基于时空尺度下婺源县茶园杂草群落结构和多样性分析

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   摘要:为探索茶园杂草生长的时空规律,给茶园杂草防控提供数据支撑和理论依据,笔者于2019年春、夏、秋季调查了江西省婺源县不同地区茶园杂草的种类、数量和生物量等,并分析了季节、海拔和茶树高度对杂草种类组成与生物多样性的影响。结果表明,婺源茶园有65种杂草,分属33科61属,春季有20科27属31种杂草,夏季有25科37属39种杂草,秋季有20科33属34种杂草,其优势种为菊科和禾本科,以马唐(Digitaria sanguinalis)、酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium)、蕨(Pteridium aquilinum)、看麦娘(Alopecurus aequalis)、酢浆草(Oxalis corniculata)、蓬蘽(Rubus hirsutus)、狗尾草(Setaria viridis)等出现的频率较高。茶园杂草多度表现为春季>夏季>秋季,丰富度、香农-维纳多样性指数和辛普森多样性指数表现为夏季>春季>秋季,生物量和Pielou均匀度指数表现为夏季>秋季>春季;茶园杂草多度随海拔上升而减少,丰富度、香农-维纳多样性指数、辛普森多样性指数和Pielou均匀度指数均随茶园海拔上升而增加,生物量以中海拔地区最高;杂草多度和生物量随茶树高度增加而降低。总体而言,婺源茶园杂草种类丰富,夏季和高海拔地区的杂草多样性较高,幼龄茶园杂草多样性较低。
   关键词:茶园;杂草;群落结构;多样性;季节;婺源
   中图分类号:S451  文献标志码:A  文章编号:1003-935X(2021)01-0021-08
  Abstract:To determine the temporal and spatial patterns of weed growth,and provide data support and key information for the prevention and control of weeds in tea gardens,we investigated the types,quantities and biomass of weeds in tea gardens in different regions of Wuyuan County,Jiangxi Province,in the spring,summer and autumn of 2019,and analyzed the influence of season,altitude and tea tree height on weed species composition and biodiversity. There were65 species of weeds belonging to 33 families and 61 genera in tea gardens of Wuyuan County. There were 31 species belonging to 20 families and 27 genera in spring,39 species belonging to 25 families and 37 genera in summer,and 34 species belonging to 20 families and 33 genera in autumn. The dominant weed species were Compositae and Gramineae;the most frequent were Digitaria sanguinalis,Polygonum lapathifolium,Pteridium aquilinum,Alopecurus aequalis,Oxalis corniculata,Rubus hirsutus and Setaria viridis. There were seasonal differences in abundance (spring>summer>autumn);richness,Shannon and Simpson diversity index (summer>spring>autumn);and biomass and Pielou index (summer>autumn>spring) of weeds in the tea gardens. Abundance decreased with altitude. Conversely,the richness,Shannon,Simpson and Pielou indexes increased with altitude. The biomass was the highest in the middle-elevation areas. The abundance and biomass of weeds decreased with the increase of tea tree height. In general,weed species was rich in Wuyuan tea gardens. To a certain extent,summer and high altitude areas increase weed diversity,and young tea gardens have low weed diversity.
  Key words:tea garden;weeds;community structure;diversity;seasons;Wuyuan
   茶園杂草是指非人为栽培自然繁衍在茶园、有害于茶叶生产、有碍于人类活动的一切植物的统称,因其具有适应性强[1-2]、持续性长[3-4]、危害性大的特点[5-8],难以彻底防除,且随着农村劳动力的紧缺以及劳动力成本的持续攀升,茶园杂草已成为制约茶产业可持续发展的主要限制因子。因此,开展茶园杂草群落多样性调查,摸清杂草群落结构组成、生物多样性特征,是实现茶园杂草靶标防治的前提条件。当前,国内已有学者在贵州、浙江、江苏、湖北、福建等地相继开展了茶园杂草群落调查,分析了杂草群落结构组成,发现茶园杂草种类丰富,群落多样性高[9-12],但未见时空尺度下茶园杂草群落多样性和生物量的研究报道,加之各地由于立地条件、气候、管理措施等不同,茶园杂草发生特征存在较大差异。因此,笔者于2019年春、夏、秋季调查了江西省婺源县茶园杂草的种类、数量和生物量等,并分析了季节、海拔和茶树高度对杂草种类组成与生物多样性的影响,旨在为江西省茶园杂草的有效防控提供科学依据。   1 材料与方法
  1.1 样地概况
  杨坑茶场位于婺源县紫阳镇杨坑村(117.832 0°E,29.286 7°N),海拔为70~100 m,面积约2 hm2,属平地茶园。思口金竹茶园位于婺源县思口镇金竹村(117.795 0°E,29.357 5°N),海拔为115~150 m,面积约41 hm2,属丘陵茶园。思口赵家茶园位于婺源县思口镇赵家村(117.821 5°E,29349 7°N),海拔為90~120 m,面积约44.67 hm2,属丘陵茶园。天舍茶园位于婺源县段莘乡天舍村(117.972 5°E,29.475 1°N),海拔为600~700 m,面积约33.33 hm2,属高山茶园。
  1.2 杂草生物多样性调查
  调查时间:分别于2020年春季(4月13—17日)、夏季(7月19—21日)、秋季(10月10—14日)开展调查。
  调查方法:每个茶园调查点选取中间田块作为采样田块,采样田块面积不得小于0.33 hm2。每个采样田块按对角线5点的方法选取样方,每个样方按0.5 m×1.5 m进行调查。
  调查内容:调查样方内杂草种类、数量、株高、干重,计算杂草生物多样性指数。
  茶园特征:调查过程中详细记载茶树的高度、宽度以及树冠无遮阴宽度、调查点的经纬度和海拔等基本信息。
  1.3 统计分析
  采用Microsoft Excel 2010软件对数据进行前期处理,本试验数据计算和统计分析采用R语言统计软件(https://www.r-project.org/,R 4.0.0)完成,所有制图通过R语言软件程序包ggplot2完成。多度即样方中包含的所有杂草出现的次数。丰富度即样方中包含的所有杂草种类数。香农-维纳(Shannon-Wiener)多样性指数(H)的计算公式为H=-∑PilnPi,Pi=Ni/N,Ni为样方中第i个物种的个体数;N为样方总个体数。辛普森(Simpson)多样性指数(C)的计算公式为C=∑P2i。Pielou均匀度指数(J)的计算公式为J=H/lnS。上述公式中i的取值范围为1,2,3,…,S。
  2 结果与分析
  2.1 茶园杂草群落结构分析
  通过春、夏、秋季的野外调查和室内鉴定,婺源茶园常见杂草有65种,分属33科61属(表1),其茶园杂草优势科为菊科和禾本科,分别占总种类的16.92%、13.85%,出现频率较高的杂草种类为马唐(Digitaria sanguinalis)、酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium)、蕨(Pteridium aquilinum)、看麦娘(Alopecurus aequalis)、酢浆草(Oxalis corniculata)、蓬蘽(Rubus hirsutus)、狗尾草(Setaria viridis)等。其中,在春季发现茶园杂草20科27属31种,在夏季发现茶园杂草25科37属39种,在秋季发现茶园杂草20科33属34种。在春、夏、秋季同时出现的杂草有10种,仅在春、夏季出现的杂草有7种,仅在夏、秋季出现的杂草有8种,仅在春、秋季出现的杂草有4种,仅在春季出现的杂草有10种,仅在夏季出现的杂草有14种,仅在秋季出现的杂草有12种。
  2.2 季节对茶园杂草群落多样性和生物量的影响
  由图1可知,杨坑茶园春季杂草多度显著高于夏季和秋季,夏季和秋季分别降低了65.44%、8360%,赵家茶园春季杂草多度显著高于秋季,秋季降低了50%(P<0.05);丝口金竹茶园秋季杂草丰富度显著低于春季、夏季,分别降低了4545%、57.14%,杨坑茶园秋季杂草丰富度显著低于春季,降低了56.25%,天舍茶园和赵家茶园夏季杂草丰富度显著高于秋季(P<0.05);丝口金竹茶园夏季香农-维纳多样性指数显著高于秋季,增加了45.66%,杨坑茶园春季和夏季香农-维纳多样性指数显著高于秋季(P<0.05);杨坑茶园夏季杂草辛普森多样性指数显著高于秋季(P<0.05);天舍茶园夏季杂草Pielou均匀度显著低于秋季(P<0.05);丝口金竹茶园夏季杂草生物量显著高于春季和秋季,分别增加了125.74%、11753%,杨坑茶园春季杂草生物量显著低于夏季和秋季(P<0.05)。
  2.3 海拔高度对茶园杂草群落多样性和生物量的影响
  根据杂草调查地的茶园海拔,将海拔分为 <100、100~200、>500 m等3种类型。从图2中可以看出,海拔>500 m的茶园杂草多度显著低于海拔<100、100~200 m的茶园,分别降低了4743%、4372%(P<0.05);海拔>500 m的茶园杂草香农-维纳多样性指数、辛普森多样性指数和Pielou均匀度指数均显著高于海拔<100 m的茶园,分别增加了23.33%、18.03%、13.33%(P<0.05);茶园杂草生物量以海拔为100~200 m 的最高,且显著高于海拔<100 m的生物量(P<0.05)。
  2.4 茶树高度对茶园杂草群落多样性和生物量的影响
  根据茶园茶树的高度,将茶树高度划分为≤50、>50~60、>60~70、>70~80、>80 cm 5种类型。从图3中可以看出,不同茶树高度对杂
  草群落多样性影响主要表现在杂草多度上,大体呈现出随着茶树高度的增加茶园杂草多度下降的趋势,降幅10.92%~54.88%(除>60~70 cm茶树外),其中茶树高度≤50、>50~60 cm的杂草多度显著高于茶树高度>80 cm的杂草多度(P<005),对杂草丰富度、香浓指数、辛普森指数和Pielou均匀度指数影响较小,无显著性差异;不同茶树高度对杂草生物量的影响表现为茶树高度≤50 cm 的杂草生物量显著高于其他3种茶树高度类型(P<0.05),超幅35.37%~64.26%。   3 结论与讨论
  本次调查发现婺源茶园杂草有65种,分属33科61属,春季有20科27属31种,夏季有25科37属39种,秋季有20科33属34种,其茶园杂草优势种类为菊科和禾本科,分别占总种数的1692%、13.85%,出现频率较高的杂草种类为马唐(D. sanguinalis)、酸模叶蓼(P. lapathifolium)、蕨(P. aquilinum)、看麦娘(A. aequalis)、酢浆草(O. corniculata)、蓬蘽(R. hirsutus)和狗尾草(S. viridis)等。从杂草种类丰富度上看,与湖北省咸宁茶园(37科)[13]、福建省安溪茶园(35科)、贵州省7县市茶园(41科)[14]较一致,说明婺源茶园杂草较丰富。从杂草种类优势度上看,本研究结果显示婺源杂草菊科和禾本科为茶园优势科,与李粉华等研究发现江苏省茶园主要杂草以禾本科及菊科为主,且菊科数量大于禾本科的结论[5]相同,与贵州、福建、江苏、湖北等地区茶园杂草群落主要类别相似,但是在优势杂草类别上存在一定的差异,可见,茶园中杂草即有共性,也有区域性。调查区域中以马唐、酸模叶蓼、蕨、看麦娘、酢浆草、蓬蘽和狗尾草等为优势种,也是南方茶园地区常见种类,它们具有繁殖能力强、适应能力强、传播蔓延广等特征,要了解这些杂草的生物学特征,
  掌握其生长发育的规律,才能对症下药,进行综合管控,防止杂草滋生。
   不同树龄、不同管理措施、不同生境的茶园,其杂草群落的物种组成、多样性、生活型等不同[15]。总体上,婺源茶园杂草多度表现为春季>夏季>秋季,丰富度表现为夏季>春季>秋季,香农-维纳多样性指数表现为夏季>春季>秋季,辛普森多样性指数表现为夏季>春季>秋季,Pielou均匀度指数表现为夏季>秋季>春季,生物量表现为夏季>秋季>春季;茶园杂草多度随海拔上升而减少,丰富度、香农-维纳多样性指数、辛普森多样性指数和Pielou均匀度指数随海拔上升而增加,生物量以中海拔地区最高;杂草多度和生物量随茶树高度增加而降低。肖润林等在湖南省长沙县调查发现,春季由于气温低、积温少,杂草生长速度较慢,且生物量小,夏季高温多雨,杂草生长快、植株高,且生物量大,尤以恶性杂草发生为主,秋季随着气温降低,降雨减少,恶性杂草发生减少,生物量小、株高矮的杂草逐渐增多[16]。在同一年度,气温的增加利于杂草生长,由春季过渡到秋季,茶园杂草种类呈增加趋势。王勇等研究表明,随着茶园海拔的增加,阔叶杂草的发生量呈降低趋势,而禾本科杂草和莎草科杂草的发生量呈增加趋势[17]。杂草是新开垦茶园和幼年茶树的主要生态限制因子[18],幼龄茶园茶树树幅窄、对地面覆盖率小、遮光率低,杂草可生长空间大,杂草优势突出,以株高和较高类杂草生长为主,杂草群落优势指数高,成龄茶园的茶树树幅宽、对地面覆盖率高、遮光率高,杂草可生长空间受限,杂草种群丰富,生物多样性指数高,群落结构复杂稳定,杂草群落优势指数低[19]。
  参考文献:
  [1]Shaner D L,Beckie H J. The future for weed control and technology[J]. Pest Management Science,2014,70(9):1329-1339.
  [2]李扬汉. 中国杂草志[M]. 北京:中国农业出版社,1998.
  [3]强 胜. 杂草学[M]. 2版. 北京:中国农业出版社,2009.
  [4]孙金秋,任相亮,胡红岩,等. 农田杂草群落演替的影响因素综述[J]. 杂草学报,2019,37( 2):1-9.
  [5]李粉华,孙国俊,季 敏,等. 江苏金坛茶园秋季主要杂草发生危害调查研究[J]. 西南农业学报,2013,26(4):1518-1523.
  [6]徐华勤,肖润林,向佐湘,等. 不同生态管理措施对丘陵茶园杂草生物多样性的影响[J]. 中国农学通报,2010,26(4):283-286.
  [7]林瑞山,黄瑞华. 农业病、虫、杂草生态防治的理论与实践[J]. 中国农学通报,1991,7(5):7-10.
  [8]孙永明,李小飞,俞素琴,等. 茶园不同控草措施效果比较[J]. 南方农业学报,2017,48(10):1832-1837.
  [9]李粉华,孙国俊,季  敏,等. 江苏茶园杂草群落物种多样性分析[J]. 江西农业学报,2013,25(5):69-71,74.
  [10]周子燕,李昌春,胡本进,等. 安徽省茶园杂草主要种类调查[J]. 中国茶叶,2012,34(1):18-20.
  [11]王海斌,叶江华,陈晓婷,等. 福建安溪县茶园杂草群落多样性调查分析[J]. 中国农学通报,2016,32(7):91-96.
  [12]陈仕红,兰献敏,冉海燕,等. 贵州省茶园杂草群落组成及发生特点[J]. 杂草学报,2020,38(1):14-22.
  [13]洪海林,饶辉福,余安安,等. 咸宁市茶园杂草种类的调查研究[J]. 湖北植保,2013(6):19-22.
  [14]张 斌,陈国奇,余杰颖,等. 贵州茶园杂草多样性调查[J]. 西南农业学报,2018,31(12):2582-2588.
  [15]张海艳,朱叶芹,孙国俊,等. 苏南丘陵茶园春季杂草群落多样性分析[J]. 西南农业学报,2016,29(2):430-436.
  [16]肖润林,向佐湘,徐华勤,等. 间种白三叶草和稻草覆盖控制丘陵茶园杂草效果[J]. 农业工程学报,2008,24(11):183-187.
  [17]王 勇,姚 沁,任亞峰,等. 茶园杂草危害的防控现状及治理策略的探讨[J]. 中国农学通报,2018,34(18):138-150.
  [18]肖润林,王久荣,单武雄,等. 不同遮荫水平对茶树光合环境及茶叶品质的影响[J]. 中国生态农业学报,2007,15(6):6-11.
  [19]季 敏,孙国俊,朱叶芹,等. 不同树龄茶园杂草群落物种组成及多样性差异[J]. 杂草科学,2014,32(1):19-29.
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