楊新鵬
(甘肅祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局烏鞘嶺自然保護(hù)站,甘肅 天祝 733203)
青海云杉(PiceacrassifoliaKom)為松科云杉屬常綠喬木,其耐陰濕、耐高寒、材質(zhì)優(yōu)良、樹(shù)姿優(yōu)美,是甘肅地區(qū)用材、水源涵養(yǎng)、森林更新、荒山造林和園林綠化的重要鄉(xiāng)土樹(shù)種[1]。近年來(lái)隨著生態(tài)建設(shè)力度的加強(qiáng),青海云杉苗木需求旺盛,育苗產(chǎn)業(yè)持續(xù)升溫。除草是青海云杉苗木培育的重要環(huán)節(jié)之一,雜草消耗大量水肥,影響苗木采光,并為病蟲(chóng)害發(fā)生和蔓延提供便利條件[2-3]。因此,雜草需定期清除,否則影響苗木的生長(zhǎng)和發(fā)育。傳統(tǒng)的除草方式是人工拔除苗木行間雜草,費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,且成本較高,隨著科技的進(jìn)步,人們開(kāi)始應(yīng)用除草劑、割草機(jī)和塑料薄膜覆蓋等方法達(dá)到省時(shí)、省工的除草目的,但也出現(xiàn)了不少問(wèn)題。本試驗(yàn)在青海云杉育苗中對(duì)比研究不同除草方式對(duì)苗圃地微環(huán)境、苗木生長(zhǎng)量、除草效率和成本的影響,以期篩選出苗木生長(zhǎng)快、成本低廉的除草方式。
試驗(yàn)地設(shè)在甘肅省天祝藏族自治縣烏鞘嶺林場(chǎng)黑溝苗圃,位于祁連山東段北麓淺山區(qū),地理坐標(biāo)102°48′E、36°52′N(xiāo),海拔2433 m,屬于大陸高原季風(fēng)氣候,年均氣溫2.8 ℃,1月平均氣溫-5 ℃,7月平均氣溫24 ℃,年日照時(shí)間2500 h,≥10 ℃的年積溫2400 ℃,早霜8月下旬,晚霜4月下旬,年無(wú)霜期135 d,年均降水量365 mm。土壤類(lèi)型為栗鈣土。試驗(yàn)地苗木為5年生青海云杉,定植株行距50 cm×50 cm,平均株高60 cm,行間主要雜草為馬齒莧(Portulacaoleracea.L.)、薺菜(Capsellabursa-pastoris(L.) Medic.)、狗尾草(SetariaViridis(L.) Beauv.)、牛筋草(Eleusineindica(L.) Gaertn.)、冰草(Agropyroncristatum(Linn.) Gaertn.)、刺兒菜(CephalanoplosSegtum(Bge.) Kitam.)、苦菜(Lxerischinensis(Thunb.) Nakai.)、節(jié)節(jié)草(EquisetumramosissimumDesf.)、蘆葦(PhragmitascommunisTrin.)。
試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)除草方式,①化學(xué)除草:行間每間隔30 d噴灑1次20%百草枯水劑1000倍液(周口市先達(dá)化工有限公司生產(chǎn));②機(jī)械除草:行間每間隔30 d用背負(fù)式四沖程割草機(jī)(永康市三卓園林工具廠生產(chǎn))沿地表割除雜草;③地膜除草:行間覆蓋厚0.12 mm聚乙烯黑色地膜(云南雷馬塑料制品有限公司生產(chǎn))阻止雜草生長(zhǎng);④人工除草:行間每間隔30 d人工拔除雜草,此處理設(shè)為對(duì)照(CK)。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積667 m2,隨機(jī)區(qū)組,重復(fù)3次。所有處理從2018年5月上旬開(kāi)始實(shí)施,11月上旬完成最后一次化學(xué)、機(jī)械、人工除草。
試驗(yàn)開(kāi)始后每天12∶00測(cè)定行間的地表溫度、空氣溫度、相對(duì)濕度;每間隔5 d取地表土樣測(cè)定土壤相對(duì)含水量;12月底每小區(qū)隨機(jī)抽取30株苗木測(cè)定樹(shù)高、冠幅、地徑,肉眼觀察葉色進(jìn)行直觀描述,同時(shí)核算除草效率和全年成本。
每小區(qū)沿東西方向等距離懸掛3支酒精溫度計(jì)和干濕球濕度計(jì),懸掛高度距地面50 cm進(jìn)行行間空氣溫度、相對(duì)濕度測(cè)定;地表土壤相對(duì)含水量測(cè)定采用S形5點(diǎn)取樣法采集土樣,烘干法測(cè)定[4],土壤相對(duì)含水量(%)=[(原土重-烘干土重)÷烘干土重]×100;冠幅=(南北冠幅+東西冠幅)/2;地徑為地表樹(shù)干直徑,用電子游標(biāo)卡尺測(cè)定;全年成本=雇工費(fèi)+材料費(fèi),雇工費(fèi)為全年單位除草面積(667 m2)雇用青壯年勞動(dòng)力支出的工資,在試驗(yàn)地1個(gè)青壯年勞動(dòng)力每天工作10 h的平均工資是100元,材料費(fèi)=(購(gòu)買(mǎi)材料數(shù)量×市場(chǎng)單價(jià))。測(cè)定完成后所有數(shù)據(jù)求平均值,利用Excel 2003和DPS 9.05軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行新復(fù)極差Duncan多重比較顯著性分析。
由圖1~圖4可以看出,不同方式除草后,不同月份青海云杉苗木行間氣溫呈先升高后降低趨勢(shì),8月達(dá)到最高值,不同月份行間氣溫由高到低的排序均為地膜除草>化學(xué)除草>人工除草(CK)>機(jī)械除草;行間空氣相對(duì)濕度變化也呈先升高后降低趨勢(shì),8月達(dá)到最高值,不同月份行間空氣相對(duì)濕度由高到低的排序均為機(jī)械除草>人工除草(CK)>化學(xué)除草>地膜除草;地表溫度變化呈近似直線變化,不同月份地表溫度由高到低的排序均為地膜除草>化學(xué)除草>人工除草(CK)>機(jī)械除草;地表土壤相對(duì)含水量除地膜除草呈近似直線變化外,其它除草方式呈先升高后降低趨勢(shì),不同月份地表土壤相對(duì)含水量由高到低的排序均為地膜除草>化學(xué)除草>機(jī)械除草>人工除草(CK)。不同除草方式中,機(jī)械除草的苗木行間空氣溫度、地表溫度最低,平均值分別為23.16 ℃、18.52 ℃,較人工除草(CK)分別降低4.77%、19.20%;行間空氣相對(duì)濕度最高,平均值為55.07%,較人工除草(CK)提高17.02%。
圖1 青海云杉苗木行間氣溫變化圖2 青海云杉苗木行間空氣相對(duì)濕度變化圖3 苗圃地表溫度變化圖4 苗圃地表土壤相對(duì)含水量變化
由表1可以看出,不同方式除草后青海云杉苗木樹(shù)高、冠幅和地徑間差異均達(dá)到極顯著水平(P<0.01),除地膜除草處理的青海云杉葉色為黃綠色外,其余3種除草方式下青海云杉的葉色均為深綠色。不同除草方式中,機(jī)械除草的樹(shù)高、冠幅、地徑最高,分別為94.72 cm、34.34 cm、7.46 cm,較人工除草(CK)分別提高17.87%、29.83%、14.59%;其次是化學(xué)除草,樹(shù)高、冠幅、地徑分別為84.31 cm、30.44 cm、7.04 cm,較人工除草(CK)分別提高4.92%、15.09%、8.14%;地膜除草的樹(shù)高、冠幅、地徑最低,分別為76.08 cm、23.70 cm、6.13 cm,較人工除草(CK)分別降低5.33%、10.40%、5.84%。不同方式除草后青海云杉苗木樹(shù)高、冠幅和地徑由高到低的排序均為機(jī)械除草>化學(xué)除草>人工除草(CK)>地膜除草。
表1 不同除草方式的苗木生長(zhǎng)變化
由表2可以看出,采用化學(xué)除草、機(jī)械除草和地膜除草時(shí)均提高除草效率,降低除草成本。1個(gè)青壯年勞動(dòng)力采用化學(xué)除草、機(jī)械除草、地膜除草時(shí)除草效率分別為650.12、186.58、243.66 m2·h-1·人-1,較人工除草(CK)分別提高864.86%、176.91%、261.62%,不同方式除草效率由高到低的排序?yàn)榛瘜W(xué)除草>地膜除草>機(jī)械除草>人工除草(CK)。除草成本=雇工費(fèi)+材料費(fèi),按此計(jì)算,化學(xué)除草、機(jī)械除草、地膜除草的全年除草成本分別2705.40、4503.60、1951.35元·hm-2,較人工除草(CK)分別降低73.97%、56.67%、81.23%,不同方式除草成本由高到低的排序?yàn)槿斯こ?CK)>機(jī)械除草>化學(xué)除草>地膜除草。
表2 不同除草方式的除草效率和成本
試驗(yàn)結(jié)果表明,不同除草方式除草后,青海云杉行間氣溫、空氣相對(duì)濕度,地表土壤溫度和相對(duì)含水量動(dòng)態(tài)變化和高低不同,機(jī)械除草和化學(xué)除草均提高了苗木生長(zhǎng)量,提高了除草效率和降低了除草成本,地膜除草雖提高了除草效率和降低了除草成本,但降低了苗木生長(zhǎng)量。綜合考慮不同除草方式對(duì)苗木生長(zhǎng)、除草效率和除草成本的影響,認(rèn)為青海云杉行間化學(xué)除草效果最佳。
植物生長(zhǎng)的最適環(huán)境因子與地理起源相關(guān),是植物在長(zhǎng)期進(jìn)化中形成的[5]。青海云杉天然林多分布在高海拔冷涼山區(qū)的陰坡和半陰坡,陰濕的生長(zhǎng)環(huán)境有助于其快速生長(zhǎng)[6]。本試驗(yàn)中機(jī)械除草后地表殘留草茬,草茬蒸發(fā)后提高了青海云杉苗木行間空氣濕度,降低了行間空氣溫度,為青海云杉生長(zhǎng)創(chuàng)造了一個(gè)潮濕的生長(zhǎng)環(huán)境,同時(shí)草茬覆蓋地表,降低地表溫度,減少地表水分蒸發(fā),提高土壤相對(duì)含水量,在一定程度促進(jìn)苗木生長(zhǎng)?;瘜W(xué)除草后地表雜草枯黃變干,蒸發(fā)量減少,苗木行間空氣濕度略有降低,但在枯黃雜草的覆蓋下地表溫度較低,蒸發(fā)量降低,土壤相對(duì)含水量較高,在一定程度也促進(jìn)了苗木生長(zhǎng)。地膜除草后在黑色地膜的覆蓋下,地表水分無(wú)法透過(guò)地膜蒸發(fā),水分蒸發(fā)幾乎為零,空氣濕度降低,但土壤相對(duì)含水量較高,且在黑色地膜吸熱下,行間空氣溫度和地表溫度較高;青海云杉受土壤不透氣、溫度較高和行間干燥的影響,葉色表現(xiàn)出黃綠,生長(zhǎng)受到一定影響。人工除草后雜草被拔除,地表覆蓋物短時(shí)減少,土壤蒸發(fā)一定的水分,苗木行間保持一定的濕度和溫度,土壤溫度和相對(duì)含水量較低;青海云杉易受干旱等因素的影響,生長(zhǎng)量較小。植物生長(zhǎng)受光照、溫度、濕度和土壤肥力等因素的影響,光照充足、溫暖濕潤(rùn)和土壤肥沃的生境有助于植物生長(zhǎng)。植物根系在缺氧和高溫條件下,根系生長(zhǎng)受阻,衰老加速,更新變慢,對(duì)水分和礦質(zhì)離子的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)能力降低,從而影響地上部分生長(zhǎng)[7]。
增加苗木生長(zhǎng)量、縮短育苗周期和降低育苗成本是苗圃地技術(shù)創(chuàng)新和管理改革的主要目的。在綜合考慮不同除草方式對(duì)青海云杉苗木生長(zhǎng)量、除草效率和成本的影響后,認(rèn)為化學(xué)除草效率最高,苗木生長(zhǎng)量較大,建議在青海云杉育苗中優(yōu)先應(yīng)用。