乡土灾变藤本刺果藤的防控技术研究

宋雪，刘明辉，王辉，李瑜，昝启杰

1. 深圳大学生命与海洋科学学院，广东 深圳 518060；2. 深圳中绿环境集团有限公司，广东 深圳 518016；3. 深圳市自然保护区管理中心，广东 深圳 518031；4. 深圳小洲生态环境有限公司，广东 深圳 518101

木质藤本是一类必须依靠其他植物或其他支持物的物理支撑才能到达森林冠层的木质植物，其独特的生物学特性，常使它们在生态适应性和种间竞争上具有明显优势（祁承经等，2007；夏江宝等，2008；乌玉娜等，2011；刘晋仙等，2012）。木质藤本通常在树冠上形成一层致密的“地毯”结构，与树木竞争光资源（Van t al.，2009；陈亚军，2008），还能够吸收更深层土壤的水分，与树木竞争地下水资源（Chen et al.，2015）。在一定程度上，木质藤本可降低树木生长速度和抑制树木再生，进而减缓森林更新（Alvira，2004；Sfair et al.，2015）。木质藤本的过量增加对次生林的正常生长有抑制作用，会降低乔灌木的多样性与均匀度（林承博等，2020）。有研究发现，木质藤本对五桠果叶木姜子（Litsea dilleniifolia）群落树木的死亡可能存在影响，但相关关系不显著（P>0.05）（陆芳等，2021）。

刺果藤是梧桐科（Sterculiaceae）大型茎缠绕木质藤本，曾被记录在广州白云山和广东佛山西樵山森林公园的有害种列表中（Peng et al.，2009）。在深圳羊台山森林公园，刺果藤茎的生长速度大于乔灌木的生长速度，其枝条攀爬到树木的冠层，形成厚30—50 cm常绿茎叶覆盖层，造成层下的乔灌木生长不良、濒于死亡或死亡，表明刺果藤已不再是森林植物群落中可以与其他物种长期共存的藤本植物（王海军等，2016）。昝欣等（2017）利用踏查、无人机拍摄及航片识别等多种方式对深圳内伶仃岛藤本植物全方面调查，调查结果表明刺果藤生境条件相差较大，土壤肥力和水分含量的差异都不构成刺果藤灾变生长的因素，其已成为全岛分布面积最大、危害最严重的乡土藤本。人工割除刺果藤的藤茎，1年后地面的匍匐茎萌发新枝，可见单一的物理防治手段不能有效控制刺果藤的繁殖（王海军等，2016）。总体而言，关于刺果藤的防控技术相关研究极少，目前尚未筛选防控刺果藤的有效途径。本研究拟通过人工清除、化学防除和群落改造防控刺果藤的试验，比较3种技术手段对刺果藤的防控效果和对植物群落物种组成的影响，旨在为刺果藤防控提供技术支持，以便大面积推广应用，同时，也为有效控制其他大型的木质藤本提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

内伶仃岛位于深圳市西南部的珠江口（113°46′18″—113°49′49″E，22°23′49″—22°25′35″N），陆地面积480 hm2，其东临近香港11 km，北离深圳蛇口大约17 km，西间隔珠海24 km（蓝崇钰，2001）。雨水充沛，年降水量在1800 mm以上，降雨季节变化明显、干湿季分明是内伶仃岛降水的主要特点（蓝崇钰，2002）。地貌类型不复杂，由东湾、北湾、蕉坑湾、黑沙湾、水湾、南湾、鹿场等组成。植被覆盖率在90%—94%，几乎无裸地。岛上藤本植物极其丰富，包括梧桐科刺果藤、芸香科飞龙掌血（Toddalia asiatica）、豆科葛（Pueraria montana）、藤黄檀（Dalbergia hancei）、龙须藤（Bauhinia championii）、买麻藤（Gnetum montanum）等（昝启杰等，2001）。

1.2 研究方法

2017年6月，在内伶仃岛设置刺果藤人工清除、化学防除和群落改造防控刺果藤的试验样地（表1）。试验样地内刺果藤的茎与叶疏松交织成厚约50 cm的茎叶覆盖层。在人工清除样地内，刺果藤的盖度 89.3%，其余树种包括血桐（Macaranga tanarius）、台湾相思（Acacia confusa）、白楸（Mallotus paniculatus）、藤黄檀（Dalbergia hancei）、羊角拗（Strophanthus divaricatus）、两面针（Zanthoxylum nitidum）、海芋（Alocasia odora）、薇甘菊（Mikania micrantha）、蔓生莠竹（Microstegium fasciculatum）等。在化学防除样地内，刺果藤的盖度 99%，其余树种为棕榈科刺葵（Phoenix hanceana）和天南星科野芋（Colocasia antiquorum）。另外，刺果藤覆层下方分布着极少量的长势不佳的乡土植物。在群落改造样地内，刺果藤的盖度99%，其余树种为台湾相思和白楸。

表1 刺果藤的防控试验设计Table 1 The experimental design of the control of Byttneria grandifolia

1.2.1 人工清除

在东湾度假村南侧建立300 m2的刺果藤人工清除样地，设置3个10 m×10 m样方。每个样方的四周设置了围网，相邻样方间隔50 cm。在离地<20 cm处用砍刀割断刺果藤的地上藤茎，藤茎留在清理点。在清除刺果藤0、10、30、60 d后调查刺果藤的盖度，并计算刺果藤的杀灭率。计算公式如下：

式中：

P——刺果藤的杀灭率（%）；

A——防控后刺果藤的盖度（%）；

B——防控前刺果藤的盖度（%），盖度是指刺果藤地上部分垂直投影面积占样地总面积的百分比。

1.2.2 化学防除

在焦坑湾建立900 m2刺果藤化学防除样地，设置3个30 m×10 m大样方，每个大样方再分为10 m×10 m小样方。每个样方的四周设置了围网，相邻样方间隔50 cm左右。试验药剂为以质量分数（w）为25%滴酸·氨氯吡水剂（25%2, 4-D picloram），有效活性成分为2, 4-滴和氨氯吡啶酸，由西安近现代化学研究所提供。前期喷施 25%滴酸·氨氯吡水剂 2—5 L·hm−2后，刺果藤的叶干枯率<50%，结果发现，使用该剂量的 25%滴酸·氨氯吡水剂未能完全杀灭刺果藤。为进一步探究25%滴酸·氨氯吡水剂的最佳施药量（商品量），设置剂量分别为 10、20、30 L·hm−2。选择晴朗无风的天气，采用机动喷雾器将药液均匀喷洒到样地内所有植物的叶面和藤茎上，至叶面和茎部滴水为止。机动喷雾器的施药量为12 L·hm−2。在喷药0、30、45、90、365 d调查样地内刺果藤的药害程度和其他植物恢复情况，并计算刺果藤的杀灭率。

根据喷药后样地内的刺果藤的药害程度分为 4个等级。描述如下：Ⅰ表示轻度药害，指植物叶片萎蔫和枯黄，0<叶干枯率≤25%，嫩茎受药害较小，老茎未受药害；Ⅱ表示中度药害，指植物叶片严重萎蔫，25%<叶干枯率≤50%，顶端嫩枝干枯较明显；Ⅲ表示严重药害，指50%<叶干枯率≤75%，嫩枝明显干枯；Ⅳ表示极严重药害，指 75%<叶干枯率≤100%，植物大部分死亡或完全死亡。

1.2.3 群落改造

在焦坑湾设置 2000 m2刺果藤群落改造样地（图1）、化学防除样地和群落改造样地，彼此独立。试验设置3个重复，每个重复设群落改造处理区域。由于刺果藤茎叶覆盖层较厚，人工清理刺果藤难度大，群落改造需先采用化学防除后再进行林地清理，最后种植适宜的改造树种，具体的技术流程如下，（1）药剂防治：以41%草甘膦（Glyphosate）为试验药剂，喷施41%草甘膦20 L·hm−2于刺果藤茎叶上至叶面和茎部滴水为止。草甘膦属于内吸传导型灭生性除草剂，其毒性较小，且接触土壤后能够迅速降解失去活性，无农药长时间残留的问题，曾用于防控大型乡土木质藤本金钟藤（Merremia boisiana）效果较好（乔保勇等，2009）。本研究所设草甘膦的浓度参考乔保勇等（2009）采用草甘膦防控金钟藤的浓度。（2）林地清理：沿山坡等高线带状人工清理刺果藤，平均带宽设置为1.5 m。（3）替代防治：在清理后的区域按1.5 —2.0 m×0.5—1.0 m的株距和行距混合种植 1.5—3 m的血桐（Macaranga tanarius）、阴香（Cinnamomum burmannii）和润楠（Machilus nanmu）3种乡土速生植物（图1）。（4）后期抚育：清除薇甘菊、五爪金龙（Ipomoea cairica）和龙珠果（Passiflora foetida）等杂草，人工抚育不低于 2 time·a−1，抚育周期1—2 a。在种植刺果藤165 d和365 d后，随机调查样地内8个5 m×5 m样方内刺果藤盖度和其他植物（包括人工种植的血桐、阴香、润楠及新出现的植物）的盖度。统计样地内新增加的植物种类和数量。

图1 实施群落改造措施前后对比效果Figure 1 Contrast effects before and after the implementation measures of forest community reconstruction

1.3 统计分析方法

采用单因素方差（One-way ANOVA）分析不同时间人工清除刺果藤的杀灭率和不同剂量的 25%滴酸·氨氯吡水剂对刺果藤的杀灭率。显著性差异设定为P<0.05，全部分析应用SPSS 19.0统计软件完成。所有统计图应用GraphPad Prism 5.0软件绘制。

2 结果与分析

2.1 刺果藤的人工清除

随着人工清除时间的延长，刺果藤的杀灭率降低（图2）。人工清除刺果藤10 d后，杀灭率为98.89%±1.11%（平均值±标准误差）；人工清除刺果藤30 d后，杀灭率为91.45%±1.16%；人工清除刺果藤60 d后，杀灭率为36.94%±1.95%。人工清除刺果藤 60 d，杀灭率显著低于 10 d和 30 d（P<0.05）。调查发现，刺果藤被清除无根的残株重新萌发或复活率极低，不到 5%，但根部植株残体（直接与根部相连的基茎或是埋入地下部分已长出须根的茎干）的重新萌发率超过60%。这说明通过人工清除的方式既不能杀死刺果藤，又不能抑制其营养生长。

图2 人工清除刺果藤的杀灭率Figure 2 Killing rate of manual removal of Byttneria grandifolia

2.2 刺果藤的化学防除

2.2.1 25%滴酸∙氨氯吡水剂对刺果藤的防除效果

随着喷药时间的增加，相同剂量的药剂对刺果藤的杀灭率增大；随着药剂剂量加大，相同时间下药剂对刺果藤的杀灭率也随之增加（图3）。喷药30 d后，25%滴酸·氨氯吡水剂 30 L·hm−2对刺果藤的杀灭率显著高于25%滴酸·氨氯吡水剂10 L·hm−2和20 L·hm−2（P<0.05）；喷药45 d后，25%滴酸·氨氯吡水剂 20 L·hm−2和 30 L·hm−2对刺果藤的杀灭率显著高于 25%滴酸·氨氯吡水剂 10 L·hm−2（P<0.05）；喷药90 d后，25%滴酸·氨氯吡水剂20 L·hm−2和 30 L·hm−2对刺果藤的杀灭率达 (100%±0.00%)，25%滴酸·氨氯吡水剂 10 L·hm−2对刺果藤的杀灭率为 (91.22%±0.66%)；喷药365 d后，25%滴酸·氨氯吡水剂能完全杀灭刺果藤。

图3 25%滴酸·氨氯吡水剂对刺果藤的杀灭率Figure 3 Killing rate of 25% 2, 4-D picloram aqueous solution to Byttneria grandifolia

2.2.2 25%滴酸∙氨氯吡水剂对刺果藤的药害程度

随着喷药时间的增加，相同剂量的药剂对刺果藤的药害程度增加；随着药剂量加大，相同时间下药剂对刺果藤的药害也随之增加（表2）。喷药30 d后，25%滴酸·氨氯吡水剂 10 L·hm−2对刺果藤造成Ⅱ级药害，刺果藤叶干枯率为30%—40%，嫩枝稍有脱水现象；25%滴酸·氨氯吡水剂20 L·hm−2和30 L·hm−2对刺果藤药害等级上升至Ⅳ级，刺果藤的叶干枯率达85%以上，嫩枝明显干枯。喷药45 d后，25%滴酸·氨氯吡水剂10 L·hm−2对刺果藤造成Ⅲ级药害，刺果藤的叶干枯率为75%左右，嫩枝明显干枯，但老茎未枯；25%滴酸·氨氯吡水剂 20 L·hm−2和 30 L·hm−2对刺果藤等级为Ⅳ级，刺果藤叶干枯率达 95%以上，绝大部分地上部死亡。喷药 90 d后，25%滴酸·氨氯吡水剂 10—30 L·hm−2对刺果藤造成Ⅳ级药害，具体表现为 10 L·hm−2处理组使刺果藤叶干枯率达95%以上，嫩枝基本死亡，极少部分老茎未枯死；20 L·hm−2和 30 L·hm−2处理组使刺果藤叶干枯率100%，地上部分完全死亡。喷药365 d后，样地内未发现刺果藤萌发苗，刺果藤完全死亡。

表2 25%滴酸·氨氯吡水剂对刺果藤的药害等级Table 2 Phytotoxicity grade of 25% 2, 4-D picloram aqueous solution on Byttneria grandifolia

2.2.3 25%滴酸∙氨氯吡水剂对群落物种组成的影响

在喷药0、30、45、90、365 d调查样地内其他植物恢复情况。喷药30—90 d后，其他植物未恢复。喷药365 d后，25%滴酸·氨氯吡水剂10 L·hm−2处理组的样地内新增物种数为 17种，其中阔叶植物种16种，禾本科植物种 1种；25%滴酸·氨氯吡水剂20 L·hm−2处理组的样地内新增物种数为7种，其中阔叶植物种 5种，禾本科植物种 2种；25%滴酸·氨氯吡水剂 30 L·hm−2处理组的样地内新增物种数为4种，其中阔叶植物种4种，未发现禾本科植物。25%滴酸·氨氯吡水剂30 L·hm−2处理组的样地内新增的植物是血桐、薇甘菊、山黄麻（Trema tomentosa）和藤黄檀。25%滴酸·氨氯吡水剂10 L·hm−2处理组的优势种是禾本科狗牙根（Cynodon dactylon）和血桐，两者的盖度分别约为55%和30%，其余为刺果藤的枯枝。25%滴酸·氨氯吡水剂20 L·hm−2处理组的优势种是血桐和野芋，两者的盖度分别约为20%和15%，其余为刺果藤的枯枝。25%滴酸·氨氯吡水剂 30 L·hm−2处理组的优势种是血桐和藤黄檀，两者的盖度分别约为15%和30%，其余为刺果藤的枯枝。虽然在 25%滴酸·氨氯吡水剂 20 L·hm−2和 30 L·hm−2处理组的空地上有大量的刺果藤枯枝，但刺果藤均未重新萌发。

2.3 群落改造对刺果藤的防控

2.3.1 刺果藤及其他植物的生长情况

在群落改造防控样地中，采用 41%草甘膦 20 L·hm−2对刺果藤进行防治，喷药30 d后，41%草甘膦对刺果藤造成Ⅰ级药害（轻度药害），主要表现为刺果藤茎尖嫩叶稍有萎蔫，叶干枯率约为 5%，这说明草甘膦并不适合用于防控刺果藤。通过人工清理刺果藤藤茎再种植血桐、阴香和润楠乡土速生植物，种植30 d后，刺果藤重新萌发，这说明群落改造初期还是存在刺果藤复发的情况。

在群落改造防控165 d和365 d后，调查了8个 5 m×5 m样方的刺果藤盖度和其他植物总盖度（图4）。结果表明，群落改造165 d后，刺果藤盖度约为65%—88%，其他植物盖度为8%—30%，刺果藤盖度与其他植物的总盖度呈极显著负相关，表明刺果藤盖度明显大于其他植物总盖度，群落改造防控刺果藤的效果不明显（F=27.56**，P<0.01），直线回归方程为y= −0.875x+84.13（r2=0.8212，n=8）。群落改造365 d后，刺果藤盖度为0—15%，其他植物盖度为75%—95%，刺果藤盖度与其他植物总盖度呈极显著负相关，表明刺果藤盖度远远不及其他植物盖度，群落改造防控刺果藤的效果明显（F=70.66***，P<0.001），直线回归方程为y=−1.163x+94.58（r2=0.9217，n=8）。总体而言，随着群落改造时间的增加，刺果藤盖度逐渐降低，其他植物总盖度显著增加，群落改造防控刺果藤的效果已显现。

图4 实施群落改造措施后刺果藤盖度与其他植物盖度的相关关系Figure 4 Coverage of Byttneria grandifolia-other plants relationship after the implementation measures of forest community reconstruction

2.3.2 群落改造防控对群落物种组成的影响

在群落改造防控165 d后，样地内新增植物种数为 18种。样地内除血桐、阴香和润楠以外，还增加了9种乔灌木，9种草本植物。乔灌木主要包括桑科对叶榕（Ficus hispida）、大戟科山乌桕（Triadica cochinchinensis）、山黄麻、五加科黄毛楤木（Aralia chinensis）等。草本植物主要包括锦葵科白背黄花棯（Sida rhombifolia）、龙珠果、爵床科山牵牛（Thunbergia grandiflora）、薇甘菊等。这表明该生境中土壤种子库是比较丰富的。群落改造365 d后，样地内的乔灌木覆盖率达95%以上。群落改造树种血桐高达5 m左右，白楸、山黄麻和对叶榕等乔灌木高达2.5—7 m。

3 讨论

3.1 人工清除刺果藤

目前普遍采用的地毯式砍伐手段虽能迅速降低木质藤本的盖度数量，但成本较高（陈亚军，2008）。本研究表明，采用人工清除的方式控制刺果藤，直接与根部相连的基茎或是埋入地下部分已长出须根的刺果藤茎干重新萌发，且萌发率高于60%。这与王海军等（2016）对刺果藤进行人工割除管控试验结果一致。这说明了采用单一的人工清除手段很难有效遏制刺果藤的蔓延，若要通过人工清除的技术手段对刺果藤达到长期的防控效果，除了要割除地上部分茎干外，还需清除地下根系，该工作量大，需花费巨额的人力、物力和财力。因此，不建议人工清除刺果藤，但在小面积区域、或不适合进行化学防治的保护地、或有些紧急情况下还是可以采用人工清除防治刺果藤。

3.2 化学防除刺果藤

化学防除是操作简单、成本相对较低和见效快的技术手段（李建荣，2004）。目前，关于刺果藤的防控技术研究尚未见报道。本研究将结合乡土灾变木质藤本金钟藤的化学防除方法进一步探讨。金钟藤可通过匍匐茎的伸长和分支生长迅速覆盖生境，往往通过较高的表型可塑性来适应多样的生境条件（吴林芳等，2007；黄乔乔等，2015）。梁玮莎等（2012）采用森草净（Sulfometuron-methyl）和2, 4-滴等药剂防治金钟藤，喷药后只能使其叶片和嫩枝枯死，但木质化程度较高的藤茎并未死亡。另有一些研究者把草甘膦和 2, 4-滴混合喷施于金钟藤，喷药30 d后，金钟藤的的不定根深入地下重新占领该生境（王伯荪等，2009）。这说明不是任何除草剂都能有效防治有害木质藤本。徐声杰（1994）采用10%草甘膦15 L·hm−2兑水，并加72%2, 4-丁酯1.5 L的混合药液防治金钟藤，待茎叶干枯后喷 25%威尔柏（Vezpr）5 L·hm−2，试验 1年后，该方法虽然对金钟藤的防控效果达 100%，但使用剂量高，操作复杂，需进行多次喷药。本研究在群落改造防控中，采用41%草甘膦20 L·hm−2对刺果藤进行防治，其茎尖嫩叶稍有萎蔫，这说明草甘膦不适合作为刺果藤的防除药剂。在化学防除试验中，25%滴酸·氨氯吡水剂 10 L·hm−2对刺果藤的杀灭率达100%，而且25%滴酸·氨氯吡水剂10 L·hm−2处理组样地内新增物种的数量大于 25%滴酸·氨氯吡水剂 20 L·hm−2和 30 L·hm−2处理组，这说明 25%滴酸·氨氯吡水剂10 L·hm−2处理组对样地内其他植物的药害程度较小。探究25%滴酸·氨氯吡水剂的主要成分，氨氯吡啶酸具有低毒、高效、传导速度快等特点，对阔叶杂草防治效果显著，2, 4-滴对禾本科植物较为安全（赵丹阳，2012；朱文达等，2019）。因此，本研究建议把25%滴酸·氨氯吡水剂作为防治刺果藤的优选药剂，推荐剂量为10 L·hm−2。在往后的研究中，在保证良好的杀灭率的前提下进一步降低药剂的施药量，最大程度减少药剂对环境的负面影响。

3.3 群落改造对刺果藤的防控效果

群落改造防控是通过对原有植物群落进行人为干预，营造出不利于刺果藤生长的群落及生境来提高群落结构多样性和抗干扰能力（昝启杰等，2010；李鸣光等，2012）。本研究结果表明，群落改造前，刺果藤盖度为99%，刺果藤为优势种，样地内的物种较为单一，这可能是因为刺果藤抢占了样地内的环境资源，尤其是上层空间以光照，使得其他植物无法正常生长。群落改造165 d后，刺果藤盖度明显大于其他植物盖度，群落改造365 d后，刺果藤盖度远远不及其他植物盖度，随着改造时间的增加，防控刺果藤的效果逐渐显现出来，今后仍需进行长期的监测来探究群落改造的防控效果。群落改造初期虽然刺果藤的残株重新萌发，但是随着其他植物的快速生长，刺果藤幼苗找不到攀援物，基本会匍匐生长，很难在长时间形成厚茎层。王勇军等（2016）研究刺果藤灾变产生的机理，结果表明，刺果藤割除后到其覆盖层再次形成耗时较长，该观点与本文观点基本一致。另外，血桐、阴香和润楠虽可作为群落改造的优良树种，但树种较少，今后仍需筛选出更多的改造树种，营造抵御有害藤本的植物群落。

4 结论

本研究表明：（1）人工清除防控刺果藤的效果较差，不能有效遏制刺果藤的蔓延；（2）能有效杀灭刺果藤且对其他植物药害较小的药剂是25%滴酸·氨氯吡水剂，推荐剂量为 10 L·hm−2；（3）可选择血桐、阴香和润楠作为群落改造防控的树种，改造365 d后样地内乔灌木覆盖率达95%以上，植物种类增加了 21种。因此，建议以防治刺果藤为目的的林地，可采用 25%滴酸·氨氯吡水剂 10 L·hm−2防治刺果藤；综合考虑保护和恢复生态系统物种多样性，宜选择血桐、阴香和润楠作为群落改造防控刺果藤的乡土树种；对于不方便使用除草剂的地区防治刺果藤，可采用人工清除。