茶園雜草控制研究進展

胡方潔，楊海濱，盛忠雷，羅紅玉，翟秀明，商 靖，鄧 敏

(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所/重慶市茶葉工程技術(shù)研究中心，重慶 永川 402160)

茶園尤其是幼齡茶園中，雜草種類繁多、防治困難，不但與茶樹[Camelliasinensis(L.)O.Ktze.]爭水肥、爭光照、爭空間，對土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，還為病蟲害的滋生提供庇護所，成為茶樹病蟲害的侵染來源[1-3]，影響茶苗成活率和生長發(fā)育，造成產(chǎn)量及品質(zhì)的下降[4-5]。Peirisab等[6]對印度斯里蘭卡茶園調(diào)查發(fā)現(xiàn)，23種雜草中超過20種對茶葉作物有很大的影響，它們能夠抑制茶樹生長，使其生長發(fā)育不良，并誘導(dǎo)落葉。我國茶園控草發(fā)展初期，大多采取人工拔除和化學(xué)藥劑防除，多年粗放式經(jīng)營管理以及除草劑的不當(dāng)施用，導(dǎo)致我國多數(shù)茶園生態(tài)系統(tǒng)以及茶葉生產(chǎn)出現(xiàn)問題。近年來，隨著生態(tài)環(huán)保理念日益深入人心，生態(tài)控草技術(shù)成為茶園雜草防治問題的研究熱點。茶園生態(tài)控草技術(shù)以及茶園雜草綜合防治技術(shù)的變革正推動我國生態(tài)茶園以及茶業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為此，總結(jié)了目前國內(nèi)外茶園的控草技術(shù)，并分析了各項技術(shù)的優(yōu)缺點，為更加有效地防控茶園雜草總結(jié)經(jīng)驗、明確方向。

1 傳統(tǒng)除草方法

1.1 人工除草

人工除草是靠簡單粗放的人工勞動力形式防除雜草，主要有拔除、割除、耕除等措施，簡單、直接、無污染，在雜草肆虐之前進行可較好地清除酸模屬(RumexL.)、絲路薊[Cirsiumarvense(L.) Scop.]以及苦苣菜(SonchusoleraceusL.)等多年生雜草[7]。Melander等[8]基于在前茬作物中建立的無雜草種子庫土層，通過兩年一次的耕作減少了雜草的出現(xiàn)。

人工除草不失為一種有效的控草途徑，但對勞動力需求大，費工費時，持續(xù)無草害時間短，對于面積較大的茶園，應(yīng)用效益低[9]。

1.2 化學(xué)除草

化學(xué)除草是通過噴施化學(xué)藥劑引起雜草生理異常而致其死亡，以達到防治雜草的目的[10-11]。張海艷等[12]對茶園外來入侵雜草與環(huán)境因子的關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)，化學(xué)除草劑對雜草群落的形成起決定性作用。孫永明等[13]發(fā)現(xiàn)，噴施除草醋防除茶園雜草效果較好。Suresh等[14]采用草甘膦和敵草隆混合處理，顯著降低了藿香[Agastacherugosa(Fisch. et Mey.) O. Ktze.]、狗牙根[Cynodondactylon(L.) Pers.]、紫莖澤蘭(EupatoriumadenophoraSpreng.)等雜草的總數(shù)量和總干質(zhì)量。斯里蘭卡曾大量進口散裝和即用型化學(xué)除草劑，使茶園嚴(yán)重依賴除草劑維持“地面清潔”(Clean and clear ground concept，CCGC)，導(dǎo)致土壤嚴(yán)重退化，雜草對敵草隆、百草枯、草甘膦都具有完全的耐受性，因此不再推薦CCGC而進行“無除草劑的綜合雜草”管理(Herbicide-free integrated weed management，HFIWM)[6]。Rydberg等[15]發(fā)現(xiàn)，噴灑過除草劑的試驗田雜草硝化作用較弱，相比有機耕作處理雜草發(fā)生頻率、部分典型對應(yīng)分析(Partial canonical correspondence analysis，PCCA)的排序結(jié)果都表現(xiàn)出極顯著差異性。過度依賴和長期使用化學(xué)除草劑還導(dǎo)致了抗藥性雜草的發(fā)生和發(fā)展。Rahman[16]發(fā)現(xiàn)，印度東北部茶園長期施用化學(xué)除草劑后出現(xiàn)了雜草新品種。Peirisab[17]發(fā)現(xiàn)，斯里蘭卡茶園耐除草劑的雜草種類在3 a內(nèi)持續(xù)增加到76種。

化學(xué)除草具有快速、高效、易操作的優(yōu)點，在大多數(shù)生產(chǎn)實踐中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，可有效防止雜草生長、降低作物產(chǎn)量損失和減少耕作成本[18]，被認(rèn)為是一種最經(jīng)濟高效的方法，一度受到茶葉生產(chǎn)者的青睞而被廣泛采用[1]。但長期使用化學(xué)除草劑不僅引發(fā)茶園環(huán)境污染、生物多樣性減少和茶產(chǎn)品農(nóng)殘超標(biāo)，更導(dǎo)致雜草耐藥性增強及群落變遷。

2 生態(tài)控草技術(shù)

2.1 覆蓋控草

2.1.1 覆蓋農(nóng)業(yè)有機廢棄物 農(nóng)業(yè)有機廢棄物覆蓋技術(shù)是將作物秸稈、樹葉或干草等覆蔽在茶行以影響光、溫、氣生態(tài)因子，使雜草種子萌發(fā)受限。肖潤林等[19]和向佐湘等[9]研究發(fā)現(xiàn)，稻草覆蓋不僅能調(diào)節(jié)茶園土壤溫度，改變處于土壤中雜草種子的光環(huán)境，改變茶園雜草群落結(jié)構(gòu)，還可增加茶葉產(chǎn)量、改善茶葉品質(zhì)。此外，覆蓋處理還為茶園害蟲的天敵創(chuàng)造了良好的生存環(huán)境，利于其生長繁育，抑制茶園害蟲的發(fā)生[20-22]。農(nóng)業(yè)有機廢棄物自身含有N、P、K、Ca、Mg等營養(yǎng)元素，可改良土壤、培肥地力，但在生產(chǎn)實踐中應(yīng)注意防范潛在的火災(zāi)風(fēng)險。

2.1.2 覆蓋地膜、防草布 地膜或防草布覆蓋技術(shù)是在土壤表面形成一層物理阻隔層，改變土壤與大氣界面層狀況，利用覆蓋材料遮光性阻擋光線透入，從而抑制雜草萌發(fā)生長。彭晚霞等[20]利用地膜較好地防控了茶園雜草發(fā)生，并提高了作物對光、溫、水、肥的利用率。翟夏斐等[23]認(rèn)為，地膜覆蓋不僅可以抑制雜草，還具有防病蟲害、增溫保濕等作用。陳剛等[24]發(fā)現(xiàn)，黑色地膜較其他顏色的地膜能更好地減少雜草種子的萌發(fā)，而徐秀娟等[25]發(fā)現(xiàn)，黑白相間的地膜或無藥無色增溫地膜防除雜草效果較好。我國于20世紀(jì)80年代開始從日本引進園藝除草布，其選用無毒無味的聚丙烯、聚乙烯扁絲高強度耐老化材料的窄條編制而成，厚度是普通地膜的數(shù)倍，結(jié)實耐用、牢固性好、親水透氣、保溫保墑[26-27]。鄭旭霞等[22]研究表明，盛夏覆蓋防草布能有效控制幼齡茶園雜草生長量，降低土壤溫度，減少土壤水分損失。

由于常規(guī)地膜難以自然降解，殘留物會造成白色污染，新型環(huán)保可降解地膜得以發(fā)展，如植物纖維地膜、紙地膜、淀粉地膜、光降解地膜、光和生物降解地膜等，但因其成本較傳統(tǒng)地膜高、制備技術(shù)不成熟等原因尚未大范圍推廣應(yīng)用[28]。

2.2 間種植物控草

以草控草措施是利用生態(tài)位原理在茶園中引種一種長勢強、抗逆性好的草種率先占據(jù)茶行空白生境，以極高的生長速率充滿整個空間達到防治雜草的目的。Turner等[29]和Hiltbrunner等[30]提出，雜草管理強調(diào)在生態(tài)系統(tǒng)之間實現(xiàn)平衡，間作作物尤其是具有更高種子發(fā)芽率的作物是直接有效的雜草管理措施，有利于消除雜草叢生對作物品質(zhì)的影響以及維持生物多樣性。Nagabhushana等[31]研究發(fā)現(xiàn)，種植黑麥草(LoliumperenneL.)可使豚草(AmbrosiaartemisiifoliaL.)、藜(ChenopodiumalbumL.)、馬齒莧(PortulacaoleraceaL.)數(shù)量分別減少43%、95%、100%，有效控草時間可達30～60 d。Kruidhof等[32]也報道，意大利黑麥草表現(xiàn)出最佳的控草潛力，在夏末秋初可抑制雜草生長及種子產(chǎn)生。有學(xué)者認(rèn)為，豆科植物降低雜草密度的效果與豆科植物的生物量和形態(tài)特征相關(guān)[10]。Hiltbrunner等[30]通過間作地三葉(TrifoliumsubterraneumL.)和紫苜蓿(MedicagoSativaL.)，顯著抑制了青蒿(ArtemisiacarvifoliaBuch.-Ham. ex Roxb.)、薺菜[Capsellabursa-pastoris(L.) Medic.]等雙子葉雜草的生長。羅旭輝等[33]研究表明，在茶園套種圓葉決明[Chamaecristarotundifolia(Pers.) Greene]對園內(nèi)雜草生物量控制效果較好，尤其對十大惡性雜草之首的馬唐[Digitariasanguinalis(L.) Scop.]有很好的控制效果。Srithi等[34]調(diào)查研究泰國北部茶園的雜草多樣性后，提出了通過良好的農(nóng)業(yè)規(guī)范(Good agricultural practices，GAP)開發(fā)整合有益草種以優(yōu)化茶園雜草管理的策略。

豆科植物具有發(fā)達的側(cè)根和地上莖，可阻礙雜草種子對光、熱、水的吸收，其匍匐機械阻力可耗盡種子儲存的碳水化合物達到除草目的[35]。此外，還可改良土壤結(jié)構(gòu)，利于土壤微生物活動，改善茶園雜草群落結(jié)構(gòu)[36-37]，因成本低廉、操作簡單，適宜在茶園控草中推廣運用。

2.3 生物控草

生物控草是利用動植物、微生物等生物防除茶園雜草。黃凌昌等[38]、劉芳華[39]、賈楠[40]利用動物食性差異，在茶園內(nèi)放養(yǎng)雞、鵝等家禽啄食除草，實現(xiàn)了茶禽共生、相互利用、良性循環(huán)、節(jié)本增效[41]，是典型的高效生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。微生物除草劑是指一類直接以微生物個體為對象開發(fā)制備的微生物制劑[42]。截至目前，有近40個屬80多種真菌微生物已經(jīng)具備了被開發(fā)為微生物除草劑的潛力，代表品種有Devine、Collego、Bio Mal、魯保一號等[21,43]。2014年底，病毒除草劑也研制成功并在美國獲得注冊登記，但由于生產(chǎn)條件和成本、應(yīng)用效果和規(guī)模等因素的限制，其開發(fā)遠落后于真菌除草劑[44]。

生物控草與傳統(tǒng)控草措施相比更環(huán)保、無污染、無藥害且經(jīng)濟高效。其中，雜草生防微生物(主要為真菌)多采集于自然界，具有專一性強、選擇性高、安全性高和防治長效的特點，是開發(fā)生物除草劑的重要來源。農(nóng)業(yè)部在2015年3月發(fā)布了《到2020年農(nóng)藥使用量零增長行動方案》[45]，微生物源農(nóng)藥的開發(fā)顯得十分迫切。

2.4 其他控草措施

2.4.1 化感除草 Molish在1937年提出植物化感作用的概念，化感除草是利用植物相生相克原理采取的植物源除草措施[46]。黑麥草會分泌植物性毒素影響雜草產(chǎn)生模式，抑制其生物量的增長，在控草方面顯示出潛力。黃花蒿(ArtemisiaannuaL.)在生長過程中不斷釋放除草活性物質(zhì)如青蒿酸(C15H22-O2)、十八烷酸(C18H36O2)等，可抑制反枝莧(AmaranthusretroflexusL.)、苘麻(AbutilontheophrastiMedicus)、狗尾草[Setariaviridis(L.) Beauv.]和稗(Echinochloacrusgali(L.) Beauv.) 4種雜草種子的萌發(fā)[47]。紫苜蓿是一種自毒性和異毒性的物種，在雜草物種間表現(xiàn)出不同的毒性，可為制備生物除草劑提供一種材料來源[48]。此外，關(guān)于寄生雜草以及除草劑的抗性研究等均將會成為一個不斷擴大的課題。

2.4.2 農(nóng)田管理除草 合理的農(nóng)田管理措施，如增大播種率、縮小作物行距、堆肥處理以及改直播為移栽等，可有效降低雜草對作物的危害[49]。Barberi[50]通過作物基因型的選擇及采取適當(dāng)?shù)牟シN、種植模式和施肥措施達到控制雜草的產(chǎn)生和提升作物競爭的能力。魏守輝等[51]和Blackshaw等[52]采取免耕或多種作物輪作、篩選競爭性品種或種子發(fā)芽率更高的作物以及進行特定的肥料管理等措施，有效地抑制了雜草生長。

2.4.3 熱除草 熱除草是通過快速加熱植物體內(nèi)的水分，使植物細(xì)胞破裂失去活性至死亡的方法，它是替代化學(xué)除草的潛在方法，包括火焰除草、熱水除草、蒸汽除草、紅外輻射除草、激光除草等。熱除草能耗少、成本低、可有效控制雜草發(fā)生與危害，被加拿大農(nóng)業(yè)部認(rèn)為具有可行性[53]。

2.4.4 綜合除草 Prematilake等[54]研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋地膜、噴施除草劑和至少每6～8周一次的人工除草相結(jié)合，是最適合幼齡茶園的雜草管理措施。Singh等[55]通過采取行間覆蓋地膜、間作禾本科作物和豆科作物以及放牧等綜合手段，雜草管理成效顯著。Yadav[56]研究發(fā)現(xiàn)，遮陰、覆蓋和機械化作業(yè)在抑制雜草萌發(fā)、促進茶苗生長方面發(fā)揮著有效作用，與傳統(tǒng)除草相比，機械化作業(yè)更省時省力。

3 茶園控草技術(shù)發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)控草措施導(dǎo)致一系列生態(tài)問題，加之人們對美好生活的向往，催生了茶園控草技術(shù)的變革。生態(tài)控草措施具有無污染、無毒無害、安全性高等優(yōu)點，符合生態(tài)茶園以及茶業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求，在茶園中的應(yīng)用有著深遠意義。而單一措施具有局限性，通過傳統(tǒng)措施和生態(tài)措施以及各生態(tài)措施之間的有機結(jié)合可有效防除雜草，維持茶園生態(tài)系統(tǒng)平衡。

目前，國內(nèi)外茶園生態(tài)控草技術(shù)以及茶園雜草綜合防治技術(shù)的研究還處于起步階段，相關(guān)技術(shù)研究主要集中在糧油作物上，針對茶園控草的報道極少。在雜草的識別與調(diào)查研究上，應(yīng)系統(tǒng)調(diào)查幼齡茶園雜草的種類、發(fā)生規(guī)律、群落結(jié)構(gòu)及演變規(guī)律等，建立監(jiān)測系統(tǒng)。在控草材料的研發(fā)上，可針對節(jié)能環(huán)保、耐用、成本低廉、簡單易操作的材料進行開發(fā)應(yīng)用，以利于生態(tài)控草技術(shù)的示范推廣。在茶園雜草綜合防治技術(shù)研究上，可根據(jù)雜草物候期特點、茶園地域特點等相關(guān)要素，開展覆蓋、間作、施用微生物菌劑等不同控草措施的綜合應(yīng)用。