花椒地綠肥生態控草技術

江秋菊, 陳 軍, 楊鳳飛, 祝曉云, 邱寧宏, 邵昌余

(1.遵義職業技術學院,貴州遵義 563006; 2.遵義市種植業發展服務中心,貴州遵義 563006; 3.貴州省植保植檢站,貴州貴陽 550001)

花椒樹是重要的生態經濟兼用樹種,花椒產業是貴州省遵義市大力發展的特色農業產業之一。2019年以來,遵義市花椒栽種面積達110萬畝(1 hm2=15畝)[1]。遵義氣候溫暖濕熱,花椒地雜草生長旺盛,雜草與花椒爭光、爭水和爭肥,部分雜草也是花椒樹病蟲害的中間寄主,嚴重影響花椒的生長[2],成為制約花椒產業健康發展的因素之一。農業生產中,花椒地主要雜草防治方法包括化學防治和人工割除,人工除草耗工、耗資且控草時間較短[3];藥劑防治增加土壤污染風險,且會隨著雜草逐漸產生抗藥性,草害問題難以得到有效解決[4-6]。因此,研究環境友好、經濟實用的花椒園雜草生態控制方法,對花椒產業的可持續發展具有十分重要的意義[7]。為踐行習近平生態文明思想,牢固樹立綠水青山就是金山銀山的理念,堅持生態優先、綠色高質量發展,有必要探索花椒地生態控草技術,集成組裝適合當地的生態控草技術模式,促進椒農增收增效。綠肥作為常見的生物有機肥料,可為土壤提供豐富的有機養分,從而提升地力[8]。研究表明,通過綠肥控草實現以草控草是一種高效經濟安全的綠色生態控草方法[9-12]。目前,國內已有關于綠肥在茶園、果園對雜草控制方面的研究報道[13-17],洪春桃等篩選出黑麥草、紫花苜蓿和三葉草作為寧波地區苗圃地控草植物[13]。孫永明等通過比較幾種不同控草措施的效果,認為綠肥對茶園雜草有一定的控制效果[14]。綠肥類型多樣,不同草種對雜草有不同的防除效果,篩選出適宜花椒地的雜草控草綠肥種類對花椒地草害的防控具有重要意義。本研究通過種植不同種類綠肥,探討不同種類綠肥對花椒地雜草的抑制效果,為花椒地生態控草提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

花椒試驗地位于貴州省遵義市紅花崗區中橋街道姚家寨花椒基地(107°2′51″E,27°42′53″N,海拔887 m),供試花椒樹品種為當地紅花椒,樹齡為3年,長勢相近,行株距2.5 m×2.0 m,平均株高1.5 m。供試土壤為黃壤,堿解氮含量73.50 mg/kg,速效磷含量31.09 mg/kg,速效鉀含量98.00 mg/kg,有機質含量24.1 g/kg,肥力中等;pH值為6.87,中性土壤。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗處理及設計 采用完全隨機設計,以花椒地自然生草為對照(CK),設置行間播種不同綠肥,供試綠肥種類6種:野豌豆(T1)、箭筈豌豆(T2)、絳三葉(T3)、紫云英(T4)、紫花苜蓿(T5)、鼠茅草(T6)(表1)。每個處理行間播種面積 30 m2,3個重復,綠肥播種前采用人工淺翻,深度20 cm,于2020年10月18日進行播種。為確保種子撒播均勻,撒播時用細沙5 kg/667 m2與種子拌勻在行間均勻撒播,撒播時距離樹干0.5 m。

第2年雜草防治驗證試驗設計采用完全隨機設計,以花椒地自然生草為對照(CK),選擇第1年防控效果較好的野豌豆和鼠茅草綠肥,設置每個處理播種面積30 m2,重復3次,于2021年10月22日進行播種,播種方式和播種量與第1年相同。

表1 不同種類綠肥播種量Table 1 Sowing rate of different types of green manure plants

1.2.2 數據采集及記錄

1.2.2.1 綠肥生長情況記錄 分別于播種后49、96、148、183、211 d監測綠肥的生長情況,每小區隨機選取5個點,每點設置小樣方(50 cm×50 cm),樣方內隨機選擇5株綠肥,先測定其田間高度,以平均值作為群體群落高度,再取完整的綠肥植株帶回實驗室,分別測定記錄其植株高度、根系長度、植株鮮重,分別以平均值作為其株高、根長、株重。

1.2.2.2 雜草生產情況記錄 (1)雜草種類及數量。于2021年3月14日(播種后148 d)、2021年6月20日(播種后240 d)展開調查,驗證試驗于2022年5月7日(播種后188 d)、2022年7月4日(播種后246 d)展開調查,每小區隨機3點取樣,采用0.25 m2小樣方(50 cm×50 cm),現場觀察記載雜草種類及每類雜草個體數量。(2)雜草密度(株/m2)。雜草密度采用樣方內某種雜草的個體數量(株叢數)除以樣方面積計算。(3)鮮重(g/m2)。樣方內雜草連根拔出帶回實驗室,盡量選擇根系完整的植株稱量鮮草重,再除以樣方面積進行計算。

1.2.2.3 雜草相對防效 各處理區相對于對照處理區的田間雜草抑制效果。

相對株防效=(對照區單位面積株數-處理區單位面積株數)/對照區單位面積株數×100%;

相對鮮重防效=(對照區單位面積鮮重-處理區單位面積鮮重)/對照區單位面積鮮重×100%[18]。

1.2.2.4 土壤樣品采集與測定 于2022年8月10日取深度為0～20 cm土壤進行理化性質測定,其中,用酸度計法測定土壤pH值,堿解擴散法測定堿解氮含量,0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法測定有效磷含量,1 mol/L醋酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀含量,重鉻酸鉀容量-外加熱法測定有機質含量[19]。

1.2.2.5 花椒產量測定 于2022年8月10日收取果實,現場采取單株的花椒,稱取果重,記錄產量,并計算均值。

1.3 統計分析

采用Excel 2019進行數據處理和圖表繪制,使用SPSS多重比較LSD法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 綠肥生長情況分析

綠肥的生長周期較長,均能達到211 d以上,但不同綠肥長勢表現不同,211 d后群體高度均為最高,其中T1、T2、T6顯著高于其他處理,分別為47.27、48.84、47.06 cm;T1、T3、T4株重在183 d達到最大,T2、T5、T6在211 d達最大,株重表現為T2、T1最重。株高表現趨勢與群體高度一致,211 d 后株高最高,表現為T1、T2最高,顯著高于其余處理;根系長度隨時間延長逐漸增長,表現為前期(49 d)生長較快,中期(49～148 d)根系生長較穩定,后期148 d后根長最長為T5處理,最短為T6處理。以上結果表明,不同綠肥植株株重、株高、根長長勢不同,野豌豆、箭筈豌豆株重高于其余綠肥,可達35～55 g/株,野豌豆株重在183 d后呈下降趨勢。不同綠肥地下部分根系生長呈前期快,后期穩定的趨勢;地上部分前期生長慢,后期生長快(圖1)。

2.2 綠肥對雜草種類和數量的影響

由表2可知,花椒地春夏出現雜草23種,共14科;其中,菊科6種、十字花科3種,分別占雜草總種數的26%和13%。不同處理在不同季節的雜草種類不同。春季出現雜草種類9種,分別是繁縷、薺菜、婆婆納、馬蘭、野艾蒿、附地菜、蔊菜、球序卷耳、碎米薺。與對照相比,不同綠肥種植地中的雜草種類數量均下降,下降比例為22.2%～66.7%,其中T6處理的雜草種類下降的比例最大,只出現3種雜草。夏季花椒地雜草種類較多,共出現17種,不同綠肥處理下,雜草種類占比下降29.4%～82.4%,綠肥處理對雜草種類的抑制作用明顯,其中T1、T2和T6處理的雜草種類分別有3、3、4種,對雜草種類防控效果較好。

不同雜草密度在不同季節有明顯差異(表2)。在春季,9類雜草中,繁縷密度表現為對照低于綠肥處理,薺菜、婆婆納、蔊菜、球序卷耳、碎米薺密度均為對照大于綠肥處理。CK處理的薺菜、婆婆納、球序卷耳密度相對較多,分別是756、420、312株/m2。綠肥處理芥菜密度表現為T1>T5>T3>T6>T4>T2,T2處理較對照下降85.2%;婆婆納密度表現為T4>T2>T6>T3>T5>T1,T1處理較對照下降95.2%;球序卷耳密度表現為T2>T5>T3>T4>T6=T1,T1和T6處理未見該雜草生長。在夏季,雜草密度低于春季,CK處理的不同雜草密度為20～224株/m2,其中,繁縷密度最高。不同綠肥處理繁縷密度表現為T1>T3>CK>T4>T2=T5=T6,T2、T5和T6密度為0株/m2。

2.3 綠肥對雜草發生密度和鮮重的影響

不同處理雜草生長情況(表3)表明,夏季雜草密度顯著低于春季,除T6處理夏季雜草鮮重低于春季外,其余處理夏季雜草鮮重顯著高于春季;花椒地所有處理的雜草密度和鮮重均顯著低于CK,表明綠肥生長期抑制雜草生長的效果明顯;春季雜草密度表現為CK>T2>T5>T1>T3>T4>T6,T6最低,為712株/m2,雜草鮮重表現為CK>T5>T2>T6>T4>T3>T1,T1最低,為255 g/m2;夏季雜草密度表現為CK>T3>T1>T5>T4>T2>T6,T6最低,為132株/m2,雜草鮮重表現為CK>T4>T2>T1>T3>T5>T6,T6最低,為17 g/m2。

表2 不同處理的雜草種類和密度Table 2 Weed density and species of different treatments

表3 不同處理雜草生長指標Table 3 Growth indexes of weeds under different treatments

2.4 綠肥對雜草的防控效果

不同處理雜草防控效果(表4)表明,6個處理對雜草均有一定的防控效果。在春季,種植綠肥各處理相對株防效為21.2%～62.4%,相對鮮重防效62.9%～78.7%;在夏季,各處理相對株防效為17.1%～82.9%,相對鮮重防效為4.9%～99.1%。從相對鮮重防效的春夏增長變化看,除鼠茅草處理表現為夏季高于春季外,其余處理相對鮮重防效表現為春季高于夏季。綜合表現T1、T5和T6處理雜草防控效果好,表明種植鼠茅草、野豌豆和紫花苜蓿能有效抑制花椒地雜草數量。

2.5 綠肥對雜草的防控效果驗證

第2年野豌豆和鼠茅草雜草防控效果表明,花椒地綠肥處理雜草密度、雜草鮮重均顯著低于對照處理,野豌豆和鼠茅草防控雜草的能力較好。5月,相對株防效分別為61.2%和61.1%,7月,相對株防效分別為49.9%和82.0%;5月相對鮮重防效分別78.7%和63.8%,7月相對鮮重防效分別為37.9%和86.8%(表5)。

表4 不同處理雜草防控效果Table 4 Effect of different treatments on weed control

表5 野豌豆和鼠茅草雜草防效驗證Table 5 The verification of V. myuros and V. sepium on weeds control

2.6 綠肥對花椒地土壤肥力和花椒產量的影響

表6表明,各處理土壤pH值、速效磷含量、速效鉀含量無顯著差異;野豌豆處理下的土壤堿解氮含量顯著高于鼠茅草和對照處理,鼠茅草和對照之間無顯著差異;野豌豆和鼠茅草土壤有機質含量顯著高于對照處理,野豌豆和鼠茅草處理間無顯著變化。種植野豌豆和鼠茅草處理區花椒產量有一定增加。

表6 野豌豆和鼠茅草對土壤肥力和花椒產量的影響Table 6 Soil fertility and pepper yield under the treatments of wild pea and vulpia myuros

3 結論與討論

3.1 不同綠肥不同季節對花椒地雜草有一定的控草效果

在春季,鼠茅草處理的花椒地雜草種類和數量均最少,雜草只有3種,數量712株/m2;野豌豆處理的花椒地雜草鮮重最低,為255 g/m2。野豌豆、鼠茅草綠肥在春季控草效果較好,這是由于春季這2種綠肥生長迅速,能有效覆蓋地表,在與雜草的生長競爭中占據優勢,從而減少了雜草生長種類、密度和鮮重,這與Osipitan等提出的覆蓋作物生物量與雜草生物量呈負相關的觀點[20]一致。在對照處理中,雜草種類最多,植物物種多樣性更豐富,繁縷競爭優勢并非最強,但是綠肥播種后快速萌發與生長,生態位上占據優勢,大幅抑制多種雜草的發芽和生長,改變雜草的群落結構。由于繁縷繁殖力強,在各綠肥生長前期不能有效阻減繁縷發芽和生長,又由于繁縷喜溫和濕潤環境,所以在綠肥處理中春季繁縷發生量大,遠大于對照。夏季,野豌豆防控效果有所下降,相對鮮重防效降至51.7%;這是因為野豌豆植株即將完成整個生育期,開始調萎死亡,野豌豆殘體蓬松地覆蓋地表,雜草擁有充足的光照和水分,因此快速生長,迅速形成優勢,導致夏季雜草防控效果有所下降。箭筈豌豆、絳三葉、紫云英處理的花椒地表現出同樣的趨勢。夏季,鼠茅草防控雜草的能力呈上升趨勢,相對株防效升至82.9%,相對鮮重防效升至99.1%。這是由于鼠茅草生育期較長,春末夏初還未完成整個生長生育時期,與雜草競爭,抑制雜草生長,特別是鼠茅草完成生育期凋萎死亡后,植株自然倒伏,緊密地匍匐地表,減少雜草需要的光照,從而實現較好的控草效果。夏季,紫花苜蓿防控能力較穩定,相對株防效和相對鮮重防效分別為67.2%和56.1%。紫花苜蓿作為多年生草本植物,根莖發達,生長期較長,夏季正處于生長旺盛時期,能有效遮蔽光照,控草能力較好,隨著生育時期的延長,它高度可達1 m以上,直立生長,會給花椒生長和園區管理帶來負面影響。第2年在驗證鼠茅草和野豌豆的防草效果試驗中,將觀察期延至雜草生物量快速增加的5—7月,結果證明花椒地綠肥處理的雜草種類數、雜草密度、雜草鮮重均顯著低于對照處理,野豌豆株防效和鮮重防效在5月好于7月,鼠茅草株防效和鮮重防效7月好于5月,試驗結果證明野豌豆和鼠茅草均可作為花椒地防草理想栽培草種,鼠茅草的防控效果更佳,生產中可綜合考慮雜草防控效果和成本進行綜合推廣應用。

3.2 綠肥種植有利于花椒地部分土壤養分的提升

種植野豌豆、鼠茅草1年后土壤有機質含量高于對照處理,種植野豌豆的堿解氮含量也高于對照處理,但種植鼠茅草的土壤pH值 、速效磷含量和速效鉀含量的變化幅度較小。花椒地多年綠肥覆蓋控草后對土壤肥力的提升效果還有待持續監測。

3.3 秋播綠肥能有效減少春夏季節雜草種類、密度和鮮重

不同綠肥與雜草的競爭力差異較大,Baraibar等提出選擇適宜的覆蓋作物種類,可以提高冬季覆蓋作物對雜草的抑制作用[21]。6種綠肥中,鼠茅草、野豌豆和紫花苜蓿對雜草的防控效果較好。野豌豆作為豆科綠肥,生物量大,能活化更新花椒地土壤有機質,為花椒提供豐富的氮素營養;鼠茅草作為多年生綠肥,種子成本投入雖較高,但可免除3～5年的重復播種,減少勞動力成本。結合農事操作、防控效果和肥力提升等綜合因素,鼠茅草、野豌豆可作為貴州省遵義地區種植3年以上花椒地的控草綠肥進行推廣應用。播種時間9月下旬至10月上中旬,播種量分別為0.25 kg/667 m2和4 kg/667 m2;為保證種子分布均勻,播種時可摻混一定的比例細沙(5 kg/667 m2),拌勻撒播。野豌豆類綠肥長勢高,會順著花椒樹攀援,可能對花椒生長有負面的影響,生長旺期可通過弋割等農藝措施進行調整。

3.4 生草栽培覆蓋對改善土壤結構、促進養分循環等有積極作用

呂隴等在半干旱區進行覆蓋種植時發現,三葉草栽培能夠降低田間雜草的密度和鮮重[22]。Seefeldt等的研究表明,黑麥草覆蓋種植能有效阻礙雜草生長[23]。本研究發現,花椒地不同綠肥覆蓋種植均在一定程度上減少了雜草的種類、數量和鮮重,相對株防效為17.1%～82.9%,相對鮮重防效4.9%～99.1%,防控效果較好,這與付興飛等的研究結論[24]相似。播種后,綠肥快速萌發與生長,占據優勢,大幅抑制雜草的發芽和生長,降低雜草群落物種多樣性。綠肥生長前期根系生長迅速,從土壤中吸收養分,進一步與雜草形成養分吸收競爭,實現對雜草的有效防控[25-26]。種植綠肥對土壤肥力有積極的影響,綠肥自然凋萎死亡后作為有機質歸還于土壤,增加土壤有機質含量,改善土壤結構,對花椒增產會產生積極的作用。本研究種植綠肥未能明顯提升花椒產量,其原因是該花椒樹齡較小,產量還未達到豐產期,且只監測了種植綠肥1年的產量,作為多年生樹種,產量還需持續監測。遵義地區生境類型復雜,不同生境條件下,種植綠肥對雜草的防控效應可能不同,因此,下一步將繼續探索不同種植區域花椒生態控草技術研究。