加拿大一枝黃花入侵機理及控制策略

唐路恒 馬利民

摘要從遺傳特征、繁殖特征、生理生態特點、環境的可入侵性、人類活動干擾、化感作用、與土壤微生物的作用7個方面介紹了加拿大一枝黃花的入侵機理，并提出了機械防治、化學防治、生物防治等控制策略。

關鍵詞加拿大一枝黃花；入侵機理；控制策略；化感作用

中圖分類號S45文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）21-138-02

加拿大一枝黃花原產于北美，屬于菊科一枝黃花屬，為多年生草本植物。加拿大一枝黃花侵入我國并對農林生產和自然景觀帶來不利影響。目前，已經有學者從加拿大一枝黃花的生理特點、加拿大一枝黃花入侵地的環境特點、人類活動對加拿大一枝黃花入侵的影響3個方面展開了系統的研究，并揭示了加拿大一枝黃花入侵的機理與過程，研究了加拿大一枝黃花的防治措施。鑒于此，筆者介紹了加拿大一枝黃花入侵機理方面的研究進展，并提出了控制策略，以期為加拿大一枝黃花的有效防控提供借鑒。

1加拿大一枝黃花的入侵機理

1.1遺傳特征

在原產地北美，加拿大一枝黃花為兩倍體，其染色體數目為2n=18，在我國逸生為雜草后，遺傳特征發生較多變化，與同屬植物雜交產生了四倍體（染色體數目2n=36）和六倍體（染色體數目2n=54）的加拿大一枝黃花，同時兩倍體也增加了染色體數目2n=22和染色體數目2n=24的加拿大一枝黃花2個種類，而國內學者一般將這些具有入侵性的加拿大一枝黃花都當作1個種來看待。在我國，經過同種與異種間廣泛基因交換后的加拿大一枝黃花已經明顯表現出多倍體的特征，豐富的基因表達是加拿大一枝黃花成功入侵的內在原因。地理分布不同，其遺傳差異較大，豐富的遺傳多樣性也為其入侵擴散提供了更多的可能性；而分布于同一地區的加拿大一枝黃花，其遺傳多樣性顯著下降，這與其具備無性繁殖方式有關。

1.2繁殖特征

加拿大一枝黃花生長速度快，葉片數量多，其平均株高在2 m左右。繁殖方式包括有性生殖和無性生殖。加拿大一枝黃花種子的萌發期較廣，在3～10月均可萌發，適應能力強，一般在10月開花并形成種子，種子的萌發率較低，自然狀態下萌發率約為30%，種子干重小是其萌發率低的主要原因，但通過產生大量的種子保證物種的繁衍，每株產生種子數量在1萬～2萬粒，有些甚至高達4萬粒。加拿大一枝黃花種子重量輕，長有冠毛，可借助于大氣運動實現遠距離傳播。在受到外界脅迫作用時，可以利用發達的根狀莖產生無性繁殖體，維持種群的存活，同時，地下部分的無性繁殖能力強于地上部分，基部莖的無性繁殖能力與高度成反比，而無性繁殖體越短，其無性繁殖體成活率越高，這種特點在加拿大一枝黃花的防治中應加以科學利用。

1.3生理生態特點

加拿大一枝黃花適宜生長在偏酸性及中性淡水環境中，在含鹽量達到0.1 mol/L時種子萌發率僅為5%左右，種子萌發需要適宜的土壤濕度環境，土壤濕度過高或過低均會給種子萌發帶來不利影響。加拿大一枝黃花的光補償點為48.36 μmol/（m2·s），最大凈光合速率為19.22 μmol/（m2·s），耐受高溫干燥環境，在低溫條件下其適應能力較差，在陰生環境下可以通過增加葉片葉綠素含量維持正常生長。

1.4環境的可入侵性

加拿大一枝黃花在我國主要分布在長三角地區，該地區優良的季風、水熱條件適合絕大多數植物的生長。結合加拿大一枝黃花的生理生態特點，中性偏酸、通氣良好、低鹽的土壤環境以及全年氣候溫度在20～30 ℃的溫度范圍更適宜于加拿大一枝黃花的定居和擴散。在營養供給充足的地方入侵最易發生，同時，資源貧瘠的地區由于加拿大一枝黃花對資源的利用效率更高，也易受到入侵。加拿大一枝黃花的入侵地一般包括2類，第一類是廢棄的荒地，如廢棄農業用地和待施工的工程用地，其次是受到人類活動強烈干擾的生境。公用道路兩側、沿海灘涂、內河兩岸以及退化的生態系統是加拿大一枝黃花分布的主要地區。這些地區一般表現為物種單一、植被遭破壞或競爭能力差，具有空余生態位，所以對入侵物種的入侵抵抗能力較低。另外，研究發現北美加拿大一枝黃花的天敵高達314種，但在我國卻并未發現其天敵。

1.5人類活動干擾

人類活動的干擾主要包括2個方面，一是有意或無意地協助入侵種入侵，包括定向引種和協助擴散，另一方面是破壞原來的生態環境，使其更加有利于入侵種入侵，加拿大一枝黃花的入侵屬于第1種。而人為活動帶來的機械損傷也刺激其產生更多的繁殖體，在清除加拿大一枝黃花過程中的不慎遺漏也會促使其侵入新的入侵地。在我國加拿大一枝黃花主要入侵地為公路兩旁和廢棄農田，這些地區都是受人為活動干擾較為強烈的地區。

1.6化感作用

加拿大一枝黃花各部分的浸提液化感作用往往表現為低促高抑現象。在加拿大一枝黃花各部分中根狀莖的化感作用要強于根。而加拿大一枝黃花的化感作用顯著強于本地種一枝黃花，這可能是加拿大一枝黃花作為入侵植物而本地種一枝黃花并未表現出入侵性的原因之一。而這些化感物質經過活性炭吸附后，大部分伴生植物的競爭能力相對增強。同時，在其伴生種和其他植物對加拿大一枝黃花化感作用響應的研究中發現，其伴生種對化感物質的敏感性更低，說明本地植物可以在生態系統發育過程中逐漸適應加拿大一枝黃花的化感作用，這也是植物群落動態演化的過程。同時，釋放到土壤中的化感物質也能夠影響土傳菌的活性，降低加拿大一枝黃花和本地植物的菌根感染率，并通過對土壤微生物的選擇和對土壤酶活性的改變間接作用于本地植物和本地微生物。從加拿大一枝黃花浸提液中提取到的化感物質成分復雜，表現出抗菌、殺蟲、植物毒性等化感特征，其中對其他植物和微生物能夠發生作用的包括多炔類、萜類、克羅烷類、黃酮類、酯類、精油等。一般情況下，化感物質的抑制作用只與其在土壤水相中的濃度有關，與總量無關。

1.7與土壤微生物的相互作用

土壤微生物在外來物種入侵的過程中同樣扮演著極其重要的角色，近年來越來越受到學者們的關注。叢枝菌根真菌在外來植物建立種群并成為入侵種的過程中發揮著至關重要的作用，加拿大一枝黃花是一種菌根依賴性較強的植物。叢枝菌根真菌和加拿大一枝黃花的共生關系主要表現為叢枝菌根真菌可以提高加拿大一枝黃花的生物量和光合作用效率以及增加營養供給效率等，從而提高加拿大一枝黃花對不利因子的適應能力。加拿大一枝黃花能夠改變叢枝菌根真菌的群落組成，使對加拿大一枝黃花生長有利的菌屬成為優勢種。此外，天地釋放理論認為入侵地相比原產地針對入侵植物的天敵要少很多，使得病原菌對入侵植物的抑制作用明顯減弱從而獲得競爭優勢，目前，由于入侵地的病原菌還沒有針對加拿大一枝黃花的滑竿作用表現出適應性，所以尚未發現能夠對加拿大一枝黃花產生明顯抑制作用的病原菌。

2加拿大一枝黃花的防治

2.1機械防治

現階段，對加拿大一枝黃花的防治基本上以機械防治最簡單有效。由于加拿大一枝黃花的根系分布較淺，主要在0～10 cm表土層中，小范圍內可以采用機械防治的方法，一般做法是連根拔起后焚燒。在防治中要深刻認識到其強大的無性繁殖能力，一般僅剪去地上部分的處理方法無法徹底根除地下繁殖器官，雖然簡便但不徹底。研究表明，加拿大一枝黃花即使0.5 cm的莖段都能表現出一定的無性繁殖能力，隨著莖段長度的增加其繁殖體成活率也逐漸升高，10.0 cm以上的莖段可以全部成活。而營養生長期植物殘體的無性繁殖能力要高于開花期以后植物殘體的無性繁殖能力，在開花期即使輕微的刺激也會致使加拿大一枝黃花產生大量的無性繁殖小苗。而對根狀莖采取失水處理時，要達到50%的失水率其成活率才會大幅減少，其成活率隨失水率的升高顯著降低。加拿大一枝黃花對酸溶液有一定的耐受能力，但是受到鹽溶液浸泡和高溫（30 ℃）溶液浸泡時其成活率顯著降低，上述特點都可以用于加拿大一枝黃花的防治。

2.2化學防治

化學防治是指使用除草劑在發芽期或幼苗期，在加拿大一枝黃花記錄出現的地區或可能出現的地區噴灑，以達到清除加拿大一枝黃花的目的。目前使用的農藥主要為草甘膦類、百草枯類、2，4D、綠磺隆等。蔣華偉用草甘膦和2，4D分別噴灑于加拿大一枝黃花的幼苗，發現草甘膦的作用較徹底。短期內葉片內脯氨酸、丙二醛含量顯著升高，葉綠素含量明顯降低，長期則植株枯萎死亡，而2，4D處理后植株迅速表現出生長受抑制，但經過一段時間適應后即恢復正常生長。但是化學防治存在一定的問題，大面積使用時價格昂貴，且對伴生土著物種有一定的滅殺作用，對生態系統和生物多樣性均造成重大破壞，一般化學防治不作為主要的防治措施，而是結合其他防治措施同時使用。

2.3生物防治

加拿大一枝黃花在原產地有多種天敵，這些天敵包括Epicauta pensylvanica、Lygus lineolaris以及食葉的甲蟲和蟬等，昆蟲類大多寄生于其莖干中，吸取其養分最終致其無法繁殖甚至死亡。目前將原產地天敵引入我國進行防治的研究還比較薄弱，而且對天敵引入后會不會發生天敵的入侵和對生態系統造成的影響還需要深入探究。另外，蔣華偉研究了日本菟絲子寄生于加拿大一枝黃花后，加拿大一枝黃花表現出凈光合作用速率大幅下降、細胞失水、養分流失、植株生長受阻、花期延后甚至不能開花，但是日本菟絲子同樣是一種雜草，需要評估其生態效果，同時應對日本菟絲子的蔓延采取一定的控制措施。

2.4合理利用

對外來入侵物種的合理利用也是對入侵物種控制的有效手段。加拿大一枝黃花植物體含有大量的揮發油，脂肪含量達10%以上，如果能夠采取合理的技術手段加以利用，比如用于生物柴油等領域，也會有巨大的開發前景。每年10月左右開花期花朵艷麗，花粉量大，可以作為蜜源植物，經濟效益較高。加拿大一枝黃花富含揮發油，可用于抗菌藥物的研制，其酸性成分可用于腫瘤治療。另外，在許多國家加拿大一枝黃花也被用于治療腎炎與膀胱炎。

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