趙 燕, 王 森, 楊文清, 李 悅, 孔范龍*

1青島大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,山東 青島 266071； 2萊西市檢驗(yàn)檢測(cè)中心,山東 萊西 266600

自1979年12月,我國(guó)先后從美國(guó)引進(jìn)了3種在群落高度、密度和生物量等方面有明顯差異的不同生態(tài)類型的互花米草SpartinaalternifloraLoisel(G、N和F型)(左平等，2009)。由于其耐鹽、耐淹、耐酸堿能力強(qiáng)，加上沿海地區(qū)環(huán)境條件適宜、缺少天敵等因素，3種互花米草均有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，不斷侵占本土植物的生存空間，逐漸形成單優(yōu)群落(陳麗芬，2017)，阻礙鹽沼排水，影響底棲生物生存和鳥(niǎo)類覓食(謝寶華和韓廣軒，2018)，威脅當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)殖業(yè)發(fā)展(楊東和萬(wàn)福緒，2014)。同時(shí)，人類活動(dòng)為互花米草提供了擴(kuò)散通道和適宜生境。近年來(lái)互花米草更是呈暴發(fā)式擴(kuò)張，給我國(guó)沿海省市帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)危害。為了保護(hù)濱海生態(tài)系統(tǒng)，我國(guó)沿海各省陸續(xù)制定政策，開(kāi)展互花米草防治工作，如目前互花米草入侵面積最大的江蘇省多次制定濕地修復(fù)規(guī)劃，通過(guò)清米草、塑地形、通水系、種植物等多種舉措修復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)，截至2021年3月，已在連云港臨洪河口濱海濕地清除互花米草100 hm2；互花米草在灘涂植被中所占比例最高的上海市成立專門(mén)工作小組負(fù)責(zé)實(shí)施互花米草防治工作，在崇明東灘自然保護(hù)區(qū)設(shè)置防治示范區(qū)，提出了“圍、割、淹、曬、種、調(diào)”的綜合治理方法；入侵面積較大且近年來(lái)入侵增速最快的山東省則印發(fā)了《山東省互花米草防治實(shí)施方案》，將東營(yíng)市作為治理先行區(qū)，制定了到2022年基本完成黃河口互花米草治理工作的目標(biāo)。但總體來(lái)看，目前已應(yīng)用防治措施還存在著技術(shù)體系不完善、治理成本過(guò)高等問(wèn)題；同時(shí)，治理完成后部分區(qū)域面臨的二次入侵更是對(duì)防治技術(shù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，本文對(duì)目前的防治措施進(jìn)行總結(jié)，并提出后續(xù)的發(fā)展思路，旨在為今后互花米草的有效防治提供參考。

1 國(guó)內(nèi)互花米草分布現(xiàn)狀

由于自然地理環(huán)境和氣候條件適宜，我國(guó)85%的沿海區(qū)域適合互花米草生長(zhǎng)，其中高度適宜分布區(qū)占18%，中度適宜分布區(qū)占34%，低度適宜分布區(qū)占33%，導(dǎo)致互花米草的分布面積迅速增加(張丹華等，2019)。2010—2015年，山東、廣西、河北及天津的互花米草面積年均增長(zhǎng)率分別達(dá)到91.2%、24.8%、114.7%及50.4%(劉明月，2018)。截至2018年，國(guó)內(nèi)互花米草的分布面積達(dá)65338.6 hm2，形成世界上最大的互花米草分布區(qū)，其中江蘇、浙江、上海、福建及山東互花米草入侵嚴(yán)重，分別占全國(guó)互花米草面積的33.8%、25.8%、18.2%、13.1%、4.5%(劉明月，2018)。從分布區(qū)域來(lái)看，大致可以分為3部分：一是海岸灘涂地區(qū)，如福建省福鼎市；二是河口地區(qū)，如長(zhǎng)江口的崇明東灘；三是其他受潮汐影響的河灘區(qū)域，如天津市漢沽區(qū)沿岸(Tangetal.，2014)。從入侵態(tài)勢(shì)來(lái)看，互花米草呈現(xiàn)出“東北—東南—西北”的空間遷移規(guī)律及向海岸線兩側(cè)擴(kuò)張的特點(diǎn)，其中向海遷移距離更大(劉明月，2018； 王聰，2014)。從擴(kuò)張速度來(lái)看，裸灘的互花米草擴(kuò)張最快，其次為有堿蓬等本地植物定植的灘涂(孫賢斌和劉紅玉，2014； 王聰，2014)。

2 互花米草防治措施

根據(jù)互花米草的繁殖—傳播—定居—生長(zhǎng)—繁殖的循環(huán)過(guò)程，阻止其進(jìn)入下一環(huán)節(jié)，是控制互花米草擴(kuò)散的有效方式。目前采取的方法有物理法、化學(xué)法、生物法和綜合法，國(guó)外以化學(xué)法為主，而考慮到對(duì)環(huán)境的影響，國(guó)內(nèi)以物理法和生物法為主(程彬彬等，2020； Janineetal.，2016)。

2.1 物理防治

物理方法是根據(jù)植物的分布面積和區(qū)位差異采用人工拔除、刈割、遮蔭、水淹及火燒等措施抑制互花米草，形式多樣，主要原理是通過(guò)限制植物光合作用、呼吸作用或種子、根莖繁殖來(lái)減少互花米草的生物量(陳琳等，2007； 王智晨等，2006； Mateosetal.，2012； Tangetal.，2021； Xieetal.，2019)，適用于人力資源豐富、互花米草入侵年限短的區(qū)域，可以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到去除效果，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響較小。由于互花米草主要在5—6月進(jìn)行地上部分的增長(zhǎng)，會(huì)消耗大量的能量，在揚(yáng)花期(7—8月)對(duì)互花米草進(jìn)行物理清除效果最好，殘余的根莖缺乏足夠的能量再生(陳圓等，2014)。譚芳林等(2010)、 Li & Zhang(2008)的研究表明，6—8月刈割互花米草可以有效控制其蔓延；張炯森(2016)、Zhaoetal.(2019)的研究表明，5月份刈割互花米草后進(jìn)行貼地遮蔭，3個(gè)月可以殺死互花米草；陳曦等(2010)、古志欽和張利權(quán)(2009)、謝寶華等(2018)的研究表明，7月初刈割互花米草進(jìn)行水淹，可以降低互花米草的生物量。但物理清除后仍有根系殘留，存在二次入侵的風(fēng)險(xiǎn)，在崇明東灘刈割互花米草3個(gè)月后，灘涂的互花米草群落逐漸恢復(fù)(平原和張利權(quán)，2010)。使用物理方法存在需要多次清除的缺點(diǎn)，成本相對(duì)較高，并且處理效果受刈割的時(shí)間、間隔長(zhǎng)度和頻率的影響較大(譚芳林等，2010)。

2.2 化學(xué)防治

化學(xué)防治是通過(guò)噴灑除草劑去除互花米草。已有的化學(xué)藥劑有草甘膦、咪哇煙酸、米草凈及高效蓋草能等，噴施后對(duì)互花米草的株高、生物量和新生苗數(shù)量有不同的削減，適用于開(kāi)闊、平坦的灘涂，使用飛機(jī)和兩棲車(chē)輛噴灑可以進(jìn)行大面積除草(劉建等，2005； Pattenetal.，2017)。在上海崇明東灘進(jìn)行的高效蓋草能?chē)娛┰囼?yàn)，可滅殺樣地內(nèi)92%的互花米草，且1個(gè)月內(nèi)沉積物中無(wú)殘留(Zhaoetal.，2020a)。在黃河三角洲進(jìn)行的多種除草劑噴施，發(fā)現(xiàn)草甘膦、氰氟草酯及高效氟吡甲禾靈對(duì)滅殺互花米草的地上部分效果較好，可以完全抑制互花米草的有性生殖(喬沛陽(yáng)等，2019)。由于互花米草葉面角質(zhì)層較厚、葉片密集相互遮擋，加上植物體表的沉積物以及風(fēng)和潮汐的存在，一定程度上會(huì)影響藥劑的施用效果，而加大藥劑的施用量，則對(duì)生態(tài)系統(tǒng)有潛在風(fēng)險(xiǎn)(Liangetal.，2020)，且對(duì)地下根系的防治效果不顯著(喬沛陽(yáng)等，2019)。

2.3 生物防治

生物防治效果持久，對(duì)環(huán)境的影響較小，目前有引入天敵、生物替代和利用化感作用防治等途徑?；セ撞莸奶鞌秤惺巢堇ハx(chóng)玉黍螺LittorariairrorataSay、光蟬Prokelisiamarginata(Van Duzee)以及真菌麥角菌Ciaviepspurpurea(Fr.)Tul.、鐮刀菌Fusariumspp.等(包衍等，2006； 秦曉靜，2013； Fisheretal.，2005； Grevstadetal.，2003)，對(duì)互花米草有一定的控制效果，但直接引入可能會(huì)危害其他動(dòng)植物，造成二次入侵，目前在我國(guó)暫無(wú)這種方法的使用案例。生物替代是指在入侵地人工選育競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的植物替代互花米草，如蘆葦Phragmitesaustralis(Cav.) Trin. ex Steud.、海三棱藨草Scirpus×mariqueterTang et Wang等本土草本植物和秋茄Kandeliacandel(L.) Druce、海桑Sonneratiacaseolaris(L.) Engl.、無(wú)瓣海桑SonneratiaapetalaBuch. -Ham.等紅樹(shù)植物(陳麗芬，2017； 黃冠閡，2009； 唐國(guó)玲等，2007； Lietal.，2021)，能降低互花米草的蓋度，阻止互花米草向陸深入，適用于土壤條件優(yōu)良、本地植物競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的區(qū)域。江蘇蘇北鹽沼的實(shí)地研究證明，蘆葦?shù)拇嬖诳梢燥@著抑制互花米草生長(zhǎng)，人工去除互花米草后移栽蘆葦，可以恢復(fù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境(陳正勇等，2012)。缺點(diǎn)是對(duì)環(huán)境要求較高，植物生長(zhǎng)所需時(shí)間長(zhǎng)，其間需要人為監(jiān)測(cè)和管理，移栽后的第三個(gè)生長(zhǎng)季，蘆葦?shù)闹仓昝芏群徒Y(jié)穗率顯著下降，存活率僅為25%，互花米草會(huì)再次入侵(陳正勇等，2012)。利用化感作用防治互花米草的主要途徑是通過(guò)化感物質(zhì)的釋放，影響互花米草的光合作用、呼吸作用等生理功能(Rice，1984)，從而抑制互花米草的正常生長(zhǎng)，導(dǎo)致其生物量和結(jié)實(shí)率下降，甚至枯萎死亡，其效果明顯、對(duì)環(huán)境的影響較小且適用于大部分被入侵地區(qū)，被認(rèn)為是防控互花米草的突破點(diǎn)。最有效的施加方式是在新種子庫(kù)未形成時(shí)將植物化感物質(zhì)提取制成的抑制劑投加到互花米草種群中，可以阻礙其通過(guò)種子蔓延。目前，發(fā)現(xiàn)的對(duì)互花米草有抑制作用的植物有無(wú)瓣海桑、蘆葦、桉樹(shù)Bambusamultiplex(Lour.)、馬纓丹LantanacamaraL.和石莼Ulvaspp.等(陳禮玲等，2011； 李玫等，2012； 鄭琨等，2009； Rudrappaetal.，2007； Watsonetal.，2015)，通過(guò)提取其中的有效成分可以抑制互花米草的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)。互花米草自身也會(huì)分泌某些化學(xué)物質(zhì)，阻礙植株發(fā)育和種子萌發(fā)(齊西同，2015)，但僅依靠自毒作用，無(wú)法達(dá)到抑制互花米草擴(kuò)散的目的。目前，對(duì)于利用化感作用防治互花米草的研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，對(duì)應(yīng)植物的抑制機(jī)理尚不明確，該選哪種植物、選用什么類型的提取介質(zhì)仍需繼續(xù)研究。

2.4 綜合防治

在實(shí)際應(yīng)用中，僅使用單一的方法很難取得預(yù)期效果，綜合防治是考慮各方法的優(yōu)勢(shì)，因地制宜將各種方法結(jié)合起來(lái)防治互花米草。如上海崇明東灘采取了帶水刈割、噴灑化學(xué)藥劑、粉碎發(fā)酵的綜合處理技術(shù)：即先采用機(jī)械以及人工方法，清除互花米草的地上部分，再淹水使互花米草的地下部分腐爛，無(wú)法刈割的地方噴灑高效蓋草能進(jìn)行處理；同時(shí)創(chuàng)造性地提出粉碎發(fā)酵法，將互花米草地上部分切割粉碎后再混合酵素菌噴灑，使地下部分快速腐爛分解，增加土壤營(yíng)養(yǎng)成分(顧燕飛，2019)。此方法提高了治理效率，減輕了治理過(guò)程中對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，可以長(zhǎng)期發(fā)揮作用。但由于各地的實(shí)際情況不同，需要考慮當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)、氣候等因素制定合適的防控方案。

3 互花米草防治過(guò)程中存在的問(wèn)題

目前,國(guó)內(nèi)互花米草防治工程普遍運(yùn)用刈割配合淹水、遮蔭或翻耕等物理方法(謝寶華和韓廣軒，2018)，存在的問(wèn)題主要有3方面。(1)防治難度大，成本高。大量的資金需求是目前防治工作最大的障礙，這是因?yàn)榛セ撞莞蛋l(fā)達(dá)，群落侵占面積廣(林貽卿等，2008)，并且涉及海岸帶施工，專業(yè)作業(yè)機(jī)械成本高，操作復(fù)雜(Pattenetal.，2017)，導(dǎo)致防治難度和成本過(guò)高。并且由于互花米草秸稈含鹽量高，為秸稈的大規(guī)模利用帶來(lái)不利影響(Tangetal.，2021)，為避免刈割后的秸稈隨意堆積產(chǎn)生二次污染，需要對(duì)其進(jìn)行運(yùn)輸和處理，又加重了防治成本。因此，治理互花米草所需大量資金的投入，大大限制了互花米草防治工作的實(shí)施。(2)對(duì)于治理后區(qū)域的二次入侵問(wèn)題缺乏相應(yīng)的防范措施，治理后易復(fù)發(fā)。由于互花米草的生命力及競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，根系在土壤中的延伸范圍大(陳圓等，2014； 鄧自發(fā)等，2006)，清理難度大，且清理過(guò)后的區(qū)域仍有殘留的種子和可分蘗的根莖，會(huì)重新萌發(fā)成幼苗，加上從遠(yuǎn)處漂浮來(lái)的種子，若不采取有效措施，單株互花米草定植后即可在9個(gè)月內(nèi)擴(kuò)展到86株以上(林貽卿等，2008)，經(jīng)處理的濕地會(huì)遭到互花米草二次入侵(Zhaoetal.，2020b)。(3)目前缺乏對(duì)潛在入侵區(qū)域的防范預(yù)警機(jī)制。光灘生態(tài)環(huán)境脆弱(Pattenetal.，2017)，互花米草一旦通過(guò)種子或其他途徑入侵后會(huì)迅速蔓延(陳圓等，2014)，形成大片的互花米草群落，帶來(lái)一系列的生態(tài)問(wèn)題和后期治理難題。提前預(yù)警并加以防范，是避免入侵問(wèn)題產(chǎn)生的關(guān)鍵。

4 展望

4.1 構(gòu)建“信息收集+早期預(yù)警+分級(jí)防控”的防控對(duì)策

完善的防控體系應(yīng)該包括“信息收集+早期預(yù)警+分級(jí)防控”3部分，從不同的時(shí)空尺度上防控互花米草，當(dāng)前遙感和建立模型等技術(shù)的發(fā)展為構(gòu)建這一防控體系提供了可能。目前已有基于遺傳算法、元胞自動(dòng)機(jī)和網(wǎng)格的模型(李京等，2021； 張靜涵等，2020； 張思青等，2021； Andersonetal.，2021； Zhengetal.，2016)，可以模擬互花米草的入侵過(guò)程，分析其種群擴(kuò)散動(dòng)態(tài)，預(yù)測(cè)潛在分布區(qū)，并劃定重點(diǎn)防控區(qū)。首先，可以通過(guò)遙感、無(wú)人機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等方式，結(jié)合氣象部門(mén)的統(tǒng)計(jì)資料，收集各地互花米草的種群規(guī)模以及氣候、土質(zhì)、潮汐時(shí)間等環(huán)境信息。其次，對(duì)各地狀況進(jìn)行分析整理，可大體分為2類地區(qū)：Ⅰ潛在分布區(qū)、Ⅱ已入侵區(qū)域，從而采取不同的應(yīng)對(duì)策略。Ⅰ類區(qū)需要采取早期預(yù)警措施防范互花米草入侵，有效的預(yù)防工作是防治生物入侵的關(guān)鍵。3—5月是種子萌發(fā)定居的關(guān)鍵時(shí)期(苑澤寧和石福臣，2009)，待5月末幼苗長(zhǎng)到一定高度時(shí)，通過(guò)人工巡視、無(wú)人機(jī)低空探查及高分影像數(shù)據(jù)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行野外監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)幼苗后及時(shí)預(yù)警，并構(gòu)建快速反應(yīng)體系將其鏟除(楊俊芳等，2017)。對(duì)于Ⅱ類區(qū)，則需要進(jìn)行分級(jí)防控。根據(jù)各區(qū)域互花米草種群的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，劃分低、中、高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，對(duì)不同區(qū)域采取針對(duì)性的對(duì)策，并通過(guò)建模評(píng)估方案的效果，對(duì)此進(jìn)行成本-效益分析和環(huán)境影響評(píng)價(jià)，不斷調(diào)整使成本最低。對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域的應(yīng)對(duì)策略如下：(1)對(duì)于互花米草入侵時(shí)間長(zhǎng)、面積大且擴(kuò)散迅速的高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)，需要選擇適當(dāng)?shù)奈锢?、化學(xué)方法從種群密度較低的區(qū)域逐步治理，去除互花米草后再種植蘆葦、秋茄等競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的本地物種防范二次入侵；(2)對(duì)于入侵初期、種群規(guī)模較小的中風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)，可采用物理方法直接清除互花米草，然后種植本地植物占據(jù)生態(tài)位；(3)對(duì)于已被治理的低風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)，可以設(shè)置一定的觀察期，及時(shí)鏟除殘留根系萌生的幼苗，防止互花米草再次入侵。

4.2 構(gòu)建以防治為主、利用為輔的互花米草“防治+利用”技術(shù)體系

雖然互花米草的入侵造成了一系列的生態(tài)危害，但其在保灘護(hù)岸、促淤造陸等方面發(fā)揮的積極作用也不容忽視，加上互花米草生物量豐富、熱值高等特點(diǎn)(何志霞等，2016； Li & Zhang，2008)，對(duì)互花米草治理不宜采用“一刀切”的方式?？煽氐那闆r下，可以在合適的區(qū)域保留部分互花米草，構(gòu)建以防治為主、利用為輔的互花米草“防治+利用”技術(shù)體系。近年來(lái)，學(xué)者們?cè)陉P(guān)注互花米草防控的同時(shí)，開(kāi)始注重互花米草開(kāi)發(fā)利用的研究，以期彌補(bǔ)單純采取滅殺措施來(lái)控制互花米草的不足并從經(jīng)濟(jì)上為互花米草的防治提供支持(白盼，2021)。現(xiàn)有的利用方式可分為飼料化、肥料化、燃料化及原料化等低值化利用方式和制造藥品、保健品、高效生物電池和生物炭及提取可利用基因等高值化利用方式(欽佩，2019； 王濤濤等，2020； 謝寶華等，2019； 周夢(mèng)巖等，2019； Chengetal.，2021； Wangetal.，2021)，分別占比69%和31%。在傳統(tǒng)低值化利用方面，由于互花米草含鹽率高，無(wú)法直接飼喂、堆肥或燃燒(王潔等，2017； Tangetal.，2021)，需要進(jìn)一步處理，這增加了處理成本；加上市場(chǎng)需求小、原料收集運(yùn)輸成本高、轉(zhuǎn)化率低、可替代性強(qiáng)等問(wèn)題，低值化利用一直未能規(guī)?；_(kāi)展。相對(duì)而言，由于互花米草富含蛋白質(zhì)和有機(jī)酸、黃酮、香豆素類有機(jī)物以及鐵、鋅等微量元素(劉金珂等，2014； 單承鶯等，2016)，制備藥品、保健品等的高值化利用能帶來(lái)較高的收益和成果，成為有效利用互花米草的可能方向。上海崇明東灘已創(chuàng)造性地開(kāi)展了收割互花米草后制備生物礦質(zhì)液、降脂膠囊和生物護(hù)岸材料的生態(tài)工程，取得了較高的經(jīng)濟(jì)收益(辛悅等，2021)。

為了進(jìn)一步做好互花米草的防治工作，首先應(yīng)當(dāng)構(gòu)建以防治為主、利用為輔的互花米草“防治+利用”技術(shù)體系。這一體系的構(gòu)建，應(yīng)在完善互花米草防治體系的基礎(chǔ)上，加大研發(fā)投入，基于市場(chǎng)需求探索互花米草的深層價(jià)值，如利用其抗逆基因培育優(yōu)質(zhì)作物、開(kāi)發(fā)蛋白粉及功能飲料等保健品、制備天然化妝品和天然食品添加劑等，提高產(chǎn)品品質(zhì)，使開(kāi)發(fā)互花米草有較高回報(bào)。其次應(yīng)將實(shí)驗(yàn)室的研究成果與企業(yè)聯(lián)合起來(lái)，促進(jìn)高值化產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，如互花米草提取的生物礦質(zhì)液以及黃酮類藥物已被證明對(duì)人的健康狀況有較好的改善作用，后續(xù)應(yīng)改進(jìn)此類高值產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，形成完善的產(chǎn)業(yè)鏈，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行推廣。