專利名稱：利用籽粒莧替代黃頂菊的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生態(tài)控制技術領域，尤其是黃頂菊的生物替代方法。
背景技術：
生物由原生存地經自然的或人為的途徑侵入到另一個新環(huán)境，對入侵地的生物 多樣性、農林牧漁業(yè)生產以及人類健康造成經濟損失或生態(tài)災難(萬方浩，郭建英，王德 輝.中國外來入侵生物的危害與管理對策[J].生物多樣性，2002， 10(1) :119-125.)，即為 生物入侵。在自然界中，生物入侵是一種普遍存在的現象，生物入侵的種類也包括了幾乎 所有的生物類群，隨著全球經濟一體化，國際、國內貿易往來越來越頻繁，生物成功入侵的 機率也大大增加。外來生物入侵能夠對特定的生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能及生態(tài)環(huán)境產生嚴重 的干擾與危害；外來生物入侵通過壓制或排擠本地物種的方式改變食物鏈或食物網絡組成 及結構，特別是外來雜草，在入侵地往往導致植物區(qū)系的多樣性變得非常單一，并破壞可耕 地；外來生物入侵影響到每一個生態(tài)系統(tǒng)和生物區(qū)系，使成百上千的本地物種陷入滅絕境 地，加速了生物多樣性的喪失和物種的滅絕；外來生物入侵可以威脅一個國家的生物安全， 危及一個國家的生態(tài)安全，危害一個國家的經濟安全，損害一個國家的人民利益，甚至動搖 一個社會的穩(wěn)定根基。 中國是一個地產豐富、物種繁多的農業(yè)大國，生物入侵對我國的影響尤為嚴重。外 來入侵生物與本地物種競爭生存空間、養(yǎng)分，危及本地物種特別是珍稀瀕危物種的生存，造 成生物多樣性的喪失，對我國生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能產生不良影響；外來生物入侵對農田 園藝、草坪、森林、畜牧、水產等可帶來直接經濟危害；外來生物入侵通過改變入侵地的自然 生態(tài)系統(tǒng)、降低物種多樣性從而對當地社會、文化甚至人們健康產生嚴重危害。生物入侵正 成為威脅我國農林業(yè)生產、生物多樣性與生態(tài)環(huán)境的重要因素之一。 目前，我國已查明的記錄在案的外來入侵生物有427種，其中植物病原微生物 55種(真菌30種、細菌6種、病毒10種、線蟲9種)；植物244種(水生植物18種、陸生 226種)；動物128種(包括無脊椎動物、兩棲爬行類、魚類、哺乳類等)。黃頂菊(Flaveria bidentis(L. )Kimtze)是近年來入侵我國，對農業(yè)危害非常大的外來植物。
黃頂菊，屬菊科堆心菊族黃頂菊屬，為一年生草本，起源于南美洲，是一種喜光、喜 濕、耐鹽堿、耐貧瘠、生長迅速、繁殖能力強、結實量極大的雜草，具有很強的抗逆性和環(huán)境 適應性。黃頂菊由于引種等原因傳播到南非、埃及、英國、法國、澳大利亞、日本等國，成為世 界性的惡性入侵雜草。黃頂菊可以入侵多種生態(tài)環(huán)境，包括田邊地頭、溝渠邊、河流湖泊邊、 鐵路公路邊、房前屋后等地，一旦入侵，便可形成單一的優(yōu)勢群落，排斥本地物種，徹底改變 生態(tài)系統(tǒng)的物種組成、數量和營養(yǎng)結構。黃頂菊入侵農田后，與農作物爭肥、爭水、爭光，抑 制農作物生長。在麥田生長黃頂菊后，可造成畝穗數降低、千粒重下降。在生長過黃頂菊的 土壤里種植大豆，其發(fā)芽能力降低(周顯忠，劉麗云.淺談新外來物種黃頂菊的危害與防治 [J].農技服務，2008， 25(1) :52-89.)。黃頂菊侵占性與抗逆性極強，生命力非常旺盛，通過 不斷竟爭，替代本地植物資源，對入侵地的生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆轉的破壞，引起嚴重的生物
3污染。黃頂菊的花期長，花粉量大，花期與大多數土著菊科交叉重疊。如果黃頂菊與發(fā)生區(qū)
域內的其他土著菊科植物屬間雜交，就有可能導致形成新的危害性更大的物種。
自2001年在我國河北省衡水湖畔首次發(fā)現以來，由于缺乏有效的防控技術措施，
黃頂菊在河北省、天津市、山東省及河南省擴散蔓延，造成大面積危害，對我國糧食生產及
生態(tài)環(huán)境構成嚴重威脅。僅2007年，河北省黃頂菊疫情已擴大到11地市89縣(區(qū)、市)，
嚴重危害面積達56萬多畝。 黃頂菊能夠隨著擴散范圍的擴大逐漸成為入侵種，其原因之一就是黃頂菊的根系 能分泌化感物質(植物或微生物分泌的一種對環(huán)境中其他植物或微生物有利或不利的代 謝分泌物)抑制其他植物生長(李香菊，張米茹，李詠軍，等.黃頂菊水提取液對植物種子 發(fā)芽及胚根伸長的化感作用研究[J].雜草科學，2007， (4) :15-19.)。目前，對黃頂菊中的 化感物質研究和報道較多的主要為類黃酮(槲皮素硫酸酯)(Guglielmone H A，AgneseA M， Nunez Montoya S C， et al. Anticoagulant effect and action mechanismof sulphated flavonoids from Flaveria bidents[J]. Thrombosis Research,2002，105(2) :183-188.) 禾口噻吩類化合物(Agnese A M， Nunez Montoya S C， Espinar L A， et al. Chemotaxonomic features in Argentinian species[J]. Biochemical Systematics and Ecology,1999， 27 :739-742.)。國內有研究表明，黃頂菊的花、根、莖、葉提取液對莧菜、狗尾草、藜種子萌發(fā) 均有化感作用，且與提取液濃度有關，表現在黃頂菊的提取液能降低種子的發(fā)芽率、胚根的 長度(李素靜.黃頂菊化感作用的研究[J].陜西農業(yè)科學，2007， (6) :80-81.)。黃頂菊 不同提取物對小麥幼苗生長表現出不同程度的抑制作用，這種抑制活性隨著各部分提取物 的濃度增加而增強，相同濃度下新鮮黃頂菊植株水提物對小麥幼苗生長的抑制作用強于其 根系水提液對小麥幼苗生長的抑制作用(陳艷.外來入侵雜草黃頂菊對小麥的化感作用分 析.2008，碩士論文.)。黃頂菊莖葉水提物對玉米、小麥、棉花、大豆、花生、馬唐和反枝莧都 表現出不同程度的抑制作用，其中以對棉花的化感效應最強，在其濃度為0. 2g/mL時，對根 長和莖長的化感指數分別為-0. 85和-0. 88 (許文超，徐嬌，陶哺，等.外來人侵植物黃頂菊 的化感作用初步研究[J].河北農業(yè)大學學報，2007，30(6) :63-67.)。 另外，黃頂菊根系非常發(fā)達，吸水能力極強，生長勢強。它植株高大，枝葉非常稠 密，嚴重遮擋了其它生物生長所必需的陽光，擠占其它植物的生存空間，具有生態(tài)占位性， 久而久之就會形成植被單一，植物資源匱乏的惡劣生態(tài)環(huán)境。
目前治理黃頂菊的主要方法有 物理防治目前最有效的防除方法之一，4 8月份是黃頂菊營養(yǎng)生長期，也是鏟 除黃頂菊的最佳時機，充分發(fā)動群眾，對成片發(fā)生地區(qū)，先人力割除植株，再耕翻曬根，再揀 盡根茬，然后焚燒，做到斬草除根，隨發(fā)現，隨拔除。但物理防治消耗大量的人力物力，效率 低，對于危害嚴重、面積大的地方不適用。 化學防治利用化學防治是控制黃頂菊的主要方法之一，滅生性除草劑草甘膦、百 草枯對防治黃頂菊有較好的效果，激素類除草劑對防治黃頂菊有特效(王秋霞，張宏軍，郭 美霞，等.外來入侵雜草黃頂菊的化學防除[J].生態(tài)環(huán)境，2008，17(3) :1184-1189.)。但 化學防治對土壤中的種子效果差，不能根除黃頂菊，并且對人類健康和非靶標物種來說都 有太多的威脅。另外，隨著化學藥劑的大量使用，黃頂菊的抗性將會不斷增加，藥劑昂貴的 價格以及重復施用的必要性經常使連續(xù)施藥防治變得不太可能。
生物防治利用天敵動物或者致病微生物來防治黃頂菊尚處于試驗階段，還不能 徹底有效地伊除黃頂菊。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種生物替代方法來控制黃頂菊的外來入侵， 本發(fā)明的技術方案如下 1、一種控制黃頂菊外來入侵的生物替代方法，其特征在于，所述方法采用籽粒莧 (Ama屋thus hypochondriacus L)來對黃頂菊進行生物替代。 2、如技術方案1所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧采用播種方式種植。
3、如技術方案2所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧采用條播的方式種植。
4、如技術方案3所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧的種植行距為30cm 40cm。 5、如技術方案2 4任一項所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧的播種深度為 lcm 3cm。 6、如技術方案2 5任一項所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧的種植密度為 0. 5g/m 0. 7g/m 。 7、如技術方案2 6任一項所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧在株高 20cm 30cm時定苗。 8、如技術方案7所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧的定苗株距為10cm 15cm。 9、如技術方案2 8任一項所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧在自然播種期 播種。 本發(fā)明提供的控制黃頂菊外來入侵的生物替代方法具有以下優(yōu)點該方法可使黃 頂菊的出苗率降低80. 43%，平均株高降低77. 30%，平均單株分支數減少98. 96%、平均單 株葉片數減少99. 14%、平均單株生物量減少92. 54%、平均可溶性蛋白含量減少52. 99%， 對黃頂菊的外來入侵的控制作用顯著；采用籽粒莧對黃頂菊進行生物替代，種子容易獲得， 種植方法簡單，易操作，可免除物理防治消耗的大量人力物力；籽粒莧為一種常見植物，可 免除化學防治對人類健康和非靶標物種的威脅；籽粒莧還是一種優(yōu)質的牧草，在控制黃頂 菊種群數量的同時又能夠實現一定的經濟價值。
具體實施例方式
如前文所述，本發(fā)明提供了一種控制黃頂菊外來入侵的生物替代方法，所述方法 采用籽粒莧來對黃頂菊進行生物替代。 在本發(fā)明中，術語"生物替代法"是指通過種植一種植物，使同一生長環(huán)境中的另
外一種或多種植物的生長發(fā)育受到抑制，從而使所述"一種植物"在所述同一生長環(huán)境中替
代了所述"另外一種或多種植物"的方法，這種生物替代法屬于針對被替代植物的一種生物
防治方法。在本發(fā)明中，被替代的植物為黃頂菊，用以替代黃頂菊的植物為籽粒莧。 籽粒莧植株高大，株高一般為2m 4m，根系發(fā)達，并且在自然條件下，籽粒莧苗期
的生長速度比黃頂菊苗期的生長速度快，可以在黃頂菊苗期就能形成強大的郁閉度，擠占
5黃頂菊的生長空間，與黃頂菊爭奪光照、水分、養(yǎng)分等，從而抑制黃頂菊的生長。 籽粒莧的種植方法一般利用播種方法進行，本發(fā)明方法對籽粒莧的播種方式沒有
特別的限制，可以采用例如條播或撒播等，但是從更充分抑制黃頂菊生長和便于收獲籽粒
莧等方面綜合考慮，優(yōu)選采用條播方式種植籽粒莧。 本發(fā)明方法對籽粒莧播種的具體時間沒有特別限制，只要氣候條件適宜籽粒莧出 苗生長即可，即在自然播種期播種。例如，在河北地區(qū)，籽粒莧的適宜播種時間為4月中下 旬，黃頂菊的出苗時間一般為4月下旬，黃頂菊苗期生長緩慢，籽粒莧一般可在黃頂菊苗期 形成強大的郁閉度，擠占黃頂菊的生長空間，與黃頂菊爭奪光照、水分、養(yǎng)分等，從而形成對 黃頂菊生長的抑制。 在條播籽粒莧的情況下，本發(fā)明方法對種植行距沒有特別的限制。但是，從更充
分抑制黃頂菊生長、便于收獲籽粒莧并且收獲更多的籽粒莧等方面考慮，條播行距優(yōu)選為
30cm 40cm，如可以為30cm、32cm、34cm、36cm、38cm或40cm。如果行距過大，則可能不利于
對黃頂菊的抑制作用；如果行距過小，則可能不利于籽粒莧自身的生長。籽粒莧的播種深度一般為lcm 3cm，如可以為lcm、1. 5cm、2cm、2. 5cm或3cm。如
果播種深度過深，則可能不利于籽粒莧的出土 ；如果播種深度過淺，則可能不利于籽粒莧根
系的固定，從而影響籽粒莧的后期生長。 籽粒莧的種植密度一般為0. 5g/m2 0. 7g/m2，例如可以為0. 5g/m2、0. 55g/m2、 0. 6g/m2、0. 65g/m2、0. 7g/m2。如果種植密度過小，則可能不利于對黃頂菊加以抑制；如果種 植密度過大，則可能不利于籽粒莧自身的生長。 另外，當籽粒莧株高20cm 30cm時，統(tǒng)一對籽粒莧進行定苗處理，以便籽粒莧后 期能夠更好的生長，籽粒莧的定苗株距一般為10cm 15cm。 對于后期的養(yǎng)護，本發(fā)明沒有特別限定，采用常規(guī)的田間方法對籽粒莧進行養(yǎng)護 管理即可。 順便提及的是，除非另有說明，否則本文所述及的數值范圍包括端值以及兩端值 (即上限和下限)之間的任意值。 下文將通過實施例來對本發(fā)明進行進一步的說明，不過這些實施例僅為說明目 的，不應解釋為對本發(fā)明范圍的限制。
實施例
實施例1 在4月26日，采用條播的方式在黃頂菊發(fā)生地種植籽粒莧，種植行距為30cm，播種 深度為lcm，種植密度為0. 5g/tf，采用常規(guī)的田間方法對籽粒莧進行養(yǎng)護管理，等到籽粒莧 株高20cm 30cm時進行籽粒莧的定苗，定苗株距為15cm。到黃頂菊開花時對如下數據進 行測定，得出黃頂菊的出苗率為20%，平均株高為45cm，平均單株分支數為8個、平均單株 葉片數為20片、平均單株生物量為25g、平均可溶性蛋白含量為0. 5mg g—卞W，平均保護酶 含量為18. 9 AA470 min—1 g—卞W。
實施例2 12 除表1中所列內容之夕卜，實施例2 12采用與實施例1相同的方式實施。
比較例 在黃頂菊發(fā)生地不播種籽粒莧，到黃頂菊開花時對如下數據進行測定，得出黃頂菊的出苗率為92%、平均株高為185cm，平均單株分支數為575個、平均單株葉片數為1850 片、平均單株生物量為335g、平均可溶性蛋白含量為1. 17mg g—卞W，平均保護酶含量為 11. 5 AA470 min—1 g—丄FW。 各實施例和比較例所測得的黃頂菊的各項生理指標如表2所示。 表1各實施例所采用的種植方式
編號種植時間行距(cm)播種深度(cm)種植密度(g/m2)
實施例14月26日3010. 5
實施例24月27曰321. 50. 55
實施例34月28日3420. 6
實施例44月28日362. 50. 65
實施例54月28日3830. 7
實施例64月26日4010. 5
實施例74月27日301. 50. 55
實施例84月27日3220. 6
實施例94月26日342. 50. 65
實施例104月26日3630. 7
實施例114月27日3810. 5
實施例124月28日401. 50. 55 表2各實施例和比較例所測得的黃頂菊的各項參數
出苗率平均株平均單平均單平均單株平均可溶性平均保護酶含
編號高株分支株葉片生物量蛋白含量量(A
(% )(mg g—1A470 min—1
(cm)數(個)數(片)(g)
FW) g-卞W)
實施例12045820250. 518. 9
實施例22143618270. 5719編號出苗率 (% )平均株 高 (cm)平均單 株分支 數(個)平均單 株葉片 數(片)平均單株 生物量 (g)平均可溶性 蛋白含量 (mg g—1 FW)平均保護酶含 A470 min—1 g-物)
實施例31842616250. 5519. 3
實施例417. 242415210. 5419. 7
實施例515. 336314200. 519. 5
實施例614. 245722190. 4620. 1
實施例721. 243616290. 5819. 1
實施例819. 541414260. 5319. 4
實施例918. 740413240. 5619. 6
實施例1017. 439212210. 4819. 4
實施例1116. 537518200. 520
實施例121435414190. 4520. 2
比較例9218557518503351. 1711. 5 注平均單株生物量是指黃頂菊地上部分的平均單株生物量。 黃頂菊各指標的測定方法如下(每個小區(qū)為3X3m2，隨機選取) 出苗率根據種子的千粒重，計算小區(qū)的播種粒數，出苗后對相應小區(qū)的出苗數進
行計數，求算出苗率的平均值。 平均株高每小區(qū)5點取樣，每點取4株，用最小刻度為1mm的巻尺測定株高，計算 株高的平均值。 平均單株分支數和平均單株葉片數每個小區(qū)5點取樣，每點取4株進行計數并求 算平均值。 平均單株生物量每個小區(qū)5點取樣，每點取4株的地上部分，用烘箱在104t:殺 青15鐘后，在8(TC烘干至恒重。在電子天平上稱其干重。 平均可溶性蛋白含量每個小區(qū)5點取樣，每點取4株，每株取植株倒三葉一片， 混合后稱取0. 3g 0. 5g，剪碎于冷凍過的研缽中加提取液3ml，加少量石英砂，在冰浴 中快速研磨成勻漿，勻漿倒入離心管中，再用5ml提取液(分兩次)將研缽中勻漿洗入 離心管，然后在10000r/min (轉/分鐘)，4 °C條件下離心20min (分鐘)，上清液即為可 溶性蛋白質提取液。采用Gisnnopolitis的考馬斯亮藍法(Gisnnopolitis C， Nries S
8K.Superoxidedismutases occurrence in higher plants. Plant Physiology,1977，59 : 309-314.)進行測定。取O. lml酶液分別放入試管中，試管中再加Tris緩沖液0.9ml，空白 對照管加Tris緩沖液lml，然后各管分別再加入考馬斯亮藍染色液5ml，搖勻，在595nm波 長處測定吸光度(A)值。每個樣品重復3次。
標準曲線上齊得蛋白質含;M: (pg) x提取液呈(ml) 'W溶性級質的含呈=-
(mg.g 'FW) 樣品鮮重(g) X測定時提取液用量(ml) X 1000
平均保護酶含量(POD):每個小區(qū)5點取樣，每點取4株，稱取0. 5g左右樣品，加 入5mL提取緩沖液(內含1%聚乙烯聚吡咯烷酮)為提取液，冰浴研磨，然后轉入離心管， 在4t:下，10000r/min，離心10min。上清液為粗酶液。采用李合生的愈刨木酚法(李合生 主編，植物生理生化實驗原理和技術，高教出版社，北京2000)測定，在470nm波長下測定 樣品反應3min的吸光度，每30s(秒)讀取一次數據。每個樣品重復3次。
A A470XVt
過'n化物,活性(AA470 min—1 g-' FW)=-
WX VsXt 從上表2中的結果可以看出，籽粒莧對黃頂菊的生物替代作用顯著。本發(fā)明人在 進一步的試驗中，發(fā)現通過優(yōu)化籽粒莧的種植密度，可以進一步加強籽粒莧對黃頂菊的抑 制作用。從上表2可以看出，黃頂菊的出苗率降低80. 43% ，平均株高降低77. 30% ，平均單 株分支數減少98. 96%、平均單株葉片數減少99. 14%、平均單株生物量減少92. 54%、平均 可溶性蛋白含量減少52.99% (根據實施例3和比較例的數據進行計算而得)。而且，隨著 籽粒莧種植密度的增大，黃頂菊的出苗率、平均株高、平均分支數、平均葉片數、平均單株生 物量、平均可溶性蛋白含量等指標均有減小的趨勢。而且，隨著種植密度的增大，平均保護 酶含量增大，這是因為黃頂菊受到脅迫增大，因而剌激保護酶的增加，所以平均保護酶含量 增大。 本文中所描述的實施例僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施例所作的舉例說明。本發(fā)明所屬 技術領域的技術人員可以根據本發(fā)明所公開的內容對所描述的實施例進行各種修改，但是 由此修改而得到的沒有偏離本發(fā)明的實質的技術方案仍然落在所附權利要求書所限定的 范圍之內。
權利要求
一種控制黃頂菊外來入侵的生物替代方法，其特征在于，所述方法采用籽粒莧來對黃頂菊進行生物替代。
2. 如權利要求1所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧采用播種方式種植。
3. 如權利要求2所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧采用條播的方式種植。
4. 如權利要求3所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧的種植行距為30cm 40cm。
5. 如權利要求2 4任一項所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧的播種深度為 lcm 3cm。
6. 如權利要求2 5任一項所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧的種植密度為 0. 5g/m 0. 7g/m 。
7. 如權利要求2 6任一項所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧在株高20cm 30cm時定苗。
8. 如權利要求7所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧的定苗株距為10cm 15cm。
9. 如權利要求2 8任一項所述的生物替代方法，其中，所述籽粒莧在自然播種期播種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用籽粒莧替代黃頂菊的方法，所述方法采用籽粒莧來對黃頂菊進行生物替代。該方法可使黃頂菊的出苗率降低80.43％，平均株高降低77.30％，平均單株分支數減少98.96％、平均單株葉片數減少99.14％、平均單株生物量減少92.54％、平均可溶性蛋白含量減少52.99％，對黃頂菊的外來入侵可起到顯著的控制作用；籽粒莧為一種常見植物，種子容易獲得，種植方法簡單，易操作；籽粒莧是一種優(yōu)質的牧草，在控制黃頂菊種群數量的同時又能夠實現一定的經濟價值。
文檔編號A01M21/00GK101743836SQ20091026540
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權日2009年12月28日
發(fā)明者付衛(wèi)東, 吳鴻斌, 張國良, 王保廷, 王秋霞, 皇甫超河, 郭虎將, 韓穎 申請人:中國農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所