不同方法對醉馬草防控效果的比較

靳瑰麗， 朱習雯， 魏秀紅， 孫宗玖， 湯麗斯， 鄒 琳

(新疆農業大學草業與環境科學學院 新疆草地資源與生態重點實驗室， 新疆 烏魯木齊830052)

毒害草的滋生繁衍是草地退化的一個重要標志[1]。醉馬草(Achnatheruminebrians)是禾本科芨芨草屬多年生草本植物[2]，因該草體內存在的多種生物堿與內生真菌共生，從而產生麥角新堿和麥角酰胺等物質，使其具有一定毒性[3]；同時，由于其具有抗旱、耐寒等特性，加上家畜食之有中毒現象，使其在退化草地競爭中占有較強優勢，導致面積不斷擴大，嚴重降低了草原的生產力[4]，使之成為區域草業發展及生態環境建設的主要限制因素之一[5]。因此，對醉馬草進行有效防控是該類毒草泛濫區草地生產及生態上亟待解決的問題。

目前，對于草地有毒植物的治理主要有物理、化學和生物3種方法，學者們對烏頭屬(Aconitum)[6-7]、橐吾屬(Ligularia)[8-9]、棘豆屬(Oxytropis)[10-11]、狼毒屬(Stellera)[12-13]等有毒植物進行了系統研究，對醉馬草防控措施研究多集中在上個世紀80-90年代，體現在化學防控[14]與生物補播[15-16]方面，但由于醉馬草發生區域多樣化，生命力強，加之當時呈多點小范圍集中爆發，并未引起人們對其滅除的足夠重視，目前蔓延趨勢有增無減。因此，在其防控方法中還有許多值得探索的問題，物理防控方法中，如何把握刈割的強度和頻率；化學防控中，草甘膦適用于醉馬草效果最佳[17]，對濃度與噴灑的時期研究較多[18]，但如何選擇適宜的噴施方法，才能達到既減輕對環境的污染，又能提高防控效果還有待研究；生物防控中，引進種間競爭[15]成為首選方案，但如何選擇適宜的混播草種，以及混播的比例成為防控成敗的關鍵。

針對以上問題，本研究有重點地設計不同防控方法，探討防控當年不同方法對醉馬草種群特征及其草地群落多樣性的影響，從而選出較優的、有針對性的防控方法，以及后期對防控方法采取有效輔助措施提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于新疆烏魯木齊縣薩爾達坂鄉春秋草場(43°28′13.27″ N、87°15′11.68″ E，海拔1 683 m)，為羊茅(Festucaovina)+雜類草山地草原。由于該地區草地利用不合理，植物群落已演化成為以醉馬草為優勢種的群落。

1.2 試驗設計

從刈割強度入手，設計3種物理防控，小區面積4 m×5 m；從噴施方式及輔料入手，設計3種化學防控，小區面積4 m×5 m；從草種搭配和混播比例入手，設計4種生物防控方法，小區面積25 m×300 m；以不作處理為對照(CK)，采用隨機區組排列，每個處理小區重復3次，共33個小區。具體處理方法及時間如表1所示。

表1 防控方法試驗處理Table 1 The treatment of different control methods

注(Note)：紅豆草Onobrychisviciaefolia；扁穗冰草Agropyroncristatum；紫羊茅Festucavubra；紫花苜蓿Medicagosativa；無芒雀麥Bromusinermis

1.3 測定指標

1.3.1植被特征的測定 2015年秋季，即處理當年(考慮到播種當年生長緩慢，補播處理為翌年數據)，在不同處理的樣地內按蛇行法隨機選取3個樣方(1.0 m×1.0 m)，每個處理3個重復,合計9個樣方。分種測定樣方內所有物種高度、蓋度、密度及地上生物量，其中株高為自然高度，樣方內隨機取10株，取平均值；蓋度采用針刺法；密度為直接計數法；地上生物量采用齊地刈割法[19]，稱其鮮重。

1.3.2群落多樣性的計算 選用Shannon-wiener多樣性指數、Pielou均勻度指數、物種豐富度指數和Simpson指數為參數，以重要值為運算單位進行計算[20-21]，具體如下：

重要值(IV)=(相對密度+相對株高+相對蓋度+相對地上生物量)/4；

Shannon-wiener多樣性指數(H′)：H′=-ΣPilnPi；

Pielou均勻度指數(Jsw)：Jsw=(-ΣPilnPi)/lnS；

物種豐富度指數(S)：S=N；

不過，留學生社交語用能力的平均分普遍不高，都不到及格線(36分)，且三組學生的成績相差不大，并不存在顯著差異。這說明留學生的社交語用能力并沒有隨著語言能力的提高而增強。也就是說，盡管語言能力提高了，留學生在漢語交際中根據交際對象、交際場合等因素來得體運用語言形式的能力卻沒有提高。

式中S、N為群落物種數目，Pi為物種重要值。

1.4 數據分析

應用Excel 2007進行數據整理，采用SPSS 18.0統計軟件進行方差齊性及正態性檢驗后得出數據符合正態分布，再對其進行方差分析及顯著性檢驗；后用模糊數學中的相似優先比法，構建評價模型，對防控效果進行綜合評價。

2 結果與分析

2.1 不同防控方法對醉馬草種群特征的影響

由圖1可以看出，與CK相比，W2、W3和H2的高度均顯著降低(P<0.05)；W2、H2和H3的蓋度呈顯著降低(P<0.05)；密度則表現為不顯著變化；各種防控方法對醉馬草地上生物量的抑制作用均達到顯著水平，其中H3的抑制作用最大，可降低134.71 g·m-2。可見，各種防控方法對醉馬草種群高度、蓋度和地上生物量均呈現不同程度的抑制作用，物理方法和化學方法對種群密度也表現出一定的抑制作用，而補播后淺耕對株體和種子庫造成擾動，在一定程度上增加了醉馬草的密度。總體來看，H2處理對醉馬草各項特征的抑制作用表現較好。

2.2 不同防控方法對可食牧草群落特征的影響

進一步分析防控處理后可食牧草群落特征(圖2)。可以看出各防控方法促進了群落其他可食牧草的蓋度和密度的增加，但對其高度和地上生物量則表現為抑制作用。W1、W2、W3、H3和S1的株高均顯著低于CK(P<0.05)；除生物防控外，物理和化學防控對蓋度的促進作用顯著(P<0.05)；密度僅H2和S4呈現降低，其余處理均表現出不同程度的增加趨勢；各處理均降低地上生物量，且W3、S1、S3和S4達到顯著水平(P<0.05)。可見，各防控措施對醉馬草起到了較強的抑制作用，從而使得群落中其他牧草有了繁殖的機會，增加了群落的密度和蓋度，但因成株在防控過程中受到一定程度的損壞，使得群落高度和地上生物量普遍降低。

圖1 不同防控方法對醉馬草種群特征的影響
Fig.1 Effect of different control methods on population characteristics of Achnatherum inebrians
注：不同小寫字母表示同一指標在不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同
Note: Different lowercase letters indicate significant difference between treatments at the 0.05 level, the same as below

圖2 不同防控方法對可食牧草的影響
Fig.2 Effect of different control methods on community characteristics of edible herbage

2.3 不同防控方法對草地植物類群數量特征的影響

植物種類的多樣性使得其群落數量特征變化具有復雜性。因此，進一步將可食牧草劃分為豆科、禾本科、雜類草3類，分別計算各防控處理對其影響(表2)。不同防控方法對醉馬草進行處理后，各類群數量的變化具有一定波動性，表現為不同程度的促進或抑制作用。對豆科類群而言，W2、W3、H2和H3使其高度顯著下降(P<0.05)，W1和S1使其蓋度，S1、S2使其密度，S1使地上生物量顯著增高(P<0.05)；對禾本科而言，W1—W3處理下植物蓋度，W1和W2處理下植物密度顯著增加(P<0.05)，除W1、H1—H3對植物地上生物量無顯著影響外，其余處理均表現出顯著的抑制作用(P<0.05)；對雜類草而言，僅S2對其各個指標呈現出顯著促進作用(P<0.05)，其余處理均無顯著變化。可見不同防控方法對不同植物類群的各項指標作用程度存在一定的差異性，但規律性并不明顯。

2.4 不同防控方法對群落多樣性的影響

群落多樣性影響著天然草地植被的恢復，因此進一步從醉馬草群落多樣性入手，分析不同防控方法對群落穩定性的影響(圖3)。與CK相比，W1、H1—H3、S2處理顯著增加了群落Shannon-Wiener指數(P<0.05)；各處理均可提高群落Pielou均勻度指數，但W2對其影響不顯著，其余處理對其影響均達到顯著水平(P<0.05)；各處理對群落物種豐富度的影響無明顯規律；除W2、H1和H2外，其余處理的Simpson指數均顯著低于CK(P<0.05)。總體來看，對醉馬草進行不同方法處理后，群落的Shannon-Wiener指數和Pielou均勻度指數表現為一定程度的上升趨勢，物種豐富度具有一定波動性，而Simpson指數呈現出不同程度的下降。

表2 不同防控方法對草地植物類群數量特征的影響Table 2 Effect of different control methods on quantitative characteristics of different grassland plant group

注：同一類群同列不同小寫字母表示不同防控方法間差異顯著(P<0.05)

Note: Different lower case letters in the same column indicate significant difference at the 0.05 level

圖3 不同防控方法對醉馬草群落多樣性的影響
Fig.3 Effect of different control methods on plant diversity of Achnatherum inebrians community

2.5 不同防控方法效果的綜合評價

由于醉馬草防控效果不但體現在對醉馬草的抑制作用上，還與群落中其他牧草的受影響程度息息相關，且不同防控方法對各個指標的影響也具有一定的差異性，因此采用模糊評價法中的相似優先比法對防控效果進行綜合評價。依據不同處理與理想樣本間各指標的相似性[22]，可得出其防控方法的排序結果，處理所對應的相似度越小，則表明該處理與理想值越接近[23]。

表3 防控方法綜合評價指標Table 3 The comprehensive evaluation index by different control methods

表4 防控方法與理想樣本各變量相似程度Table 4 Semblance of indexes of evaluated varieties and standard variety for different control methods

由表5可知，根據各處理的相似度進行綜合排序得出，除S3和S4外，其余方法防控效果均優于未處理草地，且整體看來，化學防控>物理防控>生物防控，可見化學防控在短期內能體現出較好的防控效果。從不同類別的防控方法中，物理、化學和生物防控效果由強到弱依次為W1>W2>W3、H2>H1>H3和S2>S1>S4>S3，可見，在物理防控方法中，醉馬草刈割強度與防控效果呈正比；在化學防控中，作為輔料皂粉比柴油更能增加草甘膦效果，而在噴施方法上，點噴比灑噴效果好；在生物防控中，補播翌年防控效果不明顯，物種及混播比例的選擇產生交互作用，使其作用原因復雜化。防控效果排在前5位的是H2>H1>H3>W1>W2，H2在單項指標中并不是表現最好的，但綜合評價各指標效果最好。

表5 防控方法待判組合對各已知樣本相似度排序Table 5 Sequence of semblance by different control methods

3 討論

對草原毒害草防控效果的評估不僅體現在對毒害草本身的抑制上，還體現在對群落中其他植物和環境帶來的影響。因此，本研究同時關注了醉馬草、可食牧草、群落多樣性3類指標，試圖從多角度綜合說明防控效果。結果表明，物理、化學和生物防控方法均能對醉馬草的生長有一定的抑制作用，且各處理對其地上生物量的抑制性最強。同時給群落中其他可食牧草帶來了不同程度的影響，這對防控效果的穩定性起到至關重要的作用；不同防控方法對可食牧草群落的蓋度和密度表現為一定程度的促進作用，對高度和地上生物量則表現為抑制作用。可見，沒有進行防控前，雖然醉馬草是一種毒害草，但他對原有生態系統的植物生長具有一定的庇護作用，因此其他能存活下來的物種雖然個體少，但卻具有較大的株型，擁有較高的高度和地上生物量；然而，各防控處理抑制了醉馬草的生長，從而為其他牧草的生長提供了條件，隨著醉馬草在群落中的削減，更多可食牧草得以繁殖，可食牧草群落的蓋度和密度顯著增加，但防控當年還沒有得到充分生長，因此高度和地上生物量較防控前降低。物種多樣性是一個區域或一個生態系統的生物學特征，是生物多樣性在物種水平上的表現形式[24]，本試驗結果表明，對醉馬草進行防控處理后，群落的Shannon-wiener指數和Pielou指數均有所增加，物種豐富度具有一定波動性，而Simpson指數呈現出不同程度的降低；由于Simpson指數主要指示群落的物種多樣性，Shannon-wiener則指示了群落豐富性和均勻性，前者降低，后者增加，這說明采用不同方法對醉馬草進行防控后，侵入退化群落中的雜草變少，但優良牧草發育較好并在群落中分布區域均勻，從而草地生態系統趨于相對穩定狀態發展。因此，防控方法不但給醉馬草本身帶來影響，也使群落中其他植物特征隨之變化。

防控方法的具體施用方法對防控效果起到至關重要的作用，本研究試圖從物理、化學、生物3類防控方法的具體實施細節上入手，提高防控效率，減少對環境的影響，結果證明是可行的。薩赫都拉·霍曼等人提到用30%草甘膦溶液，13.5 kg·hm-2的施入量，來防治禾本科醉馬草，殺滅率達90%[25]；而在本研究中，為減少化學藥物對可食牧草及環境的影響，將草甘膦的濃度降低到10%，并輔以皂粉、柴油的點噴方法，效果較好，尤其是點噴皂粉(H2)對醉馬草種群高度、蓋度、密度和地上生物量的抑制率分別達到85.00%，61.28%，77.32%，99.18%，但對可食牧草起到一定的促進作用，對其4項指標的抑制率分別為0.59%，-380.39%，-146.76%，-1032.56%；因此改良化學藥物噴灑時的輔料和施藥方式對防控效果起到至關重要的作用。刈割是草原管理中常用的生產方式之一，也被當作物理方法并廣泛用到草原毒害草治理中。在牧草刈割中，合理刈割能促進其再生，提高植株地上部分的生物量和質量；但是如果刈割時間早于植物種子成熟落地的時間，土壤將得不到種子補償，長期如此可能導致植物喪失繁殖能力[26]；因此，在毒害草刈割中，要研究不同毒害草的耐刈性，掌握恰當的刈割時間和強度，否則反而刺激毒害草的生長；本研究中，3種物理方法都能有效抑制醉馬草生長，對其株體破壞強度越大，抑制效果也越強，因此人工拔除>高頻刈割>低頻刈割。補播一直被認為是退化草地治理的可行方法，被普遍應用[27]；楊合龍等研究得出機械條播紅豆草或紫花苜蓿，再實施圍欄封育，可以抑制山地草甸草原醉馬草的生長發育，提高草地質量[16]；而本研究在草原草地區實施的4個補播防控處理的效果整體不如物理和化學效果好，這說明生物防控效果具有一定緩慢性；在返青期對醉馬草泛濫區進行補播，翌年秋季進行監測，時間較短，補播種還未與醉馬草產生較大的競爭作用，導致其防控效果不明顯，但也不失為一種值得推薦的生態防控方法。

植物群落各項指標對防控方法響應程度不同，因此對毒害草的治理效果，不能僅體現在哪類植物上、也不能僅體現在哪些指標上，這就要求對防控效果進行綜合評價。本研究借助模糊數學中的相似優先比法，綜合評價不同防控方法的作用效果。相似優先比法是模糊性度量的一種形式，對多指標多樣本綜合評價較為便捷。通過綜合評價得出，除S3和S4外，其余方法防控效果均優于未處理草地，防控效果排在前5位的是H2>H1>H3>W1>W2。可見，對于烈性雜草泛濫區，化學防控方法短期見效顯著，但要注意噴施方法，點噴可以有針對性地滅殺醉馬草，并且在一定程度上保護了優良牧草的生長；醉馬草具有超強的再生能力，物理防控需要增強對其株體破壞強度，這將有助于防控效果的提高；生物防控方法雖然短期見效慢，但是獲得穩定恢復效果的可行辦法。殺菌劑是防治植物病害的一種經濟有效的方法，目前利用其進行毒草防治研究并不多見；李娜娜等通過研究70%甲基托布津對帶內生真菌醉馬草種子萌發和幼苗生長影響，以及檢測幼苗帶菌率，得出稀釋100倍該殺菌劑對醉馬草體內內生菌具有100%的滅殺效果[28]；因此如何將殺菌劑應用到醉馬草防控上，是一個值得考慮的方向。

4 結論

對醉馬草進行防控處理后，當年即收到良好效果。不同防控方法均降低了醉馬草種群高度、蓋度、密度和地上生物量；對豆科、禾本科和雜類草類群的數量特征的影響無明顯規律性；促進了可食牧草的繁殖；增加了群落的物種均勻性，但降低了物種多樣性。

綜合評價防控效果，在醉馬草發生區，10%濃度草甘膦+皂粉(點噴)(H2)為最佳防控方法。同時，建議醉馬草發生零星成叢區，使用人工拔除(W1)對其進行防控；蔓延成片區，可采用高頻刈割方法(W2)；若想建立有益植物群落，則可補播紫花苜蓿+無芒雀麥+紫羊茅(1∶1.5∶1)(S2)，迫使醉馬草種群退化，從而達到生態修復、長久控制醉馬草的目標。