保山小粒咖啡园杂草种类及危害现状

付兴飞, 胡发广, 李贵平, 李亚男, 李亚麒, 邰 杰, 张华昌, 黄家雄, 毕晓菲, 杨 旸

(1.云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所,云南保山 678000; 2.云南省保山市隆阳区经济作物技术推广站,云南保山 678000)

小粒咖啡(Coffeaarabica)为茜草科(Rubiaceae)咖啡属常绿小乔木或灌木,原产于埃塞俄比亚,是一种重要的热带经济作物[1]。云南省作为我国最重要的小粒咖啡生产区,2021年全省咖啡种植面积139.29 万亩(1亩=667 m2),产量10.87 万t,农业产值26.43 亿元,均占全国98%以上[2]。保山地处横断山脉滇西纵谷南端,属典型的低纬度山地亚热带季风气候,是世界公认的小粒咖啡优质生产区[3],截至2021年,保山市小粒咖啡种植面积为12.93 万亩,产量2 万t,农业产值5.38 亿元,该产区生产的咖啡具有浓而不苦、香而不烈、香味醇和、含油丰富、果酸浓厚、回甘持久的风味特点,曾在1992年比利时第42届布鲁塞尔尤里卡博览会荣获尤里卡金奖;20世纪50年代末在英国伦敦市场上被评为一等品,获“潞江一号”的美称;1980年的全国咖啡会议上公认其为“全国咖啡之冠”[2,4]。

杂草作为农业生态系统的重要组成部分,也是制约咖啡生长、降低咖啡产量的关键因子,尤其是外来入侵杂草[5-6]。国内外关于小粒咖啡园杂草的研究主要集中于种类、危害、防治及群落多样性等4个方面[6-12]。在怒江流域,胡发广等采集小粒咖啡园杂草69种,以竹节菜(Commelinadiffusa)、千金子(Leptochloachinensis)及香附子(Cyperusrotundus)等10种的危害较为严重[7];李荣富等报道了云南咖啡种植区关键杂草有9科20种[8];针对咖啡园恶性杂草,胡发广等提出了种植前扑杀、间套作物及改善耕作方式等防除建议,并筛选了控草效果显著、持续时间长的50%敌草胺可湿性粉剂和30%苄嘧磺隆·丙草胺粉剂2种除草剂[9-10];付兴飞等针对不同绿肥种植模式下咖啡园杂草群落多样性及功能群的影响进行了研究,认为绿肥控草是一种比较理想的咖啡园控草技术[6];胡发广等对老挝风沙里省咖啡园杂草的群落结构及多样性开展了系统性调查[10-11]。在咖啡园入侵杂草方面,野茼蒿(Crassocephalumcrepidioides)、鬼针草(Bidenspilosa)及霍香蓟(Ageratumconyzoides)等多种入侵杂草均有报道[7-8]。保山市作为云南省小粒咖啡主要种植区之一,针对杂草的种类及危害情况缺乏长期持续性的调查及监测,尤其是近年来气候及栽培模式等不断变化导致咖啡园有害生物的种类及主次也在发生变化[13]。因此,开展保山小粒咖啡园杂草种类及危害调查具有必要性。笔者于2019—2022 年以踏查的方式对保山小粒咖啡园杂草种类及危害情况等开展调查,以期明确现阶段保山小粒咖啡园杂草的杂草种类及危害现状,为保山小粒咖啡园杂草的监测及防控提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 调查地点概况

调查地点为保山市(98°25′～100°02′E,24°08′～25°51′N),地处云南省西南部,地形地貌复杂多样,山区占比超过90%,属典型的低纬度山地亚热带季风性气候,具有年温差小、日温差大、降水量充沛、干湿季分明及降水分布不均匀的特点,年平均温度为15.5 ℃,降水量为 700～2 100 mm[6]。该产区于1952年以后开始大量种植小粒种咖啡,主栽品种为铁皮卡(Typica)、卡蒂姆(Catimor)及波邦(Bourban)等,种植模式多样,包括咖啡单一种植、咖啡与其他经济作物复合种植等[6]。

1.2 调查方法

2019—2022年,通过踏查对保山市隆阳区和龙陵县2个小粒咖啡生产区的杂草种类、生活周期、繁殖方式、危害等级及入侵杂草等方面开展调查,每月调查1次。调查过程中使用佳能EOS60D数码相机对杂草的根、茎、叶、花、果实及种子进行拍照记录,同时采集杂草植物标本种类进行鉴定,明确杂草的生活周期、繁殖方式及是否为入侵杂草,主要借鉴参考《农田杂草鉴别与防除彩色图解》[14]。杂草危害调查参考《热带农田杂草生态与管理》[15],并结合咖啡园杂草调查实际情况,采用目测法依据杂草的密度、高度、盖度及对咖啡的损害等将危害等级划分为1～5级。

1.3 数据分析

采用Excel 2021对收集的杂草种类及危害数据进行整理及制图。

2 结果与分析

2.1 杂草种类

从表1可以看出,在保山小粒咖啡园共有杂草37科86属97种。在科级水平,菊科19种(占比19.59%),禾本科11种(占比11.34%),豆科8种(占比8.25%),苋科6种(占比6.19%),茄科5种(占比5.15%),葫芦科4种(占比4.12%),大戟科、蓼科和荨麻科均为3种(共占比9.28%),其余28科各有1～2种(共占比36.08%)(表2);在属级水平,各属杂草种类相对均匀,茄属和大戟属均为3种(占比6.19%),酢浆草属、猪屎豆属、鸭跖草属、莎草属、牛膝属、蒿属及繁缕属均为2种(共占比14.43%),其余77属均为1种(共占比79.38%)(表3)。在生活周期上,一年生杂草有33种(占比34.0%),多年生57种(占比58.8%),其他生活周期7种(占比7.2%)。在繁殖方式上,仅以种子繁殖的有79种(占比81.44%),仅以块茎、匍匐茎或球状鳞茎单一类型繁殖的有4种(占比4.12%),仅以孢子繁殖的有3种(占比3.09%),以2种及其以上繁殖方式进行繁殖的有11种(占比11.34%)。外来入侵杂草共15种(占比15.5%),本地杂草82种(占比84.5%)。

2.2 危害等级

5级危害的杂草有8种(白羊草、鬼针草、藿香蓟、小蓬草、紫茎泽兰、香附子、反枝苋及饭包草),4级危害的杂草有2种(翼齿六棱菊和蛇莓),其余87 种为1～3级危害杂草,危害等级4～5级杂草可形成单一群落或与其他杂草形成混合群落,影响小粒咖啡的生长和产量,在局部区域3级危害杂草也可形成群落危害,而1～2级危害杂草则对小粒咖啡生长和产量影响较小或几乎没有影响(图1)。15种外来入侵杂草中,来自美洲的有11种,西印度群岛、印度、地中海沿岸、墨西哥各1种。

表1 小粒咖啡园杂草种类和危害Table 1 Weed species and damage in C. arabica plantation

表1(续)Table 1(Continued)

表1(续)Table 1(Continued)

3 结论与讨论

杂草是制约咖啡生长和产量稳定的关键因子[6]。笔者通过为期4年的调查,在保山小粒咖啡园采集杂草37科86属97种,其中,菊科和禾草种类较为丰富,为该产区的优势杂草类群。刘倩等研究表明,菊科和禾本科杂草为云南保山喀斯特石漠化地区农田杂草的优势类群,这2科杂草种类分别为10种(占比23.81%)和5种(占比10.20%)[16]。本研究与刘倩等的调查结果基本一致,表明保山地区主要以菊科和禾本科杂草种类为主。保山小粒咖啡种植区多处于怒江流域干热河谷区,2012年胡发广等对怒江流域小粒咖啡园杂草种类调查中共采集杂草21科69种,其中禾本科杂草14种[7],进一步证实了该流域具有丰富的禾本科杂草种类资源。

表2 小粒咖啡园科级水平杂草种类占比情况Table 2 Proportion of weed species at the family level in C. arabica plantation

农业生态系统中,禾本科及菊科杂草种类繁多,据统计菊科杂草在全世界有25 000～30 000种,禾本科杂草仅在我国就多达1 200余种[14],这也是上述两大杂草类群在保山咖啡种植区具有丰富种类的原因之一。从杂草属级水平来看,各属杂草种类介于1～3种,在属级水平上杂草种类分布具有相对较均匀的特点。保山咖啡种植区杂草具有多年生和一年生杂草类群占优、种子繁殖类杂草种类繁多的特点。鉴于杂草种子量巨大,如若防控不当或不及时,在短期内即可对咖啡的生长及产量造成巨大影响。同时,白羊草、鬼针草及藿香蓟等9种杂草作为当前保山咖啡种植区危害等级为5的种类,值得被进一步关注。而导致上述9种杂草在咖啡园危害较为严重的原因,可能与上述杂草适应性强、种子量大、竞争性强、繁殖及传播方式多样化密切相关[14]。外来入侵植物作为外来入侵生物的重要组成部分,对入侵地的生物多样性、粮食安全、健康或社会经济发展等构成巨大的威胁[17]。笔者本次调查共发现外来入侵杂草15种,其中霍香蓟和紫茎泽兰的危害等级为5级,这与这些入侵杂草的生物学特性息息相关。以霍香蓟为例,该草具有较强的化感效应、光竞争能力、种子繁殖能力和表型可塑性等特点,现已对农业生态系统生物多样性及经济作物的生产和产量构成了严重的威胁[18-19]。因此,今后应持续开展咖啡园杂草种类及危害的调查及监测,尤其是外来入侵杂草,从而避免外来入侵杂草对入侵地生物多样性及咖啡生长和产量的影响。

鉴于杂草对咖啡生长和产量的影响,建议采用人工除草、机械除草、地布覆草、绿肥压草及养鹅除草等多种除草措施进行除草。研究表明,除草剂除草会导致咖啡相关产品农残超标、咖啡植株生长受损及环境污染等负面效益[8],因此,并不建议在咖啡园使用除草剂进行控草。

表3 小粒咖啡园属级水平杂草种类占比情况Table 3 Proportion of weed species at the genus level in C. arabica plantation