現(xiàn)代化技術(shù)在定邊縣沙棘育苗中的應(yīng)用淺析

摘 要 半干旱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)歷來是生態(tài)建設(shè)的重點(diǎn)，在半干旱地區(qū)開展林業(yè)建設(shè)具有重要的意義。陜西省定邊縣地處半干旱地區(qū)，為改善生態(tài)環(huán)境，當(dāng)?shù)貜V泛種植沙棘。但受到氣候、土壤環(huán)境、種植管理技術(shù)及幼苗特性等因素的影響，定邊縣沙棘育苗的人工投入大、成本高、且成活率不高。為提高定邊縣沙棘育苗成活率，從選種、土壤監(jiān)測、播種、病蟲害監(jiān)測等方面探討現(xiàn)代化技術(shù)在沙棘幼苗培育中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 沙棘；育苗；現(xiàn)代化技術(shù)；陜西省定邊縣

中圖分類號：S793.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.20.043

陜西省定邊縣積極響應(yīng)并推進(jìn)“三北”防護(hù)林工程，以期通過加強(qiáng)沙棘種植獲得防風(fēng)固沙、改善生態(tài)環(huán)境的效果，然而目前尚未形成沙棘成林的現(xiàn)象。究其原因，受到當(dāng)?shù)貝毫迎h(huán)境的影響，定邊縣水土流失嚴(yán)重，個別地方出現(xiàn)嚴(yán)重的風(fēng)蝕現(xiàn)象，不利于沙棘的普遍種植，同時當(dāng)?shù)氐纳臣N植管理技術(shù)較落后，制約了沙棘的廣泛種植[1]。目前，定邊縣主要依靠傳統(tǒng)人工方式從事沙棘育苗、栽植、管理等，但沙棘幼苗較為嬌嫩，需要精心的呵護(hù)管理，完全依靠人工很難有效完成[2]。而應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)培育沙棘幼苗，不僅能減少人力和財(cái)力的投入，還能提高沙棘幼苗的成活率。基于此，筆者總結(jié)了沙棘現(xiàn)代化育苗技術(shù)以供參考。

1 選種技術(shù)

選種時，定邊縣林業(yè)人員可利用全彩色智能色選機(jī)（見圖1）進(jìn)行選種。該技術(shù)是通過獲得大量的種質(zhì)資源和品種性狀數(shù)據(jù)，然后利用機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)構(gòu)建模型，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)品質(zhì)與性狀的沙棘種子選擇，可減少人工選擇種子的工作量[3]。選種時將種植地現(xiàn)有的沙棘林群體的種子倒入色選機(jī)口，色選機(jī)根據(jù)所建立的模型完成目標(biāo)品質(zhì)與性狀的選擇[4]。需要注意的是，沙棘種子宜采自定邊縣無病蟲害的沙棘林群體。這是因?yàn)槎ㄟ吙h沙棘林群體的種子是基因改良的品種，更能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境條件[5]。

圖1 全彩色智能色選機(jī)

2 土壤監(jiān)測技術(shù)

對造林地進(jìn)行整理前，需要對土壤的營養(yǎng)成分進(jìn)行監(jiān)測，尤其是對土壤中氮、磷、鉀等關(guān)鍵養(yǎng)分的監(jiān)測。林業(yè)技術(shù)人員可以借助土壤信息采集無線傳感器（見圖2）監(jiān)測土壤養(yǎng)分狀況，然后做好施肥方案的調(diào)整。

該傳感器功能強(qiáng)大，由微控制單元（Microcontroller Unit，MCU）、空氣濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤酸堿度（pH值）傳感器及土壤氮磷鉀傳感器等軟硬件組成，能監(jiān)測土壤溫度、濕度、pH值、電導(dǎo)率（Electrical Conductivity，EC）及氮磷鉀含量等參數(shù)[6]。沙棘適宜生長的溫度范圍較廣，極端最低溫度可達(dá)-50 ℃，

極端最高溫度可達(dá)50 ℃，可謂耐寒耐熱。但是，沙棘幼苗根系不發(fā)達(dá)，適宜生長的溫度在10～25 ℃，溫度接受范圍小，適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力有限[7]。因此，林業(yè)技術(shù)人員要選擇土壤pH值在6.0～7.5的地塊作為育苗地，同時要保持苗圃土壤水分充足[4]。開展育苗工作時，可事先在土壤信息采集無線傳感器上設(shè)定好沙棘苗適宜生長的溫度、濕度、pH值范圍，當(dāng)監(jiān)測到苗圃地的溫度、濕度、pH值大于或者小于設(shè)定的閾值時，發(fā)出報(bào)警提醒及時干預(yù)，確保苗圃地條件符合沙棘苗生長要求。

3 播種技術(shù)

定邊縣適合播種沙棘的季節(jié)是春季和秋季，這兩個季節(jié)都有適合種子破土出芽的地溫（15 ℃左右），但一般林業(yè)技術(shù)人員主要選擇在春季播種，以利于種子發(fā)芽和幼苗在夏秋季節(jié)快速生長[8]。由于沙棘種子細(xì)小，而且催芽后的種子?jì)赡郏贿m宜人工大范圍播種，因此可以利用植保無人機(jī)（見圖3）播種。無人機(jī)的投入使用既減少勞動量，也避免因手動播種傷到催芽的種子。操作人員利用地面遙控或?qū)Ш斤w控進(jìn)行播種，能有效提升播種數(shù)量的精確度和播種的均勻度。播種當(dāng)天，先將經(jīng)過催芽的種子從進(jìn)料口倒入種倉內(nèi)儲存，轉(zhuǎn)動設(shè)置容納種子孔位的種盤，孔位會根據(jù)盤的轉(zhuǎn)動向周圍均勻分布，一個孔對應(yīng)一粒種子，只要種子在轉(zhuǎn)動軌跡中經(jīng)過擋板，種子就會掉入下料通道。當(dāng)種子掉進(jìn)下料通道后，下料通道的進(jìn)氣道就會注入空氣，就能加速種子下落[9]。無人機(jī)上通常設(shè)置有上千個播種單元，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)播種，也能通過控制播種單元調(diào)整間隔時間，有效調(diào)整播種數(shù)量和播種行間距。

播種完成后，林業(yè)技術(shù)人員可利用土壤信息采集無線傳感器深入土壤進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，當(dāng)溫度低于設(shè)定的閾值時要做好升溫保護(hù)措施，同時做好地表水分的實(shí)時監(jiān)測，確保地表保持濕潤狀態(tài)[10]。沙棘幼苗在整個生長期都需要水分，當(dāng)苗木生長到15 cm時，可以使用噴壺向苗木灑水。

4 病蟲害監(jiān)測技術(shù)

4.1 病害監(jiān)測

當(dāng)前，定邊縣林業(yè)技術(shù)人員可用無人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測系統(tǒng)獲取沙棘苗期的生長情況（見圖4）。無人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測系統(tǒng)是以無人機(jī)搭建全景監(jiān)測設(shè)備的處理服務(wù)平臺，該平臺由機(jī)載設(shè)備和地面處理系統(tǒng)組成，其中機(jī)載設(shè)備包括高精度攝像機(jī)、激光雷達(dá)、高分辨率光學(xué)傳感器和紅外傳感器等硬件，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的精準(zhǔn)監(jiān)測，并根據(jù)目標(biāo)實(shí)時跟蹤定位，迅速規(guī)劃設(shè)計(jì)路線，精確測量三維結(jié)構(gòu)，快速生成地面全景面貌等。例如，激光雷達(dá)技術(shù)具有精準(zhǔn)測量地表高度和形狀的功能，能夠?qū)γ缙缘孛矊?shí)現(xiàn)精準(zhǔn)建模。該技術(shù)與其他傳感器數(shù)據(jù)融合時生成的高精度地表模型能全面地提供地形和植被生長數(shù)據(jù)，使病害空間分布更加明了，有助于實(shí)施更加精準(zhǔn)的實(shí)時防控措施。高分辨率光學(xué)傳感器、紅外傳感器能夠快速捕捉植被指數(shù)、地溫分布等信息，為早期病害識別提供數(shù)據(jù)支持。多光譜和高光譜傳感器能夠高分辨率捕捉各種波段的光譜信息，通過光譜圖像的異常分布直接識別出植物出現(xiàn)病害的分布情況和嚴(yán)重程度。

在定邊縣，當(dāng)沙棘幼苗長出2片真葉后，易發(fā)生立枯病。此時，林業(yè)技術(shù)人員可利用無人機(jī)機(jī)載全景監(jiān)測系統(tǒng)每日監(jiān)測一次苗圃地，快速獲取沙棘苗期的生長情況，實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)、早治療，避免病情蔓延，將損失降低到最小。沙棘苗圃病害嚴(yán)重程度如圖5所示。

4.2 蟲害檢測

沙棘苗期常發(fā)生螻蛄、蠐螬、金龜子等蟲害，影響幼苗生長。蟲害暴發(fā)前期，幼苗受害癥狀不明顯，且病情不嚴(yán)重，范圍較小，較難察覺。因此，林業(yè)技術(shù)人員可利用無人機(jī)機(jī)載監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測苗圃蟲害發(fā)生情況（見圖6）。

無人機(jī)遙感監(jiān)測系統(tǒng)是結(jié)合了無人機(jī)飛行技術(shù)、傳感器技術(shù)、激光雷達(dá)技術(shù)、圖像處理技術(shù)的綜合性技術(shù)系統(tǒng)，通過無人機(jī)上搭載高清攝像頭、傳感器、激光雷達(dá)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)對空域的全方位監(jiān)測，尤其是無人機(jī)搭載的可見光相機(jī)、多光譜相機(jī)、高光譜儀、高光譜成像儀、紅外熱成像儀及激光雷達(dá)等對植物生理變化的極小差異高度敏感，有助于在蟲害發(fā)生早期就對蟲害情況進(jìn)行精準(zhǔn)掌握，從而制訂針對性的防治策略，防止害蟲大量繁殖對沙棘幼苗造成傷害。

5 結(jié)語

沙棘具有防沙固沙的作用，其果實(shí)、木材也具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，不但能改善定邊縣惡劣的氣候環(huán)境，還能給當(dāng)?shù)剞r(nóng)民帶來可觀的收入，種植沙棘可以說是一舉多得，加強(qiáng)沙棘的培育和種植意義重大。沙棘育苗中應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)能減少人力和財(cái)力的投入，提高幼苗成活率，如能在定邊縣推廣應(yīng)用，必能發(fā)揮出沙棘更大的生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，推進(jìn)定邊縣林業(yè)生態(tài)建設(shè)進(jìn)程。

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（責(zé)任編輯：張春雨）