石榴替代控制紫莖澤蘭的種植模式研究

朱文達(dá),顏冬冬,何燕紅,李 林,歐陽(yáng)燦彬,曹坳程*

(1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植保土肥研究所,湖北 武漢 430064;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)研究所,北京 100193；3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝林學(xué)學(xué)院/園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430070)

紫莖澤蘭Eupatoriumadenophorum為菊科多年叢生型半灌木草本植物,是一種世界性入侵雜草[1]。自1949年從緬甸和越南傳入我國(guó)云南南部,紫莖澤蘭現(xiàn)已在云南、廣西、貴州等省廣泛分布,并正以每年20 km的速度向東、向北擴(kuò)散[2]。紫莖澤蘭因發(fā)生量大、繁殖迅速、傳播速度快、易形成單種優(yōu)勢(shì)群落等特點(diǎn)快速成為我國(guó)危害最為嚴(yán)重的外來(lái)入侵惡性雜草,已被列入我國(guó)公布的首批外來(lái)入侵物種名單之首。

通過(guò)多年的研究,針對(duì)紫莖澤蘭的綜合防控提出了人工拔除、機(jī)械刈割、化學(xué)防除、生物防治等技術(shù)措施。人工拔除費(fèi)時(shí)費(fèi)力,一旦無(wú)資金支持,防治即停止。機(jī)械刈割僅能短時(shí)間控制地上部分的生長(zhǎng),紫莖澤蘭殘根斷莖仍可萌生新的幼苗。除草劑雖然能有效地防除紫莖澤蘭[3],但是大量施用除草劑,會(huì)導(dǎo)致非靶標(biāo)植物的死亡,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成較大污染。傳統(tǒng)的生物防治策略也未發(fā)揮大作用[4-6]。近年來(lái),諸多學(xué)者開展了牧草與紫莖澤蘭競(jìng)爭(zhēng)作用的研究,發(fā)現(xiàn)非洲狗尾草(Setariasphacelata)[7]、白茅(Imperatacylindrical)[8]、百喜草(Paspalumrtotatltm)[9]、黑麥草(Loliumperenne)和紫花苜蓿(Medicagosativa)[10]對(duì)紫莖澤蘭具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)作用,能有效抑制或取代紫莖澤蘭。但是牧草替代紫莖澤蘭受地域和經(jīng)濟(jì)因素的限制,且牧草經(jīng)濟(jì)效益低,農(nóng)民的種植熱情不高。在前期的研究中我們通過(guò)種植油菜的方法來(lái)控制紫莖澤蘭,取得了較好的防治效果和經(jīng)濟(jì)效益[11]。

據(jù)農(nóng)業(yè)部2008年度普查,紫莖澤蘭在我國(guó)西南地區(qū)發(fā)生總面積達(dá)到1423萬(wàn)hm2,其中農(nóng)田占10.8%,草地占14.7%,林地占31.9%,其它生境(荒山、荒灘)占42.6%。針對(duì)林地及荒地荒灘,選擇種植何種經(jīng)濟(jì)林木或果樹,一方面有效地替代紫莖澤蘭,另一方面產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益,提高防治效果,是目前首要解決的問(wèn)題。本文首先在西昌市袁家山林區(qū)比較了落葉松(Larixgmelinii)、桉樹(Eucalyptusrobusta)和石榴(Punicagranatum)對(duì)紫莖澤蘭的替代作用,然后研究了石榴地不同的栽培措施對(duì)石榴果實(shí)蟲果和產(chǎn)量的影響,旨在探討石榴替代控制紫莖澤蘭的種植模式,為林地及荒地荒灘地區(qū)紫莖澤蘭的生態(tài)控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究地點(diǎn)位于四川省涼山州西昌市袁家山,地理位置為102.29° E、27.92° N,海拔1500～1800 m,常年最高積溫6979 ℃·d,最低積溫4086 ℃·d,年均氣溫14～17 ℃;屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),干濕分明,冬半年日照充足、少雨干暖,夏半年云雨較多、氣候涼爽；年均降雨量1000～1100 mm;日照充沛,年均日照時(shí)數(shù)2000～2400 h；無(wú)霜期達(dá)230～306 d。紫莖澤蘭在當(dāng)?shù)貫閮?yōu)勢(shì)植物種群。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不同人工林對(duì)紫莖澤蘭的替代作用 于2013年在西昌袁家山上,分別選擇不同的人工林木群落:桉樹林(造林密度2.0 m×3.0 m,樹齡6年)、落葉松林(2.0 m×3.5 m,樹齡12年)、石榴林(2.5 m×2.5 m,樹齡5年),并設(shè)置空曠露地作為對(duì)照。在所研究的林分中,均應(yīng)用對(duì)角線法,布設(shè)5個(gè)面積為1 m×1 m 的小樣方,于2013年8月測(cè)量各樣方中紫莖澤蘭的發(fā)生量、株高和鮮重。同時(shí)取1 m2內(nèi)的紫莖澤蘭的鮮樣送往湖北省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)測(cè)試中心測(cè)量其氮、磷、鉀和水分含量,每個(gè)處理重復(fù)4次。全氮量的測(cè)定采用凱氏定氮法,全磷量和全鉀量的測(cè)定采用高頻電感藕合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP法)。

1.2.2 不同栽培措施對(duì)石榴產(chǎn)量的影響 于2013～2014年,在西昌袁家山上,采取4種栽培措施進(jìn)行紫莖澤蘭的防除和石榴樹的栽培管理。處理1:2013年11月人工拔除紫莖澤蘭；在整個(gè)生育期間不施肥，不整枝,不施用殺蟲劑,果實(shí)不套袋。處理2:2013年11月翻耕土壤；見(jiàn)草后打百草枯1次；冬季養(yǎng)雞200只/667 m2,每株石榴施農(nóng)家肥10 kg;不整枝,不施用殺蟲劑,果實(shí)不套袋。處理3:2013年11月翻耕土壤；不打除草劑；全年養(yǎng)雞200只/667 m2,每株石榴施農(nóng)家肥10 kg；2013年12月和2014年4月分別進(jìn)行整枝和抹芽；施用殺蟲劑4次,果實(shí)套袋。處理4:2013年11月翻耕土壤；見(jiàn)草即施用百草枯防治(3次)；每株施用農(nóng)家肥25 kg；2013年12月和2014年4月分別進(jìn)行整枝和抹芽；施用殺蟲劑4次,果實(shí)套袋。處理5:不除草,無(wú)任何人工栽培措施,作為對(duì)照。

在2014年8月,調(diào)查各處理中石榴樹上桃蛀螟(Dichocrocispunctiferalis)和桃小食心蟲(Carposinaniponensis)的發(fā)生情況;統(tǒng)計(jì)各處理中石榴的結(jié)果數(shù)、蟲果數(shù)、爛果數(shù)和裂果數(shù),測(cè)定石榴的產(chǎn)量。于收獲期間,在天氣晴好、光照強(qiáng)度變化較小的14:30～15:30時(shí)間段，使用ST-80C數(shù)字式照度計(jì),分別測(cè)量石榴林頂部、離地表180、90和10 cm處的光照強(qiáng)度。每小區(qū)5點(diǎn)對(duì)角線取樣,每樣點(diǎn)重復(fù)測(cè)量3次,取平均值。透光率(Light penetration rate, LPR)的計(jì)算公式如下: LPR=測(cè)定層光強(qiáng)/頂部光強(qiáng)×100。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS分析軟件對(duì)調(diào)查參數(shù)進(jìn)行描述性分析、單因素方差分析(One-Way ANOVA)及多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同人工林對(duì)紫莖澤蘭的替代作用

2013年8月對(duì)落葉松林、桉樹林、石榴林和空曠露地紫莖澤蘭株高、發(fā)生密度和鮮重的調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1,從中可以看出：空曠露地紫莖澤蘭生長(zhǎng)旺盛,發(fā)生量大,株高為124.25 cm,密度為110.25株/m2，單位面積鮮重達(dá)4494.03 g/m2；在人工林中紫莖澤蘭的生長(zhǎng)被抑制,落葉松林和桉樹林對(duì)紫莖澤蘭的發(fā)生密度和鮮重有顯著的抑制效果,但對(duì)紫莖澤蘭株高的抑制作用不顯著；石榴林對(duì)紫莖澤蘭株高、密度和鮮重的抑制作用極顯著,紫莖澤蘭的株高降低了70.42%,發(fā)生密度降低了96.15%,鮮重減少了99.67%。

與空曠露地相比,落葉松林、桉樹林和石榴林下單位面積紫莖澤蘭吸收的氮、磷、鉀量亦顯著降低,降低率分別為33.50%～99.62%、32.79%～99.67%和32.06%～99.66%(表2)。其中石榴林中紫莖澤蘭吸收的氮、磷、鉀量最少,即石榴林中紫莖澤蘭競(jìng)爭(zhēng)消耗的養(yǎng)分最少。

結(jié)合紫莖澤蘭的發(fā)生情況和紫莖澤蘭對(duì)養(yǎng)分的吸收情況,石榴林對(duì)紫莖澤蘭的替代效果最佳；但是在石榴林中仍有少量紫莖澤蘭發(fā)生，若不進(jìn)行人工干預(yù),則紫莖澤蘭不能根除。

注:同列數(shù)據(jù)后附有相同的小寫或大寫字母表示在0.05或0.01水平下差異不顯著。下同。

表2 不同林木下紫莖澤蘭對(duì)養(yǎng)分的吸收情況

2.2 不同栽培措施下石榴林間光照差異

在石榴收獲期調(diào)查石榴林間的透光率,結(jié)果(表3)顯示：在離地180 cm處,各處理間透光率無(wú)顯著差異；在離地90 cm和10 cm處,處理3和處理4的透光率顯著高于其他處理的；處理2、3和4均無(wú)紫莖澤蘭的發(fā)生,但處理3和處理4分別于2013年12月和2014年4月進(jìn)行了整枝和抹芽,石榴的枝條密度適宜,因此田間透光率較高。

2.3 石榴林的蟲害發(fā)生情況

調(diào)查石榴林桃小食心蟲和桃蛀螟的發(fā)生為害情況，結(jié)果見(jiàn)表4。在處理5(對(duì)照)中,石榴樹上桃小食心蟲和桃蛀螟的發(fā)生量最大,其中桃小食心蟲的發(fā)生量平均為13.00頭/株,形成蟲孔20.75個(gè)/株;桃蛀螟的發(fā)生量為3.00頭/株,形成桃蛀螟蟲孔5.50個(gè)/株。處理1中拔除紫莖澤蘭對(duì)桃小食心蟲的發(fā)生有顯著的抑制作用,但對(duì)桃蛀螟的發(fā)生無(wú)影響。處理2、3、4中石榴桃小食心蟲和桃蛀螟的發(fā)生量均接近0,表明冬季養(yǎng)雞或施用化學(xué)殺蟲劑均能有效地抑制蟲害的發(fā)生。

表3石榴林不同高度層的透光率%

處理180cm處透光率90cm處透光率10cm處透光率117.83±1.99aA2.59±1.13bB1.67±0.95cC216.46±2.36aA3.21±1.46bB1.52±0.49cC318.37±3.07aA9.28±1.08aA6.98±0.71aA418.03±3.26aA8.86±1.42aA4.89±0.18bB520.82±7.95aA2.46±0.21bB0.99±0.79cC

表4 不同栽培措施下石榴桃小食心蟲和桃蛀螟的發(fā)生情況

2.4 石榴的結(jié)果情況

在果實(shí)采收后,統(tǒng)計(jì)石榴總果實(shí)、蟲果、爛果、裂果和商品果的數(shù)量。從表5中可以看出：處理3和處理4中石榴的果實(shí)數(shù)量顯著高于其他處理的,達(dá)到79.75～81.00個(gè)/株,且產(chǎn)生的蟲果、爛果、裂果的數(shù)量接近0,基本上都是商品用的無(wú)蟲果；處理1和處理2的果實(shí)總數(shù)顯著降低,但是處理2中的蟲果、爛果數(shù)量顯著低于處理1的；處理5的果實(shí)數(shù)量最少,有用商品果的數(shù)量亦最少。上述結(jié)果表明綜合進(jìn)行土壤翻耕、雜草防除、施肥、整枝、抹芽、化學(xué)除蟲、套袋等栽培技術(shù)措施,能顯著提高石榴商品果實(shí)的產(chǎn)量。

2.5 石榴的產(chǎn)量和產(chǎn)值

由表6可見(jiàn)：處理4的石榴單果重、單株果實(shí)重和單位面積產(chǎn)量均顯著高于其他處理的,且石榴產(chǎn)值達(dá)106450.50元/hm2,是對(duì)照(處理5)的8.4倍，這是因?yàn)楦鞣N栽培措施的綜合使用一方面增加了石榴的單果重,另一方面增加了商品果的數(shù)量(表5),從而大大增加了石榴的產(chǎn)量和產(chǎn)值；但是栽培過(guò)程中消耗的勞動(dòng)力成本亦最高,最終處理4的石榴凈利潤(rùn)僅為60325.50元/hm2(表7)。與處理4相比,處理3通過(guò)全年養(yǎng)雞代替化學(xué)除草和部分農(nóng)家肥,降低了生產(chǎn)成本,增加了養(yǎng)雞的收入,最終石榴林的凈利潤(rùn)達(dá)122571.75元/hm2。在處理2中，雖然石榴的產(chǎn)值僅為47771.55元/hm2,但增加了養(yǎng)雞的產(chǎn)值75000元/hm2,減少了栽培管理所需的勞動(dòng)力成本,最終石榴林的凈利潤(rùn)亦達(dá)到了107096.55元/hm2。成本和產(chǎn)值分析結(jié)果(表7)表明,處理3的石榴林凈利潤(rùn)最高；但是在人力資源缺乏的地區(qū),石榴林中養(yǎng)雞(處理2)是最佳的種養(yǎng)模式。

表5 不同栽培措施下石榴的結(jié)果情況 個(gè)/株

表6 不同栽培措施下石榴的產(chǎn)量和產(chǎn)值

注:石榴價(jià)格2元/kg。

表7 不同栽培措施下石榴林的成本、產(chǎn)值和凈利潤(rùn) 元/hm2

注:翻耕4人工/667 m2;人工除草2人工/667 m2;化學(xué)除草0.3人工/667 m2,百草枯成本15元/667 m2;農(nóng)家肥200元/t;土雞凈利潤(rùn)=10元/kg×2.5 kg/只×200只/667 m2;整枝、抹芽4人工/667 m2;套袋8人工/667 m2;化學(xué)殺蟲0.3人工/667 m2,殺蟲劑成本10元/667 m2;人工費(fèi)100元/人工。

3 結(jié)論與討論

替代控制成功與否與替代植物的特性、種植區(qū)域的環(huán)境條件密切相關(guān)。前人研究指出在平原或坡地,在紫莖澤蘭刈割后,種植大豆能快速有效地抑制紫莖澤蘭的生長(zhǎng),同時(shí)給農(nóng)民帶來(lái)較高的經(jīng)濟(jì)效益[12]。在牧區(qū),選用非洲狗尾草[7]、百喜草[9]、黑麥草和紫花苜蓿[10]替代紫莖澤蘭,能有效地控制紫莖澤蘭,同時(shí)為牲畜提供充足的牧草。在林區(qū)種植青岡林、油茶青岡、油茶柏樹混交林等對(duì)紫莖澤蘭的生長(zhǎng)能起到顯著的生態(tài)控制效果[13]。除了經(jīng)濟(jì)林外,果樹亦是替代紫莖澤蘭的首選樹種。本研究在西昌的林區(qū)或山地進(jìn)行,常見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)林木落葉松和桉樹對(duì)紫莖澤蘭的發(fā)生密度和鮮重有顯著的抑制效果,但對(duì)紫莖澤蘭株高的抑制作用不顯著。石榴林中紫莖澤蘭的株高降低了70.42%,發(fā)生密度降低了96.15%,鮮重減少了99.67%,石榴林中紫莖澤蘭競(jìng)爭(zhēng)消耗的養(yǎng)分最少,表明石榴林對(duì)紫莖澤蘭的替代效果最佳。相比于作物替代和牧草替代,果樹替代利用的是貧瘠的荒地資源或林地資源,既可以提升土地的利用價(jià)值,又不與糧食生產(chǎn)爭(zhēng)地,而且能夠退耕還林。相比于林木替代,果樹替代產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高,能有效地提高農(nóng)民種植的積極性。

替代植物的栽培技術(shù)是影響替代成功與否的關(guān)鍵因素,替代區(qū)域的地表處理、適時(shí)種植、適宜的種植方式、科學(xué)施肥以及伴生雜草的防治亦是需要考慮的因素[14]。選擇大豆替代紫莖澤蘭時(shí),進(jìn)行土壤的旋耕處理可以實(shí)現(xiàn)紫莖澤蘭100%的防除;在不翻耕的情況下,播種大豆前,刈割紫莖澤蘭亦能有效地抑制紫莖澤蘭的生長(zhǎng),且隨著大豆種植密度的增加,抑制效果更顯著[12]。施肥可以提高非洲狗尾草、伏生臂形草的競(jìng)爭(zhēng)能力[15];不施或少施肥并增加黑麥草的刈割次數(shù),可以降低紫莖澤蘭的競(jìng)爭(zhēng)力,提高黑麥草的替代控制效果[16-17]。本研究結(jié)果表明通過(guò)合理的栽培措施,對(duì)石榴林下紫莖澤蘭的防治效果可以達(dá)到100%。其中,在人力資源缺乏的情況下,冬季翻耕土壤、化學(xué)除草1次、施用有機(jī)肥(10 kg/株)結(jié)合林下養(yǎng)雞是石榴林最佳的種養(yǎng)模式。紫莖澤蘭種子萌發(fā)需要光照[18],經(jīng)土壤翻耕處理后紫莖澤蘭種子被深埋于4 cm土層下從而出苗率下降,發(fā)生量減少。雞可以吃土中越冬的蟲蛹,減少來(lái)年蟲量,提高石榴商品果的數(shù)量;雞在林間頻繁的踩踏活動(dòng),有助于抑制紫莖澤蘭的生長(zhǎng);雞糞可以培肥林地,是最好的有機(jī)肥料;林下雞的雞肉肥美,經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。因此在石榴林下養(yǎng)雞,結(jié)合配套的栽培措施是替代紫莖澤蘭、提高石榴產(chǎn)量、增加林地收入的最佳種養(yǎng)模式。

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