上海辰山植物園雜草的調(diào)查與防治

邢強(qiáng)，胡永紅，秦俊，成文競(jìng)

（1. 上海辰山植物園，上海 201602；2. 上海農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，上海 201699）

草坪作為植物園綠地系統(tǒng)規(guī)劃和建設(shè)的重要組成部分，面積占比較大，其以低矮、平整、適踩踏等特征區(qū)別于其他植被，成為人們親近自然的媒介，但易被干擾而成為雜草入侵的主要對(duì)象［1］。在草坪質(zhì)量評(píng)價(jià)方面，雜草量是衡量草坪均一性的重要評(píng)判指標(biāo)［2］，雜草的滋生還降低草坪運(yùn)動(dòng)功能，干擾運(yùn)動(dòng)員對(duì)擊球質(zhì)量的把控［3］。雜草還增加了草坪養(yǎng)護(hù)管理成本，美國(guó)高爾夫草坪領(lǐng)域因雜草問題每年成本投入1.36 億美元，成為影響美國(guó)高爾夫經(jīng)濟(jì)發(fā)展的4 大原因之一［4］。另外，雜草的強(qiáng)大生命力、驚人抗劣性和超常繁殖力，使草坪草個(gè)體耐寒、耐踐踏性等生理功能降低［5］，對(duì)整個(gè)綠地生態(tài)系統(tǒng)、生境及生物種群造成威脅［6］。當(dāng)前雜草防治，主要采用化學(xué)除草劑，但化學(xué)除草劑的使用受外界氣候環(huán)境、人為管理水平等諸多因素影響，常造成草坪藥害甚至環(huán)境污染等問題［7］；傳統(tǒng)人工拔除、火燒［8］等物理方法效率低、防效差，還影響整體景觀；生物防治則處于研究探索階段，在應(yīng)用中因受到各因素制約，防治效果大打折扣［9］；綜合防治方法大多是簡(jiǎn)單羅列，籠統(tǒng)概述，缺少綜合典型案例式分析及防治效果的統(tǒng)計(jì)。

上海辰山植物園是國(guó)際引種保育植物遺傳種質(zhì)資源、生物多樣性保護(hù)示范基地，近18 000 個(gè)植物類群是園區(qū)核心資產(chǎn)和立園之本，但引進(jìn)的豐富的栽培植物種類面臨著雜草入侵風(fēng)險(xiǎn)［10］。通過對(duì)辰山植物園雜草調(diào)查，明確植物園雜草發(fā)生規(guī)律，按照雜草危害分級(jí)進(jìn)行綜合防控，總結(jié)雜草防治的綜合方法和防治效果，為雜草防治提供技術(shù)參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

上海辰山植物園屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫和濕潤(rùn)、光照充足、雨水豐沛。全年平均氣溫15.5 ℃，1月最冷、7月最熱，日照條件較為充足，年日照時(shí)間2 000 h。年均降水量1 200 mm，年均降水日數(shù)130 d。上海辰山植物園2007年開始建設(shè)，2010年5月對(duì)外營(yíng)業(yè)，園區(qū)共202 hm2，原生植物保育區(qū)山體與人工專類園區(qū)面積比為1∶9。

1.2 測(cè)試項(xiàng)目與方法

2017-2018年采用樣方法調(diào)查植物園雜草，全園設(shè)置10 塊樣方，按照面積比，原生保育區(qū)設(shè)1 塊樣方，專類園區(qū)設(shè)9 塊樣方，每塊樣方1 000 m2，對(duì)樣方內(nèi)雜草種類、出現(xiàn)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

根據(jù)草坪中雜草危害分級(jí)，采用物理、化學(xué)綜合防控方法進(jìn)行雜草防治，防治效果衡量結(jié)合本地草坪和雜草兩方面情況綜合分析。選擇隸屬上海辰山植物園的華東植物專類園作為樣方，本底為雜交狗牙根和結(jié)縷草兩種草種，各設(shè)100 m2綜合處理區(qū)，重復(fù)3次，進(jìn)行2年的綜合防治，采用實(shí)測(cè)法測(cè)定草坪密度，測(cè)定10 cm×10 cm 方格內(nèi)直立莖數(shù)目（株/100 cm2），用針刺法測(cè)定蓋度。雜草則采用單對(duì)角線五點(diǎn)取樣法，每個(gè)小樣方2 m×2 m，于每年3、7、10月雜草高峰期進(jìn)行3 次雜草防治效果統(tǒng)計(jì)，記錄樣方框內(nèi)雜草的占比面積和株數(shù)。雜草面積比率：在全年雜草高峰期調(diào)查中的雜草面積所占樣方大小比例之和與總調(diào)查次數(shù)之比。

株防效=〔1-處理后雜草株數(shù)（株/平方米）/對(duì)照雜草株數(shù)（株/平方米）〕×100%。另設(shè)100 m2的對(duì)照作為非綜合處理區(qū)，3 次重復(fù)，分時(shí)間段測(cè)試以上草坪及雜草指標(biāo)，計(jì)算平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel 2016、SPSS 21.0 軟件，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析。采用隸屬函數(shù)法，以草坪的密度和蓋度、雜草的面積比和株防效作為雜草防效綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，計(jì)算公式如下。

正相關(guān)Yij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）；負(fù)相關(guān)Yij=1-（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）。式中：Xij表示i植物j指標(biāo)均值的相對(duì)值，Xjmax表示各植物j指標(biāo)相對(duì)值的最大值，Xjmin表示各植物j指標(biāo)相對(duì)值的最小值。最后按材料將各指標(biāo)的隸屬值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜草群落情況及其發(fā)生時(shí)間

2.1.1 雜草群落情況 辰山植物園分原生植物保育區(qū)山體和人工專類園兩個(gè)不同植被類型（表1），山體專類園原生植被區(qū)雜草共有108 種，雙子葉闊葉型雜草92 種，禾本科雜草13 種，莎草科雜草3 種；中心人工專類園49 種，闊葉型雜草39 種，禾本科雜草7 種，莎草科雜草3 種。全園138 種草本雜草種類，其中菊科、禾本科雜草占多數(shù)，分別占15.2%和11.6%，一年生雜草占44.2%，多年生雜草占39.9%，一、二年生雜草占14.5%，叢生型占68.8%，匍匐型占31.2%。其中2個(gè)專類園的相同雜草有婆婆納、牛筋草、香附子等19 種。

表1 原生植物保育區(qū)、中心專類園各時(shí)期的雜草種類及生態(tài)型Table 1 Weed species，occurrence period and ecotype in native plant conservation area and central special garden

續(xù)表1

續(xù)表1

續(xù)表1

2.1.2 草坪雜草種類及發(fā)生時(shí)間 在人工專類園，草坪雜草優(yōu)勢(shì)種類隨季節(jié)變化而變化（表1）。一般春季到初夏2~5月，雜草發(fā)生種類占到總雜草的37.7%，屬于全年雜草發(fā)生高峰期，優(yōu)勢(shì)種以一、二年生菊科及禾本科雜草為主；夏季6~8月，尤其在梅雨季節(jié)7月左右，這一時(shí)期萌發(fā)的雜草種類占全年雜草種類的31.2%，禾本科、莎草科2 類雜草快速生長(zhǎng)，危害嚴(yán)重；秋季9月底~10月，雙子葉闊葉類及冬季型禾本科雜草等再度萌發(fā)生長(zhǎng)，斑地錦大量結(jié)籽，屬于雜草次高峰期。一些雜草萌發(fā)、成熟的不整齊性加劇了雜草防治難度，如馬唐和牛筋草在上海地區(qū)從4月到9月萌發(fā)，第一批6月即可開花結(jié)籽；繁縷和婆婆納除了在最冷的1~2月和最熱的7~8月萌發(fā)率較低外，一年四季都能萌發(fā)和開花結(jié)籽。一年生早熟禾在9月上旬~10月中旬，翌年3月下旬~4月中旬萌發(fā)，呈明顯的雙峰曲線，其他季節(jié)也一直在萌發(fā)。

2.2 雜草的綜合防控與防效

2.2.1 雜草危害等級(jí)分類 綜合植物園引種植物保育、景觀游憩功能，制定草坪雜草危害分級(jí)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。一級(jí)草坪沒有明顯高于10 cm 的雜草，5~10 cm 的雜草不超過5 株/m2，整塊草坪無明顯的闊葉雜草，無已結(jié)籽的雜草；二級(jí)草坪有明顯5~10 cm 的雜草，且雜草超過20~30 株/m2，有明顯的闊葉雜草并存在已經(jīng)結(jié)籽的雜草；三級(jí)草坪雜草泛濫，雜草超過200 株/m2，大量雜草開花結(jié)籽。

2.2.2 分級(jí)防控雜草 （1）基于草坪雜草危害一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，雜草防治通過優(yōu)化草坪區(qū)剪草高度和頻率、草坪病蟲草害的綜合防治、測(cè)土配方施肥、秋季交播草種質(zhì)量把控等日常養(yǎng)管措施來維持現(xiàn)有的致密草坪，利用植物間的競(jìng)爭(zhēng)規(guī)律，增加草坪草長(zhǎng)勢(shì)，弱化雜草競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，有效減少雜草侵入的概率。

（2）當(dāng)雜草危害達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，根據(jù)雜草生長(zhǎng)特性、種群數(shù)量、除草劑類型、氣候條件，精準(zhǔn)噴施靶標(biāo)，采用雜草化學(xué)防治方法快速、徹底凈化草坪草生長(zhǎng)環(huán)境。針對(duì)暖季型雜草馬唐生長(zhǎng)季連續(xù)萌發(fā)的特性，采用65%水分散粒劑氨氟樂靈15~18 g/100 m2處理，雜草封閉可維持4~5 個(gè)月，可防治整個(gè)生長(zhǎng)季的馬唐雜草；針對(duì)冷季型雜草一年生早熟禾，在每年9月和翌年3月施兩次氨氟樂靈65% 水分散粒劑，1 kg/hm2兌水1 000 L。及時(shí)處理已經(jīng)出苗的馬唐、一年生早熟禾等雜草，雜交狗牙根和結(jié)縷草草坪采用三氟啶磺隆鈉鹽11%油懸浮劑，按照300~450 mL/hm2兌水600 L 進(jìn)行苗后處理。

（3）在草坪雜草達(dá)到三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)成坪草坪區(qū)再設(shè)計(jì)，改造草坪生長(zhǎng)的環(huán)境，減少雜草發(fā)生量。在設(shè)計(jì)過程中因地制宜，在合適的位置種植適應(yīng)的草坪草，將對(duì)養(yǎng)護(hù)需求最小的植物與土壤條件、光照、自然降水以及場(chǎng)地規(guī)模大小等特定生長(zhǎng)環(huán)境相匹配。典型的起伏較大的邊坡、狹窄的中間條帶等地形復(fù)雜區(qū)域，雜草易發(fā)，且養(yǎng)護(hù)工作中效率低、修剪不平整、機(jī)械易損壞、養(yǎng)護(hù)人員易受傷等諸多問題，適宜用鋪地柏、忍冬、絡(luò)石類等地被植物替換草坪，減少雜草。在設(shè)計(jì)時(shí)要注重植物與草坪間不同生長(zhǎng)速率的特性，與其他植物群落進(jìn)行合理搭配種植，或通過樹木修剪等手段限制植物生長(zhǎng)速度，保持植物配置長(zhǎng)期處于正常比例，林緣線以內(nèi)種植耐陰地被植物代替草坪。草坪改造施工中，通過場(chǎng)地清理，播種前進(jìn)行土壤熏蒸、翻耕、晾曬等作業(yè)；把控基肥、種子及其他建植、養(yǎng)護(hù)材料檢疫關(guān)，阻斷雜草種源。

除原生植被區(qū)外，人工專類園成坪草坪區(qū)可按照以上雜草危害等級(jí)進(jìn)行雜草處理。針對(duì)季節(jié)性花卉更換、休作期明顯的四季花壇，通過植物設(shè)計(jì)使其層次搭配而營(yíng)造種植密度，達(dá)到足夠樹冠密度減少景觀雜草問題，利用空床期進(jìn)行土壤熏蒸、晾曬、翻耕、有機(jī)覆蓋。在遮陰導(dǎo)致草坪退化的喬、灌木樹穴區(qū)覆蓋有機(jī)材料防除雜草，使用粒徑10~15 cm 的樹皮塊和粗木質(zhì)碎片等粗糙材料、松針和新鮮竹粉等，能夠長(zhǎng)時(shí)間抑制雜草。

2.2.3 不同草坪草在雜草防控處理后的密度和蓋度 選擇雜草高峰期的3、7、10月，調(diào)查比較非綜合防治區(qū)和綜合防治區(qū)的草坪密度和蓋度（表3），非綜合防治區(qū)結(jié)縷草密度都高于雜交狗牙根，且非防治區(qū)兩種草坪密度差異顯著，在其他月份兩個(gè)草種的密度平均值都要高于非綜合防治區(qū)，7月綜合防治區(qū)所測(cè)的密度最高。兩種草坪蓋度基本與草坪密度呈一致趨勢(shì)，非綜合防治區(qū)蓋度最低，綜合防治區(qū)任何時(shí)期都高于非綜合防治區(qū)，在兩種草種最終生長(zhǎng)周期蓋度達(dá)到最高，且雜交狗牙根在3月、10月都高于結(jié)縷草。

以結(jié)縷草、雜交狗牙根為本底建坪草種，從雜草整體群落及個(gè)體上選取雜草面積比和株防效兩個(gè)指標(biāo)，比較綜合防治區(qū)和非綜合防治區(qū)雜草防治效果（表2），雜草面積比經(jīng)過雜草綜合防治處理的雜交狗牙根比對(duì)照的非處理區(qū)有顯著的降低，且3月處理后的雜草面積比最低；結(jié)縷草綜合處理區(qū)與對(duì)照的非處

表2 2 種草坪雜草綜合防治效果Table 2 Comprehensive control effect of weeds in two kinds of constructed lawn

理區(qū)呈極顯著差異，并在各個(gè)雜草高峰調(diào)查月份呈現(xiàn)較一致的雜草占比面積，各個(gè)雜草調(diào)查月份雜草面積比不顯著。在雜草株防效上，綜合處理區(qū)各個(gè)月份都呈現(xiàn)結(jié)縷草草坪上株防效顯著高于雜交狗牙根草坪，結(jié)縷草以3月雜草株防效最佳，雜交狗牙根以7月株防效最佳。

2.2.4 草坪草在不同處理后綜合評(píng)價(jià) 將綜合防除與非綜合區(qū)防效對(duì)比，本底草坪的密度、蓋度、株防效與綜合防治值正相關(guān)，雜草面積比負(fù)相關(guān)（表3）。測(cè)試月份結(jié)縷草防效綜合效應(yīng)值大于雜交狗牙根，且結(jié)縷草和雜交狗牙根在綜合防治措施下7月達(dá)到最大值，說明兩種暖季型草坪草在生長(zhǎng)高峰期進(jìn)行雜草防效最佳，這與兩種本底草坪生長(zhǎng)特性相關(guān)。

表3 不同建坪草坪草密度、蓋度及雜草面積比和株防效Table 3 Grass density，coverage，weed area ratio and plant control efficiency of different turfgrass

3 討論

辰山植物園雜草因周邊農(nóng)田林地、每年百萬游客、植物引種等因素造成來源多樣，但高效的化學(xué)防治措施受限使用，因此，從雜草分布區(qū)域和發(fā)生時(shí)間兩個(gè)方面有效控制雜草來源均很重要。植物園分原生植物保育區(qū)與人工專類園區(qū)2 種不同植被類型，人工專類園是游客游覽主要區(qū)域，是日常園藝養(yǎng)管的重點(diǎn)，管理者對(duì)該區(qū)域雜草種類、分布特點(diǎn)都有充分的認(rèn)識(shí)，能做到及時(shí)防治。原生植被區(qū)相較人工專類園雜草防治常被忽視，雜草種類遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于人工專類園區(qū)且雜草生態(tài)型多樣，易傳播蔓延的的闊葉類和禾本科雜草占山體總雜草數(shù)量的98.2%；叢生型一年生雜草占43.2%，這些雜草可能演變?yōu)樾碌碾s草類群，兩個(gè)區(qū)域雜草分布種類、數(shù)量與其之間距離梯度研究對(duì)分析雜草擴(kuò)散規(guī)律具有重要意義。從雜草發(fā)生時(shí)間上：園區(qū)無論是專類園區(qū)還是原生植物保育區(qū)，草坪雜草優(yōu)勢(shì)種呈規(guī)律性變化，一般春季到初夏雜草優(yōu)勢(shì)種以一、二年生菊科為主；夏季禾本科、莎草科危害嚴(yán)重；秋季雙子葉闊葉類再度大量萌發(fā)生長(zhǎng)，斑地錦大量結(jié)籽，迎來雜草次高峰期，雜草發(fā)生規(guī)律符合“雙子葉雜草-單子葉雜草-雙子葉雜草”“多年生雜草-一年生雜草-多年生雜草”的特點(diǎn)［11］。雜草主要發(fā)生在3月和7月。對(duì)于秋、冬季發(fā)生的雜草，由于其發(fā)生種類少且冬季氣溫低，生長(zhǎng)緩慢，細(xì)小的雜草常不被人注意，到翌年春天，雜草大量結(jié)籽，歷代重疊，積累大量雜草種源。

綜合防治方面，一般對(duì)草坪養(yǎng)護(hù)管理不會(huì)綜合考慮草坪在景觀中的特殊性或在設(shè)計(jì)中的功能性等因素［12］，對(duì)草坪養(yǎng)護(hù)統(tǒng)一采用月歷化的養(yǎng)護(hù)措施，本研究根據(jù)游客量、重要活動(dòng)時(shí)間等因素將草坪功能期細(xì)分為草坪保證期、保持期、休眠期，通過制定相應(yīng)的草坪質(zhì)量養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)平衡防除雜草的成本投入與草坪景觀效果。作為可持續(xù)草坪管理中重要措施，雜草的綜合防治可使草坪群落穩(wěn)定、雜草被控制在不足危害的程度、養(yǎng)護(hù)投入成本低、對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小。其中調(diào)查明確草坪中雜草群落，建立雜草物種數(shù)據(jù)庫(kù)，總結(jié)雜草時(shí)、空的發(fā)生規(guī)律，能為了解草坪與雜草的消長(zhǎng)規(guī)律、決策防除力度和方法提供科學(xué)依據(jù)。本研究按照“預(yù)防為主，綜合防治”的原則，根據(jù)雜草危害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，采用了分級(jí)、分區(qū)的針對(duì)性防治模式：篩選出與雜草競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的草坪草種，提高草坪密度，結(jié)合化學(xué)防除，根據(jù)雜草生長(zhǎng)周期，采用“封閉、噴殺、抑制”多重策略，配合人工拔除、機(jī)械修剪、收集草屑的方法［13］，迅速、高效的去除雜草數(shù)量，降低雜草危害等級(jí)。在草坪之外的景觀花卉更換區(qū)、樹穴區(qū)，配合土壤處理、景觀植物層次配置、精選有機(jī)覆蓋材料等有效方法控制種源。其中在有機(jī)覆蓋材料中，利用一些植物粉碎物，通過活體植物、作物殘茬釋放化感物質(zhì)抑制雜草竟?fàn)帲?4-15］；通過微生物及其代謝產(chǎn)物開發(fā)出生物除草劑來防治雜草是將來解決雜草危害的有效途徑［16-17］。

雜草與草坪的關(guān)系，國(guó)外很多研究提倡將大部分雜草控制在可以容忍的范圍之內(nèi)，達(dá)到保護(hù)人類健康、草坪生長(zhǎng)正常，草坪優(yōu)質(zhì)、美觀的目的即可［18］。Horne 等［19］調(diào)查新西蘭克賴斯特徹奇地區(qū)的350 塊草坪，發(fā)現(xiàn)了139 個(gè)植物物種；在英國(guó)，Thompson 等［20］在公共綠地草坪中找到了159 種草本植物。2017~2019年在辰山植物園專類園區(qū)的結(jié)縷草和雜交狗牙根草坪調(diào)查中發(fā)現(xiàn)了自然野生的97 個(gè)非禾本科植物類型，其中當(dāng)?shù)氐碾p子葉植物有蘭科的綬草（Spiranthes si?nensis）、堇菜科的紫花地丁（Viola philippica）、唇形科的寶蓋草（Lamium amplexicaule），分布廣泛，具有景觀規(guī)模效應(yīng)。諸如此類研究顯示大部分成坪草坪中包含了雙子葉植物，但草坪的功能未受影響，禾本科-非禾本科形式草坪可以推廣。雜草防除是一個(gè)長(zhǎng)期持續(xù)過程，雜草防治效果可以逐步達(dá)到草坪功能需求，但應(yīng)明確雜草是植物王國(guó)多樣性的重要組成部分，不可能根除，維持草坪功能與雜草數(shù)量的平衡是關(guān)鍵。

4 結(jié)論

分析上海辰山植物園雜草分布的區(qū)域性、季節(jié)性發(fā)生規(guī)律，發(fā)現(xiàn)不同生境條件下雜草種類區(qū)別較大：原始植被保育區(qū)的雜草種類是人工專類園區(qū)的2.2倍，但這兩種典型植被類型下僅有19 種相同雜草種類。全園雜草豐度中菊科和禾本科雜草占26. 8 %，發(fā)生時(shí)間上主要在3月和7月。通過前期調(diào)查掌握的雜草發(fā)生和分布規(guī)律，并進(jìn)一步劃分雜草危害等級(jí)，通過物理防治為主、化學(xué)防治為輔的綜合防治措施，可以同時(shí)滿足植物園既要長(zhǎng)期進(jìn)行植物引種保育工作，又要維持良好草坪景觀和使用功能的需求。