迈士通除草剂对天然草地毒草黄花棘豆的防除效果及其植被的影响

陈 超，王庆海，莫重辉，武菊英

（1.北京草业与环境研究发展中心，北京 100097；2.农业部都市农业（北方）重点实验室，北京 100097；3.青海大学 农牧学院，青海 西宁 810016）

黄花棘豆（Oxytropis ochrocephala）为豆科棘豆属多年生植物，分布在宁夏南部、甘肃南部和西部、青海东部和南部、四川西部及西藏东南部，生于山坡草地、阴坡草甸、高山草甸、林下、荒山、林间空地、沼泽地、河漫滩、干河谷阶地以及山坡砾石草地等［1］。棘豆属植物大多数种的饲用价值不大，且不少种类有毒［2，3］，其中，黄花棘豆即为草地的毒草之一，尤其在放牧过多地带出现频繁，其植株含有生物碱，在返青期、盛花期至青果期毒性最大，各类家畜采食后都可引起慢性积累中毒，以马中毒最为严重［4，5］，牛、绵羊、山羊等亦能引起中毒［6，7］。在其分布区内，严重时可导致牲畜中毒死亡，影响家畜的繁殖和品种改良，同时也造成草地日趋退化，成为妨碍当地畜牧业发展的主要问题之一［8，9］。在青海的互助县、湟中、门源等地，黄花棘豆的发生较为严重，影响草地的放牧和利用［8，10，11］。对于黄花棘豆的防除，也有采用草甘膦［12］、2，4－二氯苯乙酸、2甲－4氯及其钠盐等化学除草剂灭除的相关研究［1，4，8］。但是，这一类除草剂针对性相对较差、对于环境的影响也较大，大面积推广应用可能造成环境问题。因此，探索有效且环境安全的毒害草防控药剂成为当前的需要。

使用除草剂杀灭有害杂草对农业生产具有重要作用，并且除草剂使用对农区生物多样性的研究开展较早［13－15］。但是在天然草地使用除草剂，不论其防除效果［16］，还是对于草地植被影响的相关研究都较少。迈士通为美国陶氏益农开发的环境污染小、家畜危害低，且对双子叶杂草的防除有良好的效果［17］的除草剂。因此，进行迈士通防除黄花棘豆效果的试验，探讨迈士通的喷施对于天然草地植被的影响，以明确迈士通对黄花棘豆的防除效果和防除的针对性。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验在青海省东部的门源县皇城乡天然放牧草地进行，地理位置 N 36°37′46″，E 100°51′12″，该试验区东部和北部与甘肃省相邻，地处祁连山系东端，属高原大陆性气候，年均温－5℃，年降水量518mm，主要集中在6～8月，平均海拔3 400m，土壤类型为高山草甸土。黄花棘豆在试验区分布密度较大且分布均匀，15株（丛）/m2，株丛高度约20cm，盖度在15%～25%。草地植被总盖度在90%以上，草层高度在15～20cm。主要植物种类有：禾本科垂穗披碱草（Elymus nutans）、早熟禾属（Poaspp.），豆科的黄花棘豆（Oxytropis ochrocephala）、黄 芪 属 （Astragalus spp.），莎草科的嵩草（Kobre siavidua）、青藏苔草（Carex moorcroftii），试验地主要杂草有：蒲公英（Taraxacum mongolicum）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）、钉柱委陵菜（Potentilla saundersiana ）、重齿叶风毛菊（Saussurea katochaetoides）、白苞筋骨草（Ajuga lupulina）、乳白香青（Anaphalis lactea）、矮火绒草（Leontopodium nanum）、肉果草（Lancea tibetica）等植物。

1.2 试验设计

目标杂草为黄花棘豆，试验地为青海省门源县密度高且分布较均匀的高寒草地。试验设3个处理，分别为清水对照、250.0mL/hm2（有效成分60g/hm2）处理组、375.0mL/hm2（有效成分90g/hm2）处理组。喷药处理组面积各为0.67hm2，分为3个处理小区，每个小区0.2hm2，中间留有隔离区，清水对照组0.33 hm2，共计1.67hm2。在黄花棘豆生长进入旺盛期（始花期）施药。使用背负式、扇型喷头喷雾器，药液量为225L/hm2。

1.3 供试药剂和施药时间

供试试剂为21%迈士通SL试剂（有效成分为21%氯氨吡啶酸），由美国陶氏益农公司提供，农药登记证号：PD20142270。施药时间为2013年7月17日，施药当天天气晴朗、无明显影响喷雾的刮风（施药后24h内没有降水），采用背负式扇形喷头喷雾器进行人工喷施。施药处理小区按照浓度由低到高喷施，为确定小区位置和边界，进行GPS定位并同时作好标记，以便于后期调查和取样。

1.4 调查内容和分析方法

试验采用样方调查法进行测定。每个施药处理进行5点式取样，每个样点面积1m×1m，取样数量为5个。每个样方调查植物的种类及数量，测定其株高、密度、生殖枝数、盖度以及鲜重。

1.4.1 调查时间和次数 2013～2014年共进行4次的调查和测定，第1次调查：施药24h，目测黄花棘豆以及其他植物对药剂的反应；第2次调查：喷药后30d进行黄花棘豆株防效调查，测定黄花棘豆的残株数；第3次调查：药后45d调查黄花棘豆的株数、鲜重以及禾本科和莎草科牧草的株数、株高、鲜重和生殖枝数量以及草地植被盖度；第4次调查：喷药后第2年，草地大多数植物进入生长旺季（8月）时进行样地的黄花棘豆、禾本科和莎草科牧草株高、数量和鲜重以及其他杂类草种类和草地植被盖度的测定。

1.4.2 多样性分析 对于草地植物多样性，采用辛普森多样性指数（Simpson＇s diversity Index）和香农－威纳指数（Shannon－Wiener Index）进行分析。

式中：D/H为群落的多样性指数，S＝物种数，Pi＝样品中属于第i种的个体的比例，如样品总个体数为N，第i种个体数为ni，则pi＝ni/N。

1.5 数据分析

数据显著性分析采用SAS软件，图表的绘制采用Microsoft Excel 2007。

2 结果与分析

2.1 迈士通喷施对黄花棘豆的防除效果

21%迈士通的喷施对天然草地黄花棘豆植株有很好的防除效果。黄花棘豆样地喷洒药剂24h后，便产生明显的药效，黄花棘豆植株开始受药害影响而萎蔫。尤其是植株幼嫩的部分和生殖枝，出现不同程度的卷曲、萎蔫、倒伏。喷施30d后的样地调查表明：高剂量处理组，黄花棘豆地上植株全部枯死；在低浓度的处理组，黄花棘豆也都基本枯死，平均密度仅0.2株/m2；对照组黄花棘豆的平均密度为14.4±5.8株/m2。药后45d调查，高剂量处理组的黄花棘豆地上植株全部枯死；低浓度的处理组，黄花棘豆的平均鲜重仅0.7g/m2；而对照组黄花棘豆的平均鲜重为146.3±25.1g/m2。试验第2年，不论是低剂量还是高剂量处理组，喷施过迈士通的天然草地都基本没有黄花棘豆的发生（表1）。

两年的试验表明，迈士通作为一种新型除草剂对高寒天然草地黄花棘豆植株有很好的杀灭效果。相关的研究表明，采用草甘膦［12］、2，4－D丁酯及其铵盐和钠盐［4，8］、2甲－4氯及其钠盐［1，18］等除草剂也都对黄花棘豆有很好的防除效果。刘海原［8］采用2，4－D丁醋乳油进行黄花棘豆灭除试验表明，防除当年有一定效果，但第2年复发较多，不继续用药会继续繁衍。而对于迈士通，喷洒浓度为250mL/hm2时即可以达到98%以上的防除效果，且不造成次年黄花棘豆的复发。迈士通作为一种家畜低危害、残留低、对环境无明显危害的农药，对于控制黄花棘豆高发的草地有较好的防除效果，且在施药的第2年黄花棘豆基本不会复发。但是，黄花棘豆依靠种子进行有性扩繁和传播，且种子寿命较长［19］，对于是否影响其再次发生还需要进一步的研究和探讨。

表1 迈士通对黄花棘豆的防效Table 1 Control effect of Forefront on yellowhair crazyweed

2.2 迈士通对单子叶植物的影响

21%迈士通对于单子叶植物（禾本科和莎草科）的生长和生殖存在一定的影响。施药30d后样地调查表明，禾本科和莎草科牧草都可以正常生长。迈士通喷施当年，禾本科和莎草科牧草的株高都有所增加，但是和对照组无明显的差异。喷施第2年，禾草的株高随喷施浓度增加而降低，但也无显著差异；嵩草类的株高在低浓度处理组与对照区有明显增加（P＜0.05），而更高浓度降低其株高，但和对照组间无显著差别（表2）。

表2 迈士通对单子叶植物株高和生殖枝的影响Table 2 Effect of Forefront on plant height and fertile stems of monocotyledon plants

施药后45d样地调查表明，低浓度处理组和高浓度处理组单子叶植物的鲜重都高于对照组；而且，低浓度处理组其鲜重要略高于高浓度组，但是处理间无显著的差异。试验第2年，各处理组单子叶植物鲜重呈现极显著的降低（P＜0.01）（图1）。此外，禾草的生殖枝数也是250mL/hm2处理最高，和375mL/hm2处理组没有显著差别而显著高于对照组（P＜0.05）；但是，单位重量下禾草的生殖枝数没有显著变化（平均0.318枝/g）。

黄花棘豆因其适口性差、有毒，且生长迅速、叶面积大而与优良牧草形成竞争，使得优良牧草的生长受到抑制，导致天然草地植物群落主要植物种的优势地位发生变化［4，19］。黄花棘豆灭除后，减少了植物种间的竞争，给禾本科和莎草科等耐受除草剂的牧草提供了生长空间。因此，施药当年，禾草和嵩草的株高、产量以及生殖枝都有所增加，具有刺激生长的效果。陶燕铎等［20］的研究有类似的结果。但是在试验第2年，喷洒迈士通的处理组其单子叶植物的鲜重显著下降，这可能是草地单子叶植物根系对于药剂的吸收相对较为缓慢，出现滞后的现象。

图1 迈士通对单子叶植物鲜重的影响Fig.1 Effect of Forefront on fresh weight of monocotyledon plants

2.3 迈士通对其他双子叶植物的影响

迈士通的喷洒除了对黄花棘豆有较好的防除效果，对于钉柱委陵菜、蒲公英等植物也有明显的防除效果；而对二裂委陵菜等则呈现明显的促进作用；对于双子叶植物，如重齿叶风毛菊、乳白香青和肉果果草等植物则呈现低浓度促进而高浓度抑制的效应（表3）。和对照组相比较，一些偶见种，例如紫菀、大叶龙胆、唐松草等植物也在施药的处理组中较为少见。

不同植物对于药剂的反应不同，体现植物对于药剂的吸收方式的差异。迈士通对于黄花棘豆、蒲公英以及钉柱委陵菜等叶片面积大，无毛、刺或者蜡质层的植物种类有很强的灭除效果。相关的研究也表明，常用除草剂对阔叶类植物的影响较大，如草甘磷、2，4－二氯苯乙酸、2甲－4氯及其钠盐等对黄花棘豆等植物都有很好的防除效果［1，4，12］。但是，迈士通对于双子叶植物的防除效果还存在一定的特异性，对于二裂委陵菜、重齿叶风毛菊、乳白香青、肉果草等植物甚至有一定促进生长的作用。这可能和植物的叶片特征有一定关系，二裂委陵菜叶片纤小、重齿叶风毛菊叶片有毛状附属结构、而肉果草叶片表面有蜡质层，这些特征可能阻碍了叶片对于药剂的有效吸收，从而影响迈士通的防除效果。

草地植物种类多样，不同的植物对除草剂有不同的反应。因此，喷施除草剂的综合防除效果还受植物种类的影响，对于不同植物的反应机制尚需要进一步的研究。

2.4 迈士通对草地植被盖度和多样性的影响

21%迈士通的喷施对于草地的植物多样性造成影响：随浓度的增加，草地植物的多样性降低极为显著；对于植被盖度，同样是随着药剂浓度的增加而显著降低（表4）。在试验区，草地的植物多样性较低；喷施迈士通后，辛普森和香农－维纳指数都极显著地降低（P＜0.01）。

表3 迈士通对阔叶类牧草的防效Table 3 Control effect of Forefront on broad－leaf grasses %

表4 迈士通对盖度和多样性的影响Table 4 Effect of Forefront on coverage and biodiversity

草地植物多样性是群落稳定性的重要指标，多样性丰富则群落相对更为稳定。迈士通SL的喷洒可以灭除黄花棘豆，但也造成了天然草地植物多样性的下降，Litt等［21］对美国东南部松林的研究表明，除草剂的使用使得松林低于1.4m高度的木本和草本植被丰富度大大减少。对于青藏高原的高寒草地，主要是低矮的植物种类，生态系统也较为脆弱，一旦受到破坏将很难得以恢复。因此，在使用除草剂进行毒害草防除时需要谨慎，以免造成脆弱生态系统的破坏。

3 小结

（1）迈士通对黄花棘豆有很好的防除效果，当喷洒剂量为250mL/hm2时即可以有效防除，株防效和鲜重防效分别为98.6%和99.6%；高浓度（375mL/hm2）时达到100%的防除效果。

（2）喷施迈士通对天然草地单子叶植物禾本科和莎草科生长生殖抑制效应相对较小，甚至在施药当年有一定的促进作用；而对于一些双子叶植物呈现或抑制或促进的效应，存在不同植物种类间的差异。

（3）迈士通的喷洒造成天然草地植被盖度和植物多样性的降低，不利于草地生态系统的稳定和维持。

相 比 较 低 浓 度 （250mL/hm2），高 浓 度 （375 mL/hm2）的药剂喷洒不仅对天然草地优良牧草的生殖生长有抑制的状况，也明显影响草地一些阔叶类植物的生长，这可能不利于草地的稳定和可持续生产。因此，实际应用中不建议使用高浓度药剂喷洒，低浓度剂量（250mL/hm2）喷施即可以达到防除效果。但是，在推广应用方面还需要加强农药喷施后对草地生态系统的研究，以免造成对脆弱生态系统不可恢复的破坏。

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