山东泰山茶园杂草群落组成及发生特点

肖文敏, 任志红, 吴焕焕, 张 虹, 杨圣祥, 夏中华, 徐慧媛, 孙海伟

(泰安市农业科学研究院,山东泰安 271000)

泰山茶区是我国20世纪60年代“南茶北引”茶树自然栽培成功的内陆地区北界,是我国独具北方特色的低山高纬度茶区之一[1]。因其独特的地理与气候条件,泰山茶形成了“香气高,滋味浓,叶肉厚,耐冲泡”的优异品质,深受消费者喜爱。2019年,“泰山茶”地理标志证明商标被国家知识产权局商标局予以确权注册,同年,“泰山茶”成功入选中国农业品牌目录农产品区域公用品牌。

杂草是与虫害、病害并列的,危害农业生产的三大生物因子[2],不仅与茶树争夺养分、水分,影响茶叶的产量与品质,还可能成为一些茶树病虫害的中间寄主,增加茶园管理难度。因此,茶园杂草与病虫害一样是不可忽视的防控群体,是茶叶生产亟待破解的制约因素。我国自20世纪60年代起,陆续开始了茶园杂草的调查与报道,但主要涉及皖、闽、桂、豫、湘、苏、赣、陕、川、浙等10个省(区),对于山东省茶园的杂草调查较少[3-4]。因此,为明确山东泰山地区茶园杂草发生情况,笔者于2022—2023年对泰山茶园杂草群落组成及发生特点进行了周年调查,以期为指导茶园杂草高效防控提供依据。

1 材料与方法

1.1 调查地概况

泰安市位于山东省中部的泰山南麓,属于鲁中山区的一部分,地势东北高西南低,山地、丘陵、平原相间分布。地处暖温带,属大陆性半湿润季风气候,四季分明,春季干旱少雨、夏季炎热多雨、秋季凉爽干燥、冬季寒冷少雪,年平均气温在11～13 ℃之间,全年日照时数为2 367～2 680 h,年平均辐射量为526.2 kJ/(cm2·年),年平均降水量为 698.3 mm。土壤类型主要为由花岗岩、正长岩、片麻岩等酸性岩石风化形成的棕壤土及潮土,属于酸性土壤,pH值为4.5～6.5,土层较厚,有机质含量高,地力肥沃。泰山茶区茶树冬季一般采取设施拱棚方式越冬。

泰山茶地标范围:山东省泰安市境内,地理坐标为116.718°～117.659°E、35.693°～36.421°N,具体包括泰山区、泰山景区、岱岳区等区域适宜地带。

1.2 调查方法

2022年7月—2023年7月对泰安市的泰山景区、泰山区、岱岳区三大茶树连片种植主产区的6个地点进行周年调查取样(表1),每个地点选取3个茶园样地,共计18个样点,调查频率≥1次/月(茶树越冬期当年11月下旬至次年3月上旬因扣棚原因无法调查)。调查采取倒置“W”形9点取样法(适当调整距离,尽可能地使样点均匀分布在茶园),样方面积为0.25 m2,分别调查并记录样方中杂草的种类、数量、高度等信息。杂草的种类鉴定参考《中国植物志》《中国杂草志》《茶园杂草彩色图谱》等[5-7]。

表1 泰安市主要产茶区调查样地基本信息Table 1 Basic information of sample plots investigated in main tea producing areas of Tai’an

1.3 数据分析

根据调查所得的数据,计算各种杂草的田间密度(株/m2)、田间均度、田间频度、相对密度、相对均度、相对频度、相对多度,其中相对多度较大的杂草视作当地的优势种杂草。调查数据使用Excel进行统计分析。调查数据计算方法如下[8-10]:

田间密度(D)=某种杂草在各调查田块的平均密度之和/田块数;

田间均度(U)=某种杂草在田块中出现的样方数/调查田块总样方数×100%;

田间频度(F)=某种杂草出现的田块数/总调查田块数×100%;

相对密度(RD)=某种杂草的平均密度/各种杂草密度之和×100%;

相对均度(RU)=某种杂草的均度/各种杂草均度之和×100%;

民主型教育。这种家庭的家长采用讲知识、讲文明、讲礼貌、讲修养的方式，对子女进行教育。这种类型的家庭，家长对子女的教育具有强烈的社会责任感，采用较为科学的方法教育子女。其特点是懂得幼儿的心理知识，能根据幼儿的心理特点和规律进行教育，对幼儿爱而不惯，严而不苛，民主平等地对待儿童，不滥施家长权威。他们不要求幼儿无条件地服从，而是鼓励幼儿去做有意义的事情。对幼儿全面发展负责，既给予无微不至的关怀，又不实施从头到脚，从内到外的过度管制。在这种家庭成长起来的孩子，性格开朗、活泼，情绪稳定，善于和同伴友好相处，真诚关心别人，独立思考能力较强，智力发展好，能发展成为社会需要的人才。

相对频度(RF)=某种杂草的频度/各种杂草频度之和×100%;

相对多度(RA)=RD+RU+RF。

汇总杂草全年发生情况,归纳并分析春(3月下旬—5月上旬)、夏(5月下旬—8月上旬)、秋(8月下旬—11月上旬)3季杂草发生特点。利用Jaccard指数(J)比较不同季节茶园杂草种类组成间的相似度和差异度:J=c/(a+b-c)。其中:a和b分别为2个季节杂草的种类数;c为2个季节共有的杂草种类数。Jaccard指数越大,说明所调查的2个季节间杂草的相似度越高。

2 结果与分析

2.1 泰山茶园杂草发生概况

2.1.1 泰山茶园杂草种类 泰山茶园杂草有73种(含变种),隶属于26科58属,其中单子叶植物3科10属12种;双子叶植物23科48属61种;一年生或二年生杂草46种(63.01%),多年生杂草27种(36.99%)。菊科、禾本科和十字花科的杂草种类较多,分别有19、9、7种,共占杂草种类的47.95%(表2)。

表2 泰山茶园杂草名录Table 2 weed list in tea gardens of Taishan

表2(续)

2.1.2 泰山茶园杂草密度 通过比较茶园的杂草田间密度发现,狗尾草、马唐、马齿苋、牛筋草、繁缕的密度最高(降序排列,下同),均在20株/m2以上,且相对密度>4%。其次是葎草、藜、稗、一年蓬、中华苦荬菜、小蓬草、黑麦草、碎米莎草、皱果苋、鳢肠、小藜等,密度在10株/m2以上,相对密度介于2%～4%之间。其他杂草的相对密度<2%,田间密度较低。

2.1.3 泰山茶园杂草均度 调查发现狗尾草、牛筋草、马唐、马齿苋的田间均度最高,均在50%以上,且相对均度基本在4%以上。中华苦荬菜、繁缕、凹头苋、稗、藜、葎草、鳢肠、荠、皱果苋、饭包草、反枝苋、一年蓬、酢浆草次之,田间均度在 25%～50%范围内,且相对均度>2%。其他杂草的田间均度较低。

2.2 泰山茶园优势种杂草危害程度

不同杂草对茶园表现出不同的危害频度与程度。狗尾草、牛筋草、马唐、马齿苋、繁缕、中华苦荬菜、藜、皱果苋、稗、葎草、鳢肠、一年蓬、酢浆草、小蓬草、刺儿菜等15种杂草,在泰山茶园相对多度>6%,为茶园主要杂草。其中,狗尾草、牛筋草、马唐、马齿苋、繁缕等5种杂草在泰山茶园的相对多度>10%、频度>60%、密度>20株/m2,发生频度高、危害范围大且防除较为困难,是泰山茶园的主要恶性杂草;其次是藜、皱果苋、酢浆草、小蓬草、中华苦荬菜、鳢肠、刺儿菜等7种杂草,在泰山茶园发生的相对多度较高(10%>RA>6%),总体频度较高(62%>F>40%),对茶树的影响较严重。而稗、葎草、一年蓬在泰山茶园的相对多度较高(10%>RA>6%),但频度一般(40%>F>20%),对部分茶园影响较大,为区域性优势种杂草(表3)。

表3 泰山茶园主要杂草发生情况Table 3 Occurrence of main weeds in tea gardens of Taishan

2.3 不同区域茶园杂草发生特点

不同区域的茶园由于地形地势、立地条件、生态环境、管理模式等存在差异,茶园杂草的种类有一定差别。最西部的茶园样地道朗镇丰山村茶园相对频度较高的杂草有饭包草、狗尾草、牛筋草、一年蓬等,其次是马唐、葎草、马齿苋、皱果苋、中华苦荬菜、续断菊、虎尾草等;最东部的茶园样地下港镇杨家庄村茶园相对频度较高的杂草有牛筋草、狗尾草、马唐、马齿苋等,其次是繁缕、皱果苋、中华苦荬菜、刺儿菜等;中部区域以山口镇西太平村茶园样地为例,相对频度较高的杂草有鳢肠、稗、葎草、马齿苋等,其次是繁缕、狗尾草、牛筋草、马唐、小蓬草、藜、酢浆草、皱果苋等。

2.4 不同季节茶园杂草发生情况

春季发生的茶园杂草有25种,分属14科23属(表2) ,其中狗尾草、马齿苋、繁缕、中华苦荬菜为茶园主要优势杂草,不仅在超半数以上的茶园都有发生,且相对多度高(RA>15%)(表4),防除难度较大;其中,狗尾草、马齿苋密度最高(D>20株/m2),且RU+RD>20%。其次是荠、鳢肠、小蓬草、续断菊、刺儿菜、播娘蒿、酢浆草等,相对多度较高但频度一般,对部分茶园影响较大,为春季区域性优势种杂草(表2、表4)。此外,扇穗雀麦、拉拉藤为春季茶园独有杂草种群,其他季节调查未见。春茶期是1年当中茶树生产最为重要的时期,虽然茶园杂草种类相对较少,但不同杂草间相对多度差别较大,极差能达到30%以上。春茶期茶树需经历揭棚炼苗、返青复壮等不同阶段,同时,因茶树发芽时间受品种物候期、区域气候、茶园管理等多元因素影响,防止某些优势种群杂草大面积发生,与茶树争夺水分、养分与生存空间,对春茶乃至全年茶叶生产都尤为重要。

夏季发生的茶园杂草有61种(表2),占比高达80%以上,但不同杂草间相对多度差别相对较小,其中以狗尾草、马齿苋、牛筋草、繁缕、马唐、中华苦荬菜等6种为优势杂草(RA>10%)(表4),田间密度分别为32.00、30.67、27.50、27.67、29.00、17.33株/m2,均度较高(U>50%)且发生频度皆在60%以上,其次是藜、葎草、皱果苋、小蓬草、鳢肠、续断菊、稗、酢浆草、刺儿菜、一年蓬等(RA>6%)。杂草多喜高温高湿,在足肥适湿环境中易产生生态适应性,尤其是葎草、藜、小蓬草、一年蓬等杂草种群株高可达1 m以上,且易形成连片危害,彻底铲除难度大,不利于茶园通风透光,对茶树生长影响较大。

秋季发生的茶园杂草有43种,分属18科37属,不同杂草间相对多度的差别介于春夏之间,其中相对多度与发生频度最高的为狗尾草和牛筋草(RA>20%,F>70%),田间密度分别为26.00、24.00株/m2,其次是马唐、马齿苋、繁缕、藜、中华苦荬菜、稗等,与夏季优势种杂草发生情况有一定相似性(表2、表4)。调查中发现,一些夏季管护欠佳的茶园,秋季优势种杂草、多年生杂草种类和数量多于其他茶园,杂草防除难度更大。此外,进入秋季后,茶园温度与湿度会经历明显下降过程,杂草与茶树争水等情况会加重,同时,秋季还会经历茶树停产与越冬准备阶段,要保证茶树有充足的水分与营养度过长达4个月的越冬期,秋季杂草防除需做到全面而精细。

2.5 杂草危害的季节性差异分析

周年调查结果(越冬期未包含)表明,在春、夏、秋3季都发生的杂草种类有10种(图1),以狗尾草、马齿苋、繁缕的田间频度与相对密度最高;其中,夏季茶园杂草整体田间频度与相对密度高于春秋2季,应与夏季高温高湿的茶园环境相关;春季茶园有7种杂草的田间频度高于秋季,以续断菊、繁缕、中华苦荬菜、鳢肠最为明显,它们大多耐旱、抗轻霜冻,能够适应北方春季气候;秋季茶园杂草的相对密度整体趋势略高于春季,但春秋2季杂草的相对密度规律不明显。

不同季节茶园杂草种类组成差异性不同。据调查,春季与秋季茶园杂草一共有56种,拥有相同杂草12种,Jaccard指数为 0.27,这2个季节杂草种类组成差异度最高。春季与夏季茶园杂草一共有65种,拥有相同杂草21种,Jaccard指数为0.48,这2个季节杂草种类组成差异度次于春秋2季。夏季与秋季茶园杂草种类最多,一共有71种杂草,拥有相同杂草33种,Jaccard指数为 0.87,这2个季节杂草种类组成相似度较高。

从春夏到秋冬,虽然茶园杂草发生类群不同,但茶园杂草危害一直存在。泰山茶园优势种杂草以一二年生草本为主(73.33%),一二年生杂草一般1年内有2～3个发生高峰[13],多集中在春夏秋3季。春夏发生型杂草如狗尾草、马齿苋、繁缕等,一般4月开始发生,5—6月达到发生高峰,此时正值茶叶采摘生产时期,不仅影响茶叶的产量与品质,还会增加茶园管理成本。同时,若遇多雨天气,很多杂草被铲除后会很快死而复生,对茶树造成危害。泰山茶区夏(初)秋季雨水较多,马唐、一年蓬、稗等夏秋型杂草多发,而秋季是一些害虫回迁茶园准备越冬的关键时期,杂草作为许多害虫的中间寄主,会增加越冬虫口基数,造成翌年春季茶园害虫暴发的风险大大提升。

表4 不同季节泰山茶园主要杂草发生情况Table 4 Occurrence of main weeds in Taishan tea gardens at different seasons

2.6 不同茶园杂草控制情况

本次调查发现,泰山茶园杂草防控措施主要有人工除草和覆盖除草两大类,不同除草方式有不同的优缺点[14-15]。人工除草虽然效率较低、成本较高,但简单、无污染,加之当前市面上不同类型除草机械的辅助加持,人工除草仍是许多茶园尤其是山区茶园的首选。覆盖除草包括生物有机质覆盖和防草布覆盖2种,生物有机质覆盖多采用农业废弃原料重复利用,相对环保、成本低,还可积累雨水滋养茶树根部,起到保湿保温的效果,但生物有机质种类的选择、处理与覆盖技术尚未完全成熟,目前选择此种方式的茶园并不多;防草布覆盖多选用黑色防草布,虽第1年投入成本相对较高,但能长期控制杂草(一般防草布材料露地可使用4～5年),平均成本较低,覆盖后仅管理茶树周边未覆盖区域少量杂草即可,较为节本高效,是越来越多茶园的选择。因泰山茶区以名优绿茶生产为主,对茶叶品质与安全性较为重视,化学除草方式鲜少应用。

3 结论与讨论

本次调查泰山茶园杂草共记录73种(含变种),隶属26科58属,其中,齐蒙等《中国茶园杂草有效名录》与吴慧平等《中国茶园杂草无效名录修订结果-新增 170 条有效名录》中涉及的有47属58种,未涉及的包含黑麦草属、披碱草属、鼠耳芥属、糖芥属、菥蓂属、地锦属、虎掌藤属、夏至草属、莴苣属、石胡荽属、联毛紫菀属等(含《中国植物志》最新修订),共15种杂草,另有同物异名杂草2种:拉拉藤、菥蓂(俗称败酱)。从优势度和危害情况来看,茶园的恶性杂草有狗尾草、牛筋草、马唐、马齿苋、繁缕等5种,其次是藜、皱果苋、酢浆草、小蓬草、中华苦荬菜、鳢肠、刺儿菜等7种主要优势种杂草,区域性优势种杂草有稗、葎草、一年蓬等3种,一般杂草有58种。从不同季节危害情况来看,春、夏、秋3季都发生的杂草有10种,春秋季茶园杂草种类组成差异度较高,夏秋季茶园杂草种类组成相似度较高;春季茶园优势种杂草有狗尾草、马齿苋、繁缕、中华苦荬菜、荠等11种,其中荠为春季特有的优势种杂草;夏季茶园杂草种类最多,有61种,其中主要优势种杂草有狗尾草、马齿苋、牛筋草、繁缕、马唐、中华苦荬菜等6种;秋季茶园优势种杂草有狗尾草、牛筋草、马唐、马齿苋、繁缕、藜、中华苦荬菜、稗等8种,与夏季发生情况较为相近。

杂草作为茶园生态系统的一个组成部分,抗逆性强、适应性好,有些种群在干湿等不同环境条件下均可生长,除草难度较大。调查发现,牛筋草、马唐、马齿苋、藜、鳢肠、稗等杂草是茶园优势种杂草,在山东省花生田、棉田中危害也较为严重[16-18],属山东省高频发生的杂草。而狗尾草、小蓬草、铁苋菜等在茶园发生比例较高,同时在山东省桃园、苹果园中优势度也较高[19-20]。茶果复合种植是延伸茶产业链、增加茶园产值的一种复合种植模式[21-22],洞庭碧螺春便是江南茶区茶果间作最著名的代表,而山东省所处的江北茶区常见的有樱桃、柿、山楂、苹果等与茶树间作,茶园与果园管理中与其他作物相比,较为少耕,因此某些特定种群杂草易发生且逐渐成为优势种。因此,未来对于茶园、果园、茶果间作园的杂草发生和防治可进行深入关联性研究。

杂草的发生与群落组成受到地形地势、立地条件、生态环境、管理模式等多种因素影响[2]。泰山茶园大多以春秋绿茶生产为主,部分茶园夏季生产红茶,这就造成了部分不生产夏茶的茶园疏于管理,恰逢夏季高温多雨,杂草生长速度快,极易造成茶园园相差、茶树生长受影响。同时,因泰山茶区冬季多采用拱棚覆盖的方式越冬,设施栽培形成了相对封闭高湿的小气候,造成了本不该冬季自然发生的杂草在茶棚中快速生长,但由于拱棚封闭的关系,无法进行相关杂草种类与发生情况调查。因此,未来关于冬季茶棚内杂草发生及群落组成、杂草对茶树冬季生长的正向与反向作用值得进一步探索。

本研究明确了泰山茶园杂草发生种类及主要优势种群,可以有针对性地采取防除狗尾草、牛筋草、马唐、马齿苋、繁缕等杂草发生危害的有效措施,或根据区域生态、地形、杂草特点,灵活地选择人工除草、生物质覆盖或防草布覆盖等方式控草除草,节约茶园管理成本,提高茶园生产效益与生态效益。目前,虽然对于生物质覆盖控草和替代控草等绿色有机控草方式有不少研究[23-26],但尚未有明确的方案策略推广应用,作为化学除草的替代方式,绿色有机控草除草方式的研究任重而道远。