青藏高原环湖地区老芒麦、中华羊茅和早熟禾多年生混播人工草地杂类草分布

张永超 ,祁发宏 ,秦燕

(1.青海大学畜牧兽医科学院，西宁 810016，2.青海省海北藏族自治州草原站，海晏 810299)

近几十年以来，受人类放牧、采集活动和全球气候暖湿化的影响[1，2]，青藏高原高寒牧区天然草地出现严重退化现象，黑土滩大面积出现，水土流失逐年扩大，随之而来的是牧草产草量急剧下降，严重阻碍青藏高原地区农牧民生活水平提升、本地区畜牧业的发展和青藏高原高寒生态系统的安全。在退化天然草地恢复的同时建植人工草地，是解决青藏高原高寒牧区牧草供给不平衡的重要途径，可以缓解天然草地放牧压力，改善冬春季牧草短缺状况和有效应对冬季雪灾等自然灾害。

当前，青藏高原高寒牧区人工草地建植以一年生牧草单播和一年生禾豆混播为主，而多年生人工草地大规模建植较少。以青海省为例，同德牧草良种繁殖场拥有1万hm2的多年生人工草地，以种子生产为主，饲草主要以种子收获后的秸秆为主，其品质无法与青干草或青贮饲草相比。多年生人工草地饲草田的发展在青藏高原地区仍然存在很大的发展空间。多年生人工草地一年建植，多年利用，效益长，水土保持等生态功能多，相比一年生人工草地的高强度利用，多年生人工草地更接近自然，且环境友好。以往多年生人工草地种植过程存在管理粗放的问题，青海省可大规模种植的多年生牧草种子以老芒麦、早熟禾和中华羊茅为主，播种方式多以单播为主，少数混播，相关单播栽培种植技术成熟，但混播栽培缺乏系统的研究，种植栽培的后期管理薄弱[3]。

杂草是指目标栽培植物之外，受到人为栽培条件的影响，在田间滋生，且带有“多实性，易落粒”野生特性的植物。我国多地调查发现杂草有1 400余种，常见农田杂草包括稗、扁秆藨草、野燕麦、看麦娘、鸭舌草、藜、蓼、苋、眼子菜、马唐等，其主要危害是造成农作物减产。杂草长期受到选择和人工干扰的双重压力，其传播方式、传粉特点、多实性、落粒不齐性、种子休眠、耐受性、可塑性、多倍性和杂合性表现了高度进化的特点，出现杂草发生量大且分布广的现象[4]。目前杂草防控以化学除草剂为主，同时也采用耕作措施，包括秋冬深翻，灌溉，轮作换茬，去除杂草繁殖体，提高种间竞争等。

人类对杂草的态度，由早期的从生态系统中严格清除，到目前对杂草进行综合管理，越来越关注杂草在生态系统中的功能。杂草多样性的生态功能包括保护天敌、控制害虫，促进土壤养分循环，消除环境污染等。系统中物种多样性和基因多样性是系统功能发挥中的重要角色。生态系统特别是人为干扰强烈，以个别作物和牧草为收获目标的，应更加合理的保护系统生物多样性，从系统角度出发，维持系统的可持续来管理杂草和系统的多样性，从而获得更多的作物和饲草产出。

在我国西北地区，杂草野燕麦(Avenafatua)在燕麦畏的使用下得到有效控制，但是双子叶杂草快速扩张[5]。可见除草剂对目标杂草群落可短期有效控制，但长期来看，杂草主要群落发生更迭，杂草的危害并没有得到有效控制，因此杂草的治理过程是对杂草群落变化的预测。

本研究以多年生混播草地为研究对象，关注多种混播组合下，杂草在人工草地建植早期在植物群落中的分布情况，为系统杂草群落管理提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于青海省海北州西海镇青藏高原多年生牧草种质资源圃(东经100°59′、北纬36°54′)，海拔高度3 159 m，属高原大陆性气候，寒冷期长，年平均气温0.9 ℃，最高气温30.5 ℃，最低气温-33.8 ℃。≥10 ℃年积温634.5 ℃，光照充足，太阳辐射强。干湿季分明，雨热同季，年平均降水量403.6 mm，无霜期30 d。土壤类型为黑钙土，土壤养分含量为有机质38.35 g/kg、碱解氮2.58 mg/kg、速效磷1.36 mg/kg、速效钾21.69 mg/kg，土壤pH值为8.21[6]。

1.2 试验处理

本研究选用青藏高原高寒地区审定登记的青海中华羊茅、青牧1号老芒麦和青海扁茎早熟禾为研究对象，采用不同混播组合和混播比例建植人工草地。共设置22个混播处理，混播比例见表1。每个处理设置3个重复小区，小区面积3 m5 m，15 m2，小区间间隔0.5 m。于2018年5月完成小区种植，种植方式采用条播，行距30 cm。

表1 老芒麦多年生人工草地混播处理

1.3 杂草调查

于2018年开花期进行多年生人工草地杂草调查，调查项目包括杂草的种类、高度、盖度和多度。调查结束进行田间杂草清除工作。

调查发现杂类草：风毛菊(SaussureajaponicaThunb.)，灰绿藜(Chenopodiumglaucum)，碱茅(Puccinelliadistans)，苦荬菜(Ixerispolycephala)，棱子芹(Pleurospermumuralense)，播娘蒿(Descurainiasophia)，糙苏(Phlomisumbrosa)，平车前(Plantagodepressa)，钝裂银莲草(Anemoneobtusiloba)，鹅绒委陵菜(Potentillaanserina)，蘩缕(Stellariamedia)，莓叶委陵菜(Potentillafragarioides)，蒲公英(Taraxacummongolicum)，微孔草(Microulasikkimensis)，香薷(ElsholtziaciliateThunb.)，黄花蒿(ArtemisiahediniiOstenf.)，中华角茴香(Hypecoumleptocarpum)，珠芽蓼(Polygonumviviparum)。

杂草重要值计算：IV=(相对高度+相对盖度+相对多度)/3。

B为杂草的生态位宽度，S为样点数，IVi是该杂草在第i样点中的重要值。

2 结果

2.1多年生人工混播草地杂草基本情况

老芒麦混播人工草地中，杂草种类最高达到13种，出现在HB3处理中，杂草种类最低是6种，出现在HB1和HB6处理中，杂草种类平均为9种；杂草的盖度在HB1处理中最高，为80.5%，杂草平均盖度为35.42%，最低是15.5%，出现在HB22处理下；杂草平均密度74株，密度最高达到272株，密度最低28株，出现在HB16处理中(见表2)。

表2 老芒麦不同混播处理杂草丰富度、盖度、密度和高度及在不同混播处理下分布情况

2.2多年生人工混播草地杂草重要值

由表3可知，在老芒麦人工多年生混播草地不同组合处理下，黄花蒿的重要值最高，为0.392，出现在HB18混播处理中。蒲公英的重要值最小，为0.014，出现在HB2混播处理中。杂草重要值较高的种类分别为黄花蒿(0.392)、香薷(0.376)、棱子芹(0.353)、播娘蒿(0.333)、风毛菊(0.287)、车前(0.273)和苦荬菜(0.255)。在群落中占比较低的杂草分别为蒲公英(0.014)、莓叶委陵菜(0.017)和灰绿藜(0.037)。

表3 多年生人工草地杂草重要值

2.3 多年生人工混播草地杂草生态位宽度

由表4可知，老芒麦人工草地中生态位宽度最大的是黄花蒿(0.872)，出现在HB17处理中，其它依次为蒲公英(0.781，HB2)，莓叶委陵菜(0.587，HB10)，棱子芹(0.477，HB1)，鹅绒委陵菜(0.442，HB20)，灰绿藜(0.388，HB12)，香薷(0.375，HB6)。

表4 多年生人工草地杂草的生态位宽度

生态位宽度最窄的是播娘蒿(0.001，HB2)，棱子芹(0.001，HB4),黄花蒿(0.003，HB9),苦荬菜(0.005，HB12)和香薷(0.007，HB17)。

3 讨论

杂草群落的演替日益受到人们的重视，应用生态学理论对杂草群落的演替进行研究，对人工栽培系统杂草的有效管理具有重要的意义。在人工栽培系统中，植物种群密度大、资源稀缺是农田生境的重要特征。调查研究杂草种类、特征、重要值、生态位宽度等，能够揭示杂草种间生态相似关系，预测杂草之间的相互关系和变化趋势[7]。

3.1 多年生人工混播草地中杂草的特征

杂草的种类、密度和盖度可直观反映杂草的田间生长情况。在本研究中，多年生人工混播草地中杂草种类统计调查共发现13种，出现在HB3混播处理中，HB3是早熟禾单播，早熟禾相比老芒麦在1龄期出苗较慢，前期生长较弱，属于长龄牧草，在生长后期会逐步成坪，在其生长初期，杂草借助自身耐干旱、生长快等优势，快速占领绝大多数生长空间，入侵率高[3]。在中后期栽培牧草占据草地中的优势地位[8]，后期随着栽培草地年龄的增长，栽培草地退化，杂草重新进入。人工栽培草地杂草的结构组成会经历上述3个阶段，阶段间没有明显的区分。

在HB1(老芒麦单播)和HB6(3种草混播)混播处理中，杂草种类最低是6种，出现在HB1和HB6中，且杂草的盖度在HB1处理中也最高，达到80.5%，但其平均高度是最低的，低矮的棱子芹和珠芽廖在群落中占主要地位。

在HB22处理中，老芒麦和中华羊茅混播，老芒麦理论计算占3/4，该处理下杂草盖度最低，仅为15.5%，主要为风毛菊和苦荬菜为主。且HB22处理下杂草密度在各混播处理中最低，仅次于HB16处理。风毛菊和苦荬菜单株盖度较其他杂类草高，在群落中占据更多的空间，遮荫高，不利于其他杂草的生长。HB22处理中，老芒麦占比较高，生长速率快，相对于中华羊茅和早熟禾，它能够迅速占据群落空间。

HB16处理以中华羊茅为主，早熟禾为辅，该处理下杂草密度最低，杂草以植株高，冠幅大的黄花蒿为主，其次为香薷、棱子芹和苦荬菜。总体来看在HB16混播处理中，杂类草以高大的黄花蒿占主导，小型杂类草占据零星的生态位，同时受到中华羊茅和早熟禾种间竞争压力，其杂草密度偏低。

寇建村[9]在甘肃天祝高山草甸的多年生混播草地杂草研究中发现，杂草全为阔叶杂草，其中灰绿藜、香薷和微孔草占比较高，与本研究中的杂草种类和群落占比接近，这类杂草在高寒地区人工栽培草地中普遍存在。

3.2 多年生人工混播草地中杂草的重要值分布

从杂草的重要值角度来分析，在老芒麦人工混播多年生草地中，杂草的重要值较高的为黄花蒿、香薷、棱子芹及播娘蒿，这些杂类草植株高，盖度大，是当前环湖地区的主要杂类草，是杂草的主要防控对象。针对杂草种子产量高，易落粒的特性，应于苗期进行物理或化学防除。

在对田间主要杂草防除的同时，对糙苏、车前草、蘩缕、风毛菊、灰绿藜、苦荬菜、中华角茴香等9种杂草也应提高重视程度，它们在杂草群落中次于当前田间主要杂草，可能成为防除后期的主要杂草。目前常用的选择性除草剂或灭杀性除草剂对本研究中大部分杂草具有灭杀效果，因此后期杂草管理重点可能是目前杂草群落中占比较小，竞争力弱的杂类草，如棱子芹、蒲公英、莓叶委陵菜、灰绿藜、鹅绒委陵菜及微孔草。

3.3多年生人工混播草地中杂草的生态位宽度

生态位较宽的杂草，对环境资源利用的多样性较高[10]。通常生态位宽度大的杂草以牺牲对局域范围内资源的利用效率来换取对大范围内资源的利用能力[11]。当资源供应不足时，作为利用资源多样化的泛化型杂类草具有更强的生态适应、更广的分布范围和更大的存活机会，当资源供应丰富时，在局域小生境范围内，特化杂类草具有更高的资源利用效率，其竞争能力强于泛化型杂草种类。杂草生态位重叠值反映了杂草对资源利用的相似性[12]。

不同的混播组合处理对草地中杂草的种类组成有较大的影响。老芒麦人工草地中生态位宽度较大的是黄花蒿、蒲公英、莓叶委陵菜、棱子芹、鹅绒委陵菜、灰绿藜和香薷，出现在不同的混播处理中。

3.4多年生人工混播草地中杂草的组成及混播草地的稳定

栽培草地的稳定性是草地建植与管理的核心问题[3]，人工栽培草地的抗杂草入侵能力是其稳定性的重要表征[13]。多年生人工草地在单播栽培种植情况下杂草更易于侵入，利用价值降低，在3龄时杂草入侵严重[13]。随着多年生人工草地年龄的增加，草地内杂草从一年生向多年生转变。人工草地覆盖度较高的处理下，杂草的重要值降低，杂草群落相似。化学防除对1龄和2龄人工草地杂草群落影响明显。合理的物种组合是维持多年生草地稳定性的前提条件，多种草种组合经多年生长，草地群落结构较为稳定。单播人工草地植物群落在草地3龄时发生变化，目标草种草地盖度高，对杂草的防除效果好[13]。多年生人工草地建植，无论是在退化天然草地还是栽培草地的土壤基础上，都是对本地区原有土壤种子库的一个扰动。选择合适的草种组合，是建立长期持续利用人工草地的基础。前期杂草的控制是维持混播禾草在群落中占据优势的重要措施，否则人工草地前期杂草失控，严重者直接导致人工栽培草地建植失败。混播组合中若所选牧草生长稀疏，密度小，则杂草竞争力往往较高。个别牧草品种单播，密度较高的情况下，能够很好的抑制杂草的生长[3]。

单播老芒麦处理下杂草种类最少，杂草的密度和盖度最高。而单播中华羊茅处理下，杂草盖度较高，杂草种类和密度较低。单播早熟禾处理下，杂草种类最多，杂草盖度较高，杂草密度次之。相比之下，老芒麦对杂草的抑制力更强。综合分析，HB6、HB16和HB20处理下对环湖地区人工草地建植初期杂草抑制力较好。从人工草地利用角度出发，需要对2龄和3龄草地中杂草生长情况进一步关注。

4 结论

4.1多年生人工混播草地可有效控制杂草的发生，单播早熟禾草地中发现13种杂草，早熟禾单播易遭到杂草入侵影响，应配合老芒麦进行混播种植。

4.2老芒麦植株高大，生长快，在人工混播草地建植中，可有效抑制杂类草的种类和生长，作为混播草地重要牧草品种，在混播组合中进行优先考虑。

4.3多年生人工混播草地中生态位宽度较大的是黄花蒿、蒲公英、莓叶委陵菜、棱子芹、鹅绒委陵菜、灰绿藜和香薷，且出现在不同的混播处理中。黄花蒿、香薷、棱子芹、播娘蒿，这些杂类草植株高，盖度大，是环湖地区当下主要的杂类草。老芒麦混播草地栽培管理后期，应对棱子芹、蒲公英、莓叶委陵菜、灰绿藜、鹅绒委陵菜及微孔草提高杂草风险的评估和管控。