6 种除草剂对黄河源区栽培草地中毒杂草的防治

吴建丽，王晓丽，施建军，汪海波，王彦龙，王 超，邢云飞

（1. 青海大学畜牧兽医科学院 / 青海省畜牧兽医科学院, 青海 西宁 810016；2. 青海省果洛州草原工作站, 青海 果洛 814000）

栽培草地作为一种重要的退化草地恢复手段，在高寒草甸退化治理中具有不可替代的地位，青海省现有栽培草地面积43.8 × 104hm2[1]。栽培草地的利用和管护决定了草地的演替方向，合理的放牧方式和强度以及围栏封育、施肥，除杂、灭鼠等管护措施使草地正向演替；相反，草地逆向演替，发生二次退化，毒杂草入侵。易被毒杂草入侵是栽培草地的特征之一，同时也是栽培草地的缺陷之一，且随着建植年限的增加，毒杂草逐渐发展成为群落中新的优势种[2]，即毒杂草代替栽培草地的建群种。施建军等[3]研究发现栽培草地建植4 年后草地中已滋生出大量毒杂草，并且毒杂草在群落中不断蔓延，导致优良牧草产量下降，群落物种组成改变，草地生态和生产功能弱化[3-5]。

黄河源区最常见的、危害最大的毒杂草为甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)和黄帚橐吾(Ligularia virgaurea )，它们是栽培草地退化的指示物种[6-8]。甘肃马先蒿对群落的危害主要有两个方面：首先，甘肃马先蒿是一种根部寄生的毒草，主要与禾本科和豆科植物形成寄生关系[6]，并利用其根部的吸口吸收植物的营养物质和水分，影响寄生植物的正常生长[9-10]；其次，甘肃马先蒿通过化感作用影响牧草种子的萌发和幼苗的生长，最终影响牧草产量[11-13]。黄帚橐吾因含有生物碱不被家畜所食[14]，再加上较强的繁殖能力[15-16]，在群落中可以迅速蔓延成为群落优势种，使群落中优良牧草不断减少，影响群落结构。因此，毒杂草的防治一直被学者们关注，并做了许多防除方面的研究[17-18]。

毒杂草防除方法有机械防除法、化学防除法、替代防除法和生物防除法[8,19]，其中化学防除法比较高效、经济、省时，一般选择在苗期使用除草剂，防除效果可以达到100%[20-21]，且这个时期的植株较小，除草剂使用量较少，成本较低[19-20]。然而，目前我国使用除草剂存在几个问题：第一，除草剂长期单一使用，造成毒杂草的抗药性逐年增强[22]，且使用量不断增加，迫使群落结构改变，已有74 种毒杂草对38 种化学除草剂产生抗药性[23-25]；第二，有关除草剂的研究基本以农田、果园和蔬菜为除杂对象，草地除杂方面的研究不够系统，除草剂的使用不科学，对环境和生物造成二次药害的现象较多[26-27]，而青藏高原地区干旱和低温的气候特点有利于毒杂草的生长和蔓延[27]，因此，快速、经济、安全地实现青藏高原地区毒杂草的防除，必须选用合理的除草剂。本研究选择农田常用的阔叶型杂草除草剂，针对高寒栽培草地中主要毒杂草甘肃马先蒿和黄帚橐吾等开展防除试验，通过效果评价，筛选出效果较好的除草剂，为高寒栽培草地毒杂草防除提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

该试验地为2000 年建植的垂穗披碱草 (Elymus nutans) 栽培草地，位于果洛州玛沁县大武镇(34°27′36″ N，100°12′19″E，海拔3 756 m) ，四周建立围栏，3 月生物灭高原鼠兔，4 月 - 5 月鼠夹灭鼠，6 月下旬以75 kg·hm-2的尿素进行追肥。该区域年平均气温为-0.6 ℃，最高气温26.6 ℃，最低气温-34.9 ℃，最大温差22.4 ℃ ，属高原大陆性气候。年均降水量443 mm，年均蒸发量1 462.4 mm，平均气压85.9×103Pa，最大冻土深度246 cm。土壤为高山草甸土，需要防除的毒杂草包括黄帚橐吾、甘肃马先蒿、铁棒锤(Aconitum pendulum)、白苞筋骨草(Ajuga lupulina)、肉果草(Lancea tibetica)等。

1.2 试验材料及设计

本试验包括11 个除杂草处理和1 个对照(清水) 处理，共12 个处理(表1)，每个处理3 次重复。按照随机区组试验设计，12 个处理在每个区组内随机排列，从东到西共设36 个试验小区，小区面积30 m ×10 m。2014 年6 月17 日在各试验小区喷施除草剂，剂量根据除草剂用量标准和小区面积共同决定的基础上根据文献[3]的研究结果乘以1.5，具体用量如表1 所列。6 种除草剂分别来源于大连松辽化工有限公司、陶氏益农 (中国) 有限公司北京代表处、陶氏益农中国有限公司北京代表处、山东滨农科技有限公司、山东省青岛翰生生物科技股份有限公司、江苏天荣集团股份有限公司。

表 1 各小区不同除草剂的使用情况Table 1 Dosage of different herbicides in each treatment

1.3 测定指标

2014 年7 月中旬对不同除草剂防除的小区进行植被调查，同时统计每个小区内的物种数。每个小区取 5 个 0.5 m × 0.5 m 的样方, 分别测定群落总盖度和不同经济类群植物的分盖度以及平均高度，将样方内所有植物齐地面刈割后按黄帚橐吾、甘肃马先蒿、其他类毒杂草和优良牧草称鲜重，计算鲜重防效。

1.4 数据处理及统计分析方法

使用以下公式计算Shannon-Wiener 多样性指数(H′)、Pielou 均匀度指数(E)和Margalef 物种丰富度指数(R)。

式中：Pi为第i 个种在全体物种中的相对重要值。S为物种在样方内的总数量。

鲜重防效[28-29]= (对照毒杂草鲜重 - 处理毒杂草鲜重) / 对照毒杂草鲜重×100%。

采用 Microsoft Excel 2010 软件整理和计算数据，用SPSS 20.0 软件对不同除草剂处理下的植被进行单因素方差统计分析和主成分分析，用最小显著差异检验进行检验，P ＜ 0.05 表示差异显著，P ＜0.01 表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 除草剂对群落高度的影响

相比对照，A + C 处理下，虽然黄帚橐吾高度增加了3.2 cm，但差异不显著 (P ＞ 0.05) (图1) ，处理A +E 下，黄帚橐吾的高度显著降低7.41 cm (P ＜ 0.05) ，其余处理对降低黄帚橐吾高度影响不显著(P ＞ 0.05) ；处理A、E、F、A + B、A + C、A + F 显著降低了甘肃马先蒿的高度 (P ＜ 0.05) ，而B、C 处理对甘肃马先蒿高度没有显著影响 (P ＞ 0.05) ；处理E、F 下群落其他类毒杂草显著高于对照 (P ＜ 0.05) ，分别增加1.56和0.55 cm，A + B、A + F 处理下，群落其他类毒杂草高度分别降低5.01 和5.88 cm (P ＜ 0.05) ，其余处理对降低其他类毒杂草高度影响不显著 (P ＞ 0.05) ；处理A、F 下，牧草高度比对照高，其余处理均不同程度降低了牧草高度，但差异不显著 (P ＜ 0.05)。

图 1 不同除草剂处理下群落高度变化Figure 1 Changes in community height under different herbicide treatments

2.2 除草剂对群落盖度的影响

与对照相比，11 种除草剂对黄帚橐吾和其他毒杂草的盖度影响不显著(P ＞ 0.05)。处理B、F、A +E 下黄帚橐吾的盖度分别比对照低8.25%、3.67%、4.50%，其余处理下盖度均高于对照(图2)；处理A、C下其他毒杂草的盖度比对照高0.52% 和1.65%，其余处理不同程度地降低了其余毒杂草的盖度；处理C 甘肃马先蒿的盖度高于对照，但不显著(P ＞ 0.05)，其余处理均显著降低了甘肃马先蒿的盖度(P ＜ 0.05)，处理E 对甘肃马先蒿盖度的降低作用最大，比对照低27.17% ；A、B、E、F、A + D、A + E 6 个处理对优良牧草盖度无药害作用，其中处理A + E 显著提高了优良牧草的盖度25.5% (P ＜ 0.05)，其余处理不同程度地降低了牧草盖度 。

2.3 除草剂对群落生物量的影响

与对照相比，处理B、F、A + E 降低了黄帚橐吾的生物量，且前两个处理影响显著(P ＜ 0.05)，3 个处理依次降低黄帚橐吾的生物量39.65、30.13 和4.4 g·m-2，其余9 个处理对黄帚橐吾的生物量无显著影响(图3)( P ＞ 0.05)；处理B 和C 对甘肃马先蒿生物量无显著影响，其余处理均显著降低了甘肃马先蒿的生物量(P ＜ 0.05) ；11 个处理对其他毒杂草生物量影响不显著 (P ＞ 0.05)；处理A + C、A + D、A + E 下优良牧草生物量比对照高，其中最高的A + E 高于对照18.91 g·m-2(P ＞ 0.05)，其余处理均降低了优良牧草的生物量。

2.4 除草剂对群落多样性的影响

不同除草剂对物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数影响各不相同(表2)。处理A 的物种丰富度指数比对照略高1.17 (P ＞ 0.05)，其余处理均降低了物种丰富度指数，且D、F、A + B、A + D、A + E 5 个处理影响显著(P ＜ 0.05)；在处理B、C、A + C 下，物种多样性指数比对照高，但不显著(P ＞ 0.05)，其余处理下物种多样性指数均低于对照，且处理A +D 的效果显著 (P ＜ 0.05) ；11 个处理对均匀度指数影响不显著(P ＞ 0.05)，其中处理A 和A + F 的均匀度指数略微低于对照。

图 2 不同除草剂处理下群落盖度变化Figure 2 Changes in community coverage under different herbicide treatments

图 3 不同除草剂处理下群落生物量变化Figure 3 Changes in community aboveground biomass under different herbicide treatments

2.5 除草剂对植物鲜重防除效果

A、B、C 和A + B 4 个处理对毒杂草的鲜重无防除效果 (表3) 。处理A + F 的毒杂草鲜重防除效果为83.15%，占对照鲜重的16.86%，防除等级最高为3 级；E、A + C、A + D 的防效等级均为7 级，A + C 的防效最低，为34.67%；处理D、F 和A + E 的毒杂草鲜重防除等级均为5 级，鲜重防效分别为55.96%、51.38%和77.07%。

2.6 不同除草剂综合防除效果评价

通过对群落牧草的主成分分析得出各主成分的特征值、方差贡献率、累积方差贡献率，提取前3 位特征值大于1 的主成分，各主成分的方差贡献率依次为38.784%、25.473%、20.484%，累计贡献率为84.741% (表4) ，因此这3 个主成分反映了由试验得出的数据的84.741%的信息。表5 为主成分初始因子载荷矩阵及特征向量，共提取了3 个主成分，在第1 主成分上物种数，总生物量、平均高度具有较高载荷，说明第1 主成分反映了这3 个指标的信息；优质牧草高度、牧草盖度在第2 主成分上有较高载荷，说明第2 主成分反映了优质牧草高度、牧草盖度的信息；第3 主成分上总盖度、多样性指数具有较高载荷，说明第3 主成分反映这两个指标的信息。对3 个主成分进行综合得分及排序(表6)，发现11 种除草剂的综合效果排序为A + E ＞ F ＞ A + F ＞A + D ＞ A + B ＞ D ＞ A + C ＞ E ＞ B ＞ C ＞ A。

表 2 不同除草剂处理下的群落多样性Table 2 Community diversity under different herbicide treatments

表 3 不同除草剂鲜重防除效果Table 3 Fresh weight control effect of different herbicides

3 讨论与结论

为了保证栽培草地的可持续利用，防治草地毒杂草入侵发生二次退化，本研究基于市面常用的单一除草剂，同时设置5 种复配除草剂，喷施后观测高寒草地牧草状况，研究单一除草剂与其复配除草剂对高寒草地植物的影响，为高寒栽培草地毒杂草的防除选择科学、高效的除草剂。2，4-滴丁酯由于防除效果强、价格便宜、使用量少、药效持续时间长等优点[30-31]，被用来作为复配除草剂的原料[32]。研究从除草剂对毒杂草和优良牧草的不同影响以及对群落多样性的影响评价除草剂效果。

结果表明，使它隆(B)、苯磺隆(F)、2，4-滴丁酯 +刹阔(A + E)不同程度地降低黄帚橐吾的高度、盖度和生物量，其余除草剂对黄帚橐吾无防除效果或效果不显著；2，4-滴丁酯(A)、刹阔(E)、苯磺隆(F)、2，4-滴丁酯 + 使它隆(A + B)、2，4-滴丁酯 + 龙拳(A +C)和2，4-滴丁酯 + 苯磺隆(A + F) 6 种除草剂显著降低了甘肃马先蒿的高度、盖度及生物量，使它隆(B)和龙拳(C)对甘肃马先蒿高度及生物量的影响不显著；复配除草剂2，4-滴丁酯 + 苯磺隆(A + F)对群落毒杂草防除等级最高为3 级；除2，4-滴丁酯(A)和苯磺隆(F)对牧草高度无降低作用，其余除草剂均降低了牧草高度，且2，4-滴丁酯 + 刹阔(A + E)处理下牧草的盖度和生物量显著高于对照。喷施除草剂群落物种丰富度指数、Shannon-Wiener 指数呈下降趋势，均匀度指数呈上升趋势，但略微有差异，这与邱正强等[13]的研究结论一致。

表 4 不同除草剂对植物群落主成分方差贡献率Table 4 Contribution rate of different herbicides to principal component variance of plant community

表 5 不同除草剂对植物群落主成分载荷矩阵及特征向量Table 5 Loading matrix and eigenvalues of principal components of different herbicide treatments on the plant community

表 6 不同除草剂下的植物群落主成分综合得分及排序Table 6 Scores and rankings of principal components of plant communities under different herbicide treatments

以上从高度、盖度、生物量、多样性等结果看复配除草剂比单剂效果好。以往对高寒草甸毒杂草防除和燕麦(Avena sativa)毒杂草防除等研究中均提出了此观点[33-37]。除了苯磺隆的复配剂综合排序在单剂后面，其余复配除草剂排序均比单剂靠前，但唐炳民等[38]的研究中苯磺隆复配效果比单剂好，这与本研究中复配所使用的苯磺隆剂量比单剂所用剂量少有关。

不同除草剂对高寒草甸栽培草地毒杂草的药效各不相同，且除草剂具有明显的靶标性，对非靶标物种无药害作用或作用较轻[39-41]。本研究中2，4-滴丁酯的靶标性明显，其显著降低了甘肃马先蒿的高度、盖度及生物量，但对黄帚橐吾无防效，这可能与甘肃马先蒿的寄生特点有关，其不仅自身受到药害还包括根系吸收的寄主植物的一部分药剂，而2，4-滴丁酯易被根系吸收[42]；黄帚橐吾是使它隆的靶标物种，但对甘肃马先蒿的防效较差。

综上所述，通过鲜重防除效果评价，推荐2，4-滴丁酯 + 刹阔、苯磺隆、2，4-滴丁酯 + 苯磺隆为黄河源区栽培草地进行毒杂草防除。