入侵性鼠尾粟属杂草的萌发生态与除草剂防控策略研究

《Invasive Plant Science and Management》：Seed germination ecology of Sporobolus pyramidalis and Sporobolus natalensis and herbicide options for their control

本刊推荐：为应对Sporobolus pyramidalis和S. natalensis（巨型鼠尾草）在澳大利亚东部农牧生态系统的入侵问题，研究人员系统开展了种子萌发生态学及苗后除草剂（POST）防控效力的研究。结果表明，高温（35/25℃）、光照及浅层土壤（0.5 cm）显著促进萌发，而S. natalensis表现出更强的渗透胁迫耐受性（-0.77 MPa）。苗后施用haloxyfop、clethodim等6种除草剂可有效控制其生长。该研究为制定综合治理策略提供了关键生态学与化学控制依据。

　　

在澳大利亚东部的牧场和农田中，两种名为巨型鼠尾草的入侵植物——金字塔形鼠尾粟（Sporobolus pyramidalis）和纳塔尔鼠尾粟（S. natalensis）正悄然蔓延。它们不仅挤占牧草生长空间，降低土地生产力，还能通过大量产生种子（每平方米高达8.5万粒）并借助动物、机械远距离传播，成为生态与农业系统的顽固威胁。更令人担忧的是，这些种子能在土壤中存活长达10年，常规治理手段难以根除。尽管此前已有研究关注其部分生物学特性，但对于其萌发生态的关键驱动因子及高效化学防控策略仍缺乏系统认知，这限制了针对性治理策略的制定。

为此，伊朗拉齐大学的Nasrin Teimoori与澳大利亚昆士兰大学的Bhagirath Singh Chauhan合作，在《Invasive Plant Science and Management》上发表了一项深入研究，系统阐明了温度、光照、水分胁迫与土壤埋深对两种鼠尾粟种子萌发和出苗的影响，并评估了11种苗后除草剂的防控效果。

研究团队主要通过室内受控环境下的萌发实验与室外盆栽试验开展研究。种子采自澳大利亚昆士兰州两个地点，分别代表S. pyramidalis和S. natalensis种群。实验设置了不同温度梯度（15/5℃至35/25℃）、光照条件（光暗交替与持续黑暗）、渗透势（0至-1.6 MPa）以及埋土深度（0至4 cm），系统记录萌发与出苗情况。除草剂试验则在室外进行，在植株生长至18–20叶期时喷施11种常见除草剂，28天后评估存活率与生物量。数据分析采用广义线性混合模型（GLMM）和三参数Sigmoid模型进行拟合与比较。

温度对萌发的影响

研究发现，两种物种的萌发显著受温度调控，且在35/25℃的光暗交替条件下萌发率最高（＞95%），而在15/5℃下则完全不萌发。值得注意的是，S. pyramidalis在较低温度（20/10℃）下仍能保持76%的萌发率，高于S. natalensis的55%，显示出更强的适应冷凉环境潜力，可能在气候变暖背景下进一步扩大其入侵范围。

光照对萌发的影响

光照是另一关键因子。在12小时光/12小时暗的条件下，两种物种萌发率均达96%；而在持续黑暗条件下，S. pyramidalis萌发率（41%）显著高于S. natalensis（15%）。这一结果说明S. pyramidalis对光照的依赖性较低，能够在更深土层或植被覆盖下萌发，因此可能更难防控。

渗透胁迫对萌发的影响

通过模拟水分胁迫环境，研究人员发现两种鼠尾粟的萌发随渗透势下降而显著降低。S. natalensis表现出更强的耐旱能力，其半抑制渗透势为-0.77 MPa，而S. pyramidalis为-0.59 MPa。在-0.8 MPa条件下，S. natalensis仍保持43%的萌发率，远高于S. pyramidalis的3%，说明前者在干旱环境中更具竞争优势。

埋藏深度对出苗的影响

埋藏深度深刻影响幼苗出苗。出苗率在0.5 cm深处最高（63%），随深度增加而急剧下降，至4 cm时完全不能出苗。这表明两种鼠尾粟均为浅层萌发型杂草，深耕处理可有效抑制其出苗，但需注意避免反复翻耕将种子重新带回表层。

除草剂的防控效果

在除草剂筛选中，haloxyfop、clethodim、butroxydim、glyphosate、glufosinate和paraquat对两种鼠尾粟均表现出优异防控效果，植株存活率和生物量显著下降。而clodinafop、cyhalofop等部分药剂效果较差。结果提示，在化学防控中应优先选用上述高效药剂，并注意轮换使用不同作用机制的化合物以延缓抗性发展。

本研究首次系统揭示了环境因子对两种入侵性鼠尾粟萌发与出苗的调控机制，并筛选出高效防控药剂，为综合治理体系的构建提供了关键依据。针对S. pyramidalis较强的暗萌发能力与S. natalensis突出的抗旱性，建议在实践中采用深耕结合苗后高效除草剂的策略，并注重生态与化学措施的协同应用。该成果不仅对澳大利亚东部地区的入侵植物治理具有直接指导意义，也为全球类似生态区的杂草防控提供了可借鉴的范例。