幾種物理方式控制空心蓮子草種群生長的效應研究

陳中義，陳燕麗，李華成 （長江大學園藝園林學院，湖北 荊州 434025）

控制外來植物入侵的方法通常有物理防除、替代控制、化學防除、生物防治、綜合治理等［1－2］。其中，物理防除的具體方法很多，例如人工挖除或打撈、刈割、火燒、淹水、覆土深埋、織物覆蓋等。李兆飛［3］研究了幾種物理方法對入侵植物互花米草 （Spartina alterniflora）的控制效果，指出地上刈割處理、較長時間的淹水、較長時間的覆蓋處理等對互花米草具有較好的控制效果，認為最佳的處理方式對于有效控制入侵很重要。平原等［4］對物理措施控制互花米草的長期效果進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)物理措施處理3a后，翻耕和碎根處理不能長期有效抑制互花米草的生長，而8月份揚花期刈割對互花米草生長抑制的效果最好。因此，對物理控制最佳處理方式的選擇以及對控制效果的長期監(jiān)測是植物入侵物理控制中需要不斷探索的問題。特別是在物理控制的基礎上，如何進行綜合治理值得進一步探索［1］。

控制空心蓮子草 （Alternanthera philoxeroides）入侵的方法目前已報道的有化學藥物處理、天敵昆蟲取食、人工或機械等防除措施，雖然都取得一定的成效，但都不能從根本上根除空心蓮子草。這些控制方法本身也各有利弊，化學藥物對土壤和環(huán)境的污染限制了化學方法的使用，且對地下根系影響較小，不能徹底防除［1］；天敵取食具有高度的專一性［5］，且昆蟲在高溫與低溫下不能繁殖，依靠昆蟲的取食也不能從根本上控制空心蓮子草。本研究結合農(nóng)事生產(chǎn)實際，借鑒其他外來入侵植物物理控制方法，通過田間小區(qū)實驗，探索翻耕、刈割和覆蓋處理對空心蓮子草的控制效果，特別關注物理處理對根系的影響，為進一步結合其他方法綜合治理空心蓮子草入侵提供基礎。

1 材料與方法

1.1 材料來源及處理

在長江大學園藝園林學院實驗基地上選取一塊排水良好的平整土地，翻耕去雜，暴曬后用耙子把土壤打碎，在土壤中摻入適量的河沙，設置長寬50cm×50cm的試驗小區(qū)20個，每個小區(qū)用磚塊圍隔，小區(qū)之間存在廂溝。于2010年6月4日在湖北荊州市西郊野外采集空心蓮子草植株，選取直徑0.3～0.4cm的地上莖，剪取長4cm帶有一個節(jié)的地上莖片段 （以節(jié)為中心，兩邊各2cm）若干，在每個試驗小區(qū)中分別均勻扦插6株，進行育苗，加強日常澆水、除草和松土管理，待空心蓮子草旺盛生長，在每個小區(qū)內(nèi)覆蓋度為100%時，進行試驗處理。

1.2 試驗方法

設4個不同的處理即翻耕、刈割、覆蓋和對照 （CK），每處理5次重復，共計20個試驗小區(qū)，2010年7月23日進行處理，各實驗處理小區(qū)隨機分布。各處理方法分別如下。翻耕處理：用農(nóng)用鐵鍬把小區(qū)密集翻耕1次，使空心蓮子草地上部分與地下部分顛倒，翻耕的深度約20cm；刈割處理：齊地面把小區(qū)內(nèi)所有空心蓮子草剪除，生長19d后，待蓋度達到100%時，于2010年8月11日，再進行1次齊地面的剪除；覆蓋處理：用2層黑色遮陽網(wǎng)覆蓋實驗小區(qū)，覆蓋小區(qū)內(nèi)光強占全光強約7% （用照度計測定），待小區(qū)內(nèi)的空心蓮子草地上莖葉90%以上腐爛枯死時，于2010年8月13號，去掉覆蓋遮陽網(wǎng)，保持小區(qū)在正常條件下；對照 （CK）：小區(qū)不做任何處理。

翻耕、刈割和覆蓋處理后，分別觀察記錄各小區(qū)內(nèi)空心蓮子草蓋度恢復到30%、50%、70%、100%的時間。于2010年10月9日結束實驗，對各小區(qū)空心蓮子草進行收獲。計數(shù)各小區(qū)空心蓮子草的再生苗數(shù)或者植株數(shù)，以地下具有明顯根系的計數(shù)為1株；齊地面割取地上莖葉部分；小心挖取每個小區(qū)內(nèi)的地下部分，在實驗室洗凈泥沙，分離地下莖和根系，計數(shù)根數(shù)量，每個小區(qū)隨機選取15條根，用游標卡尺測定根長度、根直徑；把每個小區(qū)內(nèi)的地上部分、地下根、地下莖分別至于烘箱中，烘至恒重 （80℃，24h），用電子天平 （精度0.01g）分別稱量地上莖葉干重、根干重、地下莖干重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用一維方差分析來分析不同處理對空心蓮子草各生長指標的影響，多重比較采用SSR法。試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理方式對空心蓮子草再生苗數(shù)量的影響

翻耕、刈割、覆蓋處理后一段時間，樣方內(nèi)又會逐漸長出新的空心蓮子草，可稱為再生苗。在不同的物理方式處理下，空心蓮子草再生苗的數(shù)量如圖1所示。由圖1可知，與CK相比，翻耕后，再生苗數(shù)極顯著增加 （P＜0.01），每樣方平均增加10.8株，刈割后再生苗數(shù)沒有差異，而覆蓋后再生苗數(shù)極顯著性降低 （P＜0.01），每樣方平均降低11.8株，這可能與翻耕增加了空心蓮子草繁殖體數(shù)量 （莖、地下莖、根的碎化）有關。覆蓋能極顯著降低再生苗數(shù) （P＜0.01）。

圖1 不同處理下的空心蓮子草再生苗數(shù)

2.2 不同處理對空心蓮子草地上部分干重的影響

由圖2可知，與CK相比，翻耕處理后的地上部分干重顯著下降 （P＜0.05），刈割和覆蓋處理后的地上部分干重極顯著下降 （P＜0.01）。3種處理方式相比，翻耕與刈割處理后地上部分干重沒有顯著性差異 （P＞0.05），覆蓋處理后與翻耕、刈割相比，地上部分干重極顯著降低 （P＜0.01）。

圖2 不同處理下的空心蓮子草地上部分干重

2.3 不同處理對空心蓮子草根數(shù)量的影響

由圖3可知，與CK相比，翻耕后空心蓮子草地下根數(shù)量極顯著增加 （P＜0.01），刈割后根數(shù)量沒有顯著性差異，而覆蓋后的根數(shù)量極顯著下降 （P＜0.01）。翻耕、刈割、覆蓋這3種處理方式之間根數(shù)量均有極顯著差異 （P＜0.01）。覆蓋對根數(shù)量起到極顯著降低作用。

圖3 不同處理下的空心蓮子草根數(shù)量

2.4 不同處理對空心蓮子草根長度的影響

由圖4可知，與CK相比，翻耕和覆蓋處理下根長度顯著下降 （P＜0.05），其中刈割后，根長度也有下降趨勢，但與CK相比無顯著差異性。翻耕與刈割、覆蓋處理相比，根長度沒有顯著性差異，覆蓋與刈割相比，根長度極顯著下降 （P＜0.01）。

圖4 不同處理下的空心蓮子草根長度

2.5 不同處理對空心蓮子草根直徑的影響

由圖5可知，與CK相比，刈割后地下根直徑?jīng)]有顯著性差異，翻耕、覆蓋地下根直徑極顯著性減小 （P＜0.01）。三者之間比較，翻耕、覆蓋后根直徑比刈割顯著降低 （P＜0.05），翻耕與覆蓋處理相比，根直徑?jīng)]有顯著差異。

圖5 不同處理下的空心蓮子草根直徑

2.6 不同處理對空心蓮子草根干重的影響

由圖6可知，與CK相比，各處理后的地下根干重均有極顯著下降（P＜0.01）。翻耕和刈割后地下根干重沒有顯著性差異，覆蓋與翻耕、刈割相比，地下根干重極顯著下降（P＜0.01）。

圖6 不同處理下的空心蓮子草根干重

2.7 不同處理對空心蓮子草地下莖干重的影響

由圖7可知，與CK相比，翻耕處理后和刈割處理后地下莖干重沒有顯著性差異，而覆蓋處理后地下莖干重有極顯著性下降 （P＜0.01）。3種處理之間地下莖干重有極顯著差異 （P＜0.01），從翻耕、刈割到覆蓋，地下莖干重極顯著降低。

圖7 不同處理下的空心蓮子草地下莖干重

2.8 不同方式處理不同時間后對空心蓮子草地上部分覆蓋度的影響

經(jīng)過不同的處理后空心蓮子草地上部分覆蓋度變化情況如圖8所示，樣方內(nèi)空心蓮子草地上部分覆蓋度以刈割處理后的增加速度為最快，處理約30d后樣方內(nèi)空心蓮子草的覆蓋度就能達到100%，覆蓋處理后約50d其地上部分覆蓋度就能達到100%，翻耕處理下約60d其覆蓋度才能達到100%。

圖8 3種方式處理不同時間后的空心蓮子草地上部分覆蓋度

3 討論

翻耕能使植物的根莖斷開，通過破壞植物體原有的生長平衡，使其吸收同化能力、水分利用效率、營養(yǎng)分配和激素水平發(fā)生變化［6］。就本研究而言，翻耕處理使得空心蓮子草植株被埋藏在土壤中，干擾地下根莖的分布，翻耕處理后空心蓮子草地上部分

干重、根長度、根直徑、根干重與CK相比均顯著下降，雖然翻耕對空心蓮子草生長造成了一定的負面影響，但是由于翻耕處理可能增加了其莖、根、地下莖的片斷化程度，導致再生苗數(shù)、根數(shù)量與CK相比均有極顯著增加。這與一些研究者提出斷根處理后對植物地上部分營養(yǎng)生長發(fā)育有負面影響，對根系的數(shù)量生長有正面影響這一結論一致［7－8］。陳中義等［9］指出，在防控空心蓮子草方面，控制其宿根萌芽出土是關鍵，覆土深埋可以控制空心蓮子草的萌芽。本研究中，土壤翻耕的深度為20cm，達不到覆土深埋的效果，此外翻耕時未及時清除斷裂的無性繁殖體片段，這些都影響了翻耕的控制效果。Miller等［10］提出斷根雖然降低了營養(yǎng)生長，但是由于缺乏規(guī)范化的斷根技術，加之環(huán)境條件的復雜性，使斷根的效果千差萬別。平原等［4］認為，不同深度的翻耕不能長期抑制互花米草的生長，翻耕處理3a后，互花米草群落狀況可恢復到對照水平。由此可見，對于具有復雜地下根莖系統(tǒng)的空心蓮子草而言，翻耕并不能控制空心蓮子草的擴散蔓延，相反由于切斷了根莖，造成更多的片段繁殖成為新的植株。

關于刈割對植物生長的影響，在草原牧草、草坪、農(nóng)作物等方面已經(jīng)開展了大量研究，刈割主要是通過割掉植物地上莖葉部分，抑制光合作用產(chǎn)物向地下運輸，進而對植物種群的密度、株高、生物量等產(chǎn)生不同程度影響。刈割對植物的影響，因刈割制度 （刈割時間、刈割強度、刈割頻度）和環(huán)境因素的波動而變化［11］。本研究中，刈割處理與對照相比，刈割后空心蓮子草再生苗數(shù)沒有顯著差異，經(jīng)過30d，再生苗的蓋度恢復到100%；地上部分干重、根干重極顯著降低 （P＜0.01）；根的數(shù)量、根長度、根直徑、地下莖干重沒有顯著性差異 （P＞0.05）。這表明，經(jīng)歷2次刈割后，雖然對空心蓮子草生長有一定負面影響，但是決定空心蓮子草種群再恢復能力的根的數(shù)量、根長度、根直徑、地下莖干重沒有受到顯著影響。在翻耕、刈割、覆蓋3種處理中，刈割處理后，再生苗恢復到100%蓋度的時間最短。因此最適合控制空心蓮子草生長的刈割制度還有待更深入的研究。

采用織物對植物地上部分進行覆蓋，減少光的照射強度，使地上部分因光饑餓而死亡，從而影響植物正常生長，達到控制入侵植物或者雜草的目的。陳中義等［12］指出，雖然空心蓮子草對光照強度的變化表現(xiàn)出一定程度的形態(tài)可塑性反應，但是當光強度衰減到全光照的9%時，空心蓮子草的部分莖葉開始腐爛，葉面積顯著減少，莖、葉、根生物量和總生物量顯著減少。在本研究中，覆蓋后，光強度減少為全光照的7%，一段時間后，90%的莖葉出現(xiàn)腐爛。在覆蓋處理下，與對照相比，覆蓋后空心蓮子草再生苗數(shù)極顯著降低 （P＜0.01），經(jīng)過50d，再生苗的蓋度恢復到100%；地上部分干重、根的數(shù)量、根長度、根直徑、根干重、地下莖干重極顯著降低 （P＜0.01或者P＜0.05）。和翻耕、刈割相比，覆蓋對空心蓮子草具有較好的控制效果，但仍然不能達到長期控制的目的。為了提高覆蓋的控制效果，將來在織物選擇、覆蓋時間等方面還需要開展深入的研究。

［1］陳燕麗，陳中義.空心蓮子草入侵控制的生態(tài)學研究進展 ［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學，2010，49（9）：2260－2263.

［2］宋結根.外來入侵植物的控制方法 ［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2005（17）：72－73.

［3］李兆飛.外來入侵植物互花米草控制的初步研究 ［D］.福州：福建農(nóng)林大學，2009.

［4］平原，張利權.物理措施控制互花米草的長期效果研究 ［J］.海洋環(huán)境科學，2010，29（1）：32－35.

［5］王韌，王遠，張格成，等.空心蓮子草葉甲的寄主專一性測定 ［J］.生物防治通報，1988，4（1）：14－17.

［6］楊洪強，接玉玲，張連忠，等.斷根和剪枝對盆栽蘋果葉片光合蒸騰及WUE的影響 ［J］.園藝學報，2002，29（3）：197－202.

［7］楊守軍，邢尚軍，杜振宇，等.斷根對冬棗營養(yǎng)生長的影響 ［J］.園藝學報，2009，36（5）：625－630.

［8］陳強，周筑，畢波.斷根對滇潤楠生長發(fā)育的影響 ［J］.廣西林業(yè)科學，2009，38（1）：23－25.

［9］陳中義，鄒云勝，陳燕麗，等.空心蓮子草宿根片斷化程度及埋藏深度對其萌芽和幼苗生長的影響 ［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，38（32）：18190－18192.

［10］Miller S S，Tworkoski T.Regulating vegetative growth in deciduous fruit trees ［J］.Plant growth regulation society of America quarterly，2003，31：8－46.

［11］李文建.草地刈割及其對草地生態(tài)系統(tǒng)影響的研究 ［J］.內(nèi)蒙古草業(yè)，1999，（4）：1－3.

［12］陳中義，王府京，王英英，等.光照強度對2種來源的空心蓮子草生長的影響 ［J］.長江大學學報 （自科版）農(nóng)學卷，2007，4（1）：68－71.