入侵植物互花米草防治：理念、技術與實踐

謝寶華 韓廣軒

1 中國科學院煙臺海岸帶研究所 中國科學院海岸帶環(huán)境過程與生態(tài)修復重點實驗室 /山東省海岸帶環(huán)境過程重點實驗室 煙臺 264003

2 中國科學院黃河三角洲濱海濕地生態(tài)試驗站 東營 257500

互花米草（Spartina alterniflora）是多年生禾本科草本植物，常見于潮間帶和河口灘涂；它是全球性入侵物種，入侵了亞洲、歐洲、大洋洲、非洲南部和美國太平洋沿岸等沿海地區(qū)[1-3]。1979年，我國從美國大西洋沿岸引入互花米草[4]，2020 年全國互花米草分布區(qū)總面積約519.70 km2[5]?；セ撞萑肭质篂I海濕地生態(tài)系統(tǒng)結構與功能遭到破壞，海洋保護地是互花米草重災區(qū)[6]。2003 年，原國家環(huán)境保護總局聯(lián)合中國科學院將互花米草列入我國第一批外來入侵物種名單①國家環(huán)境保護總局. 關于發(fā)布中國第一批外來入侵物種名單的通知. (2003-01-10). https://www.mee.gov.cn/gkml/zj/wj/200910/t20091022_172155.htm.。2022年12月5日，國家林業(yè)和草原局等部門聯(lián)合發(fā)布《互花米草防治專項行動計劃（2022—2025年）》，互花米草防治成為我國濱海濕地管理與保護工作的重要內容。

基于文獻分析和資料調研，本文總結了互花米草入侵的生態(tài)危害，不同治理技術的優(yōu)缺點與適用性；以“互花米草”為關鍵詞，在中國政府采購網、各省市公共資源交易中心網站、地方政府網站及新聞媒體搜集互花米草防治項目的信息并進行梳理，總結我國互花米草防治情況，最后對未來互花米草防治工作提出了建議。

1 互花米草入侵的生態(tài)危害

互花米草入侵對濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)結構和功能產生了一系列影響，包括對地形地貌、潮汐水文過程、根際微生物、動植物及其生境，以及碳、氮、磷等元素循環(huán)過程的影響[7-10]。互花米草入侵的生態(tài)影響是多方面的，最大的正面效應可能是消浪護岸、促淤造陸[11]，其負面效應（即生態(tài)危害）主要是對生物多樣性和生境的威脅，總結為以下3個方面。

（1）通過種間競爭，威脅本土原生植物。互花米草與部分鹽沼植物和紅樹植物具有相同或相近的生態(tài)位，但互花米草在鹽度較高的地方比本土植物擁有更強的競爭力，其入侵擠占本地植物生存空間[12]；另外，互花米草的化感作用可能對本土植物產生抑制作用[13]?；セ撞萑肭治覈笾饕c紅樹林、短葉茳芏、海三棱藨草、蘆葦和鹽地堿蓬等本土原生植物發(fā)生競爭[14-16]。

（2）形成“綠色沙漠”，降低潮間帶生物多樣性。互花米草密度高、根系發(fā)達，其分布區(qū)形成“綠色沙漠”，嚴重威脅大型底棲生物生存，改變潮間帶食物網，導致潮間帶生物多樣性下降[17]。例如，黃河三角洲互花米草分布區(qū)的小型螺類、蛤類、蟹類密度降低，經濟貝類消失不見[18]，大型底棲動物的豐度、生物量和生物多樣性隨入侵年限的增加先升后降[19]?；セ撞萑肭忠彩锅B類食源、棲息生境減少或喪失[20]。

（3）形成“生物堤壩”，影響潮間帶水文連通性。高大密集的互花米草在低中潮灘形成一道“生物堤壩”[14]，影響海水交換過程，相當于自然的圍填海。這種生物堤壩可以堵塞潮溝，降低潮汐浸淹的時長和頻率，阻隔潮灘水文連通性，通過改變水鹽狀況等生境特征而影響本土物種[21,22]。

2 互花米草防治理念

由于互花米草治理難度大、成本高，雖然部分沿海省市已開展了規(guī)模化互花米草治理工作，但截至2015 年，我國互花米草分布區(qū)總面積持續(xù)快速增加[23]。快速、有效、安全地控制互花米草的擴散蔓延，是我國濱海濕地保護管理工作面臨的巨大挑戰(zhàn)。由于山東及其以北地區(qū)互花米草面積小且近10年才進入爆發(fā)式擴張期[23]，2017年以來北方地區(qū)互花米草的防范治理才受到關注[14,24,25]。

互花米草的生態(tài)影響可能因地而異[11]。因此，宜根據(jù)互花米草生態(tài)危害的大小，對其進行分區(qū)有序的防控，并對不同生境的互花米草采用因地制宜的防治技術[26]。本文提出了“生態(tài)危害評估—分區(qū)有效控制—監(jiān)測預警”的防治理念（圖1）：① 生態(tài)危害評估，包括對本土動植物及其生境的影響、對航道和泄洪的影響等，按照危害大小進行分區(qū)。② 分區(qū)有效控制，對生態(tài)危害大的區(qū)域，全面清除互花米草；對生態(tài)危害小的區(qū)域，及時有效控制互花米草，防止其繼續(xù)擴散。③ 監(jiān)測預警，防范互花米草二次入侵，防止敏感的潛在互花米草分布區(qū)遭受入侵；若發(fā)現(xiàn)二次入侵或新入侵的互花米草，在幼苗期將其全面清除。

2.1 生態(tài)危害評估

從代表性和可行性角度考慮，建議調查評估互花米草入侵區(qū)域和本土生態(tài)系統(tǒng)中的植被、大型底棲動物及鳥類的差別（表1），并根據(jù)差別大小進行危害等級劃分——與未入侵的本土生態(tài)系統(tǒng)相比，互花米草入侵區(qū)域的指標數(shù)值越小，則生態(tài)危害越大。具體調查評估方法可以參照T/CAOE 20《海岸帶生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀調查與評估技術導則》等標準。

2.2 分區(qū)有效控制

根據(jù)互花米草生態(tài)危害等級評估結果，結合互花米草面積等因素，把互花米草劃分為重點治理區(qū)、一般治理區(qū)、有效控制區(qū)3 個等級，分區(qū)依據(jù)和防治目標見表2。

治理互花米草時，根據(jù)生境特征如地形地貌、水文條件等采取因地制宜的技術，既可提高治理效率，又能降低治理成本。對于低潮灘、中潮灘、高潮灘和河道溝渠的互花米草，分別建議采用貼地刈割、刈割+圍淹、刈割+翻耕和刈割+圍淹等治理技術[26]。

2.3 監(jiān)測預警

監(jiān)測區(qū)域應包括互花米草治理區(qū)及其鄰近濕地。在治理工程完成后，需要建立巡查預防制度，防范二次入侵。借助無人機、氣墊船等設備，每年重點在幼苗期（4—6月）進行巡查，一旦發(fā)現(xiàn)互花米草，將其及時清除；由于幼苗的治理難度小、治理成本低，清除完成日期不宜晚于8月。

3 互花米草治理技術

圖1 互花米草防治理念Figure 1 Concept of S. alterniflora control

互花米草治理技術包括物理治理技術[14,27,28]、化學治理技術[25,27,29,30]、生物控制技術和綜合治理技術[31]。不同技術各有優(yōu)缺點和適用性，治理效果也有較大差異[32-34]，需因地制宜地采取不同治理技術（圖2）。

表2 互花米草防治分區(qū)Table 2 Zoning for control of S. alterniflora

3.1 物理治理技術

物理治理技術，如人工清除、刈割等一般不會造成環(huán)境污染，短期內對生物可能有一定干擾，但不會對環(huán)境和本土生物產生長期、不可逆的影響，互花米草治理完成后本土生物和生境一般可逐漸自然恢復[32]。比較有效的物理治理技術包括人工清除、刈割和淹水等（表3）。

人工清除，通過人力或借助簡單設備清除互花米草。其最大的缺點是效率低，因此不適用于大面積治理，但可用于新入侵或治理后復生零星互花米草的治理[27]。由于互花米草密度高、繁殖能力強，一次治理通常難以清除所有的互花米草（表3和4）。

圖2 互花米草治理技術體系Figure 2 Control technology system of S. alterniflora

刈割，直接割除互花米草地上植株。刈割可削弱植物生長，并降低種子產量[27]。刈割的控制效果受刈割時機、刈割頻率和潮汐特征等因素的影響，刈割時機比刈割頻率更重要[27,35]。在孕穗期至揚花期的刈割可獲得最佳控制效果，其他時期的刈割效果不好，甚至可能促進互花米草再生[32,34]。連續(xù)多次刈割能取得更好的治理效果[32]。刈割的治理效果還受到潮汐等環(huán)境因素的影響，在淹水時間長的區(qū)域其效果更佳[36]。

淹水，該方法也被常用于互花米草治理。雖然持續(xù)淹水脅迫一般不會使克隆苗和成體互花米草死亡，但對實生苗有致命威脅。水深為10—20 cm 時，持續(xù)淹水2—3 個月可使5—10 cm 高的實生苗全部死亡[15,37]。

物理治理技術在鹽沼濕地和紅樹林濕地均可使用。此類技術可以高效滅除種子萌發(fā)的實生苗，但對成體互花米草的治理效果稍差；多次實施人工清除或刈割等物理措施可取得更好的治理效果。

3.2 化學治理技術

化學治理技術一般是施用除草劑滅殺互花米草。根據(jù)除草劑在植物體內傳導能力的差異，將除草劑分成觸殺型除草劑和內吸傳導型除草劑——前者只能殺死直接接觸到藥劑的植物組織；后者被植物莖葉吸收后，能被傳送到根部，造成植物全株死亡（圖3）。根據(jù)選擇性差異可將除草劑分成選擇性除草劑和廣譜滅生性除草劑——后者對植物的傷害無選擇性[39]。目前，常被用于治理互花米草的的除草劑包括高效蓋草能（haloxyfop-R-methyl）、灘涂米草除控劑、草甘膦（glyphosate）、草銨膦（glufosinate ammonium）、咪唑煙酸（imazapyr）等（表4）。雖然美國環(huán)境保護局許草甘膦和咪唑煙酸在河口環(huán)境中使用，但是這2 種除草劑滅殺互花米草的效果并不理想[40,41]。高效蓋草能對互花米草的治理效果在不同供試除草劑中是最好的[25,30]，但其短期內對底棲動物有一定毒害[25,42]。用藥劑量和用藥時間都會影響高效蓋草能滅殺互花米草的效果，每年6—8月是最佳用藥時間[14,25,42]。

化學治理技術簡單易行，但可能對環(huán)境和本土生物產生負面影響[25]。雖然一些研究發(fā)現(xiàn)，使用除草劑治理互花米草時，海水、沉積物和縊蟶等生物體內未檢出藥劑殘留[42-44]，但這些研究都是小區(qū)研究，施藥后短時間內潮汐可能已把殘留藥劑帶入大海中。例如，在黃河口的研究發(fā)現(xiàn)，噴施高效蓋草能和草甘膦等除草劑后的數(shù)月內，螃蟹消失不見[25]。因此，在大面積應用化學技術治理互花米草之前，應對其負面影響做全面、長期的評估[45]。

表3 有效控制互花米草的物理技術Table 3 Physical technology for effective control of S. alterniflora

圖3 互花米草化學治理技術原理Figure 3 Principle of chemical control technology of S. alterniflora

3.3 生物控制技術

生物控制技術包括生物天敵控制技術和生物替代技術。

生物天敵控制技術，指利用寄主范圍較為專一的植食性動物或病原微生物，通過直接取食或致病等方式控制有害植物。目前，利用生物天敵控制互花米草的研究非常少，研究人員嘗試用玉黍螺（Littoraria irrorata）、麥角菌（Ciavieps purpurea） 和稻飛虱（Prokelisia marginata） 控制互花米草，但效果均不佳[47-49]。

生物替代技術，是用競爭力強的本地植物取代外來入侵植物的一種生態(tài)學防治技術。生物替代技術在紅樹林地區(qū)表現(xiàn)出較好效果[15]，但在鹽沼地區(qū)效果不佳[34]。使用該類技術時一般需要先利用物理或化學方法清除互花米草，然后種植本土植被，以鞏固治理效果并恢復本土生態(tài)系統(tǒng)[50,51]。因此，生物替代技術也屬于綜合治理技術——但由于其強調在治理互花米草的同時修復本土植被，研究人員通常把生物替代技術單列為一類治理技術（表5）。目前研究較多的是利用蘆葦和紅樹植物對互花米草進行生物替代[31]。雖然蘆葦比互花米草有更好的耐淹能力[52]，但其耐鹽性能弱于互花米草[53,54]，因此蘆葦無法成功替代互花米草[34]。生物替代技術的研究與應用更多地出現(xiàn)在紅樹林地區(qū)。用紅樹替代互花米草的原理與遮蔭方法相似，當林分郁閉度超過0.6 時，林下互花米草由于光照強度過弱而停止生長并逐漸消亡[55,56]。用紅樹植物替代互花米草的技術措施包括“人工刈割+種植紅樹”[51]、“刈割+高程抬高+種植紅樹”[15]、“刈割+水淹+種植紅樹”[50]和“刈割+翻耕+覆膜+種植紅樹”[57]等。常用的紅樹植物包括秋茄（Kandelia obovata）、無瓣海桑（Sonneratia apetala）和海桑（Sonneratia caseolaris）等。其中，秋茄是我國最耐寒的紅樹植物，人工引種的北界是溫州樂清[58]。在浙江鰲江口和福建漳江口，利用秋茄替代互花米草取得了很好的效果[15,51]，但在廣東珠海淇澳島的效果不佳[59]，這可能和管護有關——在秋茄幼苗種植初期，應定期刈割去除互花米草[60]。另外，高密度種植有利于秋茄占據(jù)生態(tài)位空間[15]。無瓣海桑也是外來物種，在廣西北海等地表現(xiàn)出了一定的入侵性[61-63]，因此應慎用其替代互花米草。海桑在我國僅天然分布于海南，目前已廣泛引種于廣東、廣西[64]。應用海桑替代互花米草的研究很少，在廣東珠海淇澳島的研究發(fā)現(xiàn)，海桑替代互花米草的效果不佳[59,65]。

表4 控制互花米草的常用除草劑Table 4 Herbicides for controlling of S. alterniflora

總體而言，生物替代技術難以用于鹽沼濕地，但在紅樹林濕地互花米草的防治中得到了較多應用，未來應加強利用本土紅樹替代治理互花米草的技術研究和推廣應用。

3.4 綜合治理技術

綜合治理技術是指把不同治理技術配合使用，通常可以取得更好的治理效果，因此研究與應用最為廣泛[14,33,66]。高效綜合治理技術包括“刈割+淹水”“刈割+翻耕”和“刈割+遮蔭”等（表6），并且前述生物替代技術也屬于綜合技術。

“刈割+淹水”，既能控制互花米草的生長和有性繁殖，還會使刈割后的根茬窒息死亡[28]?！柏赘?淹水”的治理效果因時間而異，6—8月是適宜的治理時機，但6月比8月更佳[14,67]，為了保障治理效果、減少筑堤難度和成本，留茬高度不宜超過10 cm[14]。

“刈割+翻耕”，能同時控制互花米草的有性繁殖和無性繁殖。多遍翻耕可有效提高治理效果，但不同翻耕深度對治理效果無顯著影響[37]?！柏赘?翻耕”的治理效果在北方可能優(yōu)于南方：10月中旬即生長季末期的“刈割+翻耕”對黃河口互花米草無性繁殖的控制效率可達99.4%[14]；但在長江口，2—3月的“刈割+翻耕”對互花米草無性繁殖的控制效率為30%—85%[37]。

“刈割+遮蔭”，通過抑制光合作用除治互花米草，通常先刈割并移走互花米草，然后覆蓋遮蔭材料。低于15%的透光率可能關鍵技術指標，透光率越低，效果越好；當遮蔭透光率小于0.3%時，遮蔭2—3 個月可完全殺死互花米草[33,68,69]。不同月份實施刈割+遮蔭都有很好的治理效果，但5—7月優(yōu)于8—11月[70]。

綜合治理技術通常比單一治理技術的效果更好，在鹽沼濕地和紅樹林濕地，都可以采用綜合治理技術控制互花米草。

表5 控制互花米草的生物替代技術Table 5 Biological substitution technology for controlling S. alterniflora

表6 有效控制互花米草的綜合治理技術Table 6 Comprehensive technology for effective control of S. alterniflora

4 我國互花米草防治現(xiàn)狀

2012 年1 月—2023 年6 月初，我國共實施規(guī)?；セ撞莘乐蜗嚓P項目188項，總投資約為23.81億元（表7）。其中，治理類項目的數(shù)量和投資額度均最多，其次是治理恢復類即治理互花米草并恢復本地植被的項目。

4.1 各沿海省份互花米草防治項目

2012—2014年，上海市、福建省和廣東省便開始了規(guī)模化互花米草治理，其他沿海省份多數(shù)從2017年開始規(guī)?；セ撞莘乐喂ぷ鳎▓D4）。2012—2019年，我國實施互花米草防治項目26 個；2020 年開始，互花米草防治項目進入快速增長期。上海市、山東省、福建省和江蘇省用于互花米草防治的資金遠高于其他沿海省份（市），分別為12.24 億元、4.20 億元、3.31億元和2.58億元（圖5）。

4.2 互花米草治理成本

圖4 我國互花米草防治項目數(shù)量Figure 4 Annual number of S. alterniflora control projects in China

表7 不同類型互花米草項目的數(shù)量和金額Table 7 Number and investment amount of different types of S. alterniflora projects

涉及互花米草治理成本的研究文獻很少。美國華盛頓州用化學方法治理互花米草的成本約為124 600元/千米海岸線（17 500 美元/千米，按7.12 倍匯率換算）[29]；我國黃河口的化學治理成本和“刈割+淹水”治理成本分別為7 920 和29 325 元/公頃[14]；南非的化學治理成本為55 536 元/公頃（7 800 美元/公頃，按7.12倍匯率換算）[72]。

規(guī)模化治理的成本高于文獻報道。根據(jù)54個公開招標的治理項目，互花米草治理成本平均值為44 370元/公頃，中位數(shù)為29 700 元/公頃（圖6）。化學治理方法的治理成本一般低于物理治理方法，但天津市采用化學方法的成本也高達28 653元/公頃。各地互花米草治理成本差異很大，可能與互花米草分布狀況、環(huán)境差異和所用技術不同有關。

圖5 我國互花米草防治項目年投資額度（萬元）Figure 5 Annual project investment amount of S. alterniflora control in China (RMB 10000)

5 互花米草防治的對策與建議

5.1 防控結合，建立互花米草防治長效機制

互花米草防治長效機制包括預警監(jiān)測和治理成果鞏固。① 建立高分辨率衛(wèi)星遙感、無人機航拍和現(xiàn)場踏勘等技術手段相結合的預警監(jiān)測體系。在治理工程結束后，定期監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并全面清除遺漏復生或二次入侵的互花米草。② 本土植被恢復和灘涂利用是鞏固互花米草治理成果的有效手段。在適宜區(qū)域，可在互花米草治理后種植速生紅樹或開展灘涂底播養(yǎng)殖。

5.2 產學研結合，優(yōu)化綜合治理技術

雖然科研人員已經研發(fā)出多種高效的綜合治理技術，但這些技術多數(shù)是基于小區(qū)試驗研究，在大規(guī)模治理互花米草時，可能遇到很多新問題。因此，應鼓勵科研機構和企業(yè)共同實施規(guī)?；セ撞葜卫砉こ蹋趯嵺`中進一步優(yōu)化現(xiàn)有綜合治理技術，研發(fā)新技術，并有效保障技術落地，從而提高互花米草治理效率并降低治理成本。

5.3 加強機械設備研發(fā)，保障治理技術落地

復雜多變的地理環(huán)境給互花米草治理帶來很大難度，不同地理環(huán)境中需要不同的治理技術和配套的專業(yè)設備，專業(yè)機械設備的缺乏在很大程度上限制了治理技術的有效發(fā)揮。因此，需要根據(jù)互花米草治理技術特征、地理環(huán)境和地質條件等因素，研發(fā)專業(yè)機械設備，從而提高治理效率，降低治理成本，保障互花米草治理技術的落地性。

5.4 加強治理效果與環(huán)境影響評估

任何一種互花米草治理方法都會對濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)帶來不同程度的擾動。在治理過程中，需定期監(jiān)測評估治理效果及其影響，為實現(xiàn)對治理工程的全生命周期管理提供依據(jù)和指導。另外，可能還需要評估互花米草治理后海岸侵蝕、風暴潮等海洋災害的發(fā)生概率或速率，以便為海岸帶保護提供理論與技術支持。