補播對醉馬草發(fā)生區(qū)防控效果的動態(tài)研究

靳瑰麗，朱習(xí)雯，孫宗玖，魏秀紅，古麗巴努·喀烏力，王吉云，石智明

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/新疆草地資源與生態(tài)重點實驗室，烏魯木齊 830052；2.新疆昌吉市草原站，新疆昌吉 831100)

補播對醉馬草發(fā)生區(qū)防控效果的動態(tài)研究

靳瑰麗1，朱習(xí)雯1，孫宗玖1，魏秀紅1，古麗巴努·喀烏力1，王吉云2，石智明2

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/新疆草地資源與生態(tài)重點實驗室，烏魯木齊 830052；2.新疆昌吉市草原站，新疆昌吉 831100)

【目的】研究補播不同牧草對醉馬草(Achnatheruminebrians)發(fā)生區(qū)的規(guī)律及其穩(wěn)定性，為篩選出有效的防控方法奠定基礎(chǔ)?！痉椒ā?013年在新疆昌吉市阿什里鄉(xiāng)山地草甸進行補播試驗，在補播后3年對醉馬草和可食牧草進行實地監(jiān)測?！窘Y(jié)果】隨著補播年限的增加，多數(shù)處理的醉馬草高度呈下降趨勢，蓋度和地上生物量為2015年升高，2016年下降；密度具有一定的波動，無明顯規(guī)律性；可食牧草的高度、蓋度均與醉馬草的變化呈負(fù)相關(guān)，密度也具有波動性，但地上生物量表現(xiàn)為持續(xù)上升趨勢。B2(單播紫花苜蓿(Medicagosativa))處理對醉馬草種群特征的抑制效果相對較強，同時對可食牧草的各指標(biāo)有促進作用?！窘Y(jié)論】在醉馬草發(fā)生區(qū)單播紫花苜蓿，從而達到生態(tài)修復(fù)、長久控制醉馬草的目標(biāo)。

補播；醉馬草；可食牧草；動態(tài)研究；綜合評價

0 引 言

【研究意義】補播作為恢復(fù)天然草地的措施之一，是在盡可能少破壞原有植被的同時，植入優(yōu)良牧草種質(zhì)，建立補播牧草與原生植被間的競爭機制，從而改善草地品質(zhì)，抑制侵入種的生長[1]。因其簡單易行、操作性強、且見效快，能在短時間內(nèi)大幅度提高草地生產(chǎn)力，增加優(yōu)質(zhì)牧草比例和蓋度，故近幾年來，研究學(xué)者對補播的關(guān)注度逐漸上升[2]。醉馬草(Achnatheruminebrians)作為一種烈性毒草，蔓延極其迅速，嚴(yán)重區(qū)域其蓋度高達90%[3]。新疆草場的醉馬草主要分布在春、秋、冬牧場和撂荒地，分布密度較高[4]，且蔓延還在繼續(xù)，令人堪憂?！厩叭搜芯窟M展】近些年來，已有學(xué)者基于物理[5]、化學(xué)[6]和生物補播[1]的方法，對防控后的醉馬草的種群特征和可食牧草的群落特征進行了觀測。研究結(jié)果一致表明，通過不同防控方法對其進行防除后，改良效果較好，醉馬草及其他植物群落特征會因不同的防控方法而呈現(xiàn)出不同的變化，這些研究均在醉馬草的生態(tài)控制上具有一定的理論參考價值?！颈狙芯壳腥朦c】盡管探討防控方法對草地影響的研究較多，但其不足之處為大多數(shù)研究采用“一次性調(diào)查”的方法，其對群落動態(tài)變化趨勢預(yù)測的結(jié)果會存在比較大的不確定性。研究區(qū)因長期不合理放牧，導(dǎo)致醉馬草面積占夏草場面積的40%，其已成為制約此區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展的重要因素之一[7]。在昌吉市阿什里鄉(xiāng)開展了補播不同牧草對醉馬草發(fā)生區(qū)防控效果的動態(tài)研究，通過對醉馬草和可食牧草進行種群與數(shù)量特征的測定?！緮M解決的關(guān)鍵問題】探討醉馬草在補播不同牧草下的變化規(guī)律及穩(wěn)定性，為醉馬草發(fā)生區(qū)的改良恢復(fù)和重建提供理論指導(dǎo)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

研究區(qū)位于新疆天山北坡中部昌吉市阿什里鄉(xiāng)冬牧場 (43°35.09″ N、 86°42.90′E，海拔1 973.35 m)，年降水量400～500 mm，主要集中在6～8月。土壤為山地草甸土，土層較厚，有機質(zhì)含量高。草地類型為山地草甸草地，主要植物有萎陵菜(Potentillachinensis)、針茅(Stipacapillata)、苔草(CarexliparocarposGaudin)、老鸛草(GeraniumwilfordiiMaxim)、狗娃花(Heteropappushispidus)和黃芪(Astragalusmembranaceus)等。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

于2013年5月，在研究區(qū)內(nèi)選擇地勢較為平坦、坡度起伏較小的區(qū)域，機械補播紅豆草(Onobrychisviciaefolia)、紫花苜蓿和無芒雀麥(Bromusinermis)。試驗采用完全隨機設(shè)計，小區(qū)面積為156 m×8 m，分別設(shè)置8個小區(qū)，補播后對試驗區(qū)進行禁牧處理。其中，紅豆草、紫花苜蓿和無芒雀麥由新疆克勞沃草業(yè)有限責(zé)任公司提供，純凈度為90%、100%和100%。表1

表1 防控方法試驗處理

1.2.2 野外植被特征的測定

于2014～2016年8月下旬，在每個小區(qū)設(shè)置5個1.0 m×1.0 m 的典型樣方，分別進行高度、蓋度、密度及地上生物量的測定。其中，高度為自然高度，隨機抽取10株，求平均值；密度為直接計數(shù)法；蓋度采用針刺法；地上生物量采用齊地刈割法[8]，鮮重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

在Excel 2007中進行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行方差分析及顯著性檢驗，使用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對防控效果進行綜合評價。

使用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對醉馬草防控效果進行評價時，以不同處理記為參考數(shù)列{X0(k)}(k=1，2，3，…，n)，各項指標(biāo)作為評價指標(biāo)，記為比較數(shù)列{Xi(k)} (k=1，2，3，…，m)。選擇高度、蓋度、密度和地上生物量指標(biāo)進行權(quán)重比較，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建防控效果綜合評價模型。

關(guān)聯(lián)系數(shù)ξ(K)=

(1)

△(K)=︳X0(k)-Xi(k)︳.

(2)

(3)

(4)

(5)

式中，X為不同處理，k為評價指標(biāo)，X在k處的數(shù)值構(gòu)成比較數(shù)列Xi，X0為理想?yún)⒖紨?shù)列。︳X0(k)-Xi(k)︳為絕對差值，記為△(k)；ρ為分辨系數(shù)，取值范圍在0～1，研究取ρ=0.5。

2 結(jié)果與分析

2.1 補播對群落的影響

2.1.1 補播不同牧草對醉馬草和可食牧草高度的影響

研究表明，隨著補播年限的增加，大多數(shù)處理的醉馬草高度逐漸降低，可食牧草高度卻呈上升趨勢。與B8(CK)相比，從2014年來看，僅B1、B2和B4的醉馬草高度差異不顯著(P>0.05)，其余處理均顯著降低了14%～65%(P<0.05)。而各補播處理間可食牧草的高度無顯著變化(P>0.05)；2015年，醉馬草高度均為降低不顯著 (P>0.05)，而可食牧草僅B2表現(xiàn)出顯著降低趨勢(P<0.05)；2016年，除B2外，其余處理的醉馬草高度均表現(xiàn)為顯著降低(P<0.05)，各處理間可食牧草高度無顯著變化(P>0.05)。圖1

注：不同小寫字母表示同一年份不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同

Nole： Different lower case letters within the same year mean significant difference at different treatments at 0.05 level, the same below

圖1 補播不同牧草下醉馬草和可食牧草高度變化

Fig.1 Effects of sowing different forages on height ofAchnatheruminebriansand edible forage

2.1.2 補播不同牧草對醉馬草和可食牧草蓋度的影響

隨著補播年限的增加，多數(shù)處理的醉馬草蓋度呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，而可食牧草則與之相反。與B8(CK)相比， 2014年，除B1外，其余處理的醉馬草蓋度均顯著低于對照(P<0.05)，可食牧草則表現(xiàn)為僅B7顯著高于對照(P<0.05)；2015年，醉馬草蓋度除B7外，均表現(xiàn)為顯著降低(P<0.05)，而可食牧草的蓋度無顯著差異(P>0.05)；2016年，B2、B4和B6的醉馬草蓋度為顯著降低(P<0.05)，可食牧草B1～B7均顯著增加(P<0.05)。圖2

2.1.3 補播不同牧草對醉馬草和可食牧草密度的影響

研究表明，經(jīng)補播不同牧草后，醉馬草和可食牧草的密度均呈波動性變化。從3年連續(xù)監(jiān)測來看，僅2014年B6的醉馬草密度比B8(CK)高，且差異顯著(P<0.05)，其余處理的醉馬草和可食牧草的密度均無顯著變化(P>0.05)。圖3

圖2 補播不同牧草下醉馬草和可食牧草蓋度變化

圖3 補播不同牧草下醉馬草和可食牧草密度變化

2.1.4 補播不同牧草對醉馬草和可食牧草地上生物量的影響

研究表明，隨著補播年限的增加，醉馬草的地上生物量呈先升后降，而可食牧草的地上生物量卻逐漸上升。2014年，醉馬草的地上生物量無顯著變化(P>0.05)，可食牧草表現(xiàn)為B1、B3、B5和B6顯著降低(P<0.05)；2015年，除B3的醉馬草為顯著降低(P<0.05)，B6的可食牧草為顯著升高(P<0.05)外，其余處理無顯著變化(P>0.05)；2016年，醉馬草的地上生物量無顯著變化(P>0.05)，可食牧草的地上生物量表現(xiàn)為B3、B5、B6和B7顯著增加(P<0.05)。圖4

圖4 補播不同牧草下醉馬草和可食牧草地上生物量變化

2.2 補播不同牧草下防控效果綜合評價

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論要求[9-10]，將3年監(jiān)測的24個指標(biāo)視為一個整體，即灰色系統(tǒng)。首先，對數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，后通過計算確定關(guān)聯(lián)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度和權(quán)重，再利用公式計算出各處理的加權(quán)關(guān)聯(lián)度值，其值可反應(yīng)出各處理與理想指標(biāo)集的差異大小，關(guān)聯(lián)度越大，表明該處理與理想指標(biāo)集的相似程度越高，反之亦然。

以2014～2016年3年的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合評價得出，防控效果由強到弱依次為B2>B6>B5>B3>B1>B4>B7>B8。總而言之，B2處理對醉馬草種群特征的抑制效果相對較強，同時對可食牧草的各指標(biāo)表現(xiàn)為促進作用，是醉馬草發(fā)生區(qū)防控的最佳處理。表2

表2 補播不同牧草下2014～2016年防控效果綜合評價

3 討 論

在草地生態(tài)系統(tǒng)管理中，通過補播措施可以提高草地的生產(chǎn)力，增加優(yōu)良牧草在草地中的比例，使草群中牧草品質(zhì)大為改善，從而達到改良恢復(fù)退化草地的目的。張云等[11]對瑪曲退化高寒草甸進行了封育和補播試驗后，植被高度、蓋度和地上生產(chǎn)力顯著提高，且物種數(shù)有一定的增加。研究顯示，對醉馬草發(fā)生區(qū)進行補播處理后，醉馬草的高度隨補播年限的增加而不斷降低，可食牧草除B4、B7和B8外，其余處理表現(xiàn)出不斷增長的趨勢。表明補播可以不同程度抑制醉馬草的高度，促進可食牧草的生長，并且與補播年限成正相關(guān)。這可能是因為補播牧草與醉馬草之間的競爭力隨著時間的推移而逐漸增強，從而對醉馬草產(chǎn)生一定的抑制性，致使可食牧草的生長力愈來愈強；醉馬草蓋度則呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，可食牧草則與之相反。由于機械補播牧草時，對試驗地進行了淺耕翻，這就增加了土壤種子庫及地表種子的萌發(fā)機會，改善了萌發(fā)條件，為醉馬草的生長、定植提供了更多的空間資源。但又因可食牧草的競爭力逐漸增強，故導(dǎo)致醉馬草的蓋度呈現(xiàn)先增加后降低的現(xiàn)象；醉馬草和可食牧草的密度具有一定波動性，無明顯規(guī)律；而醉馬草的地上生物量在2015年均表現(xiàn)為最高，且與醉馬草蓋度呈正相關(guān)關(guān)系，也呈先增加后降低的趨勢?？墒衬敛莸牡厣仙锪縿t是隨補播年限的增加呈現(xiàn)上升趨勢。由此可說明補播牧草對醉馬草發(fā)生區(qū)的退化改良具有一定的作用，并且防控效果與補播年限之間表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系。

灰色關(guān)聯(lián)度分析作為一種綜合評價方法，既可用于不同植物間的橫向比較，也可用于不同處理結(jié)果之間的比較[12]。近幾年來，其已逐漸應(yīng)用到遺傳育種、種質(zhì)評價和生產(chǎn)性能評價等方面[13-18]。以醉馬草和可食牧草的高度、蓋度、密度和地上生物量等8個指標(biāo)為基礎(chǔ)，借助灰色關(guān)聯(lián)度分析法對8種補播處理進行了綜合評價，克服單因素評價的片面性，提高了綜合評價的準(zhǔn)確性[19]，得出防控效果由強到弱依次為B2>B6>B5>B3>B1>B4>B7>B8，由此建議，在醉馬草發(fā)生區(qū)補播B2(紫花苜蓿)是一種有效的改良措施，有利于退化草地的恢復(fù)和生態(tài)環(huán)境的保護。楊合龍等[1]研究的結(jié)果與之類似，也得出補播紫花苜蓿可降低醉馬草的重要值，提高可食牧草的產(chǎn)量；同時，這也印證了朱習(xí)雯等[20]的研究結(jié)果，其得出醉馬草對紫花苜蓿的抑制性較弱，應(yīng)補播紫花苜蓿對醉馬草發(fā)生區(qū)進行春季補播恢復(fù)。

4 結(jié) 論

4.1 隨著補播年限的增加，多數(shù)處理的醉馬草高度逐漸降低，其抑制率最大可達65.25%，可食牧草卻呈上升趨勢；醉馬草蓋度呈先升后降的趨勢，可食牧草則與之相反；密度均呈波動性變化；醉馬草的地上生物量也為先升高后降低，而可食牧草呈上升趨勢，最高可增加90.96%。

4.2 B2(單播紫花苜蓿)是一種有效的改良措施，其對醉馬草高度、蓋度、密度和地上生物量的抑制率分別為24.89%、53.00%、48.41%和47.09%，而對可食牧草促進率則分別為6.57%、59.45%、51.29%和36.18%，此方法有利于退化草地的恢復(fù)和生態(tài)環(huán)境的保護，是對醉馬草發(fā)生區(qū)進行防控的最佳處理。

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Dynamic Study of Reseeding on Prevention and Control Effect in the Area of theAchnatheruminebriansin Xinjiang

JIN Gui-li1, ZHU Xi-wen1, SUN Zong-jiu1, WEI Xiu-hong1, Gulibanu Kawuli1, WANG Ji-yun2, SHI Zhi-ming2

(1.College of Pratacultural and Environmental Sciences, Xinjiang Agricultural University; Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology of Xinjiang, Urumqi 830052, China; 2. Changji Grassland Station, Changji Xinjiang 831100, China)

【Objective】 To discuss the variation and the stability of the different sowing methods in area of theAchnatheruminebriansand lay the foundation for the effective prevention and control methods.【Method】In 2013, reseeding experiments were conducted on Ashili Township mountain meadow of Changji Prefecture, Xinjiang and 3 year later after sowing,A.inebriansand the edible forage went through field monitoring and research.【Result】The results showed that with the increase of replenishment time, the height of the mostA.inebriansdecreased, coverage and aboveground biomass increased in 2015 and then decreased in 2016, density showed a certain degree of volatility; The height and coverage of edible pasture were negatively correlated with the change ofA.inebrians, density also fluctuated, but aboveground biomass showed a continuous upward trend. Comprehensive evaluation showed that B2 (unicast alfalfa (Medicago sativa)), treatment had a relatively strong inhibitory effect on the population characteristics ofA.inebrians, which at the same time promoted the role of each index of edible forage.【Conclusion】Therefore, it is suggested thatMedicagosativashould be planted in the area whereA.inebriansoccur, so as to achieve the goal of ecological restoration and long-term control ofA.inebrians.

reseeding;Achnatheruminebrians; edible forage; dynamic study; evaluation

JIN Gui-li(1979-)，female, native place is Lankao county of Henan province, doctor, the research field is Grassland resources and ecology，(E-mail)jguili@126.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.07.020

2017-02-12

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項“草原主要毒害草發(fā)生規(guī)律及防控技術(shù)研究”(201203062)

靳瑰麗(1979-)，女，河南蘭考人，副教授，博士，研究方向為草地資源與生態(tài)，(E-mail)jguili@126.com

S812

A

1001-4330(2017)07-1332-07

Supported by: the Special Fund for Agro-scientific Research Programs in Nonprofit Industry (Agriculture) "The Occurrence Rule and Control Technology to Poisonous Weeds in Grassland" (201203062)