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菊芋对黄顶菊的竞争效应



全 文 :收稿日期:2014 - 06 - 20
基金项目:河北省科学技术研究与发展计划项目(编号:12227505)。
作者简介:高汝勇(1973 -),女,副教授,硕士,主要从事遗传学研究;
E-mail:gaoruyong@ 126. com。
菊芋对黄顶菊的竞争效应
高汝勇
(衡水学院 生命科学学院, 河北 衡水 053000)
The Competitive Effect of Jerusalem Artichoke to Flaveria bidentis
GAO Ru-yong
摘要:为了探讨菊芋对黄顶菊的替代控制,研究了 6 种种植模
式下菊芋和黄顶菊的生长变化。结果表明,混种时黄顶菊的株
高、地上部分生物量受到显著抑制,且抑制作用随替代比例增
加而增强。菊芋和黄顶菊的相对产量、相对产量总和均小于 1,
2 个物种存在竞争关系,且种间竞争大于种内竞争。在 1 ∶ 1及
更高的替代比例时,菊芋的竞争平衡常数均显著大于 0,菊芋的
竞争能力大于黄顶菊。菊芋可以作为黄顶菊的替代控制材料。
关键词: 黄顶菊;菊芋;替代控制;竞争效应
中图分类号: S 451 文献标志码: A
文章编号: 1001 - 4705(2015)01-0092-03
黄顶菊(Flavera bidentis)是菊科堆心菊族的一年
生粗壮杂草[1],原产于南美洲,我国于 2001 年在河北
衡水湖于首次发现黄顶菊。黄顶菊根系发达,耐盐碱、
耐瘠薄、抗逆性强,繁殖能力强。黄顶菊能通过化感作
用来影响本土植物种子萌发和幼苗生长[2 ~ 4],导致本
土植物的物种多样性丧失,造成粮食减产,威胁农业生
产安全。目前对黄顶菊的防治有人工拔除、机械防除、
化学防除以及生物防治等,防除效率都不高。近年来
研究发现,一些本地植物和入侵植物混种后,由于种间
竞争作用而抑制入侵植物的生长和扩散,这就是替代
控制。研究表明,多年生黑麦草,高丹草,紫花苜蓿等
对黄顶菊均具有较强的竞争优势,可以作为入侵植物
的替代控制材料[5,6]。菊芋(Jerusalem artichoke)植株
高大,生长迅速,有较强的阳光竞争优势,抗逆性和繁
殖能力极强,生活史和黄顶菊基本重叠。块茎和地上
茎叶是优质青饲料,块茎还可深加工成淀粉,菊糖,酒
精,菊糖水解产物低聚果糖,能调节血糖,降血脂,促进
矿物质吸收,改善肠道功能[7],还能提高人体免疫功
能[8]。目前尚未见到菊芋和黄顶菊竞争效应的报道。
本试验拟研究菊芋和黄顶菊混种对黄顶菊生长的影
响,为实现对黄顶菊的生态控制和黄顶菊入侵生境的
生态重建提供依据。
1 试验地区和研究方法
1. 1 试验区概况
试验区位于河北省衡水市(N 37°03 ~ 38°23,
E 115°10 ~ 116°34),海拔高度为 12 ~ 30 m,属大陆
季风气候区,为温暖半干旱型。气候特点是四季分明,
冷暖干湿差异较大。年平均温度 12. 6 ℃,年均降水量
524 mm,平均日照 2 616. 8 h,无霜期为 200 d左右。
1. 2 试验材料
黄顶菊种子采自衡水湖,菊芋为本地品种。
1. 3 试验设计
采用取代研究。植株总密度为 30 株 /m2。保持
单位面积植株总密度不变,设置菊芋和黄顶菊单种、菊
芋和黄顶菊按照 0. 5 ∶ 1、1 ∶ 1、2 ∶ 1、3 ∶ 1混种共 6 种种
植模式。试验小区面积 9 m2,每小区为一个处理,每处
理 3 次重复,共 18 个小区。在 2013 年 4 月 20 日播
种。先播种菊芋,采用条播方式,行距 30 cm,之后覆
土使地表平整。把黄顶菊种子和细沙按照 1 ∶ 10 比例
混匀,撒于土壤表层,镇压使黄顶菊种子与土壤颗粒接
触。在幼苗为 1 ~ 2 片真叶阶段时进行间苗,一般认为
在此阶段幼苗之间没有发生竞争。定期除草,适时定
量浇水。
9 月 1 日实验结束。在各小区的中间区域(去除
边缘 30 cm宽)随机选取单株。在混种小区每种植株
选 10 株,在单种小区选 10 株,分别测量株高,地上部
分生物量。地上部分生物量的测定方法是用烘箱
104 ℃杀青 15 min后再 80 ℃烘干至恒定质量,然后在
电子天平上测其干物质量[9]。
1. 4 数据分析
统计黄顶菊、菊芋的相对产量(RY)、相对产量总
和(RYT)、竞争平衡常数(CB)。公式如下(公式中的
产量为植株地上部分干物质质量):RYa = Yab /Ya,
RYb = Yba /Yb,RYT = (RYa + RYb )/2,CBa =
In(RYa /RYb)
[6]。a、b分别表示 2 个物种名称,RYa、
·29·
第 34 卷 第 1 期 2015 年 1 月 种 子 (Seed) Vol. 34 No. 1 Jan. 2015
表 1 混种对黄顶菊生长的影响
混种比例(菊芋 ∶黄顶菊)
单种 0. 5 ∶ 1 1 ∶ 1 2 ∶ 1 3 ∶ 1
黄顶菊株高 株高(cm) 146. 6 a 91. 3 b 75. 8 c 53. 2 d 40. 2 e
100% ×处理 /对照 100 62 52 36 27
黄顶菊生物量 生物量(g) 98. 5 a 65. 4 b 24. 4 c 1. 7 d 1. 5 d
100% ×处理 /对照 100 66 25 2 2
注:表中同一行不同字母表示差异显著(p < 0. 05),相同字母表示差异不显著。下同。
表 2 混种对菊芋生长的影响
混种比例(菊芋 ∶黄顶菊)
单种 0. 5 ∶ 1 1 ∶ 1 2 ∶ 1 3 ∶ 1
菊芋株高 株高(cm) 235. 2 a 186. 1 e 212. 5 d 235. 6 c 244. 7 b
100% ×处理 /对照 100 74 84 93 97
菊芋生物量 生物量(g) 163. 2 a 95. 3 e 135. 7 d 148. 3 c 155. 5 b
100% ×处理 /对照 100 58 83 91 95
RYb 分别为物种 a、b在混种时的相对
产量,Yab、Yba分别表示物种 a、b 在混
种时的单株产量,Ya、Yb 分别表示物
种 a、b在单种时的单株产量。RY 值
表示 2 个物种的竞争类型:RY =1,表
明种内竞争和种间竞争相当,RY > 1,
表明种内竞争大于种间竞争,RY < 1,
表明种间竞争大于种内竞争。RYT <
1,表明 2 个物种具有竞争作用,RYT
>1,表明 2 个物种没有竞争作用,
RYT =1,表明 2 个物种需要相同的资
源,且一种可以通过竞争将另一种排
除出去。CBa > 0,表明物种 a 的竞争
能力强于物种 b,CBa = 0,表明 2 个物
种的竞争能力相等,CBa < 0,表明物
种 a的竞争能力比物种 b 弱,CBa 越大,物种 a 的竞争
能力越强。
黄顶菊和菊芋的株高、地上部分生物量采用单因
素方差分析,用单一样本 t 测验分别比较 RY、RYT 与
1,CB与 0 的差异性。
2 结果与分析
2. 1 混种对黄顶菊生长的影响
在 0. 5 ∶ 1混种模式下,黄顶菊株高仅为对照的
62%,地上部分生物量为对照的 66%,均比对照显著
下降,而此时菊芋种植量最少。因此,少量的菊芋就能
明显抑制黄顶菊的生长。随着替代比例的增加,这种
抑制作用也随之增大。1 ∶ 1等比例混种时,黄顶菊株
高近乎对照组的一半,地上部分生物量占对照的
25%。3 ∶ 1最高替代比例时,黄顶菊株高仅为对照的
1 /4,生物量仅为对照的 2%。菊芋对黄顶菊株高和地
上部分生物量的抑制作用不一样,除 0. 5 ∶ 1替代比例
外,相同替代比例时菊芋对地上部分生物量的抑制作
用大于对株高的抑制作用,因此菊芋不仅抑制了地上
部分伸长,也使地上部分生长纤弱。
2. 2 混种对菊芋生长的影响
在 3 ∶ 1最高替代比例时,黄顶菊种植量最少,菊芋
的株高,地上部分生物量显著低于对照组,因此少量的
菊芋就可以抑制菊芋的生长。随着替代比例的减少,
黄顶菊种植量逐渐增多,菊芋的株高和地上部分生物
量逐渐减少。在 0. 5 ∶ 1时,菊芋株高占对照的 74%,
地上部分生物量占对照的 58%。在 3 ∶ 1、2 ∶ 1、1 ∶ 1
时,2 个指标的下降幅度相近,即菊芋整体“小型化”,
但在 0. 5 ∶ 1时,地上部分生物量下降幅度明显大于株
高,说明此时菊芋更加纤细。
2. 3 菊芋与黄顶菊的竞争效应
经显著性检验,黄顶菊、菊芋的相对产量均显著小
于 1,说明黄顶菊与菊芋的种间竞争大于黄顶菊的种
内竞争、大于菊芋的种内竞争,且随着替代比例的提
高,黄顶菊的相对产量下降幅度明显增大,说明种间竞
争也越来越大,即菊芋对黄顶菊的抑制作用越来越明
显。相对产量总和显著小于 1,也说明黄顶菊和菊芋
具有竞争作用。
在 0. 5 ∶ 1时,菊芋的竞争平衡常数小于 0,与 0 差
异显著,说明此时菊芋的竞争能力比黄顶菊弱。在其
它种植模式下,菊芋的竞争平衡常数均显著大于 0,说
明随着菊芋种植量的增加,菊芋对黄顶菊的竞争效应
也随之增强,从 1 ∶ 1等比例种植开始,菊芋的竞争能力
就高于黄顶菊,且随着替代比例的增加,菊芋的竞争能
力增强,使黄顶菊受抑制程度增大。
表 3 混种下的相对产量、相对产量总和和竞争平衡常数
混种比例(菊芋 ∶黄顶菊)
0. 5 ∶ 1 1 ∶ 1 2 ∶ 1 3 ∶ 1
黄顶菊相对产量 0. 664 a 0. 248 b 0. 018 c 0. 016 c
菊芋相对产量 0. 584 d 0. 831 c 0. 907 b 0. 953 a
相对产量总和 0. 624 a 0. 540 b 0. 463 c 0. 484 c
菊芋的竞争平衡常数 - 0. 128 c 1. 215 b 3. 950 a 4. 114 a
3 结 论
本实验研究了 6 种种植模式下菊芋和黄顶菊的生
长状况,结果表明:对比相同种植模式下,黄顶菊和菊
芋株高地上部分生物量的变化,除 0. 5 ∶ 1外,黄顶菊生
长受抑程度大于菊芋,因此尽管 2 个物种在混种时生
长均受抑制,但相对来说黄顶菊的生长更受影响。
(转下页)
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问题探讨 高汝勇:菊芋对黄顶菊的竞争效应
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(接上页)
2 个物种之间存在着竞争作用,种间竞争大于种内竞
争。在 0. 5 ∶ 1的低替代密度时,菊芋竞争能力较弱,且
小于黄顶菊的竞争能力,随着菊芋种植量的增加,菊芋
的竞争能力开始增强,在 1 ∶ 1时开始超过黄顶菊,使得
黄顶菊株高约是对照组一半,地上部分生物量为对照组
的 25%,因此菊芋可以作为黄顶菊的替代控制材料,
1 ∶ 1的种植模式就可以达到抑制黄顶菊生长的效果。
参考文献:
[1]高贤明,唐延贵,梁宇,等.外来植物黄顶菊的入侵警报及防
控对策[J].生物多样性,2004,12(2):274 - 279.
[2]许文超,徐娇,陶哺,等.外来入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.
[3]芦站根,周文杰,郑博颖,等.黄顶菊对 2 种蔬菜种子和幼苗
的化感效应[J].草业科学,2011,28(2):251 - 254.
[4]张风娟,徐兴友,陈凤敏,等.黄顶菊茎叶浸提液对白菜和水
稻幼苗化感作用的初步研究[J]. 西北植物学报,2008,28
(8):1 669 - 1 674.
[5]马杰,易津,皇甫超河,等.入侵植物黄顶菊与 3 种牧草竞争
效应研究[J].西北植物学报,2010,30(5):1 020 - 1 028.
[6]皇甫超河,张天瑞,刘红梅,等.三种牧草植物对黄顶菊田间
替代控制[J].生态学杂志,2010,29(8):1 511 - 1 518.
[7]刘宏.菊粉的功能特性与开发应用[J]. 中国食物与营养,
2010(12):25 - 27.
[8]陈铭达,刘兆普. 菊芋的加工及开发利用[J]. 中国林副特
产,2004(4):35 - 36.
[9]张瑞海,付卫东,张国良,等.紫花苜蓿和向日葵对黄顶菊的
替代控制机理分析[J]. 西南大学学报,2012,34(2):
33 - 38.
·新品种选育与推广·
收稿日期:2014 - 06 - 20
基金项目:湖南省科技计划项目“优质籼稻恢复系湘恢 263 的选育及应
用”(编号:2014 NK 3108)。
作者简介:陈湘国(1977 -),湖南新宁人;副研究员,学士,主要从事杂
交水稻遗传育种工作;E-mail:cxg66670@ sina. com。
优质迟籼恢复系湘恢 263 的选育与应用
陈湘国, 刘玉球
(湖南怀化职业技术学院, 湖南 怀化 418000)
Breeding and Utilization of Good-quality Indica Restorer Line
Xianghui 263 in Rice
CHEN Xiang-guo,LIU Yu-qiu
摘要:湘恢 263 是湖南怀化职业技术学院用蜀恢 527 去雄作母
本与自选高世代稳定恢复株系 455(密阳 46 /明恢 63 / /恢 647)
杂交选育而成的迟熟籼型水稻新恢复系。该恢复系具有株叶
形态好,分蘖力强、穗大粒多、千粒重高、颖尖无色、恢复力强、
配合力好、花粉量足、米质优、抗稻瘟病、抗高温能力强、耐寒性
好等特点。所配组合产量高,米质优,其中内 5 优 263,丰源优
263 于 2012 年 5 月通过了湖南省农作物品种审定委员会审定;
Y两优 263 于 2013 年 5 月通过了湖南省农作物品种审定委员
会审定;深 95 优 263 于 2014 年进入湖南省一季晚稻组续试及
生产试验。
关键词: 杂交水稻;恢复系;湘恢 263;优质;选育
中图分类号: S 511 文献标志码: A
文章编号: 1001 - 4705(2015)01-0094-03
水稻是我国的主要粮食作物之一,常年种植面积
在 3 100 万 hm2 左右,约占粮食作物播种面积的 30%。
稻谷总产量常年在 2 亿 t左右,约占粮食总产的 44%,
接近全世界稻谷总产量的 33%,位居世界第一[1]。但
近几年来,随着人民生活水平的提高和生活质量要求
的多样化,优质稻米的需求日益增多,水稻产业受到了
极大的冲击,如何解决杂交稻高产与优质的矛盾,已成
为急待解决的问题。
湖南怀化职业技术学院(原安江农校)自袁隆平
院士于 20 世纪 70 年代(在该校)最先发明杂交水稻
伊始,一直致力于高产和优质杂交水稻的选育。2007
年成功选育出株叶形态好、分蘖力强、配合力好、抗高
温能力和耐寒性好的优质强恢复系湘恢 263,并选配
出一批优质高产新组合,其中内 5 优 263(内香 5 A /湘
恢 263,湘审稻 2012011),丰源优 263(丰源 A /湘恢
263,湘审稻 2012012)于 2012 年 5 月通过了湖南省农
作物品种审定委员会审定,Y 两优 263(Y 58 s /湘恢
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第 34 卷 第 1 期 2015 年 1 月 种 子 (Seed) Vol. 34 No. 1 Jan. 2015