5種牧草對(duì)新疆伊犁河谷三裂葉豚草生物替代控制作用

摘 要：【目的】研究5種牧草對(duì)三裂葉豚草的替代效果，為外來(lái)入侵物種三裂葉豚草的種群替代技術(shù)提供科學(xué)理論依據(jù)。

【方法】選用高羊茅、白車(chē)軸草、黑麥草、苜蓿和披堿草5種牧草對(duì)三裂葉豚草進(jìn)行小區(qū)競(jìng)爭(zhēng)試驗(yàn)，三裂葉豚草密度設(shè)為10株/m²。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)各群落三裂葉豚草分支數(shù)和莖節(jié)數(shù)、各植物優(yōu)勢(shì)度和鮮重等指標(biāo)，評(píng)價(jià)5種牧草對(duì)外來(lái)入侵物種三裂葉豚草的替代效果。

【結(jié)果】高羊茅、苜蓿和白車(chē)軸草的混種顯著抑制了三裂葉豚草的分支和分節(jié)生長(zhǎng)。5種牧草均可顯著抑制三裂葉豚草株高 （Plt;0.05）?；旆N區(qū)牧草株高均呈顯著性下降，下降百分比幅度從高到低依次為白車(chē)軸草gt;黑麥草gt;披堿草gt;高羊茅gt;苜蓿，分別為65.34%、45.58%、37.96%、27.23%和23.85%。除高羊茅外，其他4種牧草在混種區(qū)的株數(shù)相比單種區(qū)均存在顯著性下降；高羊茅、苜蓿和黑麥草的在混種區(qū)的相對(duì)蓋度均顯著大于披堿草和白車(chē)軸草的相對(duì)蓋度。高羊茅、苜蓿、黑麥草和披堿草相對(duì)三裂葉豚草均為優(yōu)勢(shì)種，白車(chē)軸草與三裂葉豚草的優(yōu)勢(shì)度相當(dāng)。苜蓿和高羊茅在混種區(qū)和單種區(qū)無(wú)顯著性差異，三裂葉豚草的鮮重影響受高羊茅和苜蓿影響最大，下降百分比分別為41.06%（Plt;0.05）和36.71%（Plt;0.05）。

【結(jié)論】高羊茅、苜蓿、黑麥草和披堿草相對(duì)三裂葉豚草均為優(yōu)勢(shì)種，白車(chē)軸草與三裂葉豚草的優(yōu)勢(shì)度相當(dāng)。苜蓿和高羊茅對(duì)三裂葉豚草生物替代作用最佳，其次為披堿草和黑麥草，白車(chē)軸草對(duì)三裂葉豚草生物替代效果較差。

關(guān)鍵詞：生物替代；三裂葉豚草；牧草；優(yōu)勢(shì)度

中圖分類(lèi)號(hào)：S436.41"" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"" 文章編號(hào)：1001-4330（2024）12-3042-09

0 引 言

【研究意義】三裂葉豚草Ambrosia trifida L.為一年生粗壯草本植物，屬直根系，種子多，每株產(chǎn)2 000～8 000粒，種子在地下可存活4～5年^［1］。三裂葉豚草再生能力強(qiáng)，割5次后還能生長(zhǎng)，其能適應(yīng)各種酸堿度及不同肥力的土壤，植株高大、生長(zhǎng)茂盛、消耗大量水，需肥量超過(guò)作物數(shù)倍，影響農(nóng)作物和牧草的生長(zhǎng)^［2］。三裂葉豚草還易引起人體花粉過(guò)敏^［3］。

2010年在新疆伊犁河谷發(fā)現(xiàn)三裂葉豚草，2016年三裂葉豚草在伊犁河谷發(fā)生面積215 hm^2［4］，2019年三裂葉豚草在伊犁河谷發(fā)生面積高達(dá)37 900 hm^2［5］。三裂葉豚草入侵伊犁河谷發(fā)生面積不斷增大^［6］。尋找生存力強(qiáng)、能夠替代外來(lái)入侵植物的本土植物對(duì)防治外來(lái)入侵物種具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前對(duì)三裂葉豚草的防控主要是化學(xué)防控、物理防控、生物防控等，化學(xué)防控易引起三裂葉豚草產(chǎn)生抗藥性。物理防治耗費(fèi)較大，且防治次較多、成本高、防治時(shí)間周期長(zhǎng)。生物防治如豚草卷蛾和廣聚螢葉甲^［7］等在伊犁河谷無(wú)法越冬。生物替代對(duì)環(huán)境更友好，防控持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，生態(tài)效益好，可構(gòu)成持續(xù)綜合防控技術(shù)的關(guān)鍵補(bǔ)充措施。付開(kāi)赟等^［8］通過(guò)對(duì)三裂葉豚草拮抗植物篩選時(shí)發(fā)現(xiàn)高羊茅和黑麥草對(duì)三裂葉豚草有較好的競(jìng)爭(zhēng)替代效果。關(guān)廣清等^［9］通過(guò)經(jīng)濟(jì)植物對(duì)豚草進(jìn)行種群替代研究發(fā)現(xiàn)，紫穗櫆、沙棘、小冠花、旱地早熟禾、菊芋等對(duì)豚草有較好的替代效果?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】三裂葉豚草田間生物替代目前還未有相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道，需利用5種牧草研究三裂葉豚草的生物替代效果?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】采用5種牧草對(duì)三裂葉豚草進(jìn)行生物替代研究，篩選出對(duì)三裂葉豚草有較好控制效果的牧草。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試草種

樣地選擇在新疆伊犁哈薩克自治州新源縣則克臺(tái)鎮(zhèn)林帶（83°31′25″ E，43°52′41″ N，海拔847.4 m），樣地呈隨機(jī)區(qū)組分布，每個(gè)樣方間隔5 m以上。樣方大小為40 m²（5 m×8 m）。

選取替代牧草包括：高羊茅（Festuca elata），禾本科羊茅屬多年生叢生型草本。黑麥草（Lolium perenne），禾本科黑麥草屬多年生草本。披堿草（Elymus dahuricus），禾本科披堿草屬多年生牧草植物。苜蓿（Medicago Sativa），豆科苜蓿屬多年生宿根草本植物。白車(chē)軸草（Trifolium repens L.），豆科車(chē)軸草屬的多年生草本植物。5種牧草種子購(gòu)自新疆伊寧市花卉市場(chǎng)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2023年5月1日開(kāi)始，9月1日結(jié)束，選用高羊茅4 kg/667m2，黑麥草3.5 kg/667m2，披堿草4.5 kg/667m2，苜蓿6 kg/667m2，白車(chē)軸草4 kg/667m2^［10］。三裂葉豚草野生種群密度大小不一，可達(dá)1～40株/m²。設(shè)置3個(gè)樣方重復(fù)，5種替代模式和5種牧草單獨(dú)種植和三裂葉豚草單獨(dú)種植的對(duì)照處理總計(jì)11個(gè)處理，樣方累計(jì)1 320 m²。試驗(yàn)的三裂葉豚草種群密度設(shè)為中等水平10株/m²，三裂葉豚草處于4葉期，株高10 cm，鮮重0.05 kg左右。試驗(yàn)前除去地面所有雜草進(jìn)行深耕翻地，草種播種方式為撒播，播種后于5月10日澆水1次，5月25日除草1次。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

在試驗(yàn)開(kāi)始后75 d時(shí)，在每塊樣地中調(diào)查選取5個(gè)1 m²樣方，分別于2023年7月15日、8月1日、8月16日、9月1日^［11］測(cè)定三裂葉豚草和各替代植物的密度、蓋度、株高、株高、莖節(jié)數(shù)和分支數(shù)。9月1日測(cè)量各樣方中所有三裂葉豚草和牧草的地上鮮重。選取相對(duì)密度、相對(duì)蓋度、優(yōu)勢(shì)度、鮮重作為評(píng)價(jià)指標(biāo)^［12］。

相對(duì)密度＝某種植物的個(gè)體數(shù)/全部植物的個(gè)體數(shù)×100%；

相對(duì)蓋度＝某種植物的蓋度/全部植物的蓋度×100%；

優(yōu)勢(shì)度是確定物種在群落中生態(tài)重要性的指標(biāo)，優(yōu)勢(shì)度大的種就是群落中的優(yōu)勢(shì)種^［13］。優(yōu)勢(shì)度=（相對(duì)密度+相對(duì)蓋度）/2×100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel、IBM SPSS Statistics20和Origin 2017軟件統(tǒng)計(jì)計(jì)算及作圖，利用Duncan式新復(fù)極差法對(duì)處理間的數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較分析；兩者之間對(duì)比使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同群落中三裂葉豚草分支數(shù)和莖節(jié)數(shù)

研究表明，第4次觀(guān)測(cè)期9月1日，相比于三裂葉豚草對(duì)照組，高羊茅、苜蓿和白車(chē)軸草的種群替代區(qū)三裂葉豚草分支數(shù)均被顯著性抑制，分別減少9.50、7.75和7.75（Plt;0.05）；高羊茅、披堿草、苜蓿、白車(chē)軸草種群替代區(qū)三裂葉豚草莖節(jié)數(shù)顯著性均降低，顯著性分別降低4.5、4、2.25和2（Plt;0.05）。表1

2.2 不同群落中牧草和三裂葉豚草株高比較

研究表明，在9月1日高羊茅混種區(qū)三裂葉豚草株高顯著低于其他處理組，相比對(duì)照組矮51.25 cm（Plt;0.05）。在各觀(guān)測(cè)期，各牧草在混種區(qū)的高度相比單獨(dú)種植區(qū)均有不同程度的下降，9月1日的觀(guān)測(cè)結(jié)果中均呈顯著下降，下降百分比幅度從高到低依次為白車(chē)軸草gt;黑麥草gt;披堿草gt;高羊茅gt;苜蓿，分別為65.34%、45.58%、37.96%、27.23%和23.85%。表2，表3

2.3 不同群落中牧草和三裂葉豚草株數(shù)和相對(duì)密度的變化

研究表明，第4次觀(guān)測(cè)期9月1日，各牧草在混種區(qū)的株數(shù)相比單獨(dú)種植區(qū)均有所下降，除高羊茅處理組外其他4個(gè)處理區(qū)混種區(qū)株數(shù)相比單獨(dú)種植區(qū)株數(shù)均存在顯著性差異（Plt;0.05），高羊茅混種區(qū)株數(shù)相比單種區(qū)株數(shù)雖然平均減少了38.0株/m²，但無(wú)顯著性差異 （Pgt;0.05）。在萌發(fā)初期，5種牧草種子萌發(fā)受三裂葉豚草植株的抑制影響順序?yàn)椋哐蛎﹍t;苜蓿lt;披堿草lt;黑麥草lt;白車(chē)軸草，相對(duì)密度分別為91.2%、81.9%、74.0%、69.3%和45.3%。之后混種區(qū)5種牧草逐漸萌發(fā)，相對(duì)密度均呈上升趨勢(shì)。在第4次觀(guān)測(cè)期9月1日，混種區(qū)苜蓿、高羊茅及黑麥草相對(duì)密度與混種區(qū)披堿草和白車(chē)軸草相對(duì)密度存在顯著性差異，相對(duì)密度由高到低依次為苜蓿＞高羊茅＞黑麥草＞披堿草＞白車(chē)軸草，相對(duì)密度依次為93.2%、92.9%、88.6%、83.9%和80.6%。表4，表5

2.4 不同替代方式對(duì)群落蓋度和相對(duì)蓋度影響

研究表明，各種牧草的蓋度均受到三裂葉豚草的影響有所下降。其中混種區(qū)高羊茅蓋度與對(duì)照區(qū)相比下降9.5%但未達(dá)到顯著性水平 （Pgt;0.05）。其余4種牧草均呈不同程度的顯著性下降，苜蓿lt;披堿草lt; 黑麥草lt;白車(chē)軸草，下降的蓋度分別為21.5%、41.0%、41.3%和65.5% （Plt;0.05）。三裂葉豚草相對(duì)蓋度各處理與對(duì)照均無(wú)顯著性差異。苜蓿和高羊茅在前期能夠顯著性影響三裂葉豚草的相對(duì)蓋度。混種區(qū)高羊茅相對(duì)高度與苜蓿在其混種區(qū)的相對(duì)蓋度無(wú)顯著性差異，但顯著高于其他3種牧草。苜蓿、黑麥草和高羊茅均能夠顯著降低三裂葉豚草的相對(duì)蓋度（Plt;0.05）。表6～7

2.5 不同牧草替代控制對(duì)牧草和三裂葉豚草優(yōu)勢(shì)度的影響

研究表明，9月1日第4次觀(guān)測(cè)期，除白車(chē)軸草外，其他4種牧草的混種區(qū)各牧草優(yōu)勢(shì)度均大于混種區(qū)三裂葉豚草優(yōu)勢(shì)度，高羊茅、苜蓿、黑麥草和披堿草相對(duì)三裂葉豚草均為優(yōu)勢(shì)種（Plt;0.05），白車(chē)軸草與三裂葉豚草的優(yōu)勢(shì)度相當(dāng)（Pgt;0.05）。在第4次觀(guān)測(cè)期，除白車(chē)軸草處理區(qū)外，其他處理組混種區(qū)各牧草優(yōu)勢(shì)度與各自群落中三裂葉豚草優(yōu)勢(shì)度均存在顯著性差異（Plt;0.05）。表8

2.6 不同牧草替代控制對(duì)牧草和三裂葉豚草鮮重的影響

研究表明，利用5種牧草對(duì)三裂葉豚草進(jìn)行生物替代控制時(shí)，三裂葉豚草的鮮重受5種牧草的影響均有所下降，其中苜蓿和高羊茅處理組的三裂葉豚草鮮重與對(duì)照區(qū)三裂葉豚草鮮重存在顯著性差異，下降百分比分別為41.06%和36.71%（Plt;0.05）。苜蓿和高羊茅的鮮重在各自的混種區(qū)與單獨(dú)種植區(qū)相比有所下降但未達(dá)到顯著性水平。其他3種牧草處理組牧草的鮮重相比單獨(dú)種植區(qū)均呈顯著性下降，下降百分比幅度從高到低依次為白車(chē)軸草＞披堿草＞黑麥草，分別為94.52%、93.54%和68.61%。表9～10

3 討 論

3.1

牧草替代外來(lái)入侵植物的經(jīng)濟(jì)效益要遠(yuǎn)高于雜草，雜草一旦形成強(qiáng)勢(shì)的群落，對(duì)環(huán)境等又是一種破壞。陳曉紅等^［14］通過(guò)對(duì)外來(lái)入侵黃頂菊生態(tài)控制技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，菊芋、蜀葵和串葉松香草對(duì)黃頂菊有一定的控制作用。董旭^［15］通過(guò)使用應(yīng)用園林植物對(duì)城市雜草進(jìn)行替代發(fā)現(xiàn)白車(chē)軸草、大葉黃楊、麥冬、花葉曼長(zhǎng)春等可作為雜草生態(tài)替代控制的植物類(lèi)群。季長(zhǎng)坡等^［16］通過(guò)草地早熟禾對(duì)豚草的生物防治發(fā)現(xiàn)野生草地早熟禾作為替代控制豚草是可行的。王坤芳等^［17］通過(guò)研究3種植物與入侵植物少花蒺藜草草的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)研究發(fā)現(xiàn)，馬唐對(duì)于少花蒺藜草有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)?？状谷A等^［18］對(duì)三裂葉豚草的化感作用研究確定了三裂葉豚草入侵麥田的化感干涉機(jī)制主要是通過(guò)殘株在土壤生物和非生物因子作用下釋放二萜化感物質(zhì)而對(duì)下茬作物顯示化感抑制效應(yīng)。高尚兵等^［10］通過(guò)植物替代控制3種外來(lái)入侵雜草發(fā)現(xiàn)紫花苜蓿，紫穗愧等對(duì)豚草有較好的替代作用。周早弘等^［19］通過(guò)植物替代外來(lái)入侵植物豚草發(fā)現(xiàn)紫穗愧在山區(qū)對(duì)豚草有較好的防控效果。

3.2

植物替代入侵雜草時(shí)植物種子萌發(fā)不受入侵雜草影響，前期生長(zhǎng)迅速，能形成較高的密度對(duì)替代地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)不造成有害影響。在萌發(fā)初期，高羊茅蓋度基本不受三裂葉豚草影響，黑麥草和白車(chē)軸草蓋度受三裂葉豚草抑制效果最明顯。與付開(kāi)赟等^［8］對(duì)豚草和三裂葉豚草拮抗植物的篩選研究中結(jié)論一致。高羊茅為一年生雜草，具有覆蓋能力強(qiáng)和生長(zhǎng)速度快的特點(diǎn)。高羊茅能夠迅速蔓延吸收水分和養(yǎng)分。而三裂葉豚草前期生長(zhǎng)較緩慢，地表很快會(huì)被高羊茅覆蓋，導(dǎo)致三裂葉豚草地上部分無(wú)法吸收足夠的陽(yáng)光，地下部分無(wú)法吸收充足的養(yǎng)分和水分，從而導(dǎo)致其生長(zhǎng)緩慢或者死亡。

外來(lái)入侵植物具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力是因?yàn)槠淠軌蛟谛碌娜郝渲忻劝l(fā)、擴(kuò)散且逐漸成為該群落的優(yōu)勢(shì)種^［20］。優(yōu)勢(shì)度是確定物種在群落中生態(tài)重要性的指標(biāo)，在一定程度上能夠反映植物競(jìng)爭(zhēng)能力的大小，株高能夠體現(xiàn)植物吸收養(yǎng)分的能力^［21］。馬杰等^［22］研究黃頂菊與3種牧草的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)時(shí)也發(fā)現(xiàn)，高丹草對(duì)黃頂菊株高有顯著影響。因此研究通過(guò)優(yōu)勢(shì)度、蓋度、株高等指標(biāo)對(duì)替代效果進(jìn)行了分析。由優(yōu)勢(shì)度可見(jiàn)，苜蓿、高羊茅、黑麥草和披堿草混種區(qū)4種牧草的優(yōu)勢(shì)度均顯著大于混種區(qū)三裂葉豚草優(yōu)勢(shì)度。由株高可見(jiàn)，高羊茅混種區(qū)三裂葉豚草株高顯著低于其他處理組，各牧草在混種區(qū)的高度相比單獨(dú)種植區(qū)均不同程度下降。

4 結(jié) 論

高羊茅、苜蓿、黑麥草和披堿草相對(duì)三裂葉豚草均為優(yōu)勢(shì)種，白車(chē)軸草與三裂葉豚草的優(yōu)勢(shì)度相當(dāng)。苜蓿和高羊茅對(duì)三裂葉豚草生物替代作用最佳，其次為披堿草和黑麥草，白車(chē)軸草對(duì)三裂葉豚草替代效果較差。

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Substitution control of five forages on Ambrosia trifida population in Ili River Valley， Xinjiang

WANG Tingzhen1， FU Kaiyun2， DING Xinhua2， JIA Zunzun2，LIN Jun3，LI Xuan3， Tuerxun Ahernaiti2， FENG Hongzu1， WANG Lan1， GUO Wenchao2

（1. Agricultural College of Tarim University， Aral Xinjiang 843300 ， China; 2. Key Laboratory of Integrated Pest Management on Crop in Northwestern Oasis， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/ Institute of Plant Protection，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi 830091，China； Key Laboratory of Xinjiang Agricultural Biosafety， Urumqi 830000， China）

Abstract：【Objective】 This study aims to provide a scientific theoretical basis for population replacement techniques of the invasive species， the giant ragweed（Ambrosia trifida）， by investigating the substitution effects of five types of grasses.

【Methods】" A small-scale competitive experiment was conducted using five types of grasses-Festuca elata， Lolium perenne， Elymus dahuricus， Medicago Sativa and Trifolium repens L.-against A.trifida， with a density of 10 plants/m².Dynamic monitoring of the branch and stem numbers of the giant ragweed in each community， along with indicators of plant dominance and fresh weight， was carried out to evaluate the substitution effects of the five grasses on the invasive species.

【Results】" The mixed planting of tall fescue， alfalfa， and white clover significantly inhibited the growth of branches and segments of A.trifida.All five grasses could significantly suppress the height of A.trifida （Plt;0.05）.In the mixed planting zone， significant decreases in the following order of percentage reduction： white clover gt; ryegrass gt; paspalum gt; tall fescue gt; alfalfa， with reductions of 65.34%， 45.58%， 37.96%， 27.23%， and 23.85%， respectively.Statistical analysis of plant numbers and coverage indicated significant decreases in plant numbers for the four grasses， except tall fescue， in the mixed planting zone compared to the single-species zone.Dominance results showed that tall fescue， alfalfa， ryegrass， and paspalum were dominant relative to three-leaf Ager， while white clover had a comparable dominance to A.trifida.There were no significant differences between alfalfa and tall fescue in both mixed and single-species zones.The fresh weight of three-leaf Ager was most affected by tall fescue and alfalfa， with percentage reductions of 41.06% （P lt;0.05） and 36.71% （P lt;0.05）， respectively.

【Conclusion】 In this short-term experiment， tall fescue， alfalfa， ryegrass， and paspalum are dominant relative to the giant ragweed， while white clover exhibits similar dominance.Considering factors such as the grasses' life cycle， germination characteristics， dominance， and fresh weight results， it can be concluded that alfalfa and tall fescue exhibit the best biologicalq substitution effects on the giant ragweed， followed by paspalum and ryegrass.White clover shows a relatively poor substitution effect on three-leaf Ager.

Key words：population substitution; ambrosia trifida; forage; dominance

Fund projects：Autonomous Region Tianshan Talent Project - Leading Talent Project in Science and Technology Innovation; Central Fiscal Forestry Grassland Ecological Protection and Restoration Fund Project in 2022 （Grassland Ecological Restoration and Management Subsidy）; Central Fiscal Forestry Reform and Development Fund in 2023 （Grassland Ecological Restoration and Management Subsidy）; Xinjiang Academy of Agricultural Science stable support special project （2023A02006）

Correspondence author：GUO Wenchao（1966 -）， male， from Hebei，researcher，Ph.D.， master and doctoral's supervisor， research direction：Comprehensive control of agricultural pest， （E-mail） gwc1966@ 163. com

FU Kaiyun （1987-）， male， from Zhejiang， Ph.D.， master supervisor， associate researcher， research direction：Comprehensive control of agricultural pest，（E-mail）fukaiyun@xaas.ac.cn

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)天山英才項(xiàng)目-科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才項(xiàng)目；2022年中央財(cái)政林業(yè)草原生態(tài)保護(hù)恢復(fù)資金（草原生態(tài)修復(fù)治理補(bǔ)助）項(xiàng)目；2023年中央財(cái)政林業(yè)改革發(fā)展資金（草原生態(tài)修復(fù)治理補(bǔ)助）；新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院穩(wěn)定支持專(zhuān)項(xiàng)（xjnkywdzc-2023004）

作者簡(jiǎn)介：汪廷楨（1998-），男，甘肅人，碩士研究生，研究方向?yàn)橘Y源利用與植物保護(hù)，（E-mail）17881684835@163.com

通訊作者：郭文超（1966 -），男，河北人，研究員，博士，碩士生/博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)害蟲(chóng)綜合防治，（E-mail） gwc1966@ 163. com

付開(kāi)赟（1987-），男，浙江人，副研究員，博士，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)害蟲(chóng)綜合防治，（E-mail）fukaiyun@xaas.ac.cn