高草草原中野生欧防风（Pastinaca sativa L.）防控的本地阔叶草安全施药量：florpyrauxifen-benzyl 低剂量效应及与 imazapic 混用评价

《Invasive Plant Science and Management》：Exploring forb-safe rates of florpyrauxifen-benzyl for wild parsnip (Pastinaca sativa L.) control in tallgrass prairies

　　

野生欧防风（Pastinaca sativa L.）是一种入侵性多年生植物，可入侵高草草原。本地阔叶草本植物（native forbs）的存在阻止了可防除 P. sativa 的除草剂进行撒施（broadcast applications），因为目标本地阔叶草本对所用除草剂敏感。Florpyrauxifen-benzyl 可能在低施药量下防除 P. sativa；结合本地阔叶草本对 florpyrauxifen-benzyl 的耐受性，可能允许撒施。研究人员开展研究以评价 florpyrauxifen-benzyl 施药对 P. sativa 的有效性，确定何种施药量可消除95%的 P. sativa，以及本地阔叶草本是否耐受撒施。初步试验发现，P. sativa 在处理后60天（60 DAT）对低至3.7 g ai ha^?1的 florpyrauxifen-benzyl 敏感。进一步试验发现，1.7 g ha^?1使 P. sativa 种群降低95%。同时在受 P. sativa 入侵的高草草原开展的研究证实，单用 florpyrauxifen-benzyl（14.7 g ha^?1）在处理后1年（1 YAT）使 P. sativa 植株密度降低 >85%，且减量（11 g ha^?1）与 imazapic（35 g ae ha^?1）混用效果相当。这些处理在1 YAT降低本地阔叶草本盖度（与未处理对照相比最多降低25%）；然而，影响因阔叶草本物种而异。在8种常见本地阔叶草本中，3种在1 YAT被单用 florpyrauxifen-benzyl 降低。对于其中2种对较高 florpyrauxifen-benzyl 施药量敏感的物种，当施用减量的 florpyrauxifen-benzyl 与 imazapic 混用时，未在1 YAT观察到盖度降低。Florpyrauxifen-benzyl 在低施药量（0.9至3.7 g ha^?1）下可有效防除 P. sativa；虽然一些本地阔叶草本耐受春季撒施，但其他种类对较高施药量（11至14.7 g ha^?1）敏感。需要进一步研究量化可提供可接受 P. sativa 防效的施药量对受侵染高草草原中本地阔叶草本是否安全。

管理意义：Pastinaca sativa（野生欧防风）是一种入侵性多年生植物，已入侵美国中西部大部分地区。研究表明，它可与本地阔叶草本竞争，降低其盖度和存活。虽然已知有效管理措施，但由于对本地阔叶草本缺乏安全性，在高草草原的大范围入侵中很少采用这些方法。Florpyrauxifen-benzyl 是一种可能可撒施的潜在选择，因为其被建议对 P. sativa 有效且对本地阔叶草本造成最小损害。为此，评价了春季在莲座期（rosette stage）施用于 P. sativa 的 florpyrauxifen-benzyl 的有效性。结果证实，florpyrauxifen-benzyl 在低施药量（≤3 g ai ha^?1）下可有效防除 P. sativa，且一次施用可在2年内阻止任何种子生产。然而，较高施药量（14.7 g ha^?1）的 florpyrauxifen-benzyl 在处理后1年降低本地阔叶草本盖度。不过，影响仅针对8种常见物种中的3种，且较低施药量和时间可减少这种伤害。虽然需要进一步研究以了解哪些本地阔叶草本物种对该除草剂敏感，但减量施用（≤3 g ha^?1）显示出在仍然提供 P. sativa 防效的同时进一步限制对本地阔叶草本伤害的前景。

研究背景与问题：高草草原（tallgrass prairies）是美国重要生态系统，是生物多样性热点，支持珍稀濒危植物和动物，同时具有碳汇、减少土壤侵蚀和提供文化实践空间等功能。历史上超过95%的高草草原面积已转化为农田和城市等生态系统，因此过去50年开展了残余草原保护和新建草原工作。入侵植物是残余和新建高草草原的主要威胁，可降低生物多样性，干扰本地植物建立和生长，并影响土壤侵蚀控制、养分循环、火 regime 和水文。野生欧防风（Pastinaca sativa L.）是一种入侵性单次结实多年生植物（monocarpic perennial），原产欧亚，在美国中西部广泛分布，公开记录超过23,000条观察；草原尤其易受入侵，包括高草草原。P. sativa 建立后可竞争本地物种并降低其盖度，其汁液接触皮肤还可引起植物日光性皮炎（phytophotodermatitis）。管理上，适时刈割和手工拔除/切根冠有效，但手工去除劳动量大，刈割需3至5年且影响目标阔叶草本。若干除草剂如 triclopyr、picloram、2,4-D、dicamba 和 glyphosate 春季撒施可控制 P. sativa，并可能一次施用提供多年防效；但除 glyphosate 外，这些除草剂虽不伤害已建植本地草，却会伤害甚至消除附近本地阔叶草本。因此需单株施药以减少伤害，但对广泛、密集入侵草原不可行。研究人员因此寻找对本地阔叶草本伤害有限且能控制 P. sativa 的除草剂，以支持高草草原撒施。Florpyrauxifen-benzyl 是一种选择性合成生长素（synthetic auxin，WSSA Group 4），用于水稻和水生栖息地，低施药量下选择性较强，最近注册用于陆地区域，并报道对伞形科（Apiaceae，胡萝卜科）植物低施药量有效，但尚无研究评价田间已建植本地阔叶草本的耐受性。研究目的为评价 florpyrauxifen-benzyl 控制 P. sativa 的有效性，并确定受侵染高草草原中本地阔叶草本的耐受性。

主要关键技术方法概括：研究在威斯康星州三处来源地开展。实验1于2022年在 New Richmond 附近5年生种植高草草原，采用随机完全区组设计3重复，5月27日春季撒施 florpyrauxifen-benzyl 0、3.7、7.4、11.0、14.7 g ai ha^?1，评估 P. sativa 密度、盖度和功能群盖度。实验2于2023和2024年在 Prairie Du Sac 路边开展2站点年，4重复，5月3日于莲座期和苗期施用0.9至29.4 g ha^?1，用 Mikela Mentis 模型拟合剂量-响应并计算 ED₉₅。实验3于2023至2025年在 New Richmond 附近15年生 Erikson 高草草原，4重复，6月19日撒施14.7 g ha^?1或11.0 g ha^?1 + imazapic 35.0 g ae ha^?1，以点截距法测盖度并计算保护系数（coefficient of conservatism, CoC）。

研究结果：
Experiment 1: Efficacy of Florpyrauxifen-Benzyl on Pastinaca sativa and Tolerance of Native Forbs
通过2022年初始田间试验，在降水异常条件下，2个月后所有处理均降低 P. sativa。总 P. sativa 密度在3.7和7.4 g ha^?1下降低75%，在11和14.7 g ha^?1下降低 >90%（P = 0.02）；开花 P. sativa 密度呈相似趋势，11和14.7 g ha^?1几乎消除开花植株。所有处理使 P. sativa 盖度降至 ≤1%。本地阔叶草本盖度在2个月和1年后未受 florpyrauxifen-benzyl 影响（P > 0.05），本地和非本地草盖度亦未受影响。讨论认为，水生除草试验中不同物种敏感性不同，温室幼苗试验中本地阔叶草高度受伤，但除草剂选择性与年龄和发育阶段密切相关，已建植多年生物种可能更耐受；低施药量和多年生草特性也可能解释草未受伤。该试验表明 florpyrauxifen-benzyl 对 P. sativa 有活性，且所用施药量下对本地阔叶草和多年生草潜在伤害有限，但需进一步确定适宜施药量及其对本地草原阔叶草的影响。

Experiment 2: Florpyrauxifen-Benzyl Rate Response
通过2023和2024年在 Prairie Du Sac 的剂量响应试验，2个月后几乎所有施药量均有效控制 P. sativa。模型拟合良好，残差标准误为0.77，两个参数显著（P < 0.01）。与未处理对照相比，1.7 g ha^?1（SE = 0.44）可消除95%的总 P. sativa 植株，即 ED₉₅为1.7 g ha^?1；开花 P. sativa 的 ED₉₅为2.5 g ha^?1（SE = 0.52）。与假设相反，低施药量不仅控制植株，也类似地抑制开花。1年后，由于60%小区无 P. sativa，无法拟合曲线或进行 ANOVA，但所有施药量几乎消除次年开花。P. sativa 种子在土壤种子库中至少可存续2年，因此若未引入新种子，撒施 florpyrauxifen-benzyl 后可能到第三年才需额外控制，并可能消除种群。讨论指出，P. sativa 对 florpyrauxifen-benzyl 的敏感性高于许多其他杂草/入侵植物，其他水生种类有效控制需30至80 g ai ha^?1，水稻中约30 g ai ha^?1，牧场中9 g ai ha^?1还需加2,4-D；因此春季低施药量（<3 g ha^?1）可有效控制 P. sativa。

Experiment 3: Case Study in Invaded Tallgrass Prairie
通过2023至2025年在 Erikson 高草草原的案例研究，单用 florpyrauxifen-benzyl 或与 imazapic 混用均能控制 P. sativa。1个月后两种处理使总 P. sativa 密度降低55%至62%，但开花 P. sativa 仅在 florpyrauxifen-benzyl 与 imazapic 混用时降低。1年后防效持续，总密度降低82%至90%，莲座密度降低91%至95%，开花密度降低74%至86%，P. sativa 盖度为1%。2年后 P. sativa 开始回升，但盖度和密度仍比未处理对照低50%。当季防效低于实验1和2，可能因施药较晚（6月抽薹期）、植株更大、本地植物较高拦截除草剂及干旱胁迫。本地阔叶草本在施药年受伤，且物种特异性明显，1个月后常见阔叶草受伤范围为13%至100%。1年后总本地阔叶草盖度在单用14.7 g ha^?1下比未处理对照降低35%，在减量11.0 g ha^?1 + imazapic 处理下表现相似；2年后仍可见降低。具体而言，Ratibida pinnata 和 Zizia aurea 的盖度在1年后几乎被两种处理消除，Solidago spp. 盖度在单用处理1年后为未处理小区的一半；而 Aster spp.、Galium aparine、Monarda fistulosa、Rudbeckia hirta 和 Silphium perfoliatum 在1年和2年后均未被两种处理降低。平均加权 CoC 在单用 florpyrauxifen-benzyl 处理1年后比未处理对照下降22%，可能由常见且 CoC 值最高（7）的 Z. aurea 盖度下降驱动；低施药量或与 imazapic 混用时未观察到该下降，提示较低施药量可能限制对高保护价值物种1年后的影响。非本地阔叶草（不包括 P. sativa）1年后也降低59%，但2年后未持续；本地和非本地草盖度未降低。讨论将该结果与其他除草剂对本地阔叶草的选择性比较，指出 Mikkelson and Lym 发现 aminopyralid 下 Symphyotrichum oolentangiense、Echinacea purpurea 和 Gentiana andrewsii 最耐受，而 Ratibida pinnata、Lobelia siphilitica、Campanula rotundifolia 和 Dalea candida 最敏感；Carter and Lym 也发现 aminocyclopyrachlor 的本地阔叶草耐受性具物种特异性。研究认为，florpyrauxifen-benzyl 是控制本地阔叶草丰富草原中 P. sativa 的有效化学工具：春季5月对莲座期撒施时，1.7 g ha^?1使种群降低95%；6月对抽薹植株较晚施药效果较差，但1年后仍降低 >85%。11.0至14.7 g ha^?1对多年生草安全，但部分阔叶草敏感并盖度降低。降低 florpyrauxifen-benzyl 至11 g ha^?1以下可能减轻对目标阔叶草的伤害，但可能仍需改变施药方式（如单株处理）以限制接触敏感物种。需要进一步研究明确哪些本地阔叶草受影响，以及施药量能否低至防止伤害同时维持 P. sativa 控制。P. sativa 控制后1年和2年本地阔叶草或本地草盖度未增加，可能归因于 florpyrauxifen-benzyl 的伤害；还需更多研究阐明有效控制 P. sativa 后阔叶草盖度未增加的原因，因为结果来自一个田间研究，具有特定本地阔叶草组合和中等程度入侵（P. sativa 盖度17%）。

研究结论翻译：结果表明，florpyrauxifen-benzyl 是控制本地阔叶草丰富草原中 P. sativa 的有效化学工具。春季（5月）对莲座期撒施时，1.7 g ha^?1使种群降低95%。对抽薹植株较晚施药（6月）效果较差，但1年后仍观察到 >85%降低。11.0至14.7 g ha^?1施药量对多年生草安全，但一些阔叶草对这些施药量敏感且盖度降低。将 florpyrauxifen-benzyl 施药量降至11 g ha^?1以下可能减轻对目标阔叶草的伤害，但可能还需要改变施药方法（例如单株处理）以限制接触敏感物种。需要进一步研究了解哪些本地阔叶草受影响，以及施药量能否降低到足以防止伤害同时维持 P. sativa 控制。P. sativa 控制后1年和2年本地阔叶草或本地草盖度未增加，可能归因于 florpyrauxifen-benzyl 的伤害。还需要更多研究阐明有效控制 P. sativa 后阔叶草盖度未增加的原因，因为结果来自一个田间研究，具有特定本地阔叶草组合和中等程度入侵（17% P. sativa 盖度）。