达到3334.1-4220.6元/亩(详见实施例3)。明确了红薯与黑麦草物种组合持久、高效、高产值替代控制坡耕地入侵植物薇甘菊的最佳垄间距、施肥方式与采收技术。

本发明历经三年，通过温室模拟和田间小区试验得出的。研究表明，通过定植替代组合物种红薯与黑麦草，可实现防控地4000元·亩/年以上经济价值，且对薇甘菊的生物量防效长期维持在90％以上。本发明通过特定的步骤相间密植，当年即可实现对薇甘菊的生物量防效长期维持在90％以上，且防控地的经济收入超过4000元·亩/年。本发明能有效解决单一物种在替代控制入侵植物薇甘菊时存在的持效期短、难以实现经济价值等不足，不仅能持久有效控制入侵植物薇甘菊，也能在短期内实现较高的经济价值，是一种经济、高效、持久控制入侵植物薇甘菊的新方法。

具体实施方式

下面将通过具体实施例和具体实施方式对本发明的组合物种替代控制薇甘菊做详细说明，所述的实施例是对本发明的解释而不是限定。

实施例1替代组合物种的筛选

薇甘菊是目前云南省发生危害最严重的外来入侵物种之一，严重威胁入侵地农林生产和生物多样性安全。现有研究表明，一些本地物种或农作物对外来入侵植物具有强的竞争能力，能够抵御其入侵危害。如，目前已有利用香茅、柱花草、麻竹、伞皇枫等单一物种对薇甘菊替代控制的报道，然而，单一物种在替代控制入侵植物薇甘菊时存在的持效期短、难以实现较高的经济价值等不足。针对这一技术难题，本研究将在前期研究的基础上，探讨物种组合对入侵植物薇甘菊的替代控制作用。

实验在云南省农业科学院嵩明实验基地(25°05′～25°28′N,102°40′～ 103°20′E)进行。在温室控制条件下，按表1所示通过温模拟实验研究了单一物种(黑麦草、红薯、柱花草、蒲公英、狼尾草、四季豆、柠檬草)与薇甘菊混栽对入侵植物薇甘菊生长的影响；按表2所示研究了组合物种(黑麦草+红薯；黑麦草+柱花草；黑麦草+蒲公英；黑麦草+四季豆；狼尾草+红薯；柠檬草+红薯) 与薇甘菊混种对薇甘菊生长的影响。最后通过对比分析，明确对薇甘菊生长具有最强抑制效应的最佳物种或物种组合。具体研究如下：

表1单一物种与入侵植物薇甘菊混种温室小区示意

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

A

M

注：字母A表示(黑麦草、红薯、柱花草、蒲公英、狼尾草、四季豆、柠檬草)中的任一竞争物种；

字母M表示入侵植物薇甘菊。

表2组合物种与入侵植物薇甘菊混种温室小区示意

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

B1

M

B2

注：表中字母B₁和B₂分别表示组合物种(黑麦草+红薯；黑麦草+柱花草；黑麦草+蒲公英；黑麦草+四季豆；狼尾草+红薯；柠檬草+红薯)中的任一物种，字母M表示入侵植物薇甘菊。

1.材料与方法

1.1试验材料

供试的黑麦草、柱花草、蒲公英、狼尾草、四季豆和柠檬草幼苗采用苗圃育苗的方式获得，供试薇甘菊和红薯幼苗则采用克隆体扦插方式获得。具体为：2017 年3月，分别将黑麦草、柱花草、蒲公英、狼尾草、四季豆和柠檬草种子播于云南省农业科学院嵩明实验基地日光温室苗圃，30天后选取生长健壮、大小一致的上述物种幼苗作为供试材料。另外选取健壮的薇甘菊和红薯主茎，剪取带叶芽的茎节作为供试材料扦插于苗圃，20天后选取茎长5-7cm，大小一致的幼苗作为供试材料。

1.2试验方法

2017年4月，在温室控制条件下，按表1建立单一物种：黑麦草、红薯、柱花草、蒲公英、狼尾草、四季豆、柠檬草与薇甘菊的混种种群，按表2分别建立组合物种：黑麦草+红薯；黑麦草+柱花草；黑麦草+蒲公英；黑麦草+四季豆；狼尾草+红薯；柠檬草+红薯与薇甘菊的混种种群。试验采用完全随机设计，具体为：按表1和表2分别选取大小一致的薇甘菊和供试竞争物种幼苗，按1:1比例将其均匀移栽至试验小区，即薇甘菊45株，竞争物种45株，建立单一物种与薇甘菊的竞争种群，按1:1:1比例，建立组合物种与薇甘菊的竞争种群，即薇甘菊 30株，组合物种各30株，小区之间设有0.4m的隔离带。试验各小区面积均为 4.5m²(1.5m×3m)，每个小区种植总物种数量为90株，每处理重复4次。薇甘菊单种处理为对照，种植密度同混种处理。幼苗移栽后的1周内每天10:00～ 15:00打开遮阴网和滴灌装置以保持土壤湿润，提高幼苗植株的存活率，并对未成活的幼苗及时补充移栽大小一致的植株。后期按情况每隔2-3天浇一次水，在生长过程中，人工拔除其它植物。实验各处理设置如下：

系列1：黑麦草30株+红薯30株+薇甘菊30株；

系列2：黑麦草30株+柱花草30株+薇甘菊30株；

系列3：黑麦草30株+蒲公英30株+薇甘菊30株；

系列4：黑麦草30株+四季豆30株+薇甘菊30株；

系列5：狼尾草30株+红薯30株+薇甘菊30株；

系列6：柠檬草30株+红薯30株+薇甘菊30株；

系列7：黑麦草45株+薇甘菊45株；

系列8：红薯45株+薇甘菊45株；

系列9：柱花草45株+薇甘菊45株；

系列10：蒲公英45株+薇甘菊45株；

系列11：四季豆45株+薇甘菊45株；

系列12：狼尾草45株+薇甘菊45株；

系列13：柠檬草45株+薇甘菊45株；

系列14：对照，薇甘菊单种90株。

1.3数据采集与统计分析

移栽后120天，分别在各单一和混合种群中随机选取10株薇甘菊植株，将其齐土割断。用(精确度1mm的直尺测定薇甘菊的主茎长度，数分枝数，后清理并剪除枯死枝叶后用纸袋按株独立包装并标记，后将纸袋置于70℃烘箱条件下烘干至恒重。后称取每株植株干重。按下述公式计算单一物种或组合物种对入侵植物薇甘菊的生长抑制率：

(株高/分枝/生物量)抑制率(％)＝(对照区薇甘菊平均株高/分枝/生物量—处理区薇甘菊平均株高/分枝/生物量)×100％/对照区薇甘菊平均株高/分枝/ 生物量

生长综合抑制率(％)＝(株高抑制率％+分枝数抑制率％+生物量抑制率％)/3

试验数据采用DPS软件进行统计分析，利用随机区组设计结合Duncan’s 新复极差法对各处理进行差异显著性检验。见表3。

表3入侵植物薇甘菊在不同处理组处理后120天生长的影响

注：表中生长综合抑制率(％)数字右上角的小写字母为5％水平显著性比较，小写字母不同表示差异显著，相同表示差异不显著。

[研究结果]:黑麦草、红薯、柱花草、蒲公英、狼尾草、四季豆、柠檬草的单一物种，或黑麦草+红薯；黑麦草+柱花草；黑麦草+蒲公英；黑麦草+四季豆；狼尾草+红薯；柠檬草+红薯的组合物种与入侵植物薇甘菊共生120天后，结果表明：混种处理，薇甘菊的主茎长、分枝数和生物量均低于薇甘菊单种处理组，显示本地物种与薇甘菊混种均显著抑制其生长。另外，研究也发现，单一物种或两物种组合对薇甘菊生长的抑制作用存在显著差异。处理后120天,黑麦草与红薯的两物种组合处理组，即系列1，薇甘菊的主茎长度、分枝数和生物量均最低，其对薇甘菊的生长综合抑制率最高(69.99％)，显著强于黑麦草和红薯等单一物种或其它组合物种对薇甘菊的综合抑制率。

综上所述，研究结果表明：黑麦草与红薯的物种组合对入侵植物薇甘菊的生长综合抑制作用显著强于供试的不同单一物种或其它组合物种，暗示黑麦草与红薯两物种组合可用于高效替代控制入侵植物薇甘菊。

实施例2农田耕作与栽培条件对红薯与黑麦草物种组合控制薇甘菊的影响

利用本地具有经济价值的物种替代控制入侵植物薇甘菊是入侵地安全、高效治理该入侵杂草的有效方法之一。发明人前期通过温室模拟试验，明确了红薯和黑麦草的物种组合对薇甘菊生长具有强的抑制作用。然而，薇甘菊在入侵地常形成单一优势种群，不仅种群盖度达到100％，且冠层厚度可达到30～60cm。因此，在利用本地物种替代控制薇甘菊的过程中，需在定植本地物种前对防治地进行铲除、翻耕等前处理。

然而，薇甘菊具有生长速度快，适应能力强等特征，入侵地清理后其种群在迹地极易复发再生。因此，入侵地如何持久有效控制薇甘菊是世界性难题。现有研究表明，薇甘菊入侵地本地种群影响其种群在迹地的再生复发。然而，目前尚不清楚在长期遭受薇甘菊危害的入侵地，定植前的农田耕作与栽培条件对红薯和黑麦草物种组合持久有效控制薇甘菊的影响。

因此，我们通过田间实验，研究了定植前人工铲除、化学防治以及化学防治后机械翻耕三种不同的耕作方式，对替代组合物种红薯和黑麦草对薇甘菊迹地其种群复发再生控制的影响。

实验点位于云南省德宏州芒市遮放镇遮冒村(24°16′N,98°08′E)。试验地海拔817m,坡度6°～15°,阳坡,年平均气温21.7℃,近10年平均降雨量1439.2 mm,降水季节分配不均,全年75％-85％的降水集中在5-10月份。实验地类型坡耕地，前期常年种植辣椒、玉米、香蕉等农作物，近年由于疏于管理，受薇甘菊入侵危害而抛荒。试验点土壤类型属于南方红壤,其0-20cm土层土壤化学性质为: 全氮0.19g·kg^-1,全磷0.15g·kg^-1,全钾0.27g·kg^-1,速效氮56.13mg·kg^-1,速效磷 36.28mg·kg^-1,速效钾39.16mg·kg^-1,有机质2.14g·kg^-1,pH 7.65。试验点薇甘菊入侵时间大于5年，呈匐地生长。其种群的盖度为100％，种群的冠层地表厚底为 20-50cm，且试验前18个月未受人为明显干扰。

1.1试验材料

除草剂20％氯氟吡氧乙酸EC为美国陶氏益农公司生产使它隆乳油，当地农资市场采购。红薯苗为项目组前期通过筛选获得的具有较强竞争能力的红薯品种 SP1，试验前剪取其鲜物质质量3.0～3.5g,长度为10～12cm具有叶芽的茎秆将其扦插与苗圃，15d后所得红薯苗作为实验材料备用。所用黑麦草种子购于当地农资市场，发芽率﹥90％。

表4红薯与黑麦草物种组合在田园清理后的薇甘菊入侵地定植示意

注：表中字母H代表物种黑麦草,字母S代表物种红薯，行H与行S间距60cm。

1.2试验设计

实验于田间条件下通过裂区试验设计开展，其中主区为人工铲除，即系列A、化学防治，即系列B和化学防治后机械翻耕，即系列C三种不同的薇甘菊防治地前处理方式；副区为三种前处理方式下替代物种红薯和黑麦草的种植密度，分别为系列：A₁ A₂ A₃ A₄ A₅；B₁B₂ B₃ B₄ B₅；C₁ C₂ C₃ C₄ C₅。红薯和黑麦草的田间分布示意见表4：

系列A：人工铲除，未翻耕+多年生黑麦草+红薯

2018年4月，首先通过人工铲除方式将防治地薇甘菊和其它植物齐地表铲除，并及时将铲除的植株残体清出防治地。后按表4所示，通过垄播方式，仅起垄未翻耕，分别撒播种植多年生黑麦草和移栽红薯幼苗，其中垄高3-5cm，垄宽15-20 cm，垄间距60cm。其中多年生黑麦草种子的撒播量分别为3、4.5、6、7.5kg/ 亩，红薯幼苗移栽数分别为4500、6000、7500和9000株/亩；多年生黑麦草和红薯的垄间距为60cm。播种前将黑麦草种子用草木灰和少量水充分拌匀后均匀撒于垄底，后覆土厚度0.5-1cm。红薯采用幼苗移栽的方式种植，选取株高约10cm, 生长健壮、大小一致的红薯幼苗移栽。定植后15天，每天浇水一次，并对死亡的红薯及时补充。后期视情况实时浇水。试验每小区面积9m²＝3m×3m，每处理重复4次。具体如下：

系列A₁：人工铲除(未翻耕)+黑麦草(3kg/亩)+红薯(4500株/亩)，

系列A₂：人工铲除(未翻耕)+黑麦草(4.5kg/亩)+红薯(6000株/亩)，

系列A₃：人工铲除(未翻耕)+黑麦草(6kg/亩)+红薯(7500株/亩)，

系列A₄：人工铲除(未翻耕)+黑麦草(7.5kg/亩)+红薯(9000株/亩)，

系列A₅：人工铲除(未翻耕)；对照。

系列B：除草剂+多年生黑麦草+红薯

2018年4月，选择天气晴朗的天气，采用利农LP-605型喷雾器，将20％氯氟吡氧乙酸乳油按1 500mL/hm^-2用药量，兑水600L，对试验小区进行一次性均匀茎叶喷雾处理。15天后人工清理其它杂草与地表薇甘菊的残体。后按表4所示，通过垄播方式，即仅起垄未翻耕，分别撒播种植多年生黑麦草和移栽红薯幼苗，试验的小区面积、黑麦草和红薯的种群密度与系列A相同，每处理重复4次。具体如下：

系列B₁：20％氯氟吡氧乙酸乳油(1500mL/hm^-2)+黑麦草(3kg/亩)+红薯 (4500株/亩)

系列B₂：20％氯氟吡氧乙酸乳油(1500mL/hm^-2)+黑麦草(4.5kg/亩)+红薯(6000株/亩)

系列B₃：20％氯氟吡氧乙酸乳油(1500mL/hm^-2)+黑麦草(6kg/亩)+红薯 (7500株/亩)

系列B₄：20％氯氟吡氧乙酸乳油(1500mL/hm^-2)+黑麦草(7.5kg/亩)+红薯(9000株/亩)

系列B₅：20％氯氟吡氧乙酸乳油(1500mL/hm^-2)，对照。

系列C：除草剂+机械翻耕，清理薇甘菊根系+黑麦草+红薯

2018年4月，选择天气晴朗的天气，采用利农LP-605型喷雾器，将20％氯氟吡氧乙酸乳油按1 500mL/hm^-2用药量，兑水600L，对试验小区进行一次性均匀茎叶喷雾处理。15天后采用机械翻耕的方法对各小区地深翻20cm，并清理薇甘菊根系和残体，后将土壤表层土块打碎、整平。后按表4所示，通过垄播方式 (仅起垄未翻耕)分别撒播种植多年生黑麦草和移栽红薯幼苗，试验的小区面积、黑麦草和红薯的种群密度与系列A相同，每处理重复4次。具体如下：

系列C₁：20％氯氟吡氧乙酸(1500mL/hm^-2)+机械翻耕(清理薇甘菊根系) +黑麦草(3kg/亩)+红薯(4500株/亩)，

系列C₂：20％氯氟吡氧乙酸(1500mL/hm^-2)+机械翻耕(清理薇甘菊根系) +黑麦草(4.5kg/亩)+红薯(6000株/亩)，

系列C₃：20％氯氟吡氧乙酸(1500mL/hm^-2)+机械翻耕(清理薇甘菊根系) +黑麦草(6kg/亩)+红薯(7500株/亩)，

系列C₄：20％氯氟吡氧乙酸(1500mL/hm^-2)+机械翻耕(清理薇甘菊根系) +黑麦草(7.5kg/亩)+红薯(9000株/亩)，

系列C₅：20％氯氟吡氧乙酸(1500mL/hm^-2)+机械翻耕(清理薇甘菊根系)，对照。

1.3数据采集及计算

分别于处理后30天、180天和360天，通过目测方式调查各处理薇甘菊种群、竞争种群的盖度。并于定植后180天和360天，于每处理随机5个样方(0.5 m×0.5m)，将样方内薇甘菊地表植株完全取出，清理并剪除枯死枝叶后用纸袋按株独立包装并标记，后将纸袋置于70℃烘箱条件下烘干至恒重。后称取每株植株干重。并计算上述单一物种及其组合条件下对薇甘菊的相对盖度和干重防效。具体为：

薇甘菊相对盖度％＝薇甘菊盖度/所有物种盖度之和

薇甘菊生物量防效(％)＝(对照区薇甘菊平均株生物量—处理区薇甘菊平均株生物量)×100％/对照区薇甘菊平均株生物量

试验数据采用DPS软件进行统计分析，利用随机区组设计结合Duncan’s 新复极差法对各处理进行差异显著性检验。见表5。

表5防治地不同处理方式对入侵植物薇甘菊的防效

注：表5中小写字母为同列数据在5％水平线显著性比较，小写字母不同，差异显著(p<0.05)，相同则差异不显著。

研究结果表明，不同农田耕作对红薯与黑麦草物种组合替代控制薇甘菊的持效期和防治效果具有显著影响。其中系列C采用的20％氯氟吡氧乙酸乳油按1500 mL/hm²兑水600L对坡耕地薇甘菊植株实施茎叶喷雾，15天后采用机械翻耕深翻20cm，并清理薇甘菊植株残体与根系，后将表层土块打碎、整平的方式，处理后360天，处理组薇甘菊的种群盖度最低，生物量防效最高。另外，研究也显示，不同的种植条件对红薯与黑麦草物种组合替代控制薇甘菊的持效期和防治效果也具有显著影响。其中采用垄播方式按1行黑麦草间作1行红薯的田间布局定植黑麦草和红薯，其中垄高3-5cm，垄宽15-20cm，垄间距60cm。黑麦草按种子量4.5-7.5kg/亩均匀播于垄面，播种后覆土厚度0.5-1cm；红薯按幼苗数 6000-9000株/亩移栽至垄中央定植，移栽的红薯幼苗株高约10cm，处理后360 天，处理组薇甘菊的种群盖度最低，生物量防效最高。

综上所述，防治地薇甘菊的清理方式、红薯和黑麦草组合物种的定植密度显著影响其对薇甘菊的替代控制效果和持续期，其中防治地首先采用先化学防治，后机械翻耕和人工清理，即系列C的方式，后采用垄播方式按1行黑麦草间作1 行红薯的田间布局定植黑麦草和红薯，其中垄高3-5cm，垄宽15-20cm，垄间距60cm。黑麦草按种子量4.5-7.5kg/亩均匀播于垄面，播种后覆土厚度0.5-1cm；红薯按幼苗数6000-9000株/亩移栽至垄中央定植，对薇甘菊替代控制的效果最好，持效期最长，见表5。

实施例3施肥、垄间距与采收时期对红薯与黑麦草物种组合控制薇甘菊的防效及其产值的影响

田间管理与物种密度对替代控制入侵植物薇甘菊的防治效率及其经济价值具有重要影响。前期我们通过试验发现，红薯与黑麦草的物种组合不仅能显著抑制入侵植物薇甘菊的生长，通过定植前农田耕作和合理密植也可有效抑制薇甘菊的种群的再生与复发，达到持久有效控薇甘菊的作用。另外，红薯和黑麦草也具有较高的经济价值，利用其替代控制薇甘菊，也能带来较高的经济收益。然而，栽培管理技术对农作物生产至关重要，合理的施肥与种植密度可能影响红薯与黑麦草的物种组合对薇甘菊的替代控制效果，也可能影响其经济价值。为此，我们通过田间试验，旨在明确施肥水平、栽种密度和采收时期对红薯与黑麦草的物种组合替代控制薇甘菊的防效及其产值的影响。

实验在云南省德宏州瑞丽市户育乡一处薇甘菊发生危害严重的坡耕地 (24°25′N,97°51′E)开展。试验地海拔759m，坡度10°～15°，阳坡，年平均气温23.9℃,属亚热带季风气候。实验区年平均降雨量1595mm,降水季节分配不均,全年75％-85％的降水集中在5-10月份。试验点土壤类型属于南方红壤，肥料中等。实验地前期为柠檬园，后期由于受薇甘菊入侵而抛荒废弃。试验地薇甘菊入侵时间大于5年,目前为匐地生长，种群覆盖度100％，冠层厚度20-50cm，且试验前18个月未受人为明显干扰。

1.1试验材料

1.1.1供试材料幼苗的培养

供试肥料为复合肥，由尿素、过磷酸钙和硫酸钾混配组合而成，其N:P₂O₅:K₂O 的质量比为1.00:0.78:2.78，由本实验室配制。试验所用的红薯和薇甘菊幼苗通过其茎杆克隆方式获得，黑麦草通过直播种子获得，其中薇甘菊的幼苗培养方式同实施例1，红薯和黑麦草的幼苗培养方式同实施例2。

表6不同施肥方式和垄间距条件下红薯和黑麦草物种组合对入侵地薇甘菊替代控制田间示意

A

M

B

M

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

M

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

M

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

M

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

M

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

A

M

B

注：表中字母A代表物种黑麦草,字母B代表物种红薯，字母M表示入侵植物薇甘菊。

1.2试验设计

2019年4月，基于前期研究结果，在薇甘菊防治地采用先化学防治，后机械翻耕，翻耕深度20cm，并人工清理薇甘菊根系和植株残体后将土块打碎整平，最后按表6所示定植薇甘菊、黑麦草和红薯。试验采用垄播方式按一行黑麦草间作一行红薯的田间布局定植黑麦草和红薯，其中垄高3-5cm，垄宽15-20cm。供试黑麦草和红薯的垄间距设置5个梯度，分别为30、45、60、75和90cm；供试肥料按60Kg/亩的量施用，设置4种施肥方式，分别为系列A：基肥60Kg/亩，一次性撒施；系列B：基肥60Kg/亩，根部定向施肥；系列C：基肥30Kg/亩，后期分别于黑麦草收割后5天按15Kg/亩，红薯采收后下茬幼苗移栽前也按15Kg/亩，均匀撒施；系列D：基肥30Kg/亩，后期分别于黑麦草收割后5天按15Kg/亩，红薯采收后下茬幼苗移栽前也按15Kg/亩，根部定向施肥。空白对照的防治地前期处理方式与各处理相同，施肥、浇水也相同，但不栽种多年生黑麦草和红薯。具体实验设计如下：

系列A：基肥60Kg/亩，一次性撒施。

按表6所示，采用垄播方式按1行黑麦草间作1行红薯的田间布局定植黑麦草和红薯，其中垄高3-5cm，垄宽15-20cm，黑麦草和红薯的垄间距分别设置：30、 45、60、75和90cm5个处理；黑麦草播种和红薯移栽种植5天后，基肥施用在组合物种定植前按50Kg/亩施于垄底，将所述肥料按实验需求均匀撒施与各实验小区。播种前将黑麦草种子用草木灰和少量水充分拌匀后撒于垄面，后覆土厚度 0.5-1cm。红薯采用幼苗移栽的方式移栽至垄中央，选取株高约10cm,生长健壮、大小一致的红薯幼苗移栽。其中黑麦草的种子播种量为7.5kg/亩，红薯幼苗移栽数为9000株/亩，定植后15天，每天浇水，并对死亡幼苗及时补栽。后期视情况实时浇水。黑麦草播种后120天收割，后期每次90天收割一次，每次留茬高度 10-20cm。红薯移栽后150天收获，一周内及时补栽幼苗。试验每小区面积9m² (3m×3m)，每处理重复4次。具体如下：

系列A₁：一次性撒施基肥+物种间垄间距30cm，

系列A₂：一次性撒施基肥+物种间垄间距45cm，

系列A₃：一次性撒施基肥+物种间垄间距60cm，

系列A₄：一次性撒施基肥+物种间垄间距75cm，

系列A₅：一次性撒施基肥+物种间垄间距90cm。

系列B：基肥60Kg/亩，根部靶向施肥。

防治地薇甘菊的处理、替代组合物种黑麦草和红薯的垄间距设置与系列A相同。在替代组合物种播种和移栽前，将基肥60Kg/亩均匀撒施于垄底，后覆盖 3-5cm土层后播种与移栽替代组合物种。黑麦草播种后120天收割，后期每次90 天收割一次，每次留茬高度10-20cm。红薯移栽后150天收获，一周内及时补栽幼苗。多年生黑麦草和红薯的播种量、移栽后的后期管理同系列A，具体如下：

系列B₁：一次性根部靶向施肥+物种间垄间距30cm，

系列B₂：一次性根部靶向施肥+物种间垄间距45cm，

系列B₃：一次性根部靶向施肥+物种间垄间距60cm，

系列B₄：一次性根部靶向施肥+物种间垄间距75cm，

系列B₅：一次性根部靶向施肥+物种间垄间距90cm。

系列C：基肥30Kg/亩，后期分两次，每次15Kg/亩，均匀撒施。

防治地薇甘菊的处理、替代组合物种黑麦草和红薯的垄间距设置与系列A相同。黑麦草播种和红薯移栽种植5天后，将所述的基肥按30Kg/亩均匀撒施于各实验小区，后期分别于黑麦草收割后5天按15Kg/亩，红薯采收后下茬幼苗移栽前也按15Kg/亩，均匀撒施于各实验小区。黑麦草播种120天后第一次艾割，艾割后5-7天，将所述的追肥按实验需求均匀撒施于各实验小区后期每次90天收割一次，每次留茬高度10-20cm。红薯收获前30天不再收割黑麦草，红薯栽种后60 天再收割黑麦草。红薯移栽后150天收获，一周内及时补栽幼苗。黑麦草和红薯的播种量、移栽后的后期管理同系列A，具体如下：

系列C₁：均匀撒施基肥与追肥+物种间垄间距30cm，

系列C₂：均匀撒施基肥与追肥+物种间垄间距45cm，

系列C₃：均匀撒施基肥与追肥+物种间垄间距60cm，

系列C₄：均匀撒施基肥与追肥+物种间垄间距75cm，

系列C₅：均匀撒施基肥与追肥+物种间垄间距90cm。

系列D：基肥30Kg/亩，后期分两次，每次15Kg/亩，根部定向施用。

防治地薇甘菊的处理、替代组合物种黑麦草和红薯的垄间距设置与系列A相同。在替代组合物种播种和移栽前，先将基肥按30Kg/亩标准均匀撒施于垄底，后期分别于黑麦草收割后5天按15Kg/亩，红薯采收后下茬幼苗移栽前也按15Kg/ 亩均匀施肥；后覆盖3-5cm土层后播种与移栽替代组合物种。黑麦草播种90天后第一次艾割，艾割后5-7天，在黑麦草和红薯根部10cm处挖5cm沟，将所述的追肥按实验需求均匀撒施于沟内后覆土。黑麦草播种后120天收割，后期每次90天收割一次，每次留茬高度10-20cm。红薯移栽后150天收获，一周内及时补栽幼苗。

黑麦草和红薯的播种量、移栽后的后期管理同系列A，具体如下：

系列D₁：靶向施用基肥与追肥+物种间垄间距30cm，

系列D₂：靶向施用基肥与追肥+物种间垄间距45cm，

系列D₃：靶向施用基肥与追肥+物种间垄间距60cm，

系列D₄：靶向施用基肥与追肥+物种间垄间距75cm，

系列D₅：靶向施用基肥与追肥+物种间垄间距90cm。

1.3数据采集及计算

于处理后360天，每处理随机5个样方(0.5m×0.5m)，将样方内薇甘菊地表植株完全取出，清理并剪除枯死枝叶后用纸袋按株独立包装并标记，后将纸袋置于70℃烘箱条件下烘干至恒重。后称取每株植株干重。并计算上述单一物种及其组合条件下对薇甘菊的相对盖度和干重防效。具体为：

试验数据采用DPS软件进行统计分析，利用随机区组设计结合Duncan’s 新复极差法对各处理进行差异显著性检验。见表7。

表7不同施肥方式和垄间距条件下红薯与黑麦草替代物种组合对薇甘菊的控制效果及其经济产值

注：表中年总收益为黑麦草1.2元/Kg+红薯3元/Kg计算；表中生物量防效(％)和年总收益数字右上角的小写字母为5％水平显著性比较，小写字母不同表示生物量防效差异显著。

研究结果表明，垄间距对红薯与黑麦草物种组合替代控制入侵植物薇甘菊的防治效率和经济产值具有显著影响。当垄间距为30cm时，替代组合物种对薇甘菊的防效最高，但经济收益最低，而当垄间距为90cm时，其对薇甘菊的防效最低，且经济收益也较低。因此，综合替代组合物种对入侵植物薇甘菊的防效和经济收益，最佳的垄间距为45cm-75cm。另外，研究结果也显示，施肥方式对替代物种组合红薯与黑麦草对入侵植物薇甘菊的控制效率及其经济产值具有显著影响。其中采用分期靶向施肥的施肥方式，即第一次施肥时期为在组合物种定植前按30Kg/亩施于垄底，后期施肥时期分别为在每次红薯收获后移栽前按15Kg/亩施于其垄底，黑麦草收割后5天按15Kg/亩施施于其根部的效果最好，产值最高。

综上所述，在垄间距45cm-75cm条件下，定植红薯与黑麦草物种组合；其中黑麦草于播种后120天，进行第一次艾割，后每隔90天收割一次，每次留茬高度 10-20cm；红薯移栽后150天收获，红薯收获前30天不再收割黑麦草，收获后及时移栽红薯幼苗，红薯栽种后60天内不再收割黑麦草；并通过基肥与追肥靶向施用。处理后360d，红薯与黑麦草物种组合对薇甘菊的防效高于90％，且经济价值达到3334.1-4220.6元/亩，见表7。

Claims

1.一种利用红薯与黑麦草的物种组合替代控制坡耕地外来入侵植物薇甘菊的方法，其特征在于，在遭受薇甘菊入侵危害的坡耕地，按照坡耕地的处理、替代组合物种的相间密植、田间管理以及交错采收的步骤，实现对坡耕地外来入侵植物薇甘菊的持久控制。

2.如权利要求1所述的一种利用红薯和黑麦草的物种组合替代控制坡耕地外来入侵植物薇甘菊的方法，其具体实施步骤如下：

A坡耕地的处理：在定植替代组合物种前，先应用20％氯氟吡氧乙酸乳油按1500mL/hm²剂量兑水600L对坡耕地薇甘菊植株实施茎叶喷雾，药后15天采用机械翻耕深翻20cm，并清除薇甘菊植株残体与根系，后将表层土块打碎、整平；

B替代组合物种的相间密植：所述的替代组合物种为红薯与黑麦草物种组合；所述的相间密植为在经步骤A整理的坡耕地上，采用垄播方式按1行黑麦草间作1行红薯的田间布局定植黑麦草和红薯；其中垄高3-5cm，垄宽15-20cm，垄间距45-75cm；黑麦草按种子量4.5-7.5kg/亩均匀播于垄面，播种后覆土厚度0.5-1cm；红薯按幼苗数6000-9000株/亩移栽至垄中央定植，移栽的红薯幼苗株高8-12cm，且生长健壮；

D交错采收技术：黑麦草于播种后120天，进行第一次艾割，后每隔90天收割一次，每次留茬高度10-20cm；红薯移栽后150天收获，红薯收获前30天不再收割黑麦草，红薯收获后一周内移栽红薯幼苗，红薯栽种后60天内不再收割黑麦草。

3.如权利要求1所述的一种利用红薯和黑麦草的物种组合替代控制坡耕地外来入侵植物薇甘菊的方法，所述坡耕地位于云南省热带和亚热带地区，遭受或易于遭受薇甘菊入侵危害的山坡耕地。