石榴替代控制紫莖澤蘭的種植模式研究

朱文達,顏冬冬,何燕紅,李 林,歐陽燦彬,曹坳程*

(1.湖北省農業科學院 植保土肥研究所,湖北 武漢 430064;2.中國農業科學院 植物保護研究所,北京 100193；3.華中農業大學 園藝林學學院/園藝植物生物學教育部重點實驗室,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云南南部,紫莖澤蘭現已在云南、廣西、貴州等省廣泛分布,并正以每年20 km的速度向東、向北擴散[2]。紫莖澤蘭因發生量大、繁殖迅速、傳播速度快、易形成單種優勢群落等特點快速成為我國危害最為嚴重的外來入侵惡性雜草,已被列入我國公布的首批外來入侵物種名單之首。

通過多年的研究,針對紫莖澤蘭的綜合防控提出了人工拔除、機械刈割、化學防除、生物防治等技術措施。人工拔除費時費力,一旦無資金支持,防治即停止。機械刈割僅能短時間控制地上部分的生長,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,會導致非靶標植物的死亡,對生態環境造成較大污染。傳統的生物防治策略也未發揮大作用[4-6]。近年來,諸多學者開展了牧草與紫莖澤蘭競爭作用的研究,發現非洲狗尾草(Setariasphacelata)[7]、白茅(Imperatacylindrical)[8]、百喜草(Paspalumrtotatltm)[9]、黑麥草(Loliumperenne)和紫花苜蓿(Medicagosativa)[10]對紫莖澤蘭具有很強的競爭作用,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濟因素的限制,且牧草經濟效益低,農民的種植熱情不高。在前期的研究中我們通過種植油菜的方法來控制紫莖澤蘭,取得了較好的防治效果和經濟效益[11]。

據農業部2008年度普查,紫莖澤蘭在我國西南地區發生總面積達到1423萬hm2,其中農田占10.8%,草地占14.7%,林地占31.9%,其它生境(荒山、荒灘)占42.6%。針對林地及荒地荒灘,選擇種植何種經濟林木或果樹,一方面有效地替代紫莖澤蘭,另一方面產生較大的經濟效益,提高防治效果,是目前首要解決的問題。本文首先在西昌市袁家山林區比較了落葉松(Larixgmelinii)、桉樹(Eucalyptusrobusta)和石榴(Punicagranatum)對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石榴果實蟲果和產量的影響,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紫莖澤蘭的生態控制提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究地點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 ℃;屬于亞熱帶季風氣候區,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,年均日照時數2000～2400 h；無霜期達230～306 d。紫莖澤蘭在當地為優勢植物種群。

1.2 試驗方法

1.2.1 不同人工林對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),并設置空曠露地作為對照。在所研究的林分中,均應用對角線法,布設5個面積為1 m×1 m 的小樣方,于2013年8月測量各樣方中紫莖澤蘭的發生量、株高和鮮重。同時取1 m2內的紫莖澤蘭的鮮樣送往湖北省農科院農業測試中心測量其氮、磷、鉀和水分含量,每個處理重復4次。全氮量的測定采用凱氏定氮法,全磷量和全鉀量的測定采用高頻電感藕合等離子體原子發射光譜法(ICP法)。

1.2.2 不同栽培措施對石榴產量的影響 于2013～2014年,在西昌袁家山上,采取4種栽培措施進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；在整個生育期間不施肥，不整枝,不施用殺蟲劑,果實不套袋。處理2:2013年11月翻耕土壤；見草后打百草枯1次；冬季養雞200只/667 m2,每株石榴施農家肥10 kg;不整枝,不施用殺蟲劑,果實不套袋。處理3:2013年11月翻耕土壤；不打除草劑；全年養雞200只/667 m2,每株石榴施農家肥10 kg；2013年12月和2014年4月分別進行整枝和抹芽；施用殺蟲劑4次,果實套袋。處理4:2013年11月翻耕土壤；見草即施用百草枯防治(3次)；每株施用農家肥25 kg；2013年12月和2014年4月分別進行整枝和抹芽；施用殺蟲劑4次,果實套袋。處理5:不除草,無任何人工栽培措施,作為對照。

在2014年8月,調查各處理中石榴樹上桃蛀螟(Dichocrocispunctiferalis)和桃小食心蟲(Carposinaniponensis)的發生情況;統計各處理中石榴的結果數、蟲果數、爛果數和裂果數,測定石榴的產量。于收獲期間,在天氣晴好、光照強度變化較小的14:30～15:30時間段，使用ST-80C數字式照度計,分別測量石榴林頂部、離地表180、90和10 cm處的光照強度。每小區5點對角線取樣,每樣點重復測量3次,取平均值。透光率(Light penetration rate, LPR)的計算公式如下: LPR=測定層光強/頂部光強×100。

1.3 數據分析

采用SPSS分析軟件對調查參數進行描述性分析、單因素方差分析(One-Way ANOVA)及多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同人工林對紫莖澤蘭的替代作用

2013年8月對落葉松林、桉樹林、石榴林和空曠露地紫莖澤蘭株高、發生密度和鮮重的調查結果見表1,從中可以看出：空曠露地紫莖澤蘭生長旺盛,發生量大,株高為124.25 cm,密度為110.25株/m2，單位面積鮮重達4494.03 g/m2；在人工林中紫莖澤蘭的生長被抑制,落葉松林和桉樹林對紫莖澤蘭的發生密度和鮮重有顯著的抑制效果,但對紫莖澤蘭株高的抑制作用不顯著；石榴林對紫莖澤蘭株高、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爭消耗的養分最少。

結合紫莖澤蘭的發生情況和紫莖澤蘭對養分的吸收情況,石榴林對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生，若不進行人工干預,則紫莖澤蘭不能根除。

注:同列數據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養分的吸收情況

2.2 不同栽培措施下石榴林間光照差異

在石榴收獲期調查石榴林間的透光率,結果(表3)顯示：在離地180 cm處,各處理間透光率無顯著差異；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均無紫莖澤蘭的發生,但處理3和處理4分別于2013年12月和2014年4月進行了整枝和抹芽,石榴的枝條密度適宜,因此田間透光率較高。

2.3 石榴林的蟲害發生情況

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

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生情況

2.4 石榴的結果情況

在果實采收后,統計石榴總果實、蟲果、爛果、裂果和商品果的數量。從表5中可以看出：處理3和處理4中石榴的果實數量顯著高于其他處理的,達到79.75～81.00個/株,且產生的蟲果、爛果、裂果的數量接近0,基本上都是商品用的無蟲果；處理1和處理2的果實總數顯著降低,但是處理2中的蟲果、爛果數量顯著低于處理1的；處理5的果實數量最少,有用商品果的數量亦最少。上述結果表明綜合進行土壤翻耕、雜草防除、施肥、整枝、抹芽、化學除蟲、套袋等栽培技術措施,能顯著提高石榴商品果實的產量。

2.5 石榴的產量和產值

由表6可見：處理4的石榴單果重、單株果實重和單位面積產量均顯著高于其他處理的,且石榴產值達106450.50元/hm2,是對照(處理5)的8.4倍，這是因為各種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量(表5),從而大大增加了石榴的產量和產值；但是栽培過程中消耗的勞動力成本亦最高,最終處理4的石榴凈利潤僅為60325.50元/hm2(表7)。與處理4相比,處理3通過全年養雞代替化學除草和部分農家肥,降低了生產成本,增加了養雞的收入,最終石榴林的凈利潤達122571.75元/hm2。在處理2中，雖然石榴的產值僅為47771.55元/hm2,但增加了養雞的產值75000元/hm2,減少了栽培管理所需的勞動力成本,最終石榴林的凈利潤亦達到了107096.55元/hm2。成本和產值分析結果(表7)表明,處理3的石榴林凈利潤最高；但是在人力資源缺乏的地區,石榴林中養雞(處理2)是最佳的種養模式。

表5 不同栽培措施下石榴的結果情況 個/株

表6 不同栽培措施下石榴的產量和產值

注:石榴價格2元/kg。

表7 不同栽培措施下石榴林的成本、產值和凈利潤 元/hm2

注:翻耕4人工/667 m2;人工除草2人工/667 m2;化學除草0.3人工/667 m2,百草枯成本15元/667 m2;農家肥200元/t;土雞凈利潤=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;化學殺蟲0.3人工/667 m2,殺蟲劑成本10元/667 m2;人工費100元/人工。

3 結論與討論

替代控制成功與否與替代植物的特性、種植區域的環境條件密切相關。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,同時給農民帶來較高的經濟效益[12]。在牧區,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,同時為牲畜提供充足的牧草。在林區種植青岡林、油茶青岡、油茶柏樹混交林等對紫莖澤蘭的生長能起到顯著的生態控制效果[13]。除了經濟林外,果樹亦是替代紫莖澤蘭的首選樹種。本研究在西昌的林區或山地進行,常見的經濟林木落葉松和桉樹對紫莖澤蘭的發生密度和鮮重有顯著的抑制效果,但對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%,發生密度降低了96.15%,鮮重減少了99.67%,石榴林中紫莖澤蘭競爭消耗的養分最少,表明石榴林對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值,又不與糧食生產爭地,而且能夠退耕還林。相比于林木替代,果樹替代產生的經濟價值更高,能有效地提高農民種植的積極性。

替代植物的栽培技術是影響替代成功與否的關鍵因素,替代區域的地表處理、適時種植、適宜的種植方式、科學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,進行土壤的旋耕處理可以實現紫莖澤蘭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,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、伏生臂形草的競爭能力[15];不施或少施肥并增加黑麥草的刈割次數,可以降低紫莖澤蘭的競爭力,提高黑麥草的替代控制效果[16-17]。本研究結果表明通過合理的栽培措施,對石榴林下紫莖澤蘭的防治效果可以達到100%。其中,在人力資源缺乏的情況下,冬季翻耕土壤、化學除草1次、施用有機肥(10 kg/株)結合林下養雞是石榴林最佳的種養模式。紫莖澤蘭種子萌發需要光照[18],經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,發生量減少。雞可以吃土中越冬的蟲蛹,減少來年蟲量,提高石榴商品果的數量;雞在林間頻繁的踩踏活動,有助于抑制紫莖澤蘭的生長;雞糞可以培肥林地,是最好的有機肥料;林下雞的雞肉肥美,經濟價值高。因此在石榴林下養雞,結合配套的栽培措施是替代紫莖澤蘭、提高石榴產量、增加林地收入的最佳種養模式。

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