补播对醉马草发生区防控效果的动态研究

靳瑰丽，朱习雯，孙宗玖，魏秀红，古丽巴努·喀乌力，王吉云，石智明

(1.新疆农业大学草业与环境科学学院/新疆草地资源与生态重点实验室，乌鲁木齐 830052；2.新疆昌吉市草原站，新疆昌吉 831100)

补播对醉马草发生区防控效果的动态研究

靳瑰丽1，朱习雯1，孙宗玖1，魏秀红1，古丽巴努·喀乌力1，王吉云2，石智明2

(1.新疆农业大学草业与环境科学学院/新疆草地资源与生态重点实验室，乌鲁木齐 830052；2.新疆昌吉市草原站，新疆昌吉 831100)

【目的】研究补播不同牧草对醉马草(Achnatheruminebrians)发生区的规律及其稳定性，为筛选出有效的防控方法奠定基础。【方法】2013年在新疆昌吉市阿什里乡山地草甸进行补播试验，在补播后3年对醉马草和可食牧草进行实地监测。【结果】随着补播年限的增加，多数处理的醉马草高度呈下降趋势，盖度和地上生物量为2015年升高，2016年下降；密度具有一定的波动，无明显规律性；可食牧草的高度、盖度均与醉马草的变化呈负相关，密度也具有波动性，但地上生物量表现为持续上升趋势。B2(单播紫花苜蓿(Medicagosativa))处理对醉马草种群特征的抑制效果相对较强，同时对可食牧草的各指标有促进作用。【结论】在醉马草发生区单播紫花苜蓿，从而达到生态修复、长久控制醉马草的目标。

补播；醉马草；可食牧草；动态研究；综合评价

0 引 言

【研究意义】补播作为恢复天然草地的措施之一，是在尽可能少破坏原有植被的同时，植入优良牧草种质，建立补播牧草与原生植被间的竞争机制，从而改善草地品质，抑制侵入种的生长[1]。因其简单易行、操作性强、且见效快，能在短时间内大幅度提高草地生产力，增加优质牧草比例和盖度，故近几年来，研究学者对补播的关注度逐渐上升[2]。醉马草(Achnatheruminebrians)作为一种烈性毒草，蔓延极其迅速，严重区域其盖度高达90%[3]。新疆草场的醉马草主要分布在春、秋、冬牧场和撂荒地，分布密度较高[4]，且蔓延还在继续，令人堪忧。【前人研究进展】近些年来，已有学者基于物理[5]、化学[6]和生物补播[1]的方法，对防控后的醉马草的种群特征和可食牧草的群落特征进行了观测。研究结果一致表明，通过不同防控方法对其进行防除后，改良效果较好，醉马草及其他植物群落特征会因不同的防控方法而呈现出不同的变化，这些研究均在醉马草的生态控制上具有一定的理论参考价值。【本研究切入点】尽管探讨防控方法对草地影响的研究较多，但其不足之处为大多数研究采用“一次性调查”的方法，其对群落动态变化趋势预测的结果会存在比较大的不确定性。研究区因长期不合理放牧，导致醉马草面积占夏草场面积的40%，其已成为制约此区畜牧业发展的重要因素之一[7]。在昌吉市阿什里乡开展了补播不同牧草对醉马草发生区防控效果的动态研究，通过对醉马草和可食牧草进行种群与数量特征的测定。【拟解决的关键问题】探讨醉马草在补播不同牧草下的变化规律及稳定性，为醉马草发生区的改良恢复和重建提供理论指导和技术参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

研究区位于新疆天山北坡中部昌吉市阿什里乡冬牧场 (43°35.09″ N、 86°42.90′E，海拔1 973.35 m)，年降水量400～500 mm，主要集中在6～8月。土壤为山地草甸土，土层较厚，有机质含量高。草地类型为山地草甸草地，主要植物有萎陵菜(Potentillachinensis)、针茅(Stipacapillata)、苔草(CarexliparocarposGaudin)、老鹳草(GeraniumwilfordiiMaxim)、狗娃花(Heteropappushispidus)和黄芪(Astragalusmembranaceus)等。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

于2013年5月，在研究区内选择地势较为平坦、坡度起伏较小的区域，机械补播红豆草(Onobrychisviciaefolia)、紫花苜蓿和无芒雀麦(Bromusinermis)。试验采用完全随机设计，小区面积为156 m×8 m，分别设置8个小区，补播后对试验区进行禁牧处理。其中，红豆草、紫花苜蓿和无芒雀麦由新疆克劳沃草业有限责任公司提供，纯净度为90%、100%和100%。表1

表1 防控方法试验处理

1.2.2 野外植被特征的测定

于2014～2016年8月下旬，在每个小区设置5个1.0 m×1.0 m 的典型样方，分别进行高度、盖度、密度及地上生物量的测定。其中，高度为自然高度，随机抽取10株，求平均值；密度为直接计数法；盖度采用针刺法；地上生物量采用齐地刈割法[8]，鲜重。

1.3 数据处理

在Excel 2007中进行数据整理，采用SPSS 18.0统计软件进行方差分析及显著性检验，使用灰色关联度分析法对防控效果进行综合评价。

使用灰色关联度分析法对醉马草防控效果进行评价时，以不同处理记为参考数列{X0(k)}(k=1，2，3，…，n)，各项指标作为评价指标，记为比较数列{Xi(k)} (k=1，2，3，…，m)。选择高度、盖度、密度和地上生物量指标进行权重比较，以此为基础构建防控效果综合评价模型。

关联系数ξ(K)=

(1)

△(K)=︳X0(k)-Xi(k)︳.

(2)

(3)

(4)

(5)

式中，X为不同处理，k为评价指标，X在k处的数值构成比较数列Xi，X0为理想参考数列。︳X0(k)-Xi(k)︳为绝对差值，记为△(k)；ρ为分辨系数，取值范围在0～1，研究取ρ=0.5。

2 结果与分析

2.1 补播对群落的影响

2.1.1 补播不同牧草对醉马草和可食牧草高度的影响

研究表明，随着补播年限的增加，大多数处理的醉马草高度逐渐降低，可食牧草高度却呈上升趋势。与B8(CK)相比，从2014年来看，仅B1、B2和B4的醉马草高度差异不显著(P>0.05)，其余处理均显著降低了14%～65%(P<0.05)。而各补播处理间可食牧草的高度无显著变化(P>0.05)；2015年，醉马草高度均为降低不显著 (P>0.05)，而可食牧草仅B2表现出显著降低趋势(P<0.05)；2016年，除B2外，其余处理的醉马草高度均表现为显著降低(P<0.05)，各处理间可食牧草高度无显著变化(P>0.05)。图1

注：不同小写字母表示同一年份不同处理间差异显著(P<0.05)，下同

Nole： Different lower case letters within the same year mean significant difference at different treatments at 0.05 level, the same below

图1 补播不同牧草下醉马草和可食牧草高度变化

Fig.1 Effects of sowing different forages on height ofAchnatheruminebriansand edible forage

2.1.2 补播不同牧草对醉马草和可食牧草盖度的影响

随着补播年限的增加，多数处理的醉马草盖度呈现出先升高后降低的趋势，而可食牧草则与之相反。与B8(CK)相比， 2014年，除B1外，其余处理的醉马草盖度均显著低于对照(P<0.05)，可食牧草则表现为仅B7显著高于对照(P<0.05)；2015年，醉马草盖度除B7外，均表现为显著降低(P<0.05)，而可食牧草的盖度无显著差异(P>0.05)；2016年，B2、B4和B6的醉马草盖度为显著降低(P<0.05)，可食牧草B1～B7均显著增加(P<0.05)。图2

2.1.3 补播不同牧草对醉马草和可食牧草密度的影响

研究表明，经补播不同牧草后，醉马草和可食牧草的密度均呈波动性变化。从3年连续监测来看，仅2014年B6的醉马草密度比B8(CK)高，且差异显著(P<0.05)，其余处理的醉马草和可食牧草的密度均无显著变化(P>0.05)。图3

图2 补播不同牧草下醉马草和可食牧草盖度变化

图3 补播不同牧草下醉马草和可食牧草密度变化

2.1.4 补播不同牧草对醉马草和可食牧草地上生物量的影响

研究表明，随着补播年限的增加，醉马草的地上生物量呈先升后降，而可食牧草的地上生物量却逐渐上升。2014年，醉马草的地上生物量无显著变化(P>0.05)，可食牧草表现为B1、B3、B5和B6显著降低(P<0.05)；2015年，除B3的醉马草为显著降低(P<0.05)，B6的可食牧草为显著升高(P<0.05)外，其余处理无显著变化(P>0.05)；2016年，醉马草的地上生物量无显著变化(P>0.05)，可食牧草的地上生物量表现为B3、B5、B6和B7显著增加(P<0.05)。图4

图4 补播不同牧草下醉马草和可食牧草地上生物量变化

2.2 补播不同牧草下防控效果综合评价

根据灰色系统理论要求[9-10]，将3年监测的24个指标视为一个整体，即灰色系统。首先，对数据进行无量纲化处理，后通过计算确定关联系数、关联度和权重，再利用公式计算出各处理的加权关联度值，其值可反应出各处理与理想指标集的差异大小，关联度越大，表明该处理与理想指标集的相似程度越高，反之亦然。

以2014～2016年3年的监测数据为基础，综合评价得出，防控效果由强到弱依次为B2>B6>B5>B3>B1>B4>B7>B8。总而言之，B2处理对醉马草种群特征的抑制效果相对较强，同时对可食牧草的各指标表现为促进作用，是醉马草发生区防控的最佳处理。表2

表2 补播不同牧草下2014～2016年防控效果综合评价

3 讨 论

在草地生态系统管理中，通过补播措施可以提高草地的生产力，增加优良牧草在草地中的比例，使草群中牧草品质大为改善，从而达到改良恢复退化草地的目的。张云等[11]对玛曲退化高寒草甸进行了封育和补播试验后，植被高度、盖度和地上生产力显著提高，且物种数有一定的增加。研究显示，对醉马草发生区进行补播处理后，醉马草的高度随补播年限的增加而不断降低，可食牧草除B4、B7和B8外，其余处理表现出不断增长的趋势。表明补播可以不同程度抑制醉马草的高度，促进可食牧草的生长，并且与补播年限成正相关。这可能是因为补播牧草与醉马草之间的竞争力随着时间的推移而逐渐增强，从而对醉马草产生一定的抑制性，致使可食牧草的生长力愈来愈强；醉马草盖度则呈现出先增加后降低的趋势，可食牧草则与之相反。由于机械补播牧草时，对试验地进行了浅耕翻，这就增加了土壤种子库及地表种子的萌发机会，改善了萌发条件，为醉马草的生长、定植提供了更多的空间资源。但又因可食牧草的竞争力逐渐增强，故导致醉马草的盖度呈现先增加后降低的现象；醉马草和可食牧草的密度具有一定波动性，无明显规律；而醉马草的地上生物量在2015年均表现为最高，且与醉马草盖度呈正相关关系，也呈先增加后降低的趋势。可食牧草的地上生物量则是随补播年限的增加呈现上升趋势。由此可说明补播牧草对醉马草发生区的退化改良具有一定的作用，并且防控效果与补播年限之间表现为正相关关系。

灰色关联度分析作为一种综合评价方法，既可用于不同植物间的横向比较，也可用于不同处理结果之间的比较[12]。近几年来，其已逐渐应用到遗传育种、种质评价和生产性能评价等方面[13-18]。以醉马草和可食牧草的高度、盖度、密度和地上生物量等8个指标为基础，借助灰色关联度分析法对8种补播处理进行了综合评价，克服单因素评价的片面性，提高了综合评价的准确性[19]，得出防控效果由强到弱依次为B2>B6>B5>B3>B1>B4>B7>B8，由此建议，在醉马草发生区补播B2(紫花苜蓿)是一种有效的改良措施，有利于退化草地的恢复和生态环境的保护。杨合龙等[1]研究的结果与之类似，也得出补播紫花苜蓿可降低醉马草的重要值，提高可食牧草的产量；同时，这也印证了朱习雯等[20]的研究结果，其得出醉马草对紫花苜蓿的抑制性较弱，应补播紫花苜蓿对醉马草发生区进行春季补播恢复。

4 结 论

4.1 随着补播年限的增加，多数处理的醉马草高度逐渐降低，其抑制率最大可达65.25%，可食牧草却呈上升趋势；醉马草盖度呈先升后降的趋势，可食牧草则与之相反；密度均呈波动性变化；醉马草的地上生物量也为先升高后降低，而可食牧草呈上升趋势，最高可增加90.96%。

4.2 B2(单播紫花苜蓿)是一种有效的改良措施，其对醉马草高度、盖度、密度和地上生物量的抑制率分别为24.89%、53.00%、48.41%和47.09%，而对可食牧草促进率则分别为6.57%、59.45%、51.29%和36.18%，此方法有利于退化草地的恢复和生态环境的保护，是对醉马草发生区进行防控的最佳处理。

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Dynamic Study of Reseeding on Prevention and Control Effect in the Area of theAchnatheruminebriansin Xinjiang

JIN Gui-li1, ZHU Xi-wen1, SUN Zong-jiu1, WEI Xiu-hong1, Gulibanu Kawuli1, WANG Ji-yun2, SHI Zhi-ming2

(1.College of Pratacultural and Environmental Sciences, Xinjiang Agricultural University; Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology of Xinjiang, Urumqi 830052, China; 2. Changji Grassland Station, Changji Xinjiang 831100, China)

【Objective】 To discuss the variation and the stability of the different sowing methods in area of theAchnatheruminebriansand lay the foundation for the effective prevention and control methods.【Method】In 2013, reseeding experiments were conducted on Ashili Township mountain meadow of Changji Prefecture, Xinjiang and 3 year later after sowing,A.inebriansand the edible forage went through field monitoring and research.【Result】The results showed that with the increase of replenishment time, the height of the mostA.inebriansdecreased, coverage and aboveground biomass increased in 2015 and then decreased in 2016, density showed a certain degree of volatility; The height and coverage of edible pasture were negatively correlated with the change ofA.inebrians, density also fluctuated, but aboveground biomass showed a continuous upward trend. Comprehensive evaluation showed that B2 (unicast alfalfa (Medicago sativa)), treatment had a relatively strong inhibitory effect on the population characteristics ofA.inebrians, which at the same time promoted the role of each index of edible forage.【Conclusion】Therefore, it is suggested thatMedicagosativashould be planted in the area whereA.inebriansoccur, so as to achieve the goal of ecological restoration and long-term control ofA.inebrians.

reseeding;Achnatheruminebrians; edible forage; dynamic study; evaluation

JIN Gui-li(1979-)，female, native place is Lankao county of Henan province, doctor, the research field is Grassland resources and ecology，(E-mail)jguili@126.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.07.020

2017-02-12

公益性行业(农业)科研专项“草原主要毒害草发生规律及防控技术研究”(201203062)

靳瑰丽(1979-)，女，河南兰考人，副教授，博士，研究方向为草地资源与生态，(E-mail)jguili@126.com

S812

A

1001-4330(2017)07-1332-07

Supported by: the Special Fund for Agro-scientific Research Programs in Nonprofit Industry (Agriculture) "The Occurrence Rule and Control Technology to Poisonous Weeds in Grassland" (201203062)