高海拔蒿属草原连续两年秋季施用除草剂对雀麦及其他植被的防控效果与生态响应研究

推荐：为应对入侵植物雀麦(Bromus tectorum)对北美蒿属(Artemisia spp.)生态系统的威胁，研究人员在落基山脉中部高海拔草原开展了两轮秋季除草剂(imazapic)防控实验。结果表明，低丰度雀麦种群可被有效抑制3-4年，但未显著提升本地植物丰富度或多年生草生产力，为"核心栖息地防御"管理框架提供了关键实证依据。

　　

在北美西部广袤的蒿属草原生态系统中，一种名为雀麦(Bromus tectorum)的入侵性冬季一年生禾草正引发连锁生态危机。这种19世纪引入的植物通过改变火情周期、排挤本地多年生禾草，已导致超过4000万公顷的蒿属栖息地退化。更严峻的是，气候变化和人类活动正推动其向高海拔的"核心栖息地"——那些仍保持较高原生植被完整性的山区扩展。传统管理多聚焦于重度入侵区域，但近年提出的"核心栖息地防御(defend the core)"框架主张将有限资源优先用于低入侵程度的优质生态系统保护。然而，这种前瞻性管理策略缺乏实证支持：在雀麦尚处低丰度的核心区域，除草剂防控能否奏效？会否意外损伤珍贵的本地植物多样性？

针对这一知识空白，来自蒙大拿州立大学等机构的研究团队在落基山脉中部海拔2000-2500米的百年谷(Centennial Valley)展开创新研究。该区域作为典型的山地大蒿(Artemisia tridentata ssp. vaseyana)群落，具有土壤湿度高、植物多样性丰富的特点，被认定为优先保护的核心栖息地。研究人员选择12个平均面积4公顷的南向山坡，这些样地在2017年预处理时雀麦盖度仅为8-13%，完美模拟了"早期防御"情景。实验设计采用配对样方对比，通过直升机在2017-2018年连续两年10月初喷洒105 g·ai·ha^-1
剂量的除草剂imazapic（商品名Plateau），并以塑料布覆盖建立相邻对照区。随后4年（2019-2022）的系统监测中，团队采用Daubenmire框架法记录植被盖度，并采集5种优势多年生禾草生物量，运用障碍模型(hurdle model)和线性混合效应模型等统计方法分析数据。

降水趋势
研究期间降水呈现显著年际波动，特别是2020年春季两地降水均低于30年平均值的异常干旱，为理解植被响应提供了自然实验条件。

雀麦盖度
在黏土质为主的羚羊峰(AP)区域，除草剂使雀麦盖度从预处理13%降至<1%，效果持续3年后于第4年反弹至对照水平；而在沙质土壤的东部沙丘(ES)区域，8%的初始盖度被压制4年仍未恢复。这种区域差异提示土壤类型可能通过影响种子库动态介导防控效果。

植物丰富度与优势种
令人意外的是，尽管记录到124种植物（65种为本地多年生草本），除草处理并未改变物种丰富度（维持4-5种/0.1m²
）。优势种分析显示：AP区处理组雀麦直到第4年才成为优势种，而对照组始终占据前两位；ES区处理组雀麦始终未登顶，反被沙漠庭芥(Alyssum desertorum)等非禾草取代。

功能群比例
本地多年生草本在处理组前两年占比显著提高（+4-5%），九叶饼干根(Lomatium triternatum)等关键野生动物食源植物表现突出。但多年生禾草生物量（54.9-88.6 kg·ha^-1
）未受处理影响，印证了低入侵压力下"零和博弈"的生态位分配模式。

讨论与意义
这项发表在《Rangeland Ecology》的研究首次证实：在雀麦入侵初期（盖度<15%），连续两年秋季施用imazapic可实现3-4年有效控制，且对高价值核心栖息地的植物多样性无负面影响。这一发现为"防御核心"策略提供了关键操作指南——当管理目标为保全生态功能而非短期牧草增产时，早期干预具有明确价值。研究同时揭示了地理异质性的重要性：沙质土壤区域可能因牲畜践踏增强防控持续性，这为精准管理提供了新思路。

值得关注的是，相比新型除草剂indaziflam（控制期更长但成本高10倍且可能损伤本地植物），imazapic以其13美元/公顷的低成本和精准时相选择（2-3叶期秋季施用），成为平衡经济性与生态安全性的优选。作者建议将除草剂纳入包含放牧调控、种子传播阻断等措施的适应性管理框架，并通过持续监测优化决策。这项研究不仅填补了高海拔蒿属草原入侵生态学的知识空白，更重塑了资源有限条件下"该在何处何时行动"的保育哲学——有时候，最有效的防御正是那些看似"为时过早"的前瞻之举。