劉 輝，董曉兵，齊冬梅，陳雙燕，陳滿(mǎn)軍，田志鵬，苑慶飛，安志軍，劉公社，*

(1.中國(guó)科學(xué)院植物研究所北方資源植物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100093； 2.開(kāi)魯縣小街基鎮(zhèn)人民政府，內(nèi)蒙古 小街基鎮(zhèn) 028417)

少花蒺藜草(CenchrusspinifexCav.)是禾本科蒺藜草屬一年生草本植物，須根系發(fā)達(dá)，分蘗力極強(qiáng)；繁殖方式為種子繁殖，在整個(gè)生育期內(nèi)其種子隨時(shí)可萌發(fā)，并能開(kāi)花結(jié)實(shí)。其在任何土壤都能生長(zhǎng)，耐貧瘠、耐干旱、耐修剪、抗沙埋，具有極強(qiáng)的適應(yīng)性和競(jìng)爭(zhēng)力，極少有病蟲(chóng)害發(fā)生。屬于典型的外來(lái)入侵毒害草，被收錄在《中華人民共和國(guó)進(jìn)境植物檢疫性有害生物名錄》。

少花蒺藜草原產(chǎn)于北美洲及熱帶沿海地區(qū)的沙質(zhì)土壤上[1]，20世紀(jì)30年代在我國(guó)首次發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)80年代侵入內(nèi)蒙古通遼市科爾沁草原，并在科爾沁草原及周邊地區(qū)快速蔓延。在科爾沁沙地不同生境下種群分布情況不一，其傳播與人工干擾有著密切的關(guān)系[2]；與其他牧草爭(zhēng)光、爭(zhēng)水肥，抑制當(dāng)?shù)刂参锏纳L(zhǎng)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，也給畜牧業(yè)生產(chǎn)和人們的出行帶來(lái)嚴(yán)重影響[3]，并且具有化感作用，可以降低苜蓿和無(wú)芒雀麥種子的萌發(fā)速度[4]。

目前，研究人員針對(duì)少花蒺藜草的生物學(xué)特性[2，5-6]、危害性[1，7]、防除方法[8-11]等方面開(kāi)展了一些研究，防除方法主要是加強(qiáng)檢疫、物理防除、化學(xué)防除，且以化學(xué)防除為主；物理鏟除費(fèi)時(shí)費(fèi)力，機(jī)械翻耕后防除效果逐年下降[8]，化學(xué)防除有造成環(huán)境污染的不確定因素。關(guān)于生物防治的方法已有初步探索，趙艷等人研究了紫花苜蓿不同播種行距的防除效果[4]，王坤芳等人研究了彰武縣草原監(jiān)理站提供的羊草種子草原補(bǔ)播的防除效果[8]，均有一定的作用，但無(wú)法從根本上清除。

羊草(Leymuschinensis(Trin.)Tzvel.)是賴(lài)草屬多年生根莖型牧草，廣泛分布于歐亞草原區(qū)東部，是我國(guó)禾本科牧草中利用價(jià)值較高的優(yōu)良飼草[1]。羊草具有耐寒耐旱、耐瘠薄等優(yōu)良特性，網(wǎng)狀根系發(fā)達(dá)，適合進(jìn)行沙地毒害草治理。

本研究在科爾沁沙地少花蒺藜草危害嚴(yán)重的區(qū)域，通過(guò)機(jī)械翻耕、羊草種植、刈割抑制等措施相結(jié)合的方法，研究羊草品種、播種量對(duì)少花蒺藜草的發(fā)生規(guī)律及生長(zhǎng)繁殖特性的影響，以期從根本上抑制少花蒺藜草的傳播和危害，為科爾沁沙地修復(fù)性建設(shè)及相關(guān)部門(mén)制定決策提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)自然概況

研究地點(diǎn)為內(nèi)蒙古通遼市開(kāi)魯縣小街基鎮(zhèn)，位于科爾沁沙地北端，屬大陸性溫帶干旱、半干旱季風(fēng)氣候，光照充足，氣候溫和，年均溫5.7℃～6.4℃，年均降雨量341.8 mm，降雨集中在6月—8月，雨熱同期；年均無(wú)霜期143 d。地帶性植被主要呈現(xiàn)典型草原類(lèi)型，當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土牧草有羊草、大針茅、克氏針茅、冷蒿等。因受降雨量小、氣候干燥、風(fēng)沙大以及土壤貧瘠等不利自然因素影響，樣地屬于少花蒺藜草重度危害地區(qū)，草原生產(chǎn)力水平極低，且地表遍布常年積累少花蒺藜草刺苞。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)品種選用中科1號(hào)羊草，對(duì)照材料為開(kāi)魯縣小街基鎮(zhèn)采集的野生羊草種子。供試土壤為風(fēng)沙土，土壤pH值8.01，有機(jī)質(zhì)8.4 g/kg，速效氮69.05 mg/kg，速效磷8.4 mg/kg，速效鉀242.9 mg/kg；屬低氮、低磷、中鉀、貧有機(jī)質(zhì)的堿性土。

1.3 研究方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)不同羊草材料間的對(duì)比試驗(yàn)，材料為中科1號(hào)羊草(Z)和本地野生羊草(Y)；同時(shí)設(shè)置不同播種量的對(duì)比試驗(yàn)，播種量分別為15 kg/hm2、30 kg/hm2、45 kg/hm2，中科1號(hào)羊草和野生羊草3個(gè)播種量試驗(yàn)代號(hào)分別為Z1、Z2、Z3，Y1、Y2、Y3，對(duì)照處理不種植(CK)，共7個(gè)處理，其他管理相同。每個(gè)處理隨機(jī)選擇3處作為重復(fù)小區(qū)，小區(qū)面積30 m×30 m，共計(jì)21個(gè)小區(qū)。在每個(gè)小區(qū)按照“Z”字形各選取5個(gè)樣方，樣方面積1 m×1 m，測(cè)定植株密度、株高、蓋度和生物量。

全程機(jī)械化作業(yè)，流程為：翻耕-旋耕-鎮(zhèn)壓-播種-鎮(zhèn)壓，翻耕深度20 cm，旋耕深度15 cm，播種深度2 cm，播種行距20 cm，播種時(shí)配施225 kg/hm2的氮磷鉀復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)作為底肥。制定高效節(jié)水種植方案，灌溉采用噴灌的方式，適時(shí)灌溉，每次灌水量150～225 m3/hm2，使表層5 cm左右的土壤達(dá)到田間持水量的70%～80%，促進(jìn)種子萌發(fā)。羊草幼苗5葉期單次灌水量增加到300～375 m3/hm2，使表層10 cm左右的土壤達(dá)到田間持水量的70%～80%，后期管理同大田。

1.3.2樣品測(cè)量及分析

2019年6月下旬播種，8月中旬統(tǒng)計(jì)羊草和少花蒺藜草植株密度，9月下旬刈割，留茬5 cm。2020年和2021年羊草4月上旬返青，5月上旬抽穗，6月上旬開(kāi)花，種子于7月上旬成熟；少花蒺藜草5月下旬出苗，6月—7月快速生長(zhǎng)，7月下旬抽穗，8月下旬種子成熟。7月上旬羊草種子和飼草收獲時(shí)分別測(cè)量羊草和少花蒺藜草的株高、蓋度，種子收獲后割草，留茬5 cm，兩者分開(kāi)晾曬3 d后測(cè)定干草生物量。灌水、施肥后羊草第2茬草開(kāi)始生長(zhǎng)，此時(shí)少花蒺藜草種子利用光熱和水肥資源再次萌發(fā)生長(zhǎng)，于8月下旬測(cè)定羊草和少花蒺藜草的株高、蓋度。羊草種子第2年開(kāi)始每年7月上旬收割，收割時(shí)少花蒺藜草尚未結(jié)實(shí)，因此未統(tǒng)計(jì)少花蒺藜草的刺苞數(shù)。

密度：?jiǎn)挝幻娣e內(nèi)植株個(gè)體數(shù)；株高：?jiǎn)沃陜?nèi)自地面量至最長(zhǎng)枝條穗頂端的拉直距離；蓋度：植物地上部分植投影的面積占地面的比率；干草生物量：留茬5 cm，割草后晾曬2～3 d，含水量低于14%時(shí)稱(chēng)重。

1.3.3數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Excel 2010，SPSS 17.0進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 羊草對(duì)少花蒺藜草密度的影響

2.1.1不同處理第1年對(duì)羊草密度的影響

2019年8月16日統(tǒng)計(jì)羊草密度(圖1)，相同羊草材料隨著播種量的增大，羊草密度顯著增加(P<0.05)。相同播種量條件下，中科1號(hào)羊草相比野生羊草密度顯著提高；播種量為15 kg/hm2、30 kg/hm2、45 kg/hm2時(shí)(Z1、Z2、Z3)，中科1號(hào)羊草的密度分別是野生羊草Y1、Y2、Y3的5.4倍、5.0倍和4.9倍，密度最大為115.2株/m2。

注：Y1、Y2、Y3、Z1、Z2、Z3分別表示野生羊草和中科1號(hào)羊草的3個(gè)播種量；圖像上方不同字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，下同。

2.1.2不同處理第1年對(duì)少花蒺藜草密度的影響

2019年8月16日統(tǒng)計(jì)少花蒺藜草密度(圖2)。未播種羊草的區(qū)域少花蒺藜草密度達(dá)306.4株/m2，相同羊草材料隨著播種量的增大，少花蒺藜草的密度降低；野生羊草不同播種量之間差異不顯著(P>0.05)，中科1號(hào)羊草不同播種量之間差異顯著。相同播種量條件下，中科1號(hào)羊草相比野生羊草少花蒺藜草密度顯著降低(P<0.05)，Z3處理播種后50 d左右對(duì)少花蒺藜草密度的抑制率可達(dá)34.92%。

注：圖形上方百分率數(shù)字代表密度抑制率，下同。

2.2 羊草對(duì)少花蒺藜草株高的影響

2.2.1羊草播種后第2年對(duì)少花蒺藜草株高的影響

2020年分別于7月6日(羊草成熟期)和8月23日(第2茬草生長(zhǎng)45 d)2次統(tǒng)計(jì)羊草和少花蒺藜草的株高(表1)。相同材料羊草不同播種量株高無(wú)顯著差異，材料間差異顯著(P<0.05)，野生羊草株高變異系數(shù)普遍高于中科1號(hào)羊草；2次測(cè)量野生羊草株高平均值分別為90.3 cm、43.0 cm，中科1號(hào)羊草株高分別為108.1 cm、53.1 cm，2個(gè)時(shí)期分別高19.7%、23.5%。隨著羊草播種量的增加，對(duì)少花蒺藜草株高抑制率均增強(qiáng)，Z3處理2個(gè)時(shí)期抑制率分別達(dá)到32.39%、42.86%。相同播種量的中科1號(hào)羊草抑制率強(qiáng)于野生羊草，2次平均增強(qiáng)18.83%；相同羊草處理8月23日抑制率高于7月6日，平均增強(qiáng)14%。

表1 羊草播種后第2年對(duì)少花蒺藜草株高的影響

2.2.2羊草播種后第3年對(duì)少花蒺藜草株高的影響

2021年分別于7月4日和8月21日2次統(tǒng)計(jì)羊草和少花蒺藜草的株高(表2)，結(jié)果顯示，相同羊草材料不同播種量株高無(wú)顯著差異，材料間差異顯著(P<0.05)；2次測(cè)量野生羊草株高平均值分別為90.1 cm、41.9 cm，中科1號(hào)羊草株高分別為113.3 cm、52.9 cm。隨著羊草播種量的增加，對(duì)少花蒺藜草株高抑制率均增強(qiáng)，Z3處理2個(gè)時(shí)期抑制率分別達(dá)到54.70%、91.67%。相同播種量的中科1號(hào)羊草抑制率強(qiáng)于野生羊草，2次平均增強(qiáng)32.31%；相同羊草處理8月21日抑制率高于7月4日，平均增強(qiáng)27.01%。

表2 第3年播種量對(duì)羊草和少花蒺藜草株高的影響

2.3 羊草對(duì)少花蒺藜草蓋度的影響

2.3.1羊草播種后第2年對(duì)少花蒺藜草蓋度的影響

相同材料不同播種量的羊草蓋度2時(shí)期統(tǒng)計(jì)差異顯著(P<0.05)；相同播種量的中科1號(hào)羊草蓋度顯著大于野生羊草，2個(gè)時(shí)期平均增加27.03%。8月23日羊草蓋度高于7月6日，平均高出12.90%。除8月23日Z(yǔ)2和Z3處理少花蒺藜草蓋度差異不顯著外，各試驗(yàn)處理2時(shí)期差異均顯著。隨著羊草播種量的增加，對(duì)少花蒺藜草蓋度抑制率均增強(qiáng)，Z3處理2個(gè)時(shí)期蓋度抑制率分別達(dá)到79.08%、79.22%。相同播種量的中科1號(hào)羊草抑制率強(qiáng)于野生羊草，2時(shí)期平均增強(qiáng)31.41%；相同羊草處理8月23日蓋度抑制率高于7月6日，平均增強(qiáng)8.19%。

表3 第2年播種量對(duì)羊草和少花蒺藜草蓋度的影響

2.3.2羊草播種后第3年對(duì)少花蒺藜草蓋度的影響

野生羊草不同播種量的羊草蓋度兩時(shí)期統(tǒng)計(jì)差異顯著(P<0.05)，Z2和Z3處理羊草兩時(shí)期蓋度差異不顯著，但均顯著高于Z1處理；相同播種量的中科1號(hào)羊草蓋度顯著大于野生羊草，兩個(gè)時(shí)期平均增加39.8%。除Y1和Y2處理外，8月21日羊草蓋度普遍低于7月4日，平均降低4.8%。

Z2和Z3處理少花蒺藜草蓋度差異不顯著，且基本無(wú)蒺藜草生長(zhǎng)，其余處理蒺藜草蓋度差異顯著。隨著羊草播種量的增加，對(duì)少花蒺藜草蓋度抑制率均顯著增強(qiáng)，Z2和Z3處理7月4日均達(dá)到99.18%，8月21日達(dá)到100%，已完全抑制少花蒺藜草生長(zhǎng)。相同播種量的中科1號(hào)羊草抑制率強(qiáng)于野生羊草，兩時(shí)期平均增強(qiáng)42.58%；相同羊草處理8月23日蓋度抑制率高于7月6日，平均增強(qiáng)5.16%。

表4 第3年播種量對(duì)羊草和少花蒺藜草蓋度的影響

2.4 羊草對(duì)少花蒺藜草生物量的影響

2020年7月12日(羊草收割晾曬完成)統(tǒng)計(jì)羊草和少花蒺藜草的干草生物量(圖3)，分析羊草對(duì)少花蒺藜草生物量的抑制效果。相同羊草材料不同播種量干草生物量差異顯著(P<0.05)；相同播種量中科1號(hào)羊草生物量顯著高于野生羊草，平均提高96.3%。隨著羊草播種量的增加，少花蒺藜草生物量顯著降低，對(duì)少花蒺藜草生物量抑制率增強(qiáng)，Z2和Z3處理抑制率達(dá)到87.79%和88.40%。相同播種量的中科1號(hào)羊草抑制率強(qiáng)于野生羊草，平均增強(qiáng)24.42%。

圖3 不同播種處理對(duì)干草生物量的影響

3 討論

目前針對(duì)少花蒺藜草主要采取物理清除和除草劑噴除這兩種防控措施[10]，但化學(xué)農(nóng)藥會(huì)造成環(huán)境污染、植被退化等一系列不可預(yù)測(cè)的生態(tài)后果。本研究采取物理(翻耕、刈割)、生物(不同羊草材料、不同播種量)相結(jié)合的方法防除少花蒺藜草。羊草是科爾沁沙地的鄉(xiāng)土草，因此我們利用羊草開(kāi)展生物防控；因?yàn)橐吧虿莸陌l(fā)芽率較低，前人開(kāi)展工作時(shí)需要很大的種子數(shù)量，不容易滿(mǎn)足，我們采用發(fā)芽率較高的中科1號(hào)羊草品種開(kāi)展研究，取得了顯著效果。

3.1 羊草對(duì)少花蒺藜草密度的影響

趙艷等[4]發(fā)現(xiàn)利用行距為30 cm的紫花苜蓿對(duì)少花蒺藜草數(shù)量的抑制率達(dá)到92.3%。王坤芳[8]等人發(fā)現(xiàn)野生羊草顯著抑制少花蒺藜草結(jié)實(shí)數(shù)，但對(duì)其出苗影響不顯著。本研究發(fā)現(xiàn)，種植第一年的野生羊草對(duì)少花蒺藜草的抑制效果均低于10%，不同播種量的中科1號(hào)羊草對(duì)少花蒺藜草密度的抑制率可達(dá)34.92%，中科1號(hào)羊草的抑制效果顯著優(yōu)于野生羊草，可見(jiàn)發(fā)芽率高的羊草品種防治害草的效果更好一些。

3.2 羊草對(duì)少花蒺藜草株高的影響

呂林有[5]等人發(fā)現(xiàn)不同時(shí)期刈割對(duì)少花蒺藜草的再生生長(zhǎng)有明顯抑制作用，本研究刈割增強(qiáng)少花蒺藜草株高抑制率，第2年平均增強(qiáng)14.00%，第3年平均增強(qiáng)27.01%；株高抑制率逐年提升，與王坤芳[8]研究結(jié)果一致。隨著羊草播種量的增加，第2、3年對(duì)少花蒺藜草株高抑制率均顯著增強(qiáng)，Z3處理2個(gè)時(shí)期抑制率第2年分別為32.39%、42.86%，而第3年分別達(dá)到54.70%、91.67%，隨種植年份株高抑制率顯著提升。

3.3 羊草對(duì)少花蒺藜草蓋度的影響

隨著羊草播種量的增加，對(duì)少花蒺藜草蓋度抑制率均顯著增強(qiáng)，2個(gè)時(shí)期蓋度抑制率第2年Z3處理為79.08%、79.22%，第3年達(dá)到了99.18%和100%，羊草基本完全替代了少花蒺藜草。刈割增強(qiáng)少花蒺藜草蓋度抑制率，第2年平均增強(qiáng)8.19%，第3年平均增強(qiáng)5.16%。對(duì)照處理翻耕后第2年2個(gè)時(shí)期對(duì)照處理蓋度分別為78.4%和66.4%，第3年分別為97.8%和92.2%，翻耕后少花蒺藜草蓋度逐年增加，王坤芳[8]等人也發(fā)現(xiàn)僅靠翻耕措施抑制效果逐年遞減。羊草種植第2年8月下旬和第3年2個(gè)測(cè)定時(shí)期Z2和Z3處理少花蒺藜草蓋度差異不顯著，基本完全抑制，說(shuō)明中科1號(hào)羊草播種量為30 kg/hm2第3年已達(dá)到很好的防除效果。

3.4 羊草對(duì)少花蒺藜草生物量的影響

隨著播種量的增加，羊草對(duì)少花蒺藜草生物量抑制率增強(qiáng)，第2年Z2和Z3處理抑制率達(dá)到87.79%和88.40%。第3年7月上旬Z2和Z3處理羊草蓋度達(dá)到93.2%和93.6%，少花蒺藜草蓋度均為0.8%；且少花蒺藜草的株高平均僅為羊草的28.5%，生物量可忽略不計(jì)，因此未統(tǒng)計(jì)第3年羊草對(duì)少花蒺藜草生物量的影響。

4 結(jié)論

4.1通過(guò)與少花蒺藜草的競(jìng)爭(zhēng)，中科1號(hào)羊草種植第3年蓋度達(dá)到99%，徹底抑制了少花蒺藜草的生長(zhǎng)，成為試驗(yàn)區(qū)的單優(yōu)勢(shì)種群落。

4.2羊草是多年生禾草，少花蒺藜草是一年生禾草，中科1號(hào)羊草種植抑制了少花蒺藜草的密度、株高、蓋度及生物量，使得少花蒺藜草逐年減少，直到羊草種植第3年少花蒺藜草被徹底清除。

4.3中科1號(hào)羊草治理少花蒺藜草的同時(shí)，生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)鄉(xiāng)土草種子和飼草可增加收益，有利于草牧業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興。截至2021年6月，小街基鎮(zhèn)1 670 hm2地塊種植前存在不同程度的少花蒺藜草危害，種植羊草后第3年徹底清除。

總之，在少花蒺藜草入侵區(qū)域人工種植多年生優(yōu)質(zhì)牧草羊草，可以有效防除少花蒺藜草，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境和草牧業(yè)發(fā)展具有重要意義。