专利名称：利用籽粒苋替代黄顶菊的方法
技术领域：
本发明涉及生态控制技术领域，尤其是黄顶菊的生物替代方法。
背景技术：
生物由原生存地经自然的或人为的途径侵入到另一个新环境，对入侵地的生物 多样性、农林牧渔业生产以及人类健康造成经济损失或生态灾难(万方浩，郭建英，王德 辉.中国外来入侵生物的危害与管理对策[J].生物多样性，2002， 10(1) :119-125.)，即为 生物入侵。在自然界中，生物入侵是一种普遍存在的现象，生物入侵的种类也包括了几乎 所有的生物类群，随着全球经济一体化，国际、国内贸易往来越来越频繁，生物成功入侵的 机率也大大增加。外来生物入侵能够对特定的生态系统的结构、功能及生态环境产生严重 的干扰与危害；外来生物入侵通过压制或排挤本地物种的方式改变食物链或食物网络组成 及结构，特别是外来杂草，在入侵地往往导致植物区系的多样性变得非常单一，并破坏可耕 地；外来生物入侵影响到每一个生态系统和生物区系，使成百上千的本地物种陷入灭绝境 地，加速了生物多样性的丧失和物种的灭绝；外来生物入侵可以威胁一个国家的生物安全， 危及一个国家的生态安全，危害一个国家的经济安全，损害一个国家的人民利益，甚至动摇 一个社会的稳定根基。 中国是一个地产丰富、物种繁多的农业大国，生物入侵对我国的影响尤为严重。外 来入侵生物与本地物种竞争生存空间、养分，危及本地物种特别是珍稀濒危物种的生存，造 成生物多样性的丧失，对我国生态系统的结构和功能产生不良影响；外来生物入侵对农田 园艺、草坪、森林、畜牧、水产等可带来直接经济危害；外来生物入侵通过改变入侵地的自然 生态系统、降低物种多样性从而对当地社会、文化甚至人们健康产生严重危害。生物入侵正 成为威胁我国农林业生产、生物多样性与生态环境的重要因素之一。 目前，我国已查明的记录在案的外来入侵生物有427种，其中植物病原微生物 55种(真菌30种、细菌6种、病毒10种、线虫9种)；植物244种(水生植物18种、陆生 226种)；动物128种(包括无脊椎动物、两栖爬行类、鱼类、哺乳类等)。黄顶菊(Flaveria bidentis(L. )Kimtze)是近年来入侵我国，对农业危害非常大的外来植物。
黄顶菊，属菊科堆心菊族黄顶菊属，为一年生草本，起源于南美洲，是一种喜光、喜 湿、耐盐碱、耐贫瘠、生长迅速、繁殖能力强、结实量极大的杂草，具有很强的抗逆性和环境 适应性。黄顶菊由于引种等原因传播到南非、埃及、英国、法国、澳大利亚、日本等国，成为世 界性的恶性入侵杂草。黄顶菊可以入侵多种生态环境，包括田边地头、沟渠边、河流湖泊边、 铁路公路边、房前屋后等地，一旦入侵，便可形成单一的优势群落，排斥本地物种，彻底改变 生态系统的物种组成、数量和营养结构。黄顶菊入侵农田后，与农作物争肥、争水、争光，抑 制农作物生长。在麦田生长黄顶菊后，可造成亩穗数降低、千粒重下降。在生长过黄顶菊的 土壤里种植大豆，其发芽能力降低(周显忠，刘丽云.浅谈新外来物种黄顶菊的危害与防治 [J].农技服务，2008， 25(1) :52-89.)。黄顶菊侵占性与抗逆性极强，生命力非常旺盛，通过 不断竟争，替代本地植物资源，对入侵地的生态系统造成不可逆转的破坏，引起严重的生物
3污染。黄顶菊的花期长，花粉量大，花期与大多数土著菊科交叉重叠。如果黄顶菊与发生区
域内的其他土著菊科植物属间杂交，就有可能导致形成新的危害性更大的物种。
自2001年在我国河北省衡水湖畔首次发现以来，由于缺乏有效的防控技术措施，
黄顶菊在河北省、天津市、山东省及河南省扩散蔓延，造成大面积危害，对我国粮食生产及
生态环境构成严重威胁。仅2007年，河北省黄顶菊疫情已扩大到11地市89县(区、市)，
严重危害面积达56万多亩。 黄顶菊能够随着扩散范围的扩大逐渐成为入侵种，其原因之一就是黄顶菊的根系 能分泌化感物质(植物或微生物分泌的一种对环境中其他植物或微生物有利或不利的代 谢分泌物)抑制其他植物生长(李香菊，张米茹，李咏军，等.黄顶菊水提取液对植物种子 发芽及胚根伸长的化感作用研究[J].杂草科学，2007， (4) :15-19.)。目前，对黄顶菊中的 化感物质研究和报道较多的主要为类黄酮(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.) 禾口噻吩类化合物(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.)。国内有研究表明，黄顶菊的花、根、茎、叶提取液对苋菜、狗尾草、藜种子萌发 均有化感作用，且与提取液浓度有关，表现在黄顶菊的提取液能降低种子的发芽率、胚根的 长度(李素静.黄顶菊化感作用的研究[J].陕西农业科学，2007， (6) :80-81.)。黄顶菊 不同提取物对小麦幼苗生长表现出不同程度的抑制作用，这种抑制活性随着各部分提取物 的浓度增加而增强，相同浓度下新鲜黄顶菊植株水提物对小麦幼苗生长的抑制作用强于其 根系水提液对小麦幼苗生长的抑制作用(陈艳.外来入侵杂草黄顶菊对小麦的化感作用分 析.2008，硕士论文.)。黄顶菊茎叶水提物对玉米、小麦、棉花、大豆、花生、马唐和反枝苋都 表现出不同程度的抑制作用，其中以对棉花的化感效应最强，在其浓度为0. 2g/mL时，对根 长和茎长的化感指数分别为-0. 85和-0. 88 (许文超，徐娇，陶哺，等.外来人侵植物黄顶菊 的化感作用初步研究[J].河北农业大学学报，2007，30(6) :63-67.)。 另外，黄顶菊根系非常发达，吸水能力极强，生长势强。它植株高大，枝叶非常稠 密，严重遮挡了其它生物生长所必需的阳光，挤占其它植物的生存空间，具有生态占位性， 久而久之就会形成植被单一，植物资源匮乏的恶劣生态环境。
目前治理黄顶菊的主要方法有 物理防治目前最有效的防除方法之一，4 8月份是黄顶菊营养生长期，也是铲 除黄顶菊的最佳时机，充分发动群众，对成片发生地区，先人力割除植株，再耕翻晒根，再拣 尽根茬，然后焚烧，做到斩草除根，随发现，随拔除。但物理防治消耗大量的人力物力，效率 低，对于危害严重、面积大的地方不适用。 化学防治利用化学防治是控制黄顶菊的主要方法之一，灭生性除草剂草甘膦、百 草枯对防治黄顶菊有较好的效果，激素类除草剂对防治黄顶菊有特效(王秋霞，张宏军，郭 美霞，等.外来入侵杂草黄顶菊的化学防除[J].生态环境，2008，17(3) :1184-1189.)。但 化学防治对土壤中的种子效果差，不能根除黄顶菊，并且对人类健康和非靶标物种来说都 有太多的威胁。另外，随着化学药剂的大量使用，黄顶菊的抗性将会不断增加，药剂昂贵的 价格以及重复施用的必要性经常使连续施药防治变得不太可能。
生物防治利用天敌动物或者致病微生物来防治黄顶菊尚处于试验阶段，还不能 彻底有效地伊除黄顶菊。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种生物替代方法来控制黄顶菊的外来入侵， 本发明的技术方案如下 1、一种控制黄顶菊外来入侵的生物替代方法，其特征在于，所述方法采用籽粒苋 (Ama屋thus hypochondriacus L)来对黄顶菊进行生物替代。 2、如技术方案1所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋采用播种方式种植。
3、如技术方案2所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋采用条播的方式种植。
4、如技术方案3所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋的种植行距为30cm 40cm。 5、如技术方案2 4任一项所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋的播种深度为 lcm 3cm。 6、如技术方案2 5任一项所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋的种植密度为 0. 5g/m 0. 7g/m 。 7、如技术方案2 6任一项所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋在株高 20cm 30cm时定苗。 8、如技术方案7所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋的定苗株距为10cm 15cm。 9、如技术方案2 8任一项所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋在自然播种期 播种。 本发明提供的控制黄顶菊外来入侵的生物替代方法具有以下优点该方法可使黄 顶菊的出苗率降低80. 43%，平均株高降低77. 30%，平均单株分支数减少98. 96%、平均单 株叶片数减少99. 14%、平均单株生物量减少92. 54%、平均可溶性蛋白含量减少52. 99%， 对黄顶菊的外来入侵的控制作用显著；采用籽粒苋对黄顶菊进行生物替代，种子容易获得， 种植方法简单，易操作，可免除物理防治消耗的大量人力物力；籽粒苋为一种常见植物，可 免除化学防治对人类健康和非靶标物种的威胁；籽粒苋还是一种优质的牧草，在控制黄顶 菊种群数量的同时又能够实现一定的经济价值。
具体实施例方式
如前文所述，本发明提供了一种控制黄顶菊外来入侵的生物替代方法，所述方法 采用籽粒苋来对黄顶菊进行生物替代。 在本发明中，术语"生物替代法"是指通过种植一种植物，使同一生长环境中的另
外一种或多种植物的生长发育受到抑制，从而使所述"一种植物"在所述同一生长环境中替
代了所述"另外一种或多种植物"的方法，这种生物替代法属于针对被替代植物的一种生物
防治方法。在本发明中，被替代的植物为黄顶菊，用以替代黄顶菊的植物为籽粒苋。 籽粒苋植株高大，株高一般为2m 4m，根系发达，并且在自然条件下，籽粒苋苗期
的生长速度比黄顶菊苗期的生长速度快，可以在黄顶菊苗期就能形成强大的郁闭度，挤占
5黄顶菊的生长空间，与黄顶菊争夺光照、水分、养分等，从而抑制黄顶菊的生长。 籽粒苋的种植方法一般利用播种方法进行，本发明方法对籽粒苋的播种方式没有
特别的限制，可以采用例如条播或撒播等，但是从更充分抑制黄顶菊生长和便于收获籽粒
苋等方面综合考虑，优选采用条播方式种植籽粒苋。 本发明方法对籽粒苋播种的具体时间没有特别限制，只要气候条件适宜籽粒苋出 苗生长即可，即在自然播种期播种。例如，在河北地区，籽粒苋的适宜播种时间为4月中下 旬，黄顶菊的出苗时间一般为4月下旬，黄顶菊苗期生长缓慢，籽粒苋一般可在黄顶菊苗期 形成强大的郁闭度，挤占黄顶菊的生长空间，与黄顶菊争夺光照、水分、养分等，从而形成对 黄顶菊生长的抑制。 在条播籽粒苋的情况下，本发明方法对种植行距没有特别的限制。但是，从更充
分抑制黄顶菊生长、便于收获籽粒苋并且收获更多的籽粒苋等方面考虑，条播行距优选为
30cm 40cm，如可以为30cm、32cm、34cm、36cm、38cm或40cm。如果行距过大，则可能不利于
对黄顶菊的抑制作用；如果行距过小，则可能不利于籽粒苋自身的生长。籽粒苋的播种深度一般为lcm 3cm，如可以为lcm、1. 5cm、2cm、2. 5cm或3cm。如
果播种深度过深，则可能不利于籽粒苋的出土 ；如果播种深度过浅，则可能不利于籽粒苋根
系的固定，从而影响籽粒苋的后期生长。 籽粒苋的种植密度一般为0. 5g/m2 0. 7g/m2，例如可以为0. 5g/m2、0. 55g/m2、 0. 6g/m2、0. 65g/m2、0. 7g/m2。如果种植密度过小，则可能不利于对黄顶菊加以抑制；如果种 植密度过大，则可能不利于籽粒苋自身的生长。 另外，当籽粒苋株高20cm 30cm时，统一对籽粒苋进行定苗处理，以便籽粒苋后 期能够更好的生长，籽粒苋的定苗株距一般为10cm 15cm。 对于后期的养护，本发明没有特别限定，采用常规的田间方法对籽粒苋进行养护 管理即可。 顺便提及的是，除非另有说明，否则本文所述及的数值范围包括端值以及两端值 (即上限和下限)之间的任意值。 下文将通过实施例来对本发明进行进一步的说明，不过这些实施例仅为说明目 的，不应解释为对本发明范围的限制。
实施例
实施例1 在4月26日，采用条播的方式在黄顶菊发生地种植籽粒苋，种植行距为30cm，播种 深度为lcm，种植密度为0. 5g/tf，采用常规的田间方法对籽粒苋进行养护管理，等到籽粒苋 株高20cm 30cm时进行籽粒苋的定苗，定苗株距为15cm。到黄顶菊开花时对如下数据进 行测定，得出黄顶菊的出苗率为20%，平均株高为45cm，平均单株分支数为8个、平均单株 叶片数为20片、平均单株生物量为25g、平均可溶性蛋白含量为0. 5mg g—卞W，平均保护酶 含量为18. 9 AA470 min—1 g—卞W。
实施例2 12 除表1中所列内容之夕卜，实施例2 12采用与实施例1相同的方式实施。
比较例 在黄顶菊发生地不播种籽粒苋，到黄顶菊开花时对如下数据进行测定，得出黄顶菊的出苗率为92%、平均株高为185cm，平均单株分支数为575个、平均单株叶片数为1850 片、平均单株生物量为335g、平均可溶性蛋白含量为1. 17mg g—卞W，平均保护酶含量为 11. 5 AA470 min—1 g—丄FW。 各实施例和比较例所测得的黄顶菊的各项生理指标如表2所示。 表1各实施例所采用的种植方式
编号种植时间行距(cm)播种深度(cm)种植密度(g/m2)
实施例14月26日3010. 5
实施例24月27曰321. 50. 55
实施例34月28日3420. 6
实施例44月28日362. 50. 65
实施例54月28日3830. 7
实施例64月26日4010. 5
实施例74月27日301. 50. 55
实施例84月27日3220. 6
实施例94月26日342. 50. 65
实施例104月26日3630. 7
实施例114月27日3810. 5
实施例124月28日401. 50. 55 表2各实施例和比较例所测得的黄顶菊的各项参数
出苗率平均株平均单平均单平均单株平均可溶性平均保护酶含
编号高株分支株叶片生物量蛋白含量量(A
(% )(mg g—1A470 min—1
(cm)数(个)数(片)(g)
FW) g-卞W)
实施例12045820250. 518. 9
实施例22143618270. 5719编号出苗率 (% )平均株 高 (cm)平均单 株分支 数(个)平均单 株叶片 数(片)平均单株 生物量 (g)平均可溶性 蛋白含量 (mg g—1 FW)平均保护酶含 A470 min—1 g-物)
实施例31842616250. 5519. 3
实施例417. 242415210. 5419. 7
实施例515. 336314200. 519. 5
实施例614. 245722190. 4620. 1
实施例721. 243616290. 5819. 1
实施例819. 541414260. 5319. 4
实施例918. 740413240. 5619. 6
实施例1017. 439212210. 4819. 4
实施例1116. 537518200. 520
实施例121435414190. 4520. 2
比较例9218557518503351. 1711. 5 注平均单株生物量是指黄顶菊地上部分的平均单株生物量。 黄顶菊各指标的测定方法如下(每个小区为3X3m2，随机选取) 出苗率根据种子的千粒重，计算小区的播种粒数，出苗后对相应小区的出苗数进
行计数，求算出苗率的平均值。 平均株高每小区5点取样，每点取4株，用最小刻度为1mm的巻尺测定株高，计算 株高的平均值。 平均单株分支数和平均单株叶片数每个小区5点取样，每点取4株进行计数并求 算平均值。 平均单株生物量每个小区5点取样，每点取4株的地上部分，用烘箱在104t:杀 青15钟后，在8(TC烘干至恒重。在电子天平上称其干重。 平均可溶性蛋白含量每个小区5点取样，每点取4株，每株取植株倒三叶一片， 混合后称取0. 3g 0. 5g，剪碎于冷冻过的研钵中加提取液3ml，加少量石英砂，在冰浴 中快速研磨成匀浆，匀浆倒入离心管中，再用5ml提取液(分两次)将研钵中匀浆洗入 离心管，然后在10000r/min (转/分钟)，4 °C条件下离心20min (分钟)，上清液即为可 溶性蛋白质提取液。采用Gisnnopolitis的考马斯亮蓝法(Gisnnopolitis C， Nries S
8K.Superoxidedismutases occurrence in higher plants. Plant Physiology,1977，59 : 309-314.)进行测定。取O. lml酶液分别放入试管中，试管中再加Tris缓冲液0.9ml，空白 对照管加Tris缓冲液lml，然后各管分别再加入考马斯亮蓝染色液5ml，摇匀，在595nm波 长处测定吸光度(A)值。每个样品重复3次。
标准曲线上齐得蛋白质含;M: (pg) x提取液呈(ml) 'W溶性级质的含呈=-
(mg.g 'FW) 样品鲜重(g) X测定时提取液用量(ml) X 1000
平均保护酶含量(POD):每个小区5点取样，每点取4株，称取0. 5g左右样品，加 入5mL提取缓冲液(内含1%聚乙烯聚吡咯烷酮)为提取液，冰浴研磨，然后转入离心管， 在4t:下，10000r/min，离心10min。上清液为粗酶液。采用李合生的愈刨木酚法(李合生 主编，植物生理生化实验原理和技术，高教出版社，北京2000)测定，在470nm波长下测定 样品反应3min的吸光度，每30s(秒)读取一次数据。每个样品重复3次。
A A470XVt
过'n化物,活性(AA470 min—1 g-' FW)=-
WX VsXt 从上表2中的结果可以看出，籽粒苋对黄顶菊的生物替代作用显著。本发明人在 进一步的试验中，发现通过优化籽粒苋的种植密度，可以进一步加强籽粒苋对黄顶菊的抑 制作用。从上表2可以看出，黄顶菊的出苗率降低80. 43% ，平均株高降低77. 30% ，平均单 株分支数减少98. 96%、平均单株叶片数减少99. 14%、平均单株生物量减少92. 54%、平均 可溶性蛋白含量减少52.99% (根据实施例3和比较例的数据进行计算而得)。而且，随着 籽粒苋种植密度的增大，黄顶菊的出苗率、平均株高、平均分支数、平均叶片数、平均单株生 物量、平均可溶性蛋白含量等指标均有减小的趋势。而且，随着种植密度的增大，平均保护 酶含量增大，这是因为黄顶菊受到胁迫增大，因而剌激保护酶的增加，所以平均保护酶含量 增大。 本文中所描述的实施例仅是对本发明的优选实施例所作的举例说明。本发明所属 技术领域的技术人员可以根据本发明所公开的内容对所描述的实施例进行各种修改，但是 由此修改而得到的没有偏离本发明的实质的技术方案仍然落在所附权利要求书所限定的 范围之内。
权利要求
一种控制黄顶菊外来入侵的生物替代方法，其特征在于，所述方法采用籽粒苋来对黄顶菊进行生物替代。
2. 如权利要求1所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋采用播种方式种植。
3. 如权利要求2所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋采用条播的方式种植。
4. 如权利要求3所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋的种植行距为30cm 40cm。
5. 如权利要求2 4任一项所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋的播种深度为 lcm 3cm。
6. 如权利要求2 5任一项所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋的种植密度为 0. 5g/m 0. 7g/m 。
7. 如权利要求2 6任一项所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋在株高20cm 30cm时定苗。
8. 如权利要求7所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋的定苗株距为10cm 15cm。
9. 如权利要求2 8任一项所述的生物替代方法，其中，所述籽粒苋在自然播种期播种。
全文摘要
本发明提供了一种利用籽粒苋替代黄顶菊的方法，所述方法采用籽粒苋来对黄顶菊进行生物替代。该方法可使黄顶菊的出苗率降低80.43％，平均株高降低77.30％，平均单株分支数减少98.96％、平均单株叶片数减少99.14％、平均单株生物量减少92.54％、平均可溶性蛋白含量减少52.99％，对黄顶菊的外来入侵可起到显著的控制作用；籽粒苋为一种常见植物，种子容易获得，种植方法简单，易操作；籽粒苋是一种优质的牧草，在控制黄顶菊种群数量的同时又能够实现一定的经济价值。
文档编号A01M21/00GK101743836SQ20091026540
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者付卫东, 吴鸿斌, 张国良, 王保廷, 王秋霞, 皇甫超河, 郭虎将, 韩颖 申请人:中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所