杂草危害南京钟山国际高尔夫球场百慕大(Cynodon dactylon × C. transvaalensis)的可能成因

时间：2024-07-28

王秀云，薛光，郦春燕，叶勤淼

（1. 南京钟山国际高尔夫球场，江苏南京 210042；2. 江苏省农科院植保所，江苏南京 210014；3. 南京东华杂草技术研究所，江苏南京 210007）

杂草与高尔夫草坪争光、争水、争养分和空间，破坏球场景观，妨碍球员竞技发挥，缩短草坪更换周期[1]。美国的高尔夫领域每年因杂草损失花费1.36亿美元[2]。多数研究试图从杂草植物学、杂草遗传学、杂草生物学、杂草生态学的观点，揭示杂草持续危害栽培作物内因[3-5]。美国杂草学会 (Weed Science Society of America, WSSA)介绍了146种植物显示了C4代谢途径的综合特征，杂草比C4植物在作物总数中所占比例大17倍[6]。也有从杂草地理、植物检疫、气候变化、人类耕作的角度分析杂草持续危害作物的外因。Holt[7]、Lewis和Jeffrey[8]分别提出了气候变化影响杂草和作物对光、水利用的争夺力差异，但是对高尔夫草坪受到杂草持续危害的成因报道极少。薛光和马建霞[9]报道了中国南方高尔夫球场杂草危害草坪与地域差异、草坪种类及草坪维护相关，尚缺乏草坪环境及人类活动对环境影响进而致杂草持续危害草坪可能成因的研究报道。本研究以南京钟山国际高尔夫球场(以下简称“南京钟山球场”)为例，根据2000-2016年杂草种类及种群变化调查结果[10]，结合2004年以来控制杂草实践的案例，从地理环境及人类社会经济活动干预后影响环境的观点出发，浅析杂草持续危害百慕大(Cynodon dactylon×C. transvaalensis)草坪的外部成因，作为今后进一步按照“主动控制草坪杂草”的理论指导，建立生态保护为先导、节省成本为基础、持续优化发展为目标的高端高尔夫球场草坪杂草防除体系的依据。

1 南京钟山球场主要杂草种类及种群变化

2000-2016年查明，南京钟山球场有杂草36科130种，含禾草1科27种，莎草2科8种，阔叶草32科94种和藻类1科1种。16年中持续查见杂草28科63种，2006年后新见9科13种，渐退出的有 20 科 54 种[10]。建场初(2000-2007 年) 主要杂草有看麦娘(Alopecurus aequalis)、马唐(Digitaria sanguinalis)、猪殃秧 (Galium aparinevar.tenerum)、波斯婆婆纳(Veronica persica)、豚草(Ambrosia artemisiifolia)和空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)；2008-2013年为马唐、一年生早熟禾(Poa annua)、香附子(Cyperus rotundus)、酢浆草(Oxalis corniculata)、鸡眼草(Kummerowia striata)、白三叶(Trifolium repens)、积雪草(Centella asiatica)、龙葵(Solanum nigrum)和天胡荽 (Hydrocotyle sibthorpioides)；2014-2016年为一年生早熟禾、马唐、香附子、酢浆草和多年生黑麦草(Lolium perenne)。两次对长草区外围定点调查，2016年查见有17种杂草为14年前已见。2004年查见30种杂草，重要值＞ 4%的有4种，分别为看麦娘31.02%、猪殃殃13.31%、波斯婆婆纳5.31%和小飞蓬(Conyza canadensis)4.43%。而2016年查见22种杂草，重要值＞ 4%有11种，分别为多年生黑麦草15.15%、钻形紫菀(Aster subulatus)13.47%、马唐8.08%、犁头草(Viola japonica)6.74%、酢浆草6.41%、香附子5.45%、一年生早熟禾5.08%、牛筋草(Eleusine indica)4.88%、印度蔊菜(Rorippa indica)4.59%、鹅观草(Roegneria kamoji)4.33%和龙葵4.33%。

2 球场草坪杂草危害状况

南京钟山球场建场初拟用百慕大Tifton 419草坪，后匆匆改用百慕大Legend。2012-2015年换为百慕大Tifsport。2004-2007年，球场以每年两次预防杂草为主、点喷苗后小杂草为辅的方法成功控制球场杂草危害。管理失误导致对杂草防除领域的隐患或累积问题的处理不当，引致杂草防除大起大落。一度时期，马唐、香附子等杂草严重泛滥。实践证明，凡盲目使用除草剂或缺乏科学应用，或施肥、浇灌、修剪、疏草、切割、人工拔草等管理不当，杂草防除就失利。2015年秋开始，逐步纠正以往被动防除杂草思路，按“主动控制草坪杂草”理论，从治理杂草种子库入手，利用草坪与杂草的竞争，树草坪生长优势，严控制杂草于危害前，同时预防潜在的杂草[11]，连续3年，球场草坪杂草防除由被动应付逐步变为主动可控。

3 杂草持续危害球场草坪的可能成因

杂草持续危害作物通常可从杂草自身的植物学、生物学特性中找到内因，如杂草种子的长寿性、多种授粉途径、杂草惊人的繁殖力与传播力、可塑性及生态适应性及抗逆性等[3-4, 12-13]。南京钟山球场杂草危害成因的研究显示，自然环境外加人类社会经济活动对环境的干预可能是造成杂草持续危害草坪的重要原因之一。本研究从球场自然地理环境、农田属性变化、多地引种草坪及草坪养护管理方面，浅析杂草持续危害百慕大草坪的外因。

3.1 地理环境独特，杂草种类丰富

南京钟山球场位于的钟山风景区东麓(32°05′02″ N、118°52′16″ E)，地处热带与亚热带季风气候的欧亚大陆东部，距海洋300多km的过渡地带，在大面积森林植被区内。有“光热丰富，雨量充沛，寒暑适宜。夏长春短，夏涝秋旱，秋霜冬雪，冬干春湿”的气候特点。据2015年5月GREEN TV介绍，南京钟山风景区年均日照时数1 628.8 h，平均气温 19.6 ℃ 左右，年温差 25～26 ℃，最高和最低气温分别达38.8和-3.7 ℃；年均降水量 1 530.1 mm，最大降水量2 371.4 mm，最小降水量 1 091 mm；无霜期 322 d[14]。而 2017 年夏出现极端高温41.5 ℃，2018年1月出现极端低温-9.7 ℃，均为少见。丰富光热、充沛雨量和温湿气候，适宜生态旅游，也丰富了杂草多样性，造就了杂草种子库中的杂草种类多、数量大。球场内查到杂草中，含世界恶性杂草(The World Worst Weeds)总计76种中的25种，其中前15种中该球场就有10种 (表1)[15]。另有豚草、野燕麦 (Avena fatua)、空心莲子草、龙葵及加拿大一枝黄花(Solidago canadiensis)5种检疫杂草[16]。

滞留在草坪基质的杂草种子库中的杂草，成为危害草坪的恶性杂草主要来源。唐洪元[17]报道，看麦娘、猪殃殃和菵草(Beckmannia syzigachne)在2～20 ℃ 发芽，6～15 ℃ 发芽率最好，16～20 ℃发芽率下降，22 ℃以上难以发芽。而大巢菜(Vicia sativa)、一年生早熟禾、波斯婆婆纳发芽起点温度与看麦娘、猪殃殃等相似，在25～30 ℃时发芽率相当高。该球场持续发现的杂草中有87.7%以上能在3～19 ℃萌发，而低于2 ℃、高于22 ℃就难以萌发。唐洪元[17]还发现，一些一年生杂草如马唐、马齿苋(Portulaca oleracea)、牛筋草(Eleusine indica)等一年可发生2～3代。南京钟山球场持续查见的130种杂草中有26.9%一年可发生2～3代，个别的一年发生3代以上，如一年生早熟禾。这与唐洪元的研究结果吻合。因C4植物具有比C3植物净光合效率高、CO2和光补偿点低、饱和点高、蒸腾系数低等优点，能充分利用阳光、CO2和水进行物质生产[6]。该球场杂草中有以下18种C4杂草：狗牙根(Cynodon dactylon)、马唐、稗草(Echinochloa crus-galli)、牛筋草、画眉草(Eragrostis pilosa)、白茅(Imperata cylindrica)、千金子 (Leptochloa chinensis)、双穗雀稗(Paspalum distichum)、狗尾草、碎米莎草(Cyperus iria)、香附子、光鳞水蜈蚣(Kyllinga brevifoliavar.leiolepis)、莲子草 (Alternantheraspp. )、凹头苋(Amaranthus ascendens)、反枝苋(A. retroflexus)、刺苋(Amaranthus spinosus)、马齿苋和斑地锦(Euphorbia supine)。

3.2 农田属性多变，杂草复合危害

南京钟山球场原址为19世纪30年代我国最早的高尔夫球场旧址，毗邻全国重点文物保护单位“中央体育场”。1949年后，经多次行政区划为南京市栖霞区马群乡的农田。土质为粘壤，有机质为2.8%～3.2%，pH 6.7。20世纪60年代起，以粮为纲，该农用地实施稻麦轮作；70年代中期南京城区外扩，该址变为城乡集合部，农田变为经济作物地，种植多种蔬菜及市民消费需要的瓜、果等；80年代初局部土地增种茶、桑、香料、油菜等经济作物的同时，部分经济作物改为发展养殖业用牧草饲料地、奶牛放牧地或家禽饲养场；80年代中后期至90年代初，逐步扩种为绿化草坪及风景林地。21世纪起，该址划为南京主城区，被融入南京钟山历史文化旅游风景名胜区，全改为绿化及草坪用地，完成了稻麦农田→蔬菜及经济作物用地→牧草饲料及养殖业用地→旅游风景绿化地的演变。土地属性改变，造成杂草种类丰富的一个重要原因是，该区从种植稻麦改为种蔬菜和经济作物时，大量使用的化肥被以含有杂草种子的粪肥替换。荠菜、车前(P. asiatica)、一年生早熟禾、繁缕等多种杂草，种子经动物消化后仍有发芽力，杂草种籽可通过野生动物、鸟类、家禽或牲畜食入后，随排泄的粪便传播蔓延[12-13]。经持续使用农家肥和家禽粪肥20～30 a后，不仅因带有多种杂草种籽的家禽和牲畜粪便，导致杂草种子库种类数量大增。而且在该地改为牧草饲料及奶牛放牧场后相当一段时期，杂草种子库在被稻麦田及蔬菜、经济作物地杂草种类的种子占据的基础上，此后因轻度放牧使土壤中杂草种子库出现物种丰富度及密度变化，大多分布在0-5 cm土层[18]，分布在土表层的杂草种籽，更易萌发[15, 17]。杂草的繁衍能力因土壤肥力提高而增加。杂草调查结果显示，该球场主要杂草与栽培作物具伴生性 (表2)。

表1 南京钟山国际高尔夫球场25种杂草在世界恶性杂草中的排序 (2018, 南京)Table 1 25 kinds of weed in Zhongshan International Golf Course that were ranked as the “World’s Worst Weeds” (2018, Nanjing)

表2 2000-2016年南京钟山国际高尔夫球场草坪杂草与栽培作物伴生性Table 2 Crops associated with weed of the turf grass in Zhongshan International Golf Course 2000-2016

适宜在各类作物生态中生存与繁衍的杂草，都以其株型的优势利用草坪管理者的疏忽，乘虚而入。在草坪中，它们各展其才，各显其能。当光照强烈时，以植株直立或丛生向上茎生长型的杂草竞争力最强，如麦田的野燕麦(直立)、一年生早熟禾(丛生)、蔬菜地的刺苋(直立)、牛筋草(丛生)、马唐(丛生)或稻田的扁秆藨草(直立)、异型莎草(丛生)等。与草坪比起来，它们占据了对光的吸收优势生态位，一旦这些杂草过了根系生长旺盛期，即可能遮挡草坪对光的吸收。当连续阴雨或低温时，草坪根系生长不良，管理者意图通过增加养分供给，促使草坪健壮。此时，以匍匐或半匍匐茎生长型的杂草竞争力最强，如麦田的鹅不食草(匍匐)、小飞蓬(半匍匐)，稻田的空心莲子草(匍匐)和菜地的地锦(匍匐)。虽然在对光的吸收上，它们竞争不过草坪，但对土壤中水分和养分的吸收，匍匐杂草在草坪基部占了强有力的竞争优势地位。分枝或缠绕茎生长型的杂草，则在管理人员对付直立杂草和匍匐杂草，对它们放松警惕时，巧妙入侵。与草坪比，它们既能向上扩展，争夺吸收光，又能与生长低矮的草坪争夺中低部空间，减少杂草本身的水分消耗，同时争夺土壤中水分和养分。如麦田的波斯婆婆纳(分枝)、猪殃殃(缠绕)，经济作物地的打碗花(半缠绕)等。球场草坪对肥水的需求旺盛，肥水充足时，危害水稻的杂草半边莲(匍匐)、双穗雀稗(匍匐)、千金子(丛生)等常有发生。危害蔬菜和经济作物的马唐 (丛生)、牛筋草(丛生)、香附子(直立)、豚草(直立)、萹蓄 (分枝)、藜 (直立)、狗牙根 (匍匐)、铁苋菜(直立)、羊蹄(直立)、画眉草(丛生)在长草外围或苗圃或林带时有发现。而危害果、茶、林的连钱草(匍匐)、臭荠(匍匐)、犁头草(莲座)、鸭跖草(分枝)等逐渐多见。它们对球场草坪构成立体复合危害，杂草防除稍有疏忽，漏网杂草则可能爆发，常会出现在同一地块。如，春发生夏危害尚未完成生活史的马唐，秋季在一年生早熟禾发生并进入分蘖期后，逐渐完成生活周期。

3.3 多地引种草坪恶性杂草混入

南京钟山球场建场以来，从多地苗圃引种过多品种百慕大。建场初，从常州草圃引种了百慕大419草茎。后改用了源于上海浦东种茎的江宁草圃百慕大Legend，用后才发现了Legend草坪茎粗，叶稀少且短硬，喜肥，易患草坪春季死斑病(Leptosphaeria narmatl)，更利于杂草滋生危害。此缺点也被华东其他3个用百慕大Legend的球场证实。到2012年，钟山球场更换为百慕大Tifsport。此次引种的草茎分别来自上海浦东及崇明和武汉湿地苗圃。16 a换两次草坪，源自五地的3个草坪品种，成为杂草异地入侵持续危害草坪重要原因之一。草坪多地引种后球场杂草显现随引种带入的杂草有野燕麦、看麦娘、猪殃殃、棒头草(Polypogon fugax)、鲤肠、一年生早熟禾、积雪草、天胡荽、白三叶、酢浆草、马唐、香附子、龙葵、犁头草13种。其发生危害有4个特点：一是，杂草种类具有种源地区与栽培作物伴生的特点。在稻麦田上改建的常州和江宁草圃，查见看麦娘、猪殃殃最重，这些杂草是苏南稻茬麦田最普遍发生的杂草[19]。草坪中偶见的棒头草，在南京地区极少。它们密集分布在苏、沪、浙的沿海区，棒头草为由浦东草圃带进南京球场的典型例证。江苏野燕麦分布广，期初统称为“野燕麦”，南京城郊早就可见[20]，直到1985年，野燕麦样本经李扬汉鉴定，苏南的为白壳野燕麦(Avena fatuavar.glabrata)，而苏北的为紫壳野燕麦(Avena fatuavar.glabrescens)[21]。与钟山球场几乎同期建的浙江一球场，从常州引种百慕大419，铺栽后第2年野燕麦高密度爆发，几乎吞噬草坪。此可佐证常州草圃草茎为将野燕麦种子带进球场的源头之一，且为苏南野燕麦。该杂草种子自然落粒性很强，干燥时，落地种子的芒就合起：地面潮湿时，落地种子的芒伸张，一张一合而移动，钻入土中，其扩散蔓延迅速[22]。2012年钟山球场更换坪后，千金子、稗草、扁秆藨草的发生加重，缘于引进从由稻田改建的上海崇明草圃种源所致。上海农垦曾是全国稗草、扁秆藨草和千金子高发地区之一[23]。少量千金子和鲤肠来自湿地的武汉草圃，这些杂草喜干湿交替的环境。2014-2015年更换C场草坪后，一年生早熟禾持续高密度发生，这批草茎引自上海浦东，该地区球场长期受一年生早熟禾严重危害[24]。二是，使用多年后的种源草圃杂草种类具有草坪伴生杂草逐年增多的倾向。早期大量不耐草坪低修剪的直立杂草如白茅、棒头草、扁秆藨草、豚草等逐年减退，而丛生或匍匐生长型杂草，如狗牙根、马唐、积雪草、白三叶、酢浆草等急剧增多。三是，在培育草茎时未化除的草圃中“杂草坪”逐年显著增多[25]，如百慕大中的海滨雀稗(Paspalum vaginatum)、高羊茅(Festuca arundinacea)、多年生黑麦草、匍匐剪股颖(Agrostis stolonifera)和马蹄金(Dichondra repens)等。四是，湿生杂草如光鳞水蜈蚣、千金子、菵草渐退，旱生杂草如马唐、香附子、龙葵、犁头草缓慢增多。对比2016年与2004年定点查杂草种类，与引种有关的杂草分别为马唐从每平米32株增到43株、酢浆草从每平方米2株增到12株、龙葵从每平方米2株增到5株、牛筋草从每平方米8株增到10株、犁头草从每平方米0株增到13株、马蹄金和钻形紫菀均从每平方米0株增到4株。此外，一年生早熟禾从每平方米14株增到102株，此杂草的猛增，除与引种有关，与高肥管理紧密相关，后面将阐述。引种导致使用多年苗圃中草坪伴生杂草入侵另一个例证是，钻形紫菀在上海地区球场近年迅猛扩展后入侵南京。虽未进入草坪，但周边的一些球场发现了钻形紫菀的大举入侵，应当引起关注。

3.4 失当草坪管理杂草持续危害

不当草坪管理改变草坪和杂草的生存环境，可能为助推杂草持续危害草坪的主要因素。有时它难以被人们觉察。失当草坪管理包含：一是失当肥水管理; 二是不当修剪；三是延误除草；四是频繁打孔；五是人工拔草；六是不当化除。不当化除包含竞争临界期后用除草剂，方法不对(应用中致药液流失或钝化)，连续用同作用机制除草剂(诱导抗性)，用量不对，不当混用，错选除草剂，先施肥后除草或单一化除某种杂草等。高尔夫草坪中，适合草坪健壮生长的资源环境条件，也适合杂草生长。有时不合草坪生长的环境(如百慕大遇15 ℃以下低温)，多数杂草仍健壮生长。常遇到百慕大草坪可能同时与10多种甚至更多种杂草共处同一竞争池中，草坪面对多种杂草立体全方位竞争。在草坪与杂草共生期，直立生长或丛生向上喜光杂草如香附子或牛筋草有光源的优势，它们通过叶面伸展减少草坪得到光。多年生杂草如香附子、双穗雀稗还可通过其地下茎占据吸收基质中水分和养分的先机。在修剪高度超过30 mm的草坪中，中下部匍匐或半匍匐杂草，在草坪下躲避强光辐射进而较好地减少叶表面水分蒸腾。修剪高度超过30 mm的草坪为杂草提供争光、争水分、争养分、争空间的环境条件。若对多种杂草与草坪竞争认识不足，草坪管理者可能无意识中陷于被动除杂草局面。有例为证：第1例，为探讨肥水管理控春季死斑病效果，2016年秋管理者安排在A场3条球道做局部肥水试验，秋季增磷钾肥料，冬季增淋水量，以图减轻春季死斑病的发生。巧遇来年节后出现小阳春，过多磷、钾肥和饱和淋水，一年生早熟禾防除失利，局部一年生早熟禾(含分蘖)超600株·m-2，早发一年生早熟禾进入幼穗分化期。采取果断措施后，才挽回被动局面。第2例，对比2016年与2004年定点调查杂草种类，印度蔊菜从0株增到136株，一年生早熟禾从14株增到102株，通泉草从4株增到117株，粘毛卷耳从20株增到95株。点外目测可见的半边莲、牛毛毡、水绵(Spirogyraspp.)等喜湿杂草陡然发生，显然与高肥水管理有关。同时，这些杂草均发生在大型喷雾机械的雾滴覆盖盲区，而恰在灌溉水覆盖中心区。第3例，2015年在交播黑麦草的球道中，因未采取预防杂草措施，2016年春末夏初，菊科杂草在球道已达10株·m-2以上，严重的达17株·m-2。管理者以开始减少修剪次数，让草坪与杂草同长到16～17 mm，然后修剪10 mm的操作。修剪后，强光导致直立型生长杂草的心叶受损严重，一年蓬、苦苣菜等逐渐死亡。在草坪管理中，人为巧妙地营造出对草坪有利而不利杂草生长环境，有时可不用或少用除草剂控制杂草。2014年起，球场按照“主动控制草坪杂草”理论，坚持从治理杂草种子库入手，球场坚持先除草后施肥、轻施肥，适期预防为主，点片防除苗后幼龄杂草为辅，削减、钝化杂草发生及生存环境，为草坪创建健康发展环境。使球场摆脱了从2010年起多年被动应付杂草危害局面，掌握了杂草防除的主动权。

综上所述，温湿适宜条件营造了植物多样化的自然环境，社会经济变革致农田用途多变，助推了杂草种子库中杂草种类及种子量增加，多地频繁引种致草坪基质中的杂草种子库种类和数量猛增，成为杂草持续危害的外因。频繁更换草坪管理者，一旦对“主动控制草坪杂草”内涵的治理杂草种子库、利用草坪与杂草竞争、树草坪生长优势、控杂草于危害前和预防潜在杂草这5个关键要素一知半解或断章取义，则可能在客观上帮助杂草持续危害草坪。杂草借助外力，凭其适应恶劣环境的竞争优势，将草坪管理者逼向长期被动应付杂草危害的状态。