魏代紅，張衛(wèi)國，王 瑩，衛(wèi)萬榮

（草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州730020）

豆科牧草來源匱乏始終是制約高寒牧區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展的短板之一［1-2］。造成這一局勢的原因主要來自于高寒草地資源的天然屬性，在草地地上生物量組成中，可食豆科牧草的貢獻(xiàn)率一般均在5%以下［3-4］，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足家畜對蛋白質(zhì)的生理需求［5］。為解決蛋白質(zhì)來源不足的問題，很重要的一個(gè)技術(shù)途徑就是建植豆科牧草人工草地。但在具體實(shí)施中，目前還存在諸多限制因素，除了優(yōu)良栽培草種因適應(yīng)性問題而導(dǎo)致選擇性有限外［6］，更為重要的限制因素則是鼢鼠（Myospalax）的危害［7］。目前，控制鼢鼠危害的方法雖然有很多，但始終囿于人工捕捉和化學(xué)藥物毒殺的傳統(tǒng)框架之內(nèi)，不僅成本高，而且次生危害很大［8］。研究表明，鼢鼠對豆科等軸根系植物具有強(qiáng)烈的采食偏向性，而對禾本科等須根系植物則表現(xiàn)為相對冷淡乃至于規(guī)避［9-10］。因此，利用禾草等具有趨避作用的植物在豆科草地外圍建立隔離帶用于防控鼢鼠危害，不僅在理論上是可行的［11］，而且可以消除現(xiàn)有傳統(tǒng)方法的弊端，并能大幅度降低實(shí)施成本，甚至獲得額外的附加收益。鑒于此，本研究采用在豆科草地外圍種植禾草隔離帶的方式，從草種選擇、隔離帶寬度、種植方式等技術(shù)環(huán)節(jié)對此種方法的有效性和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了探索。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

試驗(yàn)地設(shè)于甘南藏族自治州合作市畜牧綜合實(shí)驗(yàn)場院內(nèi)西側(cè)飼料地內(nèi)。地理坐標(biāo)為N 33°16′28″，E 100°45′35″，海拔2920m。屬高寒微潤型氣候，年均降水量545mm，約75%集中于7-9月，年均蒸發(fā)量1222mm；年均氣溫-2℃，絕對最高氣溫28℃，絕對最低氣溫-25℃，平均無霜期48d；日照充足，年日照時(shí)數(shù)2 583.9h。土壤為高寒草甸土，有機(jī)質(zhì)含量為270.9g·kg-1，全 N為7.89 g·kg-1，全P為1.68g·kg-1，輕壤。自然植被為亞高山草甸，2008年開墾為飼料地，主要種植燕麥（Avenasativa）、箭舌豌豆（Viciasativa）、紫花苜蓿（Medicagosativa）等栽培牧草，本研究地于2013年撂荒，前作物為紫花苜蓿，總面積約2.5hm2。自然災(zāi)害頻繁，主要是霜凍、寒潮，強(qiáng)降溫、大雪、冰雹和秋季洪澇等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 供試因素及處理水平 豆科牧草統(tǒng)一選用多年生紫花苜蓿。

試驗(yàn)采用兩因數(shù)多水平全區(qū)設(shè)計(jì)。保護(hù)植物設(shè)一年生燕麥（AvenasativaG1）、短期多年生垂穗披堿草（Elymusnutans，G2）、長期多年生紫羊茅（Festucarubra，G3）和3個(gè)草種混合（G4）4個(gè)處理水平。隔離帶寬度設(shè)1m（I1）、3m（I2）和5m（I3）3個(gè)處理水平。共12個(gè)處理組合（表1）。

表1 供試因素、水平及處理組合Table 1 Test plants，level and treatment combination

1.2.2 試驗(yàn)地設(shè)置 為了便于試驗(yàn)地布局和保護(hù)帶建植，并保證外部開放條件的一致性，區(qū)組的劃分依據(jù)是具有相同隔離帶寬度為一個(gè)區(qū)組，以4個(gè)草種為1個(gè)重復(fù)且每個(gè)重復(fù)里的草種隨機(jī)排列，每個(gè)區(qū)組中有3次重復(fù)共12個(gè)樣地。為了保證各區(qū)組處理樣地外環(huán)境（天然植被）的一致性，其中I1（1m的隔離帶），I2（3m的隔離帶）區(qū)組同行排列，I3（5m的隔離帶）區(qū)組分行排列。對照樣地隨機(jī)設(shè)置在隔離帶外，重復(fù)3次。行距10m，區(qū)組間隔5m，樣地間隔0.5m，均不作任何形式的保護(hù)處理。樣地面積12m2（3m×4m），試驗(yàn)地面積約2600m2。樣地設(shè)置如圖1所示。

1.2.3 樣地及隔離帶建植 2014年4月25日至4月29日以先建植豆科樣地后建植禾草隔離帶的順序依次實(shí)施。試驗(yàn)地在耕翻耙耱后采用化學(xué)除草劑（先用氟樂靈滅殺禾本科雜草，再用撲殺凈殺滅闊葉雜草）統(tǒng)一除草，并按18.5g·m-2的用量施以磷酸二銨。苜蓿的用種量為3g·m-2，撒播，覆土厚度0.5cm；燕麥的單播用種量為10g·m-2，條播，覆土厚度4.0cm，行距20cm；垂穗披堿草的用種量為4.5g·m-2，條播，覆土厚度2.5cm，行距15cm；紫羊茅的用種量為3.0g·m-2，條播，覆土厚度2.5 cm，行距15cm；混播用種量為各草種單播用種量的1/2，將垂穗披堿草和紫羊茅混合，與燕麥相隔條播，行距統(tǒng)一為15cm。

1.3 樣地觀測

2014年8月、10月各觀測一次，2015年4月、6月、8月、10月各觀測一次，數(shù)取各樣地鼠丘數(shù)，并在每次觀測后將已數(shù)鼠丘進(jìn)行標(biāo)記，將各次觀測到的鼠丘予以區(qū)分，并以各處理樣地鼠丘的平均數(shù)表示侵入率。與此同時(shí)，統(tǒng)計(jì)各樣地鼠丘覆蓋面積，并以覆蓋面積占樣地的總面積表示鼢鼠破壞率。

1.4 數(shù)據(jù)分析

將草種和隔離帶寬度作為兩個(gè)不同的變量，采用SPSS（11.0）軟件作單因素方差分析，分別分析鼠丘數(shù)和破壞率的差異性；再以草種和隔離帶寬度作為變量，采用SPSS（11.0）軟件作雙因素方差分析，分析鼠丘數(shù)和破壞率的差異性；如具有顯著性，則采用Duncan比較法進(jìn)行多重比較分析，若無顯著作用，則不做多重比較。數(shù)據(jù)整理和圖表制作采用Excel 2007軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 保護(hù)效果

由表2可知，12個(gè)處理組合的鼢鼠侵入率均極顯著低于無保護(hù)處理（CK）（P＜0.01）。其中，G1I3和G4I3處理連續(xù)兩年侵入率均為0，G1I2，G2I3和G4I23個(gè)處理為0.33，而且均發(fā)生在建植次年（2015）；侵入率最高的處理為G2I1和G2I2，兩年合計(jì)分別為1.67和1.33，并同樣表現(xiàn)為次年高于當(dāng)年。

2.2 保護(hù)植物

在所選3個(gè)禾草單播和1個(gè)混播處理中，燕麥單播和混播處理的防護(hù)效果最佳（圖2），樣地的平均侵入率均為0.67，極顯著（P＜0.01）低于CK（4.00）、垂穗披堿草（3.33）和紫羊茅（2.67）。

表2 各處理組合鼢鼠土丘數(shù)Table 2 The numbers of zokor mount in treatment combinations

圖2 不同保護(hù)植物的保護(hù)效果Fig.2 Preventive effect of different grasses

2.3 隔離帶寬度

鼢鼠的侵入率隨隔離帶寬度的增加而顯著下降（圖3），3個(gè)寬度水平間的差異均達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01）。但1m隔寬的侵入率與對照的差異未達(dá)到顯著水平，3m和5m隔寬的侵入率則極顯著低于對照。

圖3 不同隔離帶寬度的保護(hù)效果Fig.3 Preventive effect of different isolation width

2.4 破壞率

破壞率與侵入率的試驗(yàn)結(jié)果極為相似，所有處理均極顯著（P＜0.01）低于對照。在所有處理中，破壞率最高的（G3I1）為3.44%，最低的（G1I3，G4I3）為0.00%，平均為1.33%，分別比對照（7.45）減少53.83%，100.00%和82.39%（圖4）。雖然鼠丘大小存在一定差異，但不同禾草（含禾草混播）和隔離帶寬度間的破壞率與鼠丘侵入率卻依然呈現(xiàn)為完全相同的變化趨勢（圖5、圖6），說明鼠丘數(shù)量與鼠丘對植被的覆蓋率存在高度正相關(guān)，二者在表示鼢鼠危害程度上可以相互替代。

圖4 各處理組合下的破壞率比較Fig.4 Damage rate under different treatment combinations

圖5 不同保護(hù)植物下的破壞率比較Fig.5 Damage rate under different preventive grasses

圖6 不同隔離帶寬度下的破壞率比較Fig.6 Damage rate under different isolation width

3 討論

在鼢鼠分布區(qū)建植以豆科植物為主體的人工草地，常因鼢鼠的侵入而遭受嚴(yán)重破壞，甚至成為該地區(qū)大面積種植豆科植物最重要的限制性因素之一［12］。因此，如何防范鼢鼠危害，是這類地區(qū)發(fā)展豆科人工草地的一個(gè)重要課題。目前，物理捕殺和藥物毒殺依然是實(shí)踐中最主要的防控手段，但該方法不僅效率低、成本高、污染和破壞環(huán)境，而且防控效果的持續(xù)時(shí)間也極為有限，只是一種應(yīng)急性的治標(biāo)之策［13］。利用生物間相生相克的生態(tài)關(guān)系控制有害生物的思路和做法由來已久，并在許多領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用，如農(nóng)業(yè)上為了防蟲、防病、防雜草而廣泛實(shí)行的混播、間作技術(shù)，就是利用生物間相生相克原理防控有害生物的成功典范［14］。然而，這樣的思路在鼠害防治領(lǐng)域的研究報(bào)道和應(yīng)用實(shí)踐卻極為罕見。

鼢鼠屬典型的營地下生活的鼠類，其食物來源主要取自于植物的地下部分。研究表明，鼢鼠對軸根型、根莖型［15］植物的根系以及植物的塊根、塊莖［16］有強(qiáng)烈的取食偏好性，而對禾草等須根型植物的根系則極少采食，并在棲息地選擇上表現(xiàn)出對禾草型草地明顯的規(guī)避取向［17］。因此，充分利用鼢鼠的這一習(xí)性，在豆科草地的外圍建植禾草隔離帶，不僅可以起到防止鼢鼠入侵的效果，而且可以徹底杜絕傳統(tǒng)防控措施對環(huán)境的負(fù)面影響，并可增加草地的牧草產(chǎn)出。鑒于此，本研究采用苜蓿作為被保護(hù)豆科植物，以燕麥、垂穗披堿草和紫羊茅作為保護(hù)植物，分別就禾草選擇、建植方式和隔離帶寬度等技術(shù)問題進(jìn)行了研究。

苜蓿素有“牧草之王”的美譽(yù)，是我國種植面積最大的豆科草種，具有軸根系植物的典型特征。其主根與側(cè)根的重量之比為9∶1，容量之比為6∶1，地上與地下生物量之比為7∶1，主根入土深度達(dá)2～6m以上［18］。此外，苜蓿的根不僅有良好的適口性［19］，而且營養(yǎng)價(jià)值很高，其粗蛋白質(zhì)含量達(dá)16%～22%，一般為18%左右［20］，是鼢鼠中最受青睞的植物之一［21］。因此，選擇苜蓿作為供試豆科草種具有較高的代表性。燕麥?zhǔn)歉吆羺^(qū)種植歷史最為悠久、種植面積最大的一年生禾本科牧草［22］，垂穗披堿草和紫羊茅是高寒草甸中最為常見的多年生禾本科牧草，也是當(dāng)?shù)亟ㄖ踩斯げ莸刈钪饕牟莘N。選擇這3種禾草作為保護(hù)植物，不僅分別代表了一年生、短期多年生和長期多年生3種生活型，使研究結(jié)果的科學(xué)內(nèi)涵更為廣泛，而且還能充分保證研究結(jié)果的實(shí)用性。

在本研究中，所選3種須根型禾草對鼢鼠的侵入均有顯著的隔離作用，其單播效果的排序?yàn)椋阂荒晟径唐诙嗄晟鹃L期多年生。但3種生活型禾草混播處理時(shí)，其隔離效果卻與一年生禾草單播的效果非常類似，并同樣顯著優(yōu)于短期多年生和長期多年生單播。這一結(jié)果既證實(shí)了須根型禾草對鼢鼠的“排斥”性，同時(shí)也證明了不同須根型禾草在阻隔鼢鼠入侵效果上的種間和生活型間的差異。另外，本研究僅包含建植當(dāng)年和次年的測定數(shù)據(jù)，多年生禾草的充分發(fā)育一般需要2年以上的時(shí)間［23］，因而其結(jié)果的實(shí)際價(jià)值難免受到觀測時(shí)間的局限。再者，不同種禾草的次生代謝物［24］和營養(yǎng)物質(zhì)的組成［25］也存在一定差異，不同禾草間所表現(xiàn)出的保護(hù)效果差異，是否受到了此類因素的影響，同樣需要進(jìn)一步證實(shí)。

隔離寬度是除草種之外另一影響防控效果的重要因素。在本研究所設(shè)的3個(gè)寬度水平內(nèi)，防控效果隨隔離寬度的增加而顯著增加。但寬度的增加畢竟受到實(shí)際需要的限制，不能只考慮防護(hù)效果而無限地增加寬度。因此確定一個(gè)既可保證防護(hù)效果，又可避免無效投入的寬度取值，是本研究需要解決的基本問題之一。本研究結(jié)果表明，無論何種牧草，1m的隔離寬度基本無效；但上升至3m時(shí)，所有草種的防護(hù)效果均有所顯現(xiàn)，其中燕麥和混播的效果與對照的差異已達(dá)極顯著水平（P＜0.01），而垂穗披堿草和紫羊茅的效果則較為有限；只有達(dá)到5m時(shí)，所有草種的防護(hù)效果才全部達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01）。這說明，隔離帶寬度的有效距離對于燕麥或包括燕麥在內(nèi)的混播處理而言，至少應(yīng)保持在3m或3m以上，而對于垂穗披堿草和紫羊茅而言，其有效寬度應(yīng)在3～5m之間，而最佳取值范圍很可能在4～5m。

4 結(jié)論

在豆科人工草地外圍種植一定寬度的禾本科牧草隔離帶可以有效地阻止鼢鼠的侵入，平均較無隔離保護(hù)減少破壞量82.4%。用以建植隔離帶的禾本科牧草以須根型一年生植物單播或須根型一年生、少年生和多年生牧草混播效果最佳，少年生、多年生牧草單播效果相對較差。隔離帶寬度應(yīng)保持在3～5m之間。