几种物理方式控制空心莲子草种群生长的效应研究

陈中义，陈燕丽，李华成 （长江大学园艺园林学院，湖北 荆州 434025）

控制外来植物入侵的方法通常有物理防除、替代控制、化学防除、生物防治、综合治理等［1－2］。其中，物理防除的具体方法很多，例如人工挖除或打捞、刈割、火烧、淹水、覆土深埋、织物覆盖等。李兆飞［3］研究了几种物理方法对入侵植物互花米草 （Spartina alterniflora）的控制效果，指出地上刈割处理、较长时间的淹水、较长时间的覆盖处理等对互花米草具有较好的控制效果，认为最佳的处理方式对于有效控制入侵很重要。平原等［4］对物理措施控制互花米草的长期效果进行了研究，结果发现物理措施处理3a后，翻耕和碎根处理不能长期有效抑制互花米草的生长，而8月份扬花期刈割对互花米草生长抑制的效果最好。因此，对物理控制最佳处理方式的选择以及对控制效果的长期监测是植物入侵物理控制中需要不断探索的问题。特别是在物理控制的基础上，如何进行综合治理值得进一步探索［1］。

控制空心莲子草 （Alternanthera philoxeroides）入侵的方法目前已报道的有化学药物处理、天敌昆虫取食、人工或机械等防除措施，虽然都取得一定的成效，但都不能从根本上根除空心莲子草。这些控制方法本身也各有利弊，化学药物对土壤和环境的污染限制了化学方法的使用，且对地下根系影响较小，不能彻底防除［1］；天敌取食具有高度的专一性［5］，且昆虫在高温与低温下不能繁殖，依靠昆虫的取食也不能从根本上控制空心莲子草。本研究结合农事生产实际，借鉴其他外来入侵植物物理控制方法，通过田间小区实验，探索翻耕、刈割和覆盖处理对空心莲子草的控制效果，特别关注物理处理对根系的影响，为进一步结合其他方法综合治理空心莲子草入侵提供基础。

1 材料与方法

1.1 材料来源及处理

在长江大学园艺园林学院实验基地上选取一块排水良好的平整土地，翻耕去杂，暴晒后用耙子把土壤打碎，在土壤中掺入适量的河沙，设置长宽50cm×50cm的试验小区20个，每个小区用砖块围隔，小区之间存在厢沟。于2010年6月4日在湖北荆州市西郊野外采集空心莲子草植株，选取直径0.3～0.4cm的地上茎，剪取长4cm带有一个节的地上茎片段 （以节为中心，两边各2cm）若干，在每个试验小区中分别均匀扦插6株，进行育苗，加强日常浇水、除草和松土管理，待空心莲子草旺盛生长，在每个小区内覆盖度为100%时，进行试验处理。

1.2 试验方法

设4个不同的处理即翻耕、刈割、覆盖和对照 （CK），每处理5次重复，共计20个试验小区，2010年7月23日进行处理，各实验处理小区随机分布。各处理方法分别如下。翻耕处理：用农用铁锹把小区密集翻耕1次，使空心莲子草地上部分与地下部分颠倒，翻耕的深度约20cm；刈割处理：齐地面把小区内所有空心莲子草剪除，生长19d后，待盖度达到100%时，于2010年8月11日，再进行1次齐地面的剪除；覆盖处理：用2层黑色遮阳网覆盖实验小区，覆盖小区内光强占全光强约7% （用照度计测定），待小区内的空心莲子草地上茎叶90%以上腐烂枯死时，于2010年8月13号，去掉覆盖遮阳网，保持小区在正常条件下；对照 （CK）：小区不做任何处理。

翻耕、刈割和覆盖处理后，分别观察记录各小区内空心莲子草盖度恢复到30%、50%、70%、100%的时间。于2010年10月9日结束实验，对各小区空心莲子草进行收获。计数各小区空心莲子草的再生苗数或者植株数，以地下具有明显根系的计数为1株；齐地面割取地上茎叶部分；小心挖取每个小区内的地下部分，在实验室洗净泥沙，分离地下茎和根系，计数根数量，每个小区随机选取15条根，用游标卡尺测定根长度、根直径；把每个小区内的地上部分、地下根、地下茎分别至于烘箱中，烘至恒重 （80℃，24h），用电子天平 （精度0.01g）分别称量地上茎叶干重、根干重、地下茎干重。

1.3 数据处理

用一维方差分析来分析不同处理对空心莲子草各生长指标的影响，多重比较采用SSR法。试验数据采用SPSS 16.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理方式对空心莲子草再生苗数量的影响

翻耕、刈割、覆盖处理后一段时间，样方内又会逐渐长出新的空心莲子草，可称为再生苗。在不同的物理方式处理下，空心莲子草再生苗的数量如图1所示。由图1可知，与CK相比，翻耕后，再生苗数极显著增加 （P＜0.01），每样方平均增加10.8株，刈割后再生苗数没有差异，而覆盖后再生苗数极显著性降低 （P＜0.01），每样方平均降低11.8株，这可能与翻耕增加了空心莲子草繁殖体数量 （茎、地下茎、根的碎化）有关。覆盖能极显著降低再生苗数 （P＜0.01）。

图1 不同处理下的空心莲子草再生苗数

2.2 不同处理对空心莲子草地上部分干重的影响

由图2可知，与CK相比，翻耕处理后的地上部分干重显著下降 （P＜0.05），刈割和覆盖处理后的地上部分干重极显著下降 （P＜0.01）。3种处理方式相比，翻耕与刈割处理后地上部分干重没有显著性差异 （P＞0.05），覆盖处理后与翻耕、刈割相比，地上部分干重极显著降低 （P＜0.01）。

图2 不同处理下的空心莲子草地上部分干重

2.3 不同处理对空心莲子草根数量的影响

由图3可知，与CK相比，翻耕后空心莲子草地下根数量极显著增加 （P＜0.01），刈割后根数量没有显著性差异，而覆盖后的根数量极显著下降 （P＜0.01）。翻耕、刈割、覆盖这3种处理方式之间根数量均有极显著差异 （P＜0.01）。覆盖对根数量起到极显著降低作用。

图3 不同处理下的空心莲子草根数量

2.4 不同处理对空心莲子草根长度的影响

由图4可知，与CK相比，翻耕和覆盖处理下根长度显著下降 （P＜0.05），其中刈割后，根长度也有下降趋势，但与CK相比无显著差异性。翻耕与刈割、覆盖处理相比，根长度没有显著性差异，覆盖与刈割相比，根长度极显著下降 （P＜0.01）。

图4 不同处理下的空心莲子草根长度

2.5 不同处理对空心莲子草根直径的影响

由图5可知，与CK相比，刈割后地下根直径没有显著性差异，翻耕、覆盖地下根直径极显著性减小 （P＜0.01）。三者之间比较，翻耕、覆盖后根直径比刈割显著降低 （P＜0.05），翻耕与覆盖处理相比，根直径没有显著差异。

图5 不同处理下的空心莲子草根直径

2.6 不同处理对空心莲子草根干重的影响

由图6可知，与CK相比，各处理后的地下根干重均有极显著下降（P＜0.01）。翻耕和刈割后地下根干重没有显著性差异，覆盖与翻耕、刈割相比，地下根干重极显著下降（P＜0.01）。

图6 不同处理下的空心莲子草根干重

2.7 不同处理对空心莲子草地下茎干重的影响

由图7可知，与CK相比，翻耕处理后和刈割处理后地下茎干重没有显著性差异，而覆盖处理后地下茎干重有极显著性下降 （P＜0.01）。3种处理之间地下茎干重有极显著差异 （P＜0.01），从翻耕、刈割到覆盖，地下茎干重极显著降低。

图7 不同处理下的空心莲子草地下茎干重

2.8 不同方式处理不同时间后对空心莲子草地上部分覆盖度的影响

经过不同的处理后空心莲子草地上部分覆盖度变化情况如图8所示，样方内空心莲子草地上部分覆盖度以刈割处理后的增加速度为最快，处理约30d后样方内空心莲子草的覆盖度就能达到100%，覆盖处理后约50d其地上部分覆盖度就能达到100%，翻耕处理下约60d其覆盖度才能达到100%。

图8 3种方式处理不同时间后的空心莲子草地上部分覆盖度

3 讨论

翻耕能使植物的根茎断开，通过破坏植物体原有的生长平衡，使其吸收同化能力、水分利用效率、营养分配和激素水平发生变化［6］。就本研究而言，翻耕处理使得空心莲子草植株被埋藏在土壤中，干扰地下根茎的分布，翻耕处理后空心莲子草地上部分

干重、根长度、根直径、根干重与CK相比均显著下降，虽然翻耕对空心莲子草生长造成了一定的负面影响，但是由于翻耕处理可能增加了其茎、根、地下茎的片断化程度，导致再生苗数、根数量与CK相比均有极显著增加。这与一些研究者提出断根处理后对植物地上部分营养生长发育有负面影响，对根系的数量生长有正面影响这一结论一致［7－8］。陈中义等［9］指出，在防控空心莲子草方面，控制其宿根萌芽出土是关键，覆土深埋可以控制空心莲子草的萌芽。本研究中，土壤翻耕的深度为20cm，达不到覆土深埋的效果，此外翻耕时未及时清除断裂的无性繁殖体片段，这些都影响了翻耕的控制效果。Miller等［10］提出断根虽然降低了营养生长，但是由于缺乏规范化的断根技术，加之环境条件的复杂性，使断根的效果千差万别。平原等［4］认为，不同深度的翻耕不能长期抑制互花米草的生长，翻耕处理3a后，互花米草群落状况可恢复到对照水平。由此可见，对于具有复杂地下根茎系统的空心莲子草而言，翻耕并不能控制空心莲子草的扩散蔓延，相反由于切断了根茎，造成更多的片段繁殖成为新的植株。

关于刈割对植物生长的影响，在草原牧草、草坪、农作物等方面已经开展了大量研究，刈割主要是通过割掉植物地上茎叶部分，抑制光合作用产物向地下运输，进而对植物种群的密度、株高、生物量等产生不同程度影响。刈割对植物的影响，因刈割制度 （刈割时间、刈割强度、刈割频度）和环境因素的波动而变化［11］。本研究中，刈割处理与对照相比，刈割后空心莲子草再生苗数没有显著差异，经过30d，再生苗的盖度恢复到100%；地上部分干重、根干重极显著降低 （P＜0.01）；根的数量、根长度、根直径、地下茎干重没有显著性差异 （P＞0.05）。这表明，经历2次刈割后，虽然对空心莲子草生长有一定负面影响，但是决定空心莲子草种群再恢复能力的根的数量、根长度、根直径、地下茎干重没有受到显著影响。在翻耕、刈割、覆盖3种处理中，刈割处理后，再生苗恢复到100%盖度的时间最短。因此最适合控制空心莲子草生长的刈割制度还有待更深入的研究。

采用织物对植物地上部分进行覆盖，减少光的照射强度，使地上部分因光饥饿而死亡，从而影响植物正常生长，达到控制入侵植物或者杂草的目的。陈中义等［12］指出，虽然空心莲子草对光照强度的变化表现出一定程度的形态可塑性反应，但是当光强度衰减到全光照的9%时，空心莲子草的部分茎叶开始腐烂，叶面积显著减少，茎、叶、根生物量和总生物量显著减少。在本研究中，覆盖后，光强度减少为全光照的7%，一段时间后，90%的茎叶出现腐烂。在覆盖处理下，与对照相比，覆盖后空心莲子草再生苗数极显著降低 （P＜0.01），经过50d，再生苗的盖度恢复到100%；地上部分干重、根的数量、根长度、根直径、根干重、地下茎干重极显著降低 （P＜0.01或者P＜0.05）。和翻耕、刈割相比，覆盖对空心莲子草具有较好的控制效果，但仍然不能达到长期控制的目的。为了提高覆盖的控制效果，将来在织物选择、覆盖时间等方面还需要开展深入的研究。

［1］陈燕丽，陈中义.空心莲子草入侵控制的生态学研究进展 ［J］.湖北农业科学，2010，49（9）：2260－2263.

［2］宋结根.外来入侵植物的控制方法 ［J］.现代农业科技，2005（17）：72－73.

［3］李兆飞.外来入侵植物互花米草控制的初步研究 ［D］.福州：福建农林大学，2009.

［4］平原，张利权.物理措施控制互花米草的长期效果研究 ［J］.海洋环境科学，2010，29（1）：32－35.

［5］王韧，王远，张格成，等.空心莲子草叶甲的寄主专一性测定 ［J］.生物防治通报，1988，4（1）：14－17.

［6］杨洪强，接玉玲，张连忠，等.断根和剪枝对盆栽苹果叶片光合蒸腾及WUE的影响 ［J］.园艺学报，2002，29（3）：197－202.

［7］杨守军，邢尚军，杜振宇，等.断根对冬枣营养生长的影响 ［J］.园艺学报，2009，36（5）：625－630.

［8］陈强，周筑，毕波.断根对滇润楠生长发育的影响 ［J］.广西林业科学，2009，38（1）：23－25.

［9］陈中义，邹云胜，陈燕丽，等.空心莲子草宿根片断化程度及埋藏深度对其萌芽和幼苗生长的影响 ［J］.安徽农业科学，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.草地刈割及其对草地生态系统影响的研究 ［J］.内蒙古草业，1999，（4）：1－3.

［12］陈中义，王府京，王英英，等.光照强度对2种来源的空心莲子草生长的影响 ［J］.长江大学学报 （自科版）农学卷，2007，4（1）：68－71.