一种黄土区灌丛化草原灌木扩张的生物防治方法

1.本发明属于灌木扩张防治技术领域，具体涉及一种黄土区灌丛化草原灌木扩张的生物防治方法。


背景技术：

2.草地灌丛化是指以本土灌木植物密度、盖度和生物量增加为主要特征的全球普遍发生的现象。草地灌丛化发生区域包括干旱和半干旱草地、湿润草地以及极地苔原等多个生态系统，具有发生范围广、发展速度快、危害大等特点，且近年来灌丛化这一过程有加速发展的趋势。草地灌丛化通常会导致生态系统结构和功能的改变，降低牧草产量和生物多样性，甚至可能会导致干旱地区土地退化及荒漠化，严重威胁草原及畜牧业生产的可持续发展。
3.目前国内外关于灌丛化的研究内容主要集中于灌丛化形成机制和对物种多样性的影响以及灌木与草地之间的竞争关系等理论研究，而对于灌木扩张趋势，控制的实际方法仍处于探索阶段，特别是在干旱半干旱区山地草原研究更少。现有技术中，针对草原灌木主要以机械彻底拔出灌木，而后进行全面播种草种的方法去除灌木，不仅成本高，且大型机械不适于山区草原进行作业，亟待开展探索一种有效遏制草原灌丛化的实用方法


技术实现要素：

4.本发明目的在于针对现有技术存在的缺陷和不足，提供了一种黄土区灌丛化草原灌木扩张的生物防治方法，为草地生态恢复提供一种技术支持。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种黄土区灌丛化草原灌木扩张的生物防治方法,包括以下步骤：
7.步骤1：在黄土区灌丛化草地的生长季初期，利用灌木切割装置去除灌丛草地灌木的地上生长部分；
8.步骤2：采用10针密度黑色遮阳网贴地覆盖切除灌木地上部分的区域，并对遮阳网四周进行固定；
9.步骤3：遮阴3个月以后掀开遮阳网对灌木切割部分的新生枝芽进行人工去除，2天后继续固定遮阳网，重复2次后灌木基本再无新生枝芽出现；
10.步骤4：在第二个生长季节初期撤去遮阳网，灌木新生枝芽数量已经降至很低水平；
11.步骤5：对遮阴灌木区结合草本植物生长情况，进行适量牧草补播，提高草本植物养分竞争优势。
12.优选的，在步骤1中灌木切割装置包括操作台，在操作台的下端面沿其圆周方向设置有至少三个伸缩杆，所述伸缩杆的上端与操作台下端面上铰接座活动连接，所述操作台的上端设置有垂直调节杆，所述垂直调节杆下端贯穿出操作台且固定有水平导轨，所述水平导轨上设置有沿其水平滑动的水平滑台，所述水平滑台的下方设置有水平板，所述水平
板的下端面上设置有两个相对称的支座，两个支座之间设置有丝杆，所述丝杆一端与其中一个支座转动连接，其另一端贯穿另一个支座且与第三电机连接，所述丝杆上设置有滑块，所述滑块的下端通过连杆连接有c型安装座，所述c型安装座上设置有切割组件。
13.优选的，所述操作台的上端面设置有第二电机，所述第二电机的输出轴连接有第二齿轮，所述垂直调节杆的侧壁上设置有第一齿槽，所述第一齿槽与第二齿轮啮合。
14.优选的，所述水平导轨的两侧壁上设置有相互对称的滑槽，所述水平滑台的上端面一侧设置有倒l型连接块，所述倒l型连接块的水平部位于其中一滑槽内，且可沿该滑槽滑动，另一个滑槽内壁上沿其长度方向设置有第二齿槽，所述水平滑台的上端面另一侧设置有第一电机和支撑杆，所述支撑杆的上端设置有转盘，所述转盘的下端面沿其圆周方向设置有t型导槽，所述支撑杆的上端设置有t型块，所述t型块位于t型导槽内，所述第一电机的上方设置有第一齿轮，所述第一齿轮与转盘的内齿圈啮合，所述转盘的外齿圈与第二齿槽啮合，所述第一电机驱动第一齿轮转动，由第一齿轮带动转盘转动，则转盘沿着第二齿槽移动带动水平滑台沿水平导轨移动。
15.优选的，所述倒l型连接块的水平部设置有贯穿其高度的通孔，所述通孔内设置有压缩弹簧和隔板，所述压缩弹簧的中心部设置有垂直段，所述垂直段贯穿隔板，所述在压缩弹簧的两端分别设置有滚珠，所述滚珠裸露在通孔外侧的部分与滑槽的上下内壁滑动接触。
16.优选的，所述连杆的上端与滑块下端面转动连接，所述连杆的下端与c型安装座固定连接，所述连杆上设置有第三齿轮，所述滑块的下端面还设置有第四电机，所述第四电机的输出轴连接有第四齿轮，所述第四齿轮与第三齿轮啮合。
17.优选的，所述切割组件包括动刀片和定刀片，所述动刀片和定刀片通过固定杆与c型安装座上的上延伸块和下延伸块连接，所述动刀片的近端为弧形边且延伸至c型安装座内部，所述弧形边的端部设置有第一齿牙，所述c型安装座内部设置有第一转杆，所述第一转杆的上下端分别与c型安装座的内顶壁和内底壁转动连接，所述第一转杆上设置有第五齿轮，所述第五齿轮与第一齿牙啮合，在第一转杆的两侧还设置有相互对称的第二转杆和第三转杆，所述第二转杆和第三转杆的两端分别与c型安装座的内顶壁和内底壁转动连接，所述第二转杆和第三转杆上分别设置有第一圆盘和第二圆盘，所述第一圆盘和第二圆盘的外壁上分别设置有第二齿牙和第三齿牙，所述第二齿牙和第三齿牙与第五齿轮啮合；
18.所述第二转杆和第三转杆上还分别设置有第六齿轮和第七齿轮，所述第六齿轮和第七齿轮通过皮带连接，所述第三转杆上还设置有蜗轮，所述c型安装座的内底壁上还设置有第五电机，所述第五电机的输出轴连接蜗杆，所述蜗杆与蜗轮啮合。
19.优选的，所述固定杆包括由下至上的垫块、多边形段、光滑段和螺纹段，所述下延伸块和定刀片上设置有相互配合的多边形孔，所述多边形段位于多边形孔内，所述动刀片上的安装孔位于光滑段上且可沿光滑段转动，所述螺纹段贯穿出上延伸块且与固定螺母螺纹连接。
20.优选的，在步骤2中，在遮阳网的四周边缘卷一个pvc管或者灌木细枝，然后用固定组件进行固定。
21.优选的，在步骤3中，遮阴3月以后遮阳网下草本植物生长旺盛，而灌木新生枝芽极少，且新生枝芽呈现萎蔫状态。
22.本发明的有益效果：本发明采用切割与遮阴相结合的手段有效制了灌木生长，阻止了其进一步扩张趋势。且经过验证，在第二个生长季初期去掉遮阳网后，遮阴区域灌木新枝发生率仅为5％，且后续灌木新芽发生率并未增长，遮阴效应持续明显，对灌丛化区域植被恢复起到了良好效应。
23.本发明设计的灌木切割装置能很好的适应坡地环境，使用时，操作台通过几个伸缩杆的长度以使切割组件始终位于水平方向，从而使得切割灌木形成的切口为水平光滑状态，同时切割组件通过垂直调节杆能够实现垂直方向的调整，通过水平滑台沿着导轨移动实现前后方向的调整，通过滑块实现作用方向调整。其次，还可由第四电机驱动第五齿轮啮合第四齿轮带动支杆转动，从而调整切割组件的角度，因此，在不挪动操作台的情况下，可对四周的灌木实现切割，操作更加方便，节省了人力物力。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1所示为本实施例的一种黄土区灌丛化草原灌木扩张的生物防治方法的流程图；
26.图2所示为本实施例的实验区的效果图；(a)去除灌木地上部分后未遮阴处理3月后草本植物生长图；(b)去除灌木地上部分后遮阴处理3月后草本植物生长图；(c)去除灌木地上部分后未遮阴处理3月后灌木新生枝芽生长情况；(d)去除灌木地上部分遮阴处理3月后灌木新生枝芽生长情况；
27.图3所示为本实施例的一种黄土区灌丛化草原灌木扩张的生物防治方法中灌木切割装置的结构示意图。
28.图4所示为本实施例中垂直调节杆、水平导轨、水平板以及c型安装座的连接示意图。
29.图5所示为图4中a处的放大图。
30.图6所示为图5中转盘的俯视图。
31.图7所示为本实施例中垂直调节杆与水平导轨连接方式的俯视图。
32.图8所示为本实施例中c型安装座侧剖图。
33.图9所示为图8中沿b方向的剖视图。
34.图10所示为图8中动刀片和定刀片连接的示意图。
35.图11所示为本实施例中定刀片的示意图。
36.图12所示为本实施例中固定杆的示意图。
37.图13所示为固定组件固定遮阴网的示意图。
38.其中，1、操作台；101、铰接座；2、垂直调节杆；201、第一齿槽；3、水平导轨；301、滑槽；302、第二齿槽；4、水平滑台；401、倒l型连接块；4011、隔板；4012、压缩弹簧；4013、滚珠；402、转盘；4021、内齿圈；4022、外齿圈；4023、t型导槽；403、第一电机；404、第一齿轮；405、支撑杆；4051、t型块；5、水平板；6、滑块；7、c型安装座；701、上延伸块；702、下延伸块；703、
挡板；8、动刀片；801、第一齿牙；9、定刀片；901、多边形孔；10、第二齿轮；11、第二电机；12、第三电机；13、伸缩杆；1301、锥体固定部；14、丝杆；15、支座；16、连杆；17、第三齿轮；18、第四电机；19、第四齿轮；20、第五齿轮；21、第一转杆；22、第一圆盘；23、第二圆盘；24、第七齿轮；25、皮带；26、蜗轮；27、蜗杆；28、第二转杆；29、第三转杆；30、第五电机；31、固定杆；3101、垫块；3102、多边形段；3103、光滑段；3104、螺纹段；32、固定螺母；33、铰接座；34、pvc管；35、倒u型插杆；36、敲打面。
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
40.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.本实施例具体提供了一种黄土区灌丛化草原灌木扩张的生物防治方法,如图1所示，包括以下步骤：
42.步骤1：在黄土区灌丛化草地的生长季初期，利用灌木切割装置去除灌丛草地灌木的地上生长部分，以切断灌木产生和运输营养的器官；
43.步骤2：采用10针密度黑色遮阳网贴地覆盖切除灌木地上部分的区域，并对遮阳网四周进行固定，防止遮阳网在遮阴期间被破坏；
44.步骤3：遮阴3个月以后掀开遮阳网对灌木切割部分的新生枝芽进行人工去除，2天后继续固定遮阳网，重复2次后灌木基本再无新生枝芽出现；
45.步骤4：在第二个生长季节初期撤去遮阳网，灌木新生枝芽数量已经降至很低水平，切割+遮阴有效抑制了灌木生长，阻止了其进一步扩张趋势；
46.步骤5：对遮阴灌木区结合草本植物生长情况，进行适量牧草补播，提高草本植物养分竞争优势。
47.如图3和4所示，本实施例中，在步骤1中灌木切割装置包括操作台1，在操作台1的下端面沿其圆周方向设置有至少三个伸缩杆13，所述伸缩杆13的上端与操作台1下端面上铰接座33活动连接，伸缩杆13的下端则设置有锥体固定部1301，方便在坡地上进行固定，锥体固定部1301的上端设置有圆形板，伸缩杆的下端可与圆形板铰接，在固定锥体固定部时，由于圆形板的存在，则方便施力。使用时，先确定操作台1所在位置，然后按压圆形板，使锥体固定部1301插入土内，然后根据坡度情况，调整伸缩杆13，从而使得操作台1始终位于水平面上。
48.在操作台1的上端设置有垂直调节杆2和第二电机11，所述垂直调节杆2下端贯穿出操作台1且固定有水平导轨3，所述水平导轨3上设置有沿其水平滑动的水平滑台4，所述水平滑台4的下方设置有水平板5，所述水平板5的下端面上设置有两个相对称的支座15，两个支座15之间设置有丝杆14，所述丝杆14一端与其中一个支座15转动连接，其另一端贯穿
另一个支座15且与第三电机12连接，所述丝杆14上设置有滑块6，所述滑块6的下端通过连杆连接有c型安装座7，所述c型安装座7上设置有切割组件。所述第二电机11的输出轴连接有第二齿轮10，所述垂直调节杆2的侧壁上设置有第一齿槽201，所述第一齿槽201与第二齿轮啮合10。通过第二电机11驱动第二齿轮10啮合第一齿槽201牵引垂直调节杆2上下移动，从而调整切割组件的高度至合适位置。
49.如图5、6、7所示，在水平导轨3的两侧壁上设置有相互对称的滑槽301，所述水平滑台4的上端面一侧设置有倒l型连接块401，所述倒l型连接块401的水平部位于其中一滑槽301内，且可沿该滑槽301滑动，另一个滑槽301内壁上沿其长度方向设置有第二齿槽302，所述水平滑台4的上端面另一侧设置有第一电机403和支撑杆405，所述支撑405杆的上端设置有转盘402，所述转盘402的下端面沿其圆周方向设置有t型导槽4021，所述支撑杆405的上端设置有t型块4051，所述t型块4051位于t型导槽4021内对转盘402起到导向牵引的目的，所述第一电机403的上方设置有第一齿轮404，所述第一齿轮404与转盘402的内齿圈4021啮合，所述转盘402的外齿圈4022与第二齿槽302啮合。启动第一电机403，驱动第一齿轮404啮合内齿圈4021带动转盘402转动，则由转盘402的外齿圈4022啮合第二齿槽302牵引水平滑台4沿滑槽移动。
50.为了减少水平滑台4沿水平导轨3移动所收到的阻力，则在倒l型连接块401的水平部设置有贯穿其高度的通孔，所述通孔内设置有压缩弹簧4012和隔板4011，所述压缩弹簧4012的中心部设置有垂直段，所述垂直段贯穿隔板4011，所述在压缩弹簧4012的两端分别设置有滚珠4013，所述滚珠4013裸露在通孔外侧的部分与滑槽301的上下内壁滑动接触。
51.在本实施例中，为了能够实现切割组件旋转角度的调整，所述连杆16的上端与滑块6下端面转动连接，所述连杆16的下端与c型安装座7固定连接，所述连杆16上设置有第三齿轮17，所述滑块6的下端面还设置有第四电机18，所述第四电机18的输出轴连接有第四齿轮19，所述第四齿轮19与第三齿轮17啮合。启动第四电机18，驱动第四齿轮19啮合第三齿轮17带动连杆16转动，从而实现c型安装座7转动。
52.如图8、9、10和11所示，所述切割组件包括动刀片8和定刀片9，所述动刀片8和定刀片9通过固定杆31与c型安装座7上的上延伸块701和下延伸块702连接，所述动刀片8的近端为弧形边且延伸至c型安装座7内部，所述弧形边的端部设置有第一齿牙801，所述c型安装座7内部设置有第一转杆21，所述第一转杆21的上下端分别与c型安装座7的内顶壁和内底壁转动连接，所述第一转杆21上设置有第五齿轮20，所述第五齿轮20与第一齿牙801啮合，在第一转杆21的两侧还设置有相互对称的第二转杆28和第三转杆29，所述第二转杆28和第三转杆29的两端分别与c型安装座7的内顶壁和内底壁转动连接，所述第二转杆28和第三转杆29上分别设置有第一圆盘22和第二圆盘23，所述第一圆盘22和第二圆盘23的外壁上分别设置有第二齿牙和第三齿牙，所述第二齿牙和第三齿牙的齿数相同，其旋转方向相同，第一圆盘22和第二圆盘23在同步转动过程中，所述第二齿牙和第三齿牙交替与第五齿轮20啮合，从而实现第五齿轮20的往复转动，从而带动第一齿牙往复运动，实现动刀片8一个周期的开合。
53.为了实现第一圆盘22和第二圆盘23同步旋转，从而在第二转杆28和第三转杆29上分别设置有第六齿轮24和第七齿轮，所述第六齿轮和第七齿轮24通过皮带25连接，所述第三转杆29上还设置有蜗轮26，所述c型安装座7的内底壁上还设置有第五电机30，所述第五
电机30的输出轴连接蜗杆27，所述蜗杆27与蜗轮26啮合。启动第五电机30，由蜗杆27啮合蜗轮26带动第三转杆29转动，从而带动第七齿轮24转动，通过皮带带动第六齿轮同步转动。
54.如图12所示，在本实施例中，所述固定杆31包括由下至上的垫块3101、多边形段3102、光滑段3103和螺纹段3104，所述下延伸块702和定刀片9上设置有相互配合的多边形孔901，所述多边形段3102位于多边形孔901内，所述动刀片8上的安装孔位于光滑段3103上且可沿光滑段3103转动，所述螺纹段3104贯穿出上延伸块且与固定螺母32螺纹连接。
55.使用时，先确定操作台1所在位置(一般放置于相邻两丛灌木之间)，然后按压圆形板，使锥体固定部1301插入土内，然后根据坡度情况，调整伸缩杆13，从而使得操作台1始终位于水平面上。然后启动第二电机11，驱动第二齿轮10啮合第一齿槽201牵引垂直调节杆2上下移动，从而调整切割组件的高度至合适位置；继续启动第一电机403，驱动第一齿轮404啮合内齿圈4021带动转盘402转动，则由转盘402的外齿圈4022啮合第二齿槽302牵引水平滑台4沿滑槽移动，调整切割组件前后位置；继续启动第三电机12，从而使得滑块6沿丝杆14移动调整切割组件左右位置；继续启动第四电机18，驱动第四齿轮19啮合第三齿轮17带动连杆16转动，从而实现c型安装座7转动，实现切割组件角度调整。待切割组件位置调整合适后，灌木的树干位于动刀片8与定刀片9之间，则启动第五电机30，动刀片8则向定刀片9方向移动，从而完成灌木切割，而且保持切割面的平滑整齐。切割后，动刀片复位。
56.如图13所示，本实施例中，在遮阳网的四周边缘卷一个pvc管34或者灌木细枝，然后用固定组件进行固定。所述固定组件则包括倒u型插杆35，其上端连接有敲击部36，遮阴网铺设好后，则用四根pvc管34或者灌木枝沿着遮阴网的四边卷绕后，倒u型插杆35从pvc管34或者灌木枝的上方向下插入土里，倒u型插杆35则与pvc管34或者灌木枝垂直安装，安装时，可利用锤头或者石块敲打敲击部36，方便将倒u型插杆35插入土中。
57.在步骤3中，遮阴3月以后遮阳网下草本植物生长旺盛，而灌木新生枝芽极少，且新生枝芽呈现萎蔫状态。
58.实验
59.在宁夏云雾山灌木扩张区进行灌木去除遮阴实验，去除灌木地上部分后进行遮阳网遮阴与不处理对照。结果显示，遮阴3月后，灌木新生枝芽发生率仅为20％，且呈现缺绿萎蔫状态，并且遮阳网下草本植物生长茂盛，遮阴并未影响其生长状态。而对照去除灌木地上部分未遮阴区域，灌木新生枝芽发生率为100％，且生长状态良好(图2)。第二个生长季初期去掉遮阳网后，遮阴区域灌木新枝发生率仅为5％，且后续灌木新芽发生率并未增长，遮阴效应持续明显，对灌丛化区域植被恢复起到了良好效应。
60.以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。