一种利用多年生牧草生态修复刺萼龙葵入侵退化草场的方法

摘要

本发明属于生态系统控制方法，具体涉及一种利用多年生牧草生态修复刺萼龙葵入侵退化草场的方法。本发明提供了一种利用多年生牧草生态修复刺萼龙葵入侵退化草场的方法，该方法早春播种紫花苜蓿，通过深耕、细耙，耱平，播种后镇压，灌溉，追肥方式有效的控制了刺萼龙葵的入侵，为替代防止外来入侵物种刺萼龙葵提供了保障。

说明书

【技术领域】

本发明涉及生态系统控制方法，具体涉及一种利用多年生牧草生态修复刺萼龙葵入侵退 化草场的方法。

【背景技术】

外来生物入侵已成为全世界共同关注的问题。随着国际贸易和旅游业的快速发展，生物 入侵在我国正不断加剧，如紫茎泽兰（Eupatorium adenphorum）、薇甘菊（Mikania micrantha）、 大米草（Spartina anglica）等外来植物的入侵已经对我国的生物多样性、生态系统安全、区 域经济发展，甚至对人类社会造成了巨大的危害。

刺萼龙葵（Solanum rostratum Dunal）又名堪萨斯蓟、黄花刺茄，是一种值得高度重视的 具有潜在重大危害的外来有害植物。该植物为茄科茄属一年生草本植物，原产于北美洲，现 已遍布除佛罗里达州以外的整个美国境内，并扩散到加拿大、墨西哥、俄罗斯、韩国、孟加 拉国、奥地利、保加利亚、捷克、斯洛伐克、德国、丹麦、南非、澳大利亚、新西兰等国家 和地区。我国最早于1981年在辽宁省朝阳市发现刺萼龙葵，现主要逸生于辽宁朝阳、阜新、 建平、沈阳、大连，吉林白城，河北张家口万全，北京密云、延庆、门头沟，山西阳高，新 疆乌鲁木齐等地区。

刺萼龙葵在中国的潜在分布区极广，全国除西藏、青海、海南及两广南部外的其他地区 均可适生。刺萼龙葵在大部分地区发生大面积蔓延，并且蔓延的趋势还在不断增强，给当地 生态环境和人类健康造成严重危害。刺萼龙葵对草场及农田中棉花、玉米等经济作物的生长 产生严重危害，影响牲畜皮毛的品质，牲畜误食后可引起中毒死亡，同时还传播病虫害，严 重威胁到入侵地的生物多样性和生态安全，刺萼龙葵已被列入2013年国家重点管理外来入侵 物种（第一批）名录中。

国内对刺萼龙葵的研究刚刚起步，且多集中于对其生物生态学、入侵危害以及应急防治 措施等方面。刺萼龙葵有着极强的适应能力和传播能力。耐阴、耐旱、耐高温；繁殖能力强， 能产生大量的种子，靠种子传播和入侵，并且种子具有休眠期，小而轻，可随风或随水流传 播扩散，常生长于开阔的生境，如荒地、草原、田野、河岸、过度放牧的牧场、谷仓前、畜 栏、路边、垃圾场等地，亦可侵入农田、果园、瓜地、庭院等地。

当前对刺萼龙葵的防治大多采用人工拔除、机械和化学防除等方式，但人工拔除费时费 力，在大面积发生地区可操作性不强，且机械防除的刺萼龙葵残根断茎仍可萌生新的幼苗， 防除成功率不高；利用除草剂百草枯和草甘膦等进行化学防除，可使刺萼龙葵植株达到较高 的死亡率，但大量施用农药会对生态环境造成较大污染。在刺萼龙葵的传入地引入原产地的 天敌因子，如寄生性、捕食性天敌或病原菌，重新建立一种生态平衡。此方法可谓是一种长 期控制外来入侵杂草的有效方法。

近年来，诸多学者开展了对土著植物和牧草与外来入侵植物竞争影响的研究，发现一些 本地植物和优良牧草对外来入侵植物具有很强的竞争作用，能够较好地控制外来植物的生长 发育和扩散。如利用白蝶合果芋（Syngonium podophllum）、细叶萼距花（Cuphea hyssopifolia） 形成密集植被可有效控制外来入侵植物猫爪藤[Macfadyena unguis-cati(L)A.Gentry]的萌生和 生长；用本地植物灰绿藜（Chenopodium glaucum L.）控制新入侵植物黄顶菊（Flaveria  bidentis）；用紫穗槐（Amorphafruticosa）、沙棘（Hippophae rhamnoides）、小冠花（Coronilla  varia）、草地熟（Poa pravensis）和菊芋（Helianthus tuberosus）联合替代控制豚草（Ambrosia  artemisiifolia）具有较好的效果；用湿性臂形草[Brachiaria Subquadripara(Trin.)Hitchc]、三叶 豆[Cajanus cajan(L.)Mjllspaugh]、非洲狗尾草[Setaria sphacelata(Schum)Stapf ex Massesy  cv.Narok]等替代控制紫茎泽兰也已初见成效。但是目前还未有关于刺萼龙葵天敌的报道。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种安全、有效，可持续的治理外来恶性杂草刺萼龙葵入侵及控 制其蔓延的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种利用多年生牧草生态修复刺萼龙葵入侵退化草场的方法，包括种植紫 花苜蓿；其中种植包括下述步骤：

1)深耕18～25cm、细耙，耱平；

2)早春播种，播种深度为3～5cm，覆土1～3cm后镇压，灌溉，追肥；

种子的纯度≥98%，净度≥95%，含水量≤14%，发芽率≥80%，种子用价≥80%；

灌溉为喷灌、畦灌或地下渗灌。

本发明中提到的纯度＝（供试种子粒数－异种或品种粒数）÷供试种子粒数×100%

净度＝（样品总质量－杂质质量－其它植物种子质量）÷样品总质量×100%

发芽率＝发芽试验终期全部正常发芽种子数÷供试种子数×100%

种子用价＝净度×发芽率×100%。

本发明提供的方法中，深耕的深度为18～22cm，播种深度2～4cm，覆土厚度1～2cm，条 播行距为15～30cm。

本发明提供的方法中，用苜蓿根瘤菌剂对种子进行根瘤菌接种处理，接种处理方法为包 衣、拌种和浸种。

本发明采用的紫花苜蓿为北方型苜蓿。

本发明采用的紫花苜蓿施肥以施磷肥为主；适当追施钾肥；在苜蓿生长的幼苗期或每年 返青后，根系固氮能力较弱，追施一定量的氮肥能提高产量；pH最好在6.7以上，土壤pH 过低，播种前最好在地表25cm地土层中均匀施用石灰；并在最近2年未种过苜蓿的土地中 种植苜蓿最好接种根瘤菌，以促进幼苗早一些形成根瘤。

本发明提供了一种利用紫花苜蓿防止及遏制刺萼龙葵入侵天然生态系统的方法，采用紫 花苜蓿作为控制刺萼龙葵入侵的植物，在刺萼龙葵易入侵的生态系统中种植紫花苜蓿，控制 刺萼龙葵入侵；播种后进行适当镇压，（选用铺盖无纺布、草苫子、干草）以保墒情。播种时 采用手摇式播种机或人工手动撒播，人工手动撒播时将要撒播的种子混沙土后进行。

本发明采用的紫花苜蓿为抗寒能力优异的北方型紫花苜蓿，东北北部及内蒙古等地适宜 休眠级在1～3级的紫花苜蓿，东北南部适宜选择休眠级在4～5级的紫花苜蓿品种。如超人， 寒苜一号，金皇后，苜蓿王。

本发明提供的种植方法中：

1)深耕利于根系生长，细耙、耱平和压实利于控制播种深度和萌发出苗，压实还可避免 自然沉实过程中时常发生的“吊根”现象；

2)早春播种在开春土壤解冻之初可以利用宝贵的冻融水抓苗，且紫花苜蓿苗期生长缓 慢，易遭杂草危害，早春播种杂草威胁较轻，晚春和夏季则较重；

3)播后镇压可使种子与土壤接触紧密，有利于种子吸水发芽，镇压还具有提墒的功能， 有利于种子所处的浅表土壤保持湿润状态；

4)北方春旱普遍，第1茬为重点灌溉器，寒冷地区土壤水分对紫花苜蓿越冬十分重要， 结冻之前须进行冬灌。

本发明采用紫花苜蓿为多年生豆科牧草，具有产量高、品质优、适应性强，寿命长的紫 花苜蓿作为控制刺萼龙葵入侵的植物。通过在刺萼龙葵易入侵的生态系统中，种植紫花苜蓿， 达到控制刺萼龙葵入侵的效果。利用多年生紫花苜蓿生长迅速的特点，同时又具有光竞争优 势，每年春季发芽早，在刺萼龙葵出苗之前形成一定的高度，与刺萼龙葵相竞争，遮挡住刺 萼龙葵的叶，从而起到抑制刺萼龙葵生长的效果，可以迅速实现对刺萼龙葵入侵地的覆盖， 一旦实现植被建成，能够持续有效抵御外来入侵植物刺萼龙葵对生态系统的入侵，控制其危 害和蔓延。通过引入种植并加以合理的配置和科学管理，该物种完全能够在刺萼龙葵易入侵 和已经入侵的生态系统中发挥作用，从而有效地阻止刺萼龙葵入侵扩散行为，为替代防治外 来入侵物种刺萼龙葵入侵和可持续治理提供了基本保障。

【具体实施方式】

对刺萼龙葵的替代控制实验表明通过适宜的种植时间、合理的种植方式和科学的管理方 法，将紫花苜蓿种植到刺萼龙葵入侵的天然草原生态系统中，能够有效的的遏制刺萼龙葵入 侵和扩散的目的。防止和控制刺萼龙葵入侵生态系统技术是一个整地后结合引入种植紫花苜 蓿，并进行生态系统管理技术的集成。本发明通过以下的实施例进一步详细描述。

1.生物替代治理前的刺萼龙葵清除技术

试验地点为吉林省白城市平台镇，属于刺萼龙葵发生严重的疫区之一。进行试验的生态 系统为天然草原，无大型植被覆盖，年均植被盖度70%以上，为刺萼龙葵易入侵的生态系统。 在此生态系统中，于刺萼龙葵出苗前，对入侵地块进行翻耕处理，并撒施复合肥。

2.紫花苜蓿的种植技术

牧草种植时间在整地后随即进行。试验设两个处理，分别为紫花苜蓿、未播种对照，依 次命名为A1、A2，每个处理5个重复。紫花苜蓿播种方式为撒播。由于此生态系统为刺萼 龙葵发生地块，其无需播种能够自主萌发。

播种时，为使种子分布均匀，各植物种子可按1：10比例掺入细沙土，均匀撒于表土层。 播种之后将地面镇压踩实，使种子与土壤颗粒密切接触。

3.生态系统管理技术

紫花苜蓿为人工草地建植常用牧草，适应性好，适合管理粗放而且瘠薄土壤生长，在播 种后发芽快，生长迅速，播后20天即进入快速生长期，发挥占据空间生态位优势和抑制刺萼 龙葵的生长和再度入侵的作用，其多年生特性保证了一次建植能够多年持续抑制刺萼龙葵生 长。

此外，所有替代治理的地段始终要严格禁止与生态系统管理无关的人类活动，尤其是放 牧，因牲畜取食和践踏将对替代植物的成活和生长造成不良影响。

紫花苜蓿适宜刈割期是营养生长期至开花期，每年可刈割1～2次，亩产干草300～600kg， 利用年限为4～5年，刈割时留茬高于20厘米，过低的刈割会影响对刺萼龙葵的抑制作用。

替代试验结果：按照上述大田试验方法至第二年，A1试验处理刺萼龙葵发生率在1%以 下，很难观察到刺萼龙葵植株；而对照样地刺萼龙葵植株株高均达30cm以上。此外，由于 刺萼龙葵在温度适宜的6～9月份均可发生出苗，完成生育期，而紫花苜蓿在这段时间内（特 别是雨季）处于生长盛期，对后期出苗的刺萼龙葵持续抑制作用也较为理想。总之，替代控 制试验既完全达到了有效控制外来有害植物入侵的目标，也能够保证一定的经济效益。

土壤种子库是指存在于确定面积的土壤表面及其下的土层中具有活力的种子的总和，是 种群定居、生存、繁衍和扩散的基础，本发明通过土壤种子库数值作为杂草控制效果的检验 指标。

1.首先对示范区（每个小区大小为24×16m，研究区域位于吉林省白城市洮北区平台镇 与内蒙交界的自然草场[N45.57°、E122.85°]，刺萼龙葵发生面积大）进行机械翻耕，并尽 量去除石块，翻耕后将地耙平；

2.划定小区之后，根据各小区的设置进行播种，最好选择在雨后播种，播种后进行适当 镇压，以保墒情。播种时，可用手摇式播种机进行播种，若无该机器，将要撒播的种子混沙 土后进行人工手动撒播；

3.种植完毕适当镇压后，并铺盖相关保水设施（如无纺布，草苫子，干草等），以达到 保水目的，利于出苗。

种植方法：

小区 替代植物 播种量与播种方法 1 紫花苜蓿 紫花苜蓿750g，混土搅拌均匀后撒播压实。 2 紫花苜蓿 紫花苜蓿550g，混土搅拌均匀后撒播压实。 3 紫花苜蓿 紫花苜蓿650g，混土搅拌均匀后撒播压实。 4 紫花苜蓿 紫花苜蓿850g，混土搅拌均匀后撒播压实。

1替代控制实验开始之前刺萼龙葵密度与种子库调查

表1实验开始前刺萼龙葵密度

表1所示数据采集于2012年6月27日，此时刺萼龙葵处于2叶～6叶期，株高1～3cm 不等，由表1可以看出，在经过人为翻耕过的刺萼龙葵生长区域，所调查的7个样方中，其 中样方3刺萼龙葵密度最少，为89株/m²，而样方2中刺萼龙葵最多，为390株/m²，翻耕草 场即实验区中刺萼龙葵的平均密度为209.8株/m²。而未翻耕草场中刺萼龙葵密度显然比翻耕 过的草场中高，平均密度为322.3株/m²。人为翻耕可以降低刺萼龙葵的出苗数，但是刺萼龙 葵种子可在地下存活时间长，因此仅仅通过人工翻地是难以有效地控制刺萼龙葵的出苗与扩 散的。

表2实验开始前刺萼龙葵种子库情况

由表2可以看出，人为翻耕过草场中刺萼龙葵种子基本集中于第三层，三层种子库大小 平均为4028粒/m²。而未翻耕过草场刺萼龙葵种子大部分及集中于土壤表层，即0～2cm，种 子库密度为8300粒/m²。而翻耕草场（实验区）三层土壤总种子库平均密度为8585粒/m²， 低于未翻耕草场14300粒/m²，由此也说明了人为翻耕对刺萼龙葵种子库的影响，这与表1结 果相吻合。

2、替代控制实验后刺萼龙葵密度与种子库调查

表3刺萼龙葵密度（2012-10-11）

由表3可以看出，通过调查处理区内刺萼龙葵密度与对照区数量相比，处理区内刺萼龙 葵密度显著低于对照区刺萼龙葵密度，其中区1刺萼龙葵密度最低，为18株/m²，而对照区 平均密度为199.5株/m²，相对种植之前刺萼龙葵密度（209.8株/m²）差异不显著，这说明， 通过种植替代植物后，刺萼龙葵密度显著降低。

表4实验后刺萼龙葵种子库大小（2012-10-11）

由表4得出，通过调查的每个区内3个样点看出，仅有区1种子库大小低于对照，这与 表3结果相对应。

表5实验后刺萼龙葵株高（cm）（2012-10-11）

区组 样点1 样点2 样点3 样点4 1 20.6 18.9 33.2 21.3 2 36.5 37.8 39.0 28.5 3 32.1 24.8 33.0 23.2 4 26.5 27.8 29.0 18.5 CK 53.2 42.6 33.1 55.6

表6实验后刺萼龙葵株高（cm）（2013-7-24）

区组 样点1 样点2 样点3 样点4 1 8.5 7.2 11.0 4.3 2 12.3 10.0 11.2 6.5 3 11.5 3.6 5.3 2.6 4 2.7 1.2 6.8 15.4 CK 78.2 52.6 43.1 65.6

表7实验后刺萼龙葵密度（2013-7-4）

区组 样点1 样点2 样点3 样点4 1 6 7 9 3 2 15 20 23 16 3 12 8 0 15 7 12 0 4 6 CK 100 198 285 126

（小区中刺萼龙葵很少，基本不可见，见到的也是刺萼龙葵小苗）

表8实验后刺萼龙葵种子库大小（2013-7-24）