廣東主要茶區(qū)春季雜草群落調(diào)查與區(qū)域差異分析

林威鵬，鄭 海，張?zhí)﹦拢Y陽，凌彩金，周巧儀，陳鵬程，賴榕輝，劉淑媚，鐘永輝，古艷霞

（1廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所/廣東省茶樹種質(zhì)資源創(chuàng)新利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；2廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院，廣州 510520；3廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；4廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510640；5梅州市農(nóng)林科學(xué)院茶葉研究所，廣東 梅州 514071；6梅州市梅縣區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣東 梅州 514700）

0 引言

茶園雜草防控是茶園生產(chǎn)管理的一項(xiàng)重要工作，不合理控草策略將間接影響茶樹生長，最終影響茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)，降低茶產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價值。國內(nèi)學(xué)者已對貴州、福建、四川、浙江等主要產(chǎn)茶省茶園[1-7]雜草進(jìn)行摸底調(diào)查，初步探明茶園常見雜草種類約為120～200種。廣東省屬南亞熱帶氣候帶，是中國光、熱和水資源最豐富的地區(qū)之一，年均溫度為22.3℃，年均降水量為1777 mm，且雨熱同期，極利于雜草擴(kuò)繁與生長，因此，廣東茶區(qū)雜草防控更具復(fù)雜性和艱巨性。前期調(diào)查走訪表明，茶園雜草防治已成為嚴(yán)重影響茶園生產(chǎn)的關(guān)鍵問題之一。目前廣東省茶區(qū)控草策略以人工除草為主(93.4%)，年均成本約為12525元/hm2，按照中國茶葉流通協(xié)會提供數(shù)據(jù)測算[8]，廣東地區(qū)年均除草成本約占其茶葉產(chǎn)值的16%[9]。目前國內(nèi)農(nóng)村勞動力短缺，因此單純依靠人工除草的模式不可持續(xù)。除草劑在雜草防控中具有快速、高效、低成本的特點(diǎn)，茶農(nóng)對除草劑的使用率呈現(xiàn)增長趨勢。根據(jù)田間調(diào)查，除草劑的使用減輕了茶園控草勞力投入和成本，但亦存在使用不合理和過量使用的情況，導(dǎo)致茶葉農(nóng)殘超標(biāo)、茶園生物多樣性銳減、地面過度裸露、加劇水土流失等諸多食品安全與生態(tài)環(huán)境問題[10]。茶園雜草防控已成為影響廣東茶產(chǎn)業(yè)可持續(xù)、綠色和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)問題之一，開發(fā)適合廣東產(chǎn)地環(huán)境的雜草防控技術(shù)勢在必行。目前關(guān)于廣東省茶園雜草種類、分布特征等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失。筆者在全省范圍主要茶區(qū)開展雜草調(diào)查，以期揭示廣東茶園春季優(yōu)勢雜草群落組成、發(fā)生規(guī)律與危害特點(diǎn)，為茶園雜草綜合防治技術(shù)研究和開發(fā)提供數(shù)據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究地概況

2020年3月1日—4月30日在廣東省粵東、粵西、粵北3個主要茶區(qū)的14個縣（區(qū)）茶葉連片種植地點(diǎn)，隨機(jī)選擇31個茶園（面積均大于百畝）進(jìn)行調(diào)查，每個茶園調(diào)查20個樣方，共620個樣方（表1）。

1.2 調(diào)查方法

每個樣方面積為4 m2(2 m×2 m)。采用七級目測法，通過目測樣方中雜草與茶樹的蓋度、多度和相對高度等指標(biāo)，以此為依據(jù)為樣方各種雜草進(jìn)行生長優(yōu)勢度定級[11]。生長優(yōu)勢度分7個級別，分別為5級、4級、3級、2級、1級、T級、0級，從高到低依次賦值5、4、3、2、1、0.5、0.1。最后，根據(jù)全部樣方中雜草的生長優(yōu)勢度計算各種雜草的生長優(yōu)勢度[式(1)]。隨后通過隨機(jī)踩踏，記錄調(diào)查樣方中沒有而茶園實(shí)際存在雜草。對所有種類雜草及發(fā)生程度進(jìn)行拍照，雜草種類鑒定參照《中國雜草志》[12]、《中國植物志》、《茶園雜草識別與防治原色圖譜》[13]、《茶園雜草彩色圖譜》[14]。茶園雜草命名核對參考文獻(xiàn)[15-16]。根據(jù)目測和踩踏結(jié)果，統(tǒng)計雜草的出現(xiàn)頻度[式(2)]。

表1 廣東31個茶園調(diào)查樣地概況

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對茶園雜草數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[11]。

區(qū)域優(yōu)勢雜草分析，采用聚類分析與繪圖軟件Heatmap Illustrator 1.0[15]自帶數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化模塊，采用Z-score標(biāo)準(zhǔn)化方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，并選用averagelinkage聚類法進(jìn)行后續(xù)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 廣東主要茶區(qū)春季雜草種類

在31個茶園調(diào)查共記錄313種雜草，其中出現(xiàn)頻度大于10%有126種（表2）。這126種雜草種，菊科最多（23種，占比18.2%），第二為禾本科（12種，9.52%），其后依次為茜草科（8種，6.35%）、薔薇科（7種，5.55%）、唇形科（6種，4.76%）、蓼科（5種，4.76%）、豆科（4種，3.97%）。以上7科共包含65個種，占據(jù)126種雜草數(shù)量的51.5%。

2.2 廣東主要茶區(qū)春季優(yōu)勢雜草與高頻度雜草

在31個茶園中，出現(xiàn)頻度超過30%的雜草共有44種，其中出現(xiàn)頻度超過80%的有2種，分別為小蓬草(83.87%)和菝葜(80.65%)，出現(xiàn)頻度介于70%～80%的雜草有鴨跖草(77.42%)、積雪草(74.19%)、野茼蒿(74.19%)、酢漿草(74.19%)、地菍(70.97%)、鬼針草(70.97%)。為進(jìn)一步探明高頻度雜草是否為優(yōu)勢雜草，嘗試采用以下分類標(biāo)準(zhǔn)對調(diào)查所得雜草進(jìn)行分類。以出現(xiàn)頻度30%作為區(qū)分高頻中頻雜草的分界線，出現(xiàn)頻度高于30%為高頻雜草，出現(xiàn)頻度介于10%～30%為中頻雜草，頻度低于10%低頻雜草，調(diào)查發(fā)現(xiàn)的313種雜草分布情況如表3所示。按照以生長優(yōu)勢度15%作為區(qū)分高中生長優(yōu)勢度雜草的分界線，出現(xiàn)頻度高于15%為高優(yōu)勢度雜草，出現(xiàn)頻度介于5%～15%為中優(yōu)勢度雜草，生長優(yōu)勢度低于5%界定為低優(yōu)勢度雜草，調(diào)查所發(fā)現(xiàn)的313種雜草分布情況如表4所示。

表2 廣東春季茶園雜草名錄 %

續(xù)表2

續(xù)表2

續(xù)表2

將出現(xiàn)頻度與生長優(yōu)勢度進(jìn)行雙因素交叉分析，可將313種雜草分為9類，分別為高頻高優(yōu)勢度、高頻中優(yōu)勢度、高頻低優(yōu)勢度、中頻高優(yōu)勢度、中頻中優(yōu)勢度、中頻低優(yōu)勢度、低頻高優(yōu)勢度、低頻中優(yōu)勢度和低頻低優(yōu)勢度雜草。實(shí)際調(diào)查中，313種雜草中有187種雜草出現(xiàn)低于3次（即出現(xiàn)頻度低于10%），其生長優(yōu)勢度代表性不足，因此未列入后續(xù)分析。按照表3和表4區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)頻度高于10%的126種雜草分類情況如圖1所示。

其中高頻高優(yōu)勢度雜草19種，高頻中優(yōu)勢度雜草23種，高頻低優(yōu)勢度雜草2種，中頻高優(yōu)勢度雜草18種，中頻中優(yōu)勢度雜草39種，中頻低優(yōu)勢度雜草25種（表5）。

2.3 不同茶區(qū)優(yōu)勢雜草差異分析

為比較不同茶區(qū)優(yōu)勢雜草及其特征，提取不同茶區(qū)（粵東、粵西、粵北）的高優(yōu)勢雜草（生長優(yōu)勢度超過15%），剔除其中重復(fù)品種，得到雜草45種，使用Heatmap Illustrator[15]進(jìn)一步分析，結(jié)果如圖2所示。所提取的45種雜草可分為4類。I類（藍(lán)色線標(biāo)記）為假臭草、蕨、烏毛蕨、空心泡、車前、水蓼、火炭母、馬唐、金毛耳草和喜旱蓮子草。該類共10種雜草，這類雜草在粵北茶區(qū)的生長優(yōu)勢度高于粵東和粵西茶區(qū)，為粵北地區(qū)優(yōu)勢雜草類群。II類（紅色線標(biāo)記）為華南鱗蓋蕨、小魚眼草、鬼針草、金鈕扣、苣荬菜、紅花酢漿草、芒萁、藤構(gòu)、擬鼠麹草、鵝腸菜、杠板歸、野茼蒿，該類共12種，該類在粵東茶區(qū)生長優(yōu)勢度高于粵西和粵北茶，為粵東茶區(qū)的優(yōu)勢雜草。III類（綠色線標(biāo)記）為小蓬草、芒、黃鵪菜、少花龍葵、白茅、藎草、葛、薊、積雪草、糯米團(tuán)、酢漿草、蛇莓，該類雜草共12種，該類雜草同為粵東和粵北茶區(qū)共有的優(yōu)勢雜草，且該類雜草在粵西地區(qū)生長優(yōu)勢度低。IV類（橙色線標(biāo)記）為闊葉豐花草、鴨跖草、海金沙、地菍、長萼堇菜、微甘菊、一點(diǎn)紅、皺果莧、白花燈籠、牛筋草、藿香薊，該類雜草共11種，其在粵西茶區(qū)生長優(yōu)勢度高于粵東和粵北茶區(qū)，為粵西茶區(qū)的優(yōu)勢雜草類型。此外，可以發(fā)現(xiàn)皺果莧、白花燈籠、牛筋草、藿香薊等4種雜草同為粵東茶區(qū)和粵西茶區(qū)的優(yōu)勢雜草。

表3 調(diào)查雜草出現(xiàn)頻度分布

表4 調(diào)查雜草生長優(yōu)勢度分布

圖1 基于出現(xiàn)頻度和生長優(yōu)勢度的雜草分布圖

表5 基于出現(xiàn)頻度和生長優(yōu)勢度的雜草分類表

續(xù)表5

3 結(jié)論與討論

根據(jù)國內(nèi)學(xué)者對四川[2]、福建[4]、安徽[6]、湖南[5]、貴州[7]、廣西[18]、河南[19]、江蘇[20]和浙江[21]等 28 個?。ㄗ灾螀^(qū)）茶區(qū)的調(diào)查，報道頻率最高的茶園雜草為小蓬草、酢漿草、馬唐、狗尾草、牛筋草、白茅、鵝腸菜、香附子、蒼耳、杠板歸[15-16]。廣東省出現(xiàn)頻度最高的茶園春季雜草為小蓬草、菝葜、鴨跖草、積雪草、野茼蒿、酢漿草、地菍、鬼針草、長萼堇菜、一點(diǎn)紅，從高頻雜草看，廣東情況與全國其他省份差異較大。本次調(diào)查到的雜草種類共有313種，常見種類（出現(xiàn)頻率大于10%）僅126種，而大部分雜草屬偶見種，對茶樹影響較小?；洊|、粵西、粵北3個茶區(qū)出現(xiàn)頻度和生長優(yōu)勢度均較高的主要雜草有小蓬草、鬼針草、鴨跖草、假臭草、白茅、野茼蒿、芒萁、喜旱蓮子草、闊葉豐花草、華南鱗蓋蕨10種雜草。

圖2 廣東不同茶區(qū)優(yōu)勢雜草聚類圖

對照《中國入侵植物名錄》[22]和《中國外來入侵生物》[23]，以上10種高頻雜草中，小蓬草、鬼針草、假臭草、野茼蒿、喜旱蓮子草和闊葉豐花草等6種雜草為入侵物種，除野茼蒿為嚴(yán)重入侵種外，其余5種雜草均屬于惡性入侵種（危害等級最高）。相比湖南、廣西、福建等周邊產(chǎn)茶省，廣東茶園入侵雜草種類數(shù)量多，且危害級別高，這既和廣東對外社會經(jīng)濟(jì)交流頻繁密切相關(guān)，也和廣東雨熱同季氣候特點(diǎn)相關(guān)。另外一個值得關(guān)注的問題，攀援類（兼具纏繞）雜草微甘菊、鴨跖草、杠板歸、菝葜、烏蘞莓、雞矢藤、落葵、葛等在局部茶園發(fā)生嚴(yán)重，其能全面覆蓋茶樹棚面，嚴(yán)重抑制茶樹光合作用。張覺晚等專門對湖南省茶園攀藤類和纏繞性雜草進(jìn)行調(diào)查，其發(fā)現(xiàn)湖南茶園常見攀援類和纏繞類雜草共25種，這25類雜草均能夠覆蓋茶樹棚面，相比其他直生型雜草對茶園更加具有危害性[24-25]。因此，該類攀援類雜草可能是后續(xù)開展重點(diǎn)防控研究的雜草類型。

本次調(diào)查表明，省內(nèi)不同區(qū)域間茶園優(yōu)勢雜草種類差異大（圖2），必須針對不同區(qū)域雜草的差異性，制定相應(yīng)的雜草防控方案。前期調(diào)查表明，廣東茶企（農(nóng)）對于茶園雜草防控大多采用“一刀切”的方式，將茶園雜草無選擇性地全部鏟除。茶園草類是茶園生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具備水土保持、改良土壤肥力、穩(wěn)定茶園生態(tài)系統(tǒng)等多重生態(tài)功能，對維持茶園生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力具有重要影響。茶企（農(nóng)）采用“一刀切”的除草方式，既浪費(fèi)了大量的勞動力，也嚴(yán)重破壞了茶園生態(tài)系統(tǒng)平衡，同時也違背了生態(tài)綠色發(fā)展的理念。

在茶園生態(tài)系統(tǒng)中，由于人工的干預(yù)與輸入，茶樹屬于該系統(tǒng)中的優(yōu)勢種。部分惡性雜草的存在可能會與茶樹爭水爭肥爭光照，但大部分雜草屬于伴生種或者偶見種，在該茶園生態(tài)系統(tǒng)中處于從屬位置。非惡性雜草群落的存在，可能成為害蟲取食的緩沖帶，雜草根系分泌物能在一定程度上分解土壤礦質(zhì)元素，促進(jìn)土壤養(yǎng)分釋放與土壤熟化[10]。因此，明確茶園雜草分類名單，分清惡性雜草、無害雜草和有益雜草顯得尤為重要。

為更加準(zhǔn)確、定量化進(jìn)行茶園雜草分類，筆者嘗試采用基于出現(xiàn)頻度和生長優(yōu)勢度的茶園雜草分類方法，將雜草分為9個類型。文中所選用的出現(xiàn)頻度和生長優(yōu)勢度的分類閾值并非是固定的，而是一種初步嘗試。下一步將在此分類的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)關(guān)注茶園高頻優(yōu)勢雜草和中頻優(yōu)勢雜草，并結(jié)合對該部分雜草的生物學(xué)特性分析，最終界定適用于廣東地區(qū)的茶園惡性雜草名單，為更加合理科學(xué)地管理茶園雜草提供參考。