我國城市雜草研究進(jìn)展?

王云霄 陳 瑩 黃柳菁 馬雯雯 王 喆 于 強 閆淑君

福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院 福州 350002

城市雜草一般指城市園林綠地內(nèi)， 不受人為意識支配， 能夠獨立完成其生活史的草本植物類群[1－3]。 作為一種特殊的城市植被類型， 城市雜草因危害原有物種生存、 傳播病蟲害、 擴散性強等原因一直被認(rèn)為是城市生態(tài)系統(tǒng)中的負(fù)效應(yīng)成分， 但同時也具有不可忽視的美學(xué)、 經(jīng)濟及生態(tài)價值， 如優(yōu)化城市景觀、 可食用、 可藥用、 增加物種多樣性等[2－4]。 近年來， 我國學(xué)者逐漸意識到雜草在城市環(huán)境中所發(fā)揮的作用， 對城市雜草研究的關(guān)注度逐步上升， 雜草物種多樣性調(diào)查、外來入侵種研究和防治利用等內(nèi)容也已成為當(dāng)前城市植物區(qū)系變化研究中的重要方面[2－6，7－12]。 目前國內(nèi)有關(guān)城市雜草研究進(jìn)展的綜合性表述文章相對較少， 故本文以城市雜草為研究對象， 綜合國內(nèi)近年來雜草相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)地概括總結(jié)， 希望能夠更為全面地了解我國城市雜草的研究現(xiàn)狀， 為下一步展開城市雜草相關(guān)工作提供參考和借鑒。

1 城市雜草種類及與生境

1.1 雜草種類

我國城市雜草約有50 科500 種以上[3－15]。 其中， 在全國范圍內(nèi)廣泛分布的雜草有黃鵪菜(Youngia japonica)、 一年蓬 (Erigeron annuus)、馬唐 (Digitaria sanguinalis)、 香附子 (Cyperus rotundus)、 車 前 (Plantago asiatica)、 酢 漿 草(Oxalis corniculata)、 繁縷(Stellaria media) 等，這類雜草多集中在菊科 (Compositae)、 禾本科(Gramineae)、 藜科 (Chenopodiaceae)、 石竹科(Caryophyllaceae)、 豆科(Leguminosae)、 百合科(Liliaceae)、 蓼 科 ( Polygonaceae)、 莎 草 科(Cyperaceae)、 十字花科 (Cruciferae)、 唇形科(Labiatae)、 毛茛科 (Ranunculaceae)、 玄參科(Scrophulariaceae)、 薔薇科(Rosaceae)、 傘形科(Umbelliferae) 14 科中[3－13，15－17]。

根據(jù)生活型， 城市雜草可劃分為一年生、 二年生、 多年生雜草3 個類別[3，5－6，15]。 我國城市雜草南北間存在較大差異。 以草坪雜草為例， 黃河以北地區(qū)氣候偏寒、 種類相對較少且種子萌發(fā)期集中在春秋兩季， 二年生或多年生雜草種類占據(jù)優(yōu)勢地位， 龍葵(Solanum nigrum)、 馬唐、 早熟禾 (Poa annua)、 反 枝 莧 (Amaranthus retroflexus)、 狗 尾 草 (Setaria viridis)、 鐵 莧 菜(Acalypha australis)、 萹蓄(Polygonum aviculare)等為該地區(qū)的重要雜草， 雜草發(fā)生危害相對較輕[5－6]。 長江以南地區(qū)氣候溫暖潮濕， 雜草種類和數(shù)量最多， 一般以一、 二年生雜草為主要種，如牛筋草(Eleusine indica)、 白茅(Imperata cylindrica)、 葉下珠(Phyllanthus urinaria)、 香附子、水蜈蚣(Kyllinga brevifolia)、 三點金(Desmodium triflorum)、 狗牙根、 馬蹄金(Dichondra repens)、碎米薺(Cardamine hirsuta)、 酢漿草等， 危害相對較重[7－9]。 黃河以南、 長江以北區(qū)域為過渡性地帶， 氣候溫和， 雜草種類、 數(shù)量及危害程度都介于兩者之間， 四季皆可萌發(fā)， 其雜草優(yōu)勢種為空心蓮子草 (Alternanthera philoxeroides)、 馬唐、香附子、 酢漿草、 天胡荽(Hydrocotyle sibthorpioides)、狗牙根 (Cynodon dactylon)、 牛筋草、 一年蓬、加拿大一枝黃花(Solidago canadensis) 等， 春季以禾本科雜草為主， 冬季則主要是闊葉類雜草，一年生雜草造成的危害較大[10－11]。

1.2 外來雜草入侵途徑及現(xiàn)狀

外來雜草入侵城市主要通過3 種途徑: 一是出于景觀或經(jīng)濟效益有意引進(jìn)； 二是經(jīng)貿(mào)易往來、交通運輸?shù)热祟惢顒舆^程中無意傳入； 三是經(jīng)風(fēng)力、 水流、 動物傳播等方式自然入侵。 生物傳播很大程度上決定了城市雜草的分布格局[16－17]。

近年來， 外來雜草入侵城市現(xiàn)象日益嚴(yán)重，據(jù)不完全統(tǒng)計， 我國引進(jìn)的2000 余種外來植物中已明確76 屬108 種轉(zhuǎn)變?yōu)殡s草， 其中菊科、 禾本科、 十字花科、 大戟科(Euphorbiaceae) 等占比較多[18－19]。 豚草 (Ambrosia artemisiifolia)、 鳳眼蓮(Eichhornia crassipes)、 紫莖澤蘭(Eupatorium adenophorum)、 薇甘菊(Mikania micrantha)、 空心 蓮 子 草、 反 枝 莧、 勝 紅 薊 (Ageratum conyzoides)、 飛機草 (Chromolaena odorata)、 毒麥 (Lolium temulentum)、 假 高 粱 (Sorghum halepense)、 馬纓丹(Lantana camara)、 加拿大一枝黃花、 刺萼龍葵(Solanum rostratum)、 少花蒺藜草(Cenchrus pauciflorus)、 黃頂菊(Flaveria bidentis)、 裸柱菊(Soliva anthemifolia) 共16 種目前被普遍認(rèn)為是屬于全國性或區(qū)域性的有害性雜草。 入侵性雜草由于自身的傳粉生態(tài)特性、 強異株克生作用等導(dǎo)致其危害性遠(yuǎn)高于本土雜草， 這類雜草大多繁殖力強且易形成優(yōu)勢種群， 所造成的經(jīng)濟損失巨大， 是我國雜草防治的重點目標(biāo)[1，18－23]。 其 他 諸 如 白 三 葉 (Trifolium repens)、細(xì) 葉 芹 (Chaerophyllum villosum)、 婆 婆 納(Veronica didyma)、 小蓬草(Conyza canadensis)、酢漿草、 碎米薺、 一年蓬、 鉆葉紫菀(Aster subulatus)、 刺 莧 (Amaranthus spinosus)、 野 茼 蒿(Crassocephalum crepidioides) 等為常見外來雜草，在草坪綠地中分布較多， 一旦管理不當(dāng)會導(dǎo)致草坪退化等問題， 從而影響整體美觀[1－5，12－14，17－23]。

成功入侵的雜草大多具有一定的獨特性或入侵機制， 通過探究其生態(tài)特性、 危害等級等可以推測某種雜草在我國可能導(dǎo)致嚴(yán)重危害的區(qū)域，因此， 建立外來雜草入侵預(yù)警機制能夠在種群定殖時期就對具有入侵潛力的雜草進(jìn)行前期控制，從而有效防除[21－23]。

1.3 城市雜草與生境

1.3.1 城市雜草土壤種子庫

雜草種子庫是土壤基質(zhì)中長期累積的有活力的雜草種子群體的統(tǒng)稱， 多位于土壤表層， 是反映城市化進(jìn)程影響儲備生物多樣性的良好指示性物種類群[1，15，24－28]。 已有研究發(fā)現(xiàn)， 城市雜草種子庫顯示的城市化程度與一年生雜草、 低矮型雜草比例呈正比， 與多年生雜草、 直立型雜草比例呈反比， 這與已有的地上部分雜草變化趨勢相一致[15]。 雜草種子一般是通過植株結(jié)實、 生物活動、 風(fēng)力以及水流等方式輸入， 以萌發(fā)、 傳播、生命體覓食、 死亡等方式輸出來影響種子庫的規(guī)模及空間分布， 進(jìn)而影響其空間動態(tài)， 其中萌發(fā)和死亡是最重要的輸出方式， 當(dāng)雜草種子輸入量大于輸出量時， 雜草發(fā)生規(guī)模就會擴大[15，28]。 雜草種子庫的構(gòu)成、 輸入、 輸出、 監(jiān)控治理都能夠直接影響雜草的發(fā)生危害情況， 目前我國主要通過對雜草種類、 數(shù)量進(jìn)行定期調(diào)查與記錄、 施放除草農(nóng)藥等方式進(jìn)行管理[14－16，28]。 現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，雜草土壤種子庫具有記憶功能， 種子庫內(nèi)不同年齡段的抗藥性雜草種子記錄著雜草的抗性產(chǎn)生過程， 這對于深入研究雜草抗藥性及耐藥性發(fā)生機制具有重要作用[15，24－25，28]。

1.3.2 城市化對雜草物種多樣性及群落的影響

快速城市化極大地影響了城市植被區(qū)系的生存環(huán)境， 形成了以“城市中心－城區(qū)－城郊” 為核心的復(fù)雜的環(huán)境梯度， 而城市雜草應(yīng)對不同城市環(huán)境的強可塑性是研究城市化進(jìn)程對城市生態(tài)系統(tǒng)的影響及生態(tài)系統(tǒng)對城市化反應(yīng)的絕好對象[5－6，8，29]。

人為干擾及土地利用類型變化是城市化對雜草多樣性產(chǎn)生影響的兩個主要方面[5－6，29]: 強烈的人為干擾導(dǎo)致濕生及陸生雜草的原有生存環(huán)境被破壞， 而耐踐踏、 抗逆性強的雜草得以保留； 城市人為自然化過程中也引進(jìn)了大量觀賞性強、 具有經(jīng)濟價值的外來植物， 人工栽培逸生種時有出現(xiàn)， 一定程度上增加了城市雜草的物種多樣性[8－9]。 城市化進(jìn)程造成城市生境的持續(xù)不穩(wěn)定導(dǎo)致了土地利用類型發(fā)生變化， 天然水體、 濕地等面積減少， 部分水生、 濕生雜草種類消失； 雜草生活型也發(fā)生了一定變化， 由一年生雜草與多年生雜草占比相對持平逐漸過渡到以一年生雜草為主， 其中夏季一年生雜草留存種占比最大； 一些高抗干擾性、 強可塑性、 生活周期較短的雜草占據(jù)生態(tài)優(yōu)勢位并得以在城市中大量繁衍， 先鋒物種、 耐受力強的物種開始出現(xiàn)[4－6，29]。 隨著城市化程度的不斷加深， 城市雜草物種豐富度降低而單屬種占比升高[5－6，24]。

生境異質(zhì)化程度加重導(dǎo)致城市小生境、 小氣候種類增多， 不同種類雜草的生長需求被滿足，城市雜草群落類型的多樣性也相應(yīng)被提高[5－6，29]。廣適型雜草群落在城市范圍內(nèi)大量分布， 雜草物種一般具有可塑性強、 繁殖力較強、 生活史較短等特點， 對城市環(huán)境具有普遍適應(yīng)性。 “嫌” 城市雜草群落以夏季一年生雜草為主， 多分布于外圍城區(qū)及城郊， 生境相對多樣化， 人為干擾較少，其抵抗人為干擾的能力相對來說較低； “極嫌”城市雜草群落多分布于城市化程度最低的城郊，雜草生境類型多樣及低強度的人為管理為雜草多樣性創(chuàng)造了適宜的生存條件， 其群落構(gòu)成主要是多年生雜草， 抗干擾能力較差但植株相對高大[5－6]。 隨著城市化的不斷深入， 雜草物種多樣性及群落類型豐富度均開始下降， 自城郊至市中心呈現(xiàn)出明顯的遞減趨勢[6]。

2 城市雜草防治

2.1 物理防治

城市綠地的物理防治主要分為人工除草和機械除草兩種[26，28，30－32]。 當(dāng)雜草發(fā)生量較小時， 組織人工及時清理， 降低單株狀或叢株狀雜草擴散的可能性； 當(dāng)雜草發(fā)生量較大時， 應(yīng)在其開花結(jié)果前進(jìn)行一次或多次機械除草以保證景觀整體美觀性[7]。 物理防治主要應(yīng)用于草坪綠地、 街頭綠地等面積較小的地塊， 雖投入大、 效率低， 但卻是一種較為環(huán)保的防除方式[28，30]。

2.2 化學(xué)防治

化學(xué)防治是目前最常用的雜草防除方式， 防治之前應(yīng)先調(diào)查所針對綠地的雜草種類及群落生長規(guī)律， 選擇合適的除草劑及除草時間， 百草枯、草甘膦、 草銨膦作為3 大廣譜滅生性除草劑能夠有效清除城市各類型綠地的絕大部分雜草種類[27，30－32]。 草坪綠地是雜草發(fā)生的重點區(qū)域， 一、二年生類雜草可采用敵草胺、 大惠利、 乙草胺、甲磺隆等除草劑； 闊葉類雜草一般用立克除、 除草通、 闊草凈、 SL－160 等[7，26－27，32]。 化學(xué)防治雖具有見效快、 防除面積大等優(yōu)點， 但也導(dǎo)致了部分植物種類消失、 當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)被破壞、 雜草抗藥性顯著增強等問題， 從而提高了城市雜草的防控難度。 因此， 研制無毒無害且對生態(tài)系統(tǒng)影響小的化學(xué)除草藥劑應(yīng)是當(dāng)務(wù)之急[2，18，30－32]。

2.3 生物防治

生物防治主要分為兩種。 一種是確定目標(biāo)雜草、 尋找生防因子并對其進(jìn)行專一性測定， 其后飼養(yǎng)、 釋放、 監(jiān)測的傳統(tǒng)生物防治， 其防治重點在于準(zhǔn)確鑒定目標(biāo)雜草及避免天敵作用物攻擊非目標(biāo)植物兩個方面[33－34]。 另一種是主要通過引進(jìn)外來天敵、 釋放本地天敵、 以菌治草等對目標(biāo)雜草進(jìn)行除草， 其防除重點在于危害性較大的入侵性雜草種類， 如我國曾引進(jìn)豚草條紋葉甲防止豚草泛濫、 引進(jìn)澤蘭實蠅控制紫莖澤蘭等[34]。 以菌治草包括經(jīng)典式和淹沒式兩種策略方式， 前者是引進(jìn)與雜草協(xié)同進(jìn)化的植物病原物， 主要應(yīng)用于防治外來雜草； 后者是菌物除草劑的開發(fā)與應(yīng)用，一般使用專性寄生菌或本地產(chǎn)的多主寄生的死體營養(yǎng)植病菌， 主要針對本地雜草[33－34]。

生物防治也存在其局限性: 一是現(xiàn)有的大多數(shù)生物除草劑僅對某種或部分雜草有效， 因此很難大面積推廣； 二是生物防治技術(shù)沒有完全成熟，受環(huán)境影響較大且生產(chǎn)成本高， 短時間內(nèi)難以看到防治效果。 因此， 生物除草劑如何做到與化學(xué)除草劑交互使用仍是未解決的技術(shù)難題[26－27，33－34]。

3 城市雜草應(yīng)用研究

我國城市雜草目前的主要用途是在園林綠化方面， 不同雜草具有不同的生理生態(tài)特征， 能夠發(fā)揮的作用也不盡相同[3，8，35]。 酢漿草、 紫花地丁(Viola philippica)、 紫云英(Astragalus sinicus) 等美學(xué)價值高且生長速度較快， 可用做草坪地被或在城市工業(yè)廢棄地、 垃圾場等地做填充材料以起到遮蓋不雅景觀的作用[3，5，7]。 麥冬(Ophiopogon japonicus)、 馬蹄金、 五爪金龍(Ipomoea cairica)等適應(yīng)性較強， 可用于城市立體綠化[36]。 垂盆草(Sedum sarmentosum)、 佛甲草 (Sedum lineare)等植物耐瘠薄、 自身重量輕且根系力量弱， 適用于做屋頂綠化材料。 部分雜草種類花期長且花色多樣， 混合多種野生花卉可以營造優(yōu)美的自然野趣景觀， 對于外來種的入侵也能夠起到很好的防御作用[3，35－36]。

城市雜草作為城市生態(tài)系統(tǒng)的一部分， 適當(dāng)保留雜草的生存空間有助于促進(jìn)生態(tài)修復(fù)， 維持物種多樣性[35]。 如鳳眼蓮能夠提取與凈化污染土壤、 水體中的重金屬元素[37]； 馬纓丹則對鎘具有很強的富集作用， 可被應(yīng)用于鎘污染區(qū)域的生態(tài)修復(fù)[38]； 狗牙根、 馬唐等根系發(fā)達(dá)， 能在土壤深處分泌有機酸以增加土壤有機質(zhì)含量從而固定土體結(jié)構(gòu)， 減少水土流失， 防止生態(tài)網(wǎng)絡(luò)間斷[30]；互花米草(Spartina alterniflora) 不僅可保灘護(hù)堤、促淤造陸， 也能夠為沿海畜牧業(yè)提供優(yōu)良的畜牧飼料[36]； 加拿大一枝黃花乙醇提取物作為一種天然高效抗氧化劑可被廣泛應(yīng)用[39]。

4 展望

目前我國對城市雜草進(jìn)行研究的地點大多位于經(jīng)濟較發(fā)達(dá)地區(qū)或地理位置特殊區(qū)域[3－15，40]，但除哈爾濱、 上海等城市研究了城市化與雜草物種多樣性間的規(guī)律及動態(tài)格局等方面之外， 其他地區(qū)多是調(diào)查城市的雜草種類、 發(fā)生規(guī)律、 防除措施等， 沒有進(jìn)一步展開深入研究[5－10，15]。 因此，在已有相關(guān)研究的基礎(chǔ)上， 未來可以進(jìn)一步展開以下研究: 1) 調(diào)查城市雜草在全國范圍內(nèi)的物種分布情況， 構(gòu)建中國城市雜草區(qū)系； 2) 探索我國城市化進(jìn)程對雜草傳播機制的影響； 3) 細(xì)化城市雜草群落環(huán)境因子， 探索土壤條件和人為干擾強度對城市雜草多樣性分布格局的作用及雜草群落的形成機理； 4) 多方面、 多角度開展野外調(diào)查， 探討不同生境類型中雜草的性狀可塑性；5) 對某一地點進(jìn)行長期觀測， 探討不同階段的城市化進(jìn)程對雜草物種多樣性、 雜草區(qū)系的影響；6) 提高對重要入侵雜草或有害雜草的防控技術(shù)，如研發(fā)化感生物除草劑； 7) 積極開發(fā)利用具有一定景觀價值及實用價值的城市雜草種類。