邁士通除草劑對天然草地毒草黃花棘豆的防除效果及其植被的影響

陳 超，王慶海，莫重輝，武菊英

（1.北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心，北京 100097；2.農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè)（北方）重點實驗室，北京 100097；3.青海大學(xué) 農(nóng)牧學(xué)院，青海 西寧 810016）

黃花棘豆（Oxytropis ochrocephala）為豆科棘豆屬多年生植物，分布在寧夏南部、甘肅南部和西部、青海東部和南部、四川西部及西藏東南部，生于山坡草地、陰坡草甸、高山草甸、林下、荒山、林間空地、沼澤地、河漫灘、干河谷階地以及山坡礫石草地等［1］。棘豆屬植物大多數(shù)種的飼用價值不大，且不少種類有毒［2，3］，其中，黃花棘豆即為草地的毒草之一，尤其在放牧過多地帶出現(xiàn)頻繁，其植株含有生物堿，在返青期、盛花期至青果期毒性最大，各類家畜采食后都可引起慢性積累中毒，以馬中毒最為嚴(yán)重［4，5］，牛、綿羊、山羊等亦能引起中毒［6，7］。在其分布區(qū)內(nèi)，嚴(yán)重時可導(dǎo)致牲畜中毒死亡，影響家畜的繁殖和品種改良，同時也造成草地日趨退化，成為妨礙當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)發(fā)展的主要問題之一［8，9］。在青海的互助縣、湟中、門源等地，黃花棘豆的發(fā)生較為嚴(yán)重，影響草地的放牧和利用［8，10，11］。對于黃花棘豆的防除，也有采用草甘膦［12］、2，4－二氯苯乙酸、2甲－4氯及其鈉鹽等化學(xué)除草劑滅除的相關(guān)研究［1，4，8］。但是，這一類除草劑針對性相對較差、對于環(huán)境的影響也較大，大面積推廣應(yīng)用可能造成環(huán)境問題。因此，探索有效且環(huán)境安全的毒害草防控藥劑成為當(dāng)前的需要。

使用除草劑殺滅有害雜草對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要作用，并且除草劑使用對農(nóng)區(qū)生物多樣性的研究開展較早［13－15］。但是在天然草地使用除草劑，不論其防除效果［16］，還是對于草地植被影響的相關(guān)研究都較少。邁士通為美國陶氏益農(nóng)開發(fā)的環(huán)境污染小、家畜危害低，且對雙子葉雜草的防除有良好的效果［17］的除草劑。因此，進(jìn)行邁士通防除黃花棘豆效果的試驗，探討邁士通的噴施對于天然草地植被的影響，以明確邁士通對黃花棘豆的防除效果和防除的針對性。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗在青海省東部的門源縣皇城鄉(xiāng)天然放牧草地進(jìn)行，地理位置 N 36°37′46″，E 100°51′12″，該試驗區(qū)東部和北部與甘肅省相鄰，地處祁連山系東端，屬高原大陸性氣候，年均溫－5℃，年降水量518mm，主要集中在6～8月，平均海拔3 400m，土壤類型為高山草甸土。黃花棘豆在試驗區(qū)分布密度較大且分布均勻，15株（叢）/m2，株叢高度約20cm，蓋度在15%～25%。草地植被總蓋度在90%以上，草層高度在15～20cm。主要植物種類有：禾本科垂穗披堿草（Elymus nutans）、早熟禾屬（Poaspp.），豆科的黃花棘豆（Oxytropis ochrocephala）、黃 芪 屬 （Astragalus spp.），莎草科的嵩草（Kobre siavidua）、青藏苔草（Carex moorcroftii），試驗地主要雜草有：蒲公英（Taraxacum mongolicum）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）、釘柱委陵菜（Potentilla saundersiana ）、重齒葉風(fēng)毛菊（Saussurea katochaetoides）、白苞筋骨草（Ajuga lupulina）、乳白香青（Anaphalis lactea）、矮火絨草（Leontopodium nanum）、肉果草（Lancea tibetica）等植物。

1.2 試驗設(shè)計

目標(biāo)雜草為黃花棘豆，試驗地為青海省門源縣密度高且分布較均勻的高寒草地。試驗設(shè)3個處理，分別為清水對照、250.0mL/hm2（有效成分60g/hm2）處理組、375.0mL/hm2（有效成分90g/hm2）處理組。噴藥處理組面積各為0.67hm2，分為3個處理小區(qū)，每個小區(qū)0.2hm2，中間留有隔離區(qū)，清水對照組0.33 hm2，共計1.67hm2。在黃花棘豆生長進(jìn)入旺盛期（始花期）施藥。使用背負(fù)式、扇型噴頭噴霧器，藥液量為225L/hm2。

1.3 供試藥劑和施藥時間

供試試劑為21%邁士通SL試劑（有效成分為21%氯氨吡啶酸），由美國陶氏益農(nóng)公司提供，農(nóng)藥登記證號：PD20142270。施藥時間為2013年7月17日，施藥當(dāng)天天氣晴朗、無明顯影響噴霧的刮風(fēng)（施藥后24h內(nèi)沒有降水），采用背負(fù)式扇形噴頭噴霧器進(jìn)行人工噴施。施藥處理小區(qū)按照濃度由低到高噴施，為確定小區(qū)位置和邊界，進(jìn)行GPS定位并同時作好標(biāo)記，以便于后期調(diào)查和取樣。

1.4 調(diào)查內(nèi)容和分析方法

試驗采用樣方調(diào)查法進(jìn)行測定。每個施藥處理進(jìn)行5點式取樣，每個樣點面積1m×1m，取樣數(shù)量為5個。每個樣方調(diào)查植物的種類及數(shù)量，測定其株高、密度、生殖枝數(shù)、蓋度以及鮮重。

1.4.1 調(diào)查時間和次數(shù) 2013～2014年共進(jìn)行4次的調(diào)查和測定，第1次調(diào)查：施藥24h，目測黃花棘豆以及其他植物對藥劑的反應(yīng)；第2次調(diào)查：噴藥后30d進(jìn)行黃花棘豆株防效調(diào)查，測定黃花棘豆的殘株數(shù)；第3次調(diào)查：藥后45d調(diào)查黃花棘豆的株數(shù)、鮮重以及禾本科和莎草科牧草的株數(shù)、株高、鮮重和生殖枝數(shù)量以及草地植被蓋度；第4次調(diào)查：噴藥后第2年，草地大多數(shù)植物進(jìn)入生長旺季（8月）時進(jìn)行樣地的黃花棘豆、禾本科和莎草科牧草株高、數(shù)量和鮮重以及其他雜類草種類和草地植被蓋度的測定。

1.4.2 多樣性分析 對于草地植物多樣性，采用辛普森多樣性指數(shù)（Simpson＇s diversity Index）和香農(nóng)－威納指數(shù)（Shannon－Wiener Index）進(jìn)行分析。

式中：D/H為群落的多樣性指數(shù)，S＝物種數(shù)，Pi＝樣品中屬于第i種的個體的比例，如樣品總個體數(shù)為N，第i種個體數(shù)為ni，則pi＝ni/N。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)顯著性分析采用SAS軟件，圖表的繪制采用Microsoft Excel 2007。

2 結(jié)果與分析

2.1 邁士通噴施對黃花棘豆的防除效果

21%邁士通的噴施對天然草地黃花棘豆植株有很好的防除效果。黃花棘豆樣地噴灑藥劑24h后，便產(chǎn)生明顯的藥效，黃花棘豆植株開始受藥害影響而萎蔫。尤其是植株幼嫩的部分和生殖枝，出現(xiàn)不同程度的卷曲、萎蔫、倒伏。噴施30d后的樣地調(diào)查表明：高劑量處理組，黃花棘豆地上植株全部枯死；在低濃度的處理組，黃花棘豆也都基本枯死，平均密度僅0.2株/m2；對照組黃花棘豆的平均密度為14.4±5.8株/m2。藥后45d調(diào)查，高劑量處理組的黃花棘豆地上植株全部枯死；低濃度的處理組，黃花棘豆的平均鮮重僅0.7g/m2；而對照組黃花棘豆的平均鮮重為146.3±25.1g/m2。試驗第2年，不論是低劑量還是高劑量處理組，噴施過邁士通的天然草地都基本沒有黃花棘豆的發(fā)生（表1）。

兩年的試驗表明，邁士通作為一種新型除草劑對高寒天然草地黃花棘豆植株有很好的殺滅效果。相關(guān)的研究表明，采用草甘膦［12］、2，4－D丁酯及其銨鹽和鈉鹽［4，8］、2甲－4氯及其鈉鹽［1，18］等除草劑也都對黃花棘豆有很好的防除效果。劉海原［8］采用2，4－D丁醋乳油進(jìn)行黃花棘豆滅除試驗表明，防除當(dāng)年有一定效果，但第2年復(fù)發(fā)較多，不繼續(xù)用藥會繼續(xù)繁衍。而對于邁士通，噴灑濃度為250mL/hm2時即可以達(dá)到98%以上的防除效果，且不造成次年黃花棘豆的復(fù)發(fā)。邁士通作為一種家畜低危害、殘留低、對環(huán)境無明顯危害的農(nóng)藥，對于控制黃花棘豆高發(fā)的草地有較好的防除效果，且在施藥的第2年黃花棘豆基本不會復(fù)發(fā)。但是，黃花棘豆依靠種子進(jìn)行有性擴繁和傳播，且種子壽命較長［19］，對于是否影響其再次發(fā)生還需要進(jìn)一步的研究和探討。

表1 邁士通對黃花棘豆的防效Table 1 Control effect of Forefront on yellowhair crazyweed

2.2 邁士通對單子葉植物的影響

21%邁士通對于單子葉植物（禾本科和莎草科）的生長和生殖存在一定的影響。施藥30d后樣地調(diào)查表明，禾本科和莎草科牧草都可以正常生長。邁士通噴施當(dāng)年，禾本科和莎草科牧草的株高都有所增加，但是和對照組無明顯的差異。噴施第2年，禾草的株高隨噴施濃度增加而降低，但也無顯著差異；嵩草類的株高在低濃度處理組與對照區(qū)有明顯增加（P＜0.05），而更高濃度降低其株高，但和對照組間無顯著差別（表2）。

表2 邁士通對單子葉植物株高和生殖枝的影響Table 2 Effect of Forefront on plant height and fertile stems of monocotyledon plants

施藥后45d樣地調(diào)查表明，低濃度處理組和高濃度處理組單子葉植物的鮮重都高于對照組；而且，低濃度處理組其鮮重要略高于高濃度組，但是處理間無顯著的差異。試驗第2年，各處理組單子葉植物鮮重呈現(xiàn)極顯著的降低（P＜0.01）（圖1）。此外，禾草的生殖枝數(shù)也是250mL/hm2處理最高，和375mL/hm2處理組沒有顯著差別而顯著高于對照組（P＜0.05）；但是，單位重量下禾草的生殖枝數(shù)沒有顯著變化（平均0.318枝/g）。

黃花棘豆因其適口性差、有毒，且生長迅速、葉面積大而與優(yōu)良牧草形成競爭，使得優(yōu)良牧草的生長受到抑制，導(dǎo)致天然草地植物群落主要植物種的優(yōu)勢地位發(fā)生變化［4，19］。黃花棘豆滅除后，減少了植物種間的競爭，給禾本科和莎草科等耐受除草劑的牧草提供了生長空間。因此，施藥當(dāng)年，禾草和嵩草的株高、產(chǎn)量以及生殖枝都有所增加，具有刺激生長的效果。陶燕鐸等［20］的研究有類似的結(jié)果。但是在試驗第2年，噴灑邁士通的處理組其單子葉植物的鮮重顯著下降，這可能是草地單子葉植物根系對于藥劑的吸收相對較為緩慢，出現(xiàn)滯后的現(xiàn)象。

圖1 邁士通對單子葉植物鮮重的影響Fig.1 Effect of Forefront on fresh weight of monocotyledon plants

2.3 邁士通對其他雙子葉植物的影響

邁士通的噴灑除了對黃花棘豆有較好的防除效果，對于釘柱委陵菜、蒲公英等植物也有明顯的防除效果；而對二裂委陵菜等則呈現(xiàn)明顯的促進(jìn)作用；對于雙子葉植物，如重齒葉風(fēng)毛菊、乳白香青和肉果果草等植物則呈現(xiàn)低濃度促進(jìn)而高濃度抑制的效應(yīng)（表3）。和對照組相比較，一些偶見種，例如紫菀、大葉龍膽、唐松草等植物也在施藥的處理組中較為少見。

不同植物對于藥劑的反應(yīng)不同，體現(xiàn)植物對于藥劑的吸收方式的差異。邁士通對于黃花棘豆、蒲公英以及釘柱委陵菜等葉片面積大，無毛、刺或者蠟質(zhì)層的植物種類有很強的滅除效果。相關(guān)的研究也表明，常用除草劑對闊葉類植物的影響較大，如草甘磷、2，4－二氯苯乙酸、2甲－4氯及其鈉鹽等對黃花棘豆等植物都有很好的防除效果［1，4，12］。但是，邁士通對于雙子葉植物的防除效果還存在一定的特異性，對于二裂委陵菜、重齒葉風(fēng)毛菊、乳白香青、肉果草等植物甚至有一定促進(jìn)生長的作用。這可能和植物的葉片特征有一定關(guān)系，二裂委陵菜葉片纖小、重齒葉風(fēng)毛菊葉片有毛狀附屬結(jié)構(gòu)、而肉果草葉片表面有蠟質(zhì)層，這些特征可能阻礙了葉片對于藥劑的有效吸收，從而影響邁士通的防除效果。

草地植物種類多樣，不同的植物對除草劑有不同的反應(yīng)。因此，噴施除草劑的綜合防除效果還受植物種類的影響，對于不同植物的反應(yīng)機制尚需要進(jìn)一步的研究。

2.4 邁士通對草地植被蓋度和多樣性的影響

21%邁士通的噴施對于草地的植物多樣性造成影響：隨濃度的增加，草地植物的多樣性降低極為顯著；對于植被蓋度，同樣是隨著藥劑濃度的增加而顯著降低（表4）。在試驗區(qū)，草地的植物多樣性較低；噴施邁士通后，辛普森和香農(nóng)－維納指數(shù)都極顯著地降低（P＜0.01）。

表3 邁士通對闊葉類牧草的防效Table 3 Control effect of Forefront on broad－leaf grasses %

表4 邁士通對蓋度和多樣性的影響Table 4 Effect of Forefront on coverage and biodiversity

草地植物多樣性是群落穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，多樣性豐富則群落相對更為穩(wěn)定。邁士通SL的噴灑可以滅除黃花棘豆，但也造成了天然草地植物多樣性的下降，Litt等［21］對美國東南部松林的研究表明，除草劑的使用使得松林低于1.4m高度的木本和草本植被豐富度大大減少。對于青藏高原的高寒草地，主要是低矮的植物種類，生態(tài)系統(tǒng)也較為脆弱，一旦受到破壞將很難得以恢復(fù)。因此，在使用除草劑進(jìn)行毒害草防除時需要謹(jǐn)慎，以免造成脆弱生態(tài)系統(tǒng)的破壞。

3 小結(jié)

（1）邁士通對黃花棘豆有很好的防除效果，當(dāng)噴灑劑量為250mL/hm2時即可以有效防除，株防效和鮮重防效分別為98.6%和99.6%；高濃度（375mL/hm2）時達(dá)到100%的防除效果。

（2）噴施邁士通對天然草地單子葉植物禾本科和莎草科生長生殖抑制效應(yīng)相對較小，甚至在施藥當(dāng)年有一定的促進(jìn)作用；而對于一些雙子葉植物呈現(xiàn)或抑制或促進(jìn)的效應(yīng)，存在不同植物種類間的差異。

（3）邁士通的噴灑造成天然草地植被蓋度和植物多樣性的降低，不利于草地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和維持。

相 比 較 低 濃 度 （250mL/hm2），高 濃 度 （375 mL/hm2）的藥劑噴灑不僅對天然草地優(yōu)良牧草的生殖生長有抑制的狀況，也明顯影響草地一些闊葉類植物的生長，這可能不利于草地的穩(wěn)定和可持續(xù)生產(chǎn)。因此，實際應(yīng)用中不建議使用高濃度藥劑噴灑，低濃度劑量（250mL/hm2）噴施即可以達(dá)到防除效果。但是，在推廣應(yīng)用方面還需要加強農(nóng)藥噴施后對草地生態(tài)系統(tǒng)的研究，以免造成對脆弱生態(tài)系統(tǒng)不可恢復(fù)的破壞。

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