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境過程與生態修復重點實驗室 /山東省海岸帶環境過程重點實驗室 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[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總面積約519.70 km2[5]。互花米草入侵使濱海濕地生態系統結構與功能遭到破壞，海洋保護地是互花米草重災區[6]。2003 年，原國家環境保護總局聯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國家環境保護總局. 關于發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，國家林業和草原局等部門聯合發布《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危害，不同治理技術的優缺點與適用性；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危害

互花米草入侵對濱海濕地生態系統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、磷等元素循環過程的影響[7-10]。互花米草入侵的生態影響是多方面的，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]。互花米草入侵我國后主要與紅樹林、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、根系發達，其分布區形成“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]。互花米草入侵也使鳥類食源、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模化互花米草治理工作，但截至2015 年，我國互花米草分布區總面積持續快速增加[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。由于山東及其以北地區互花米草面積小且近10年才進入爆發式擴張期[23]，2017年以來北方地區互花米草的防范治理才受到關注[14,24,25]。

互花米草的生態影響可能因地而異[11]。因此，宜根據互花米草生態危害的大小，對其進行分區有序的防控，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“生態危害評估—分區有效控制—監測預警”的防治理念（圖1）：① 生態危害評估，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。② 分區有效控制，對生態危害大的區域，全面清除互花米草；對生態危害小的區域，及時有效控制互花米草，防止其繼續擴散。③ 監測預警，防范互花米草二次入侵，防止敏感的潛在互花米草分布區遭受入侵；若發現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域和本土生態系統中的植被、大型底棲動物及鳥類的差別（表1），并根據差別大小進行危害等級劃分——與未入侵的本土生態系統相比，互花米草入侵區域的指標數值越小，則生態危害越大。具體調查評估方法可以參照T/CAOE 20《海岸帶生態系統現狀調查與評估技術導則》等標準。

2.2 分區有效控制

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

治理互花米草時，根據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 監測預警

監測區域應包括互花米草治理區及其鄰近濕地。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，一旦發現互花米草，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境污染，短期內對生物可能有一定干擾，但不會對環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境因素的影響，在淹水時間長的區域其效果更佳[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）。雖然美國環境保護局許草甘膦和咪唑煙酸在河口環境中使用，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，但可能對環境和本土生物產生負面影響[25]。雖然一些研究發現，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，在黃河口的研究發現，噴施高效蓋草能和草甘膦等除草劑后的數月內，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學防治技術。生物替代技術在紅樹林地區表現出較好效果[15]，但在鹽沼地區效果不佳[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系統[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在紅樹林地區。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生態位空間[15]。無瓣海桑也是外來物種，在廣西北海等地表現出了一定的入侵性[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現，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]。“刈割+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]。“刈割+翻耕”的治理效果在北方可能優于南方：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狀

2012 年1 月—2023 年6 月初，我國共實施規模化互花米草防治相關項目188項，總投資約為23.81億元（表7）。其中，治理類項目的數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模化互花米草治理，其他沿海省份多數從2017年開始規模化互花米草防治工作（圖4）。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]。

規模化治理的成本高于文獻報道。根據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測和治理成果鞏固。① 建立高分辨率衛星遙感、無人機航拍和現場踏勘等技術手段相結合的預警監測體系。在治理工程結束后，定期監測，及時發現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。在適宜區域，可在互花米草治理后種植速生紅樹或開展灘涂底播養殖。

5.2 產學研結合，優化綜合治理技術

雖然科研人員已經研發出多種高效的綜合治理技術，但這些技術多數是基于小區試驗研究，在大規模治理互花米草時，可能遇到很多新問題。因此，應鼓勵科研機構和企業共同實施規模化互花米草治理工程，在實踐中進一步優化現有綜合治理技術，研發新技術，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，保障治理技術落地

復雜多變的地理環境給互花米草治理帶來很大難度，不同地理環境中需要不同的治理技術和配套的專業設備，專業機械設備的缺乏在很大程度上限制了治理技術的有效發揮。因此，需要根據互花米草治理技術特征、地理環境和地質條件等因素，研發專業機械設備，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系統帶來不同程度的擾動。在治理過程中，需定期監測評估治理效果及其影響，為實現對治理工程的全生命周期管理提供依據和指導。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生概率或速率，以便為海岸帶保護提供理論與技術支持。