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互花米草
互花米草
互花米草(拉丁学名:SpartinaalternifloraLois.),禾本科米草属多年生草本植物。
互花米草根系发达,布于地深可达100厘米。植株茎秆坚韧、直立,茎节具叶鞘,叶腋有腋芽。叶片互生,长披针形,具盐腺,叶表有白色粉状的盐霜,圆锥花序。原产于北美洲与南美洲的大西洋沿岸,分布于中国沿海。花米草由南京大学仲崇信教授等于1979年引入中国,旨在弥补先前引进的大米草植株较矮、产量低、不便收割等不足。1980年试种成功,随之广泛推广到广东、福建、浙江、江苏和山东等沿海滩涂上种植。
2020年,东北地理所在互花米草入侵过程遥感监测方面取得进展。互花米草被列入世界最危险的100种入侵种名单。互花米草拥有堵塞航道、诱发赤潮、排挤土著植物、侵占鸟类栖息地等危害。
目录
- 1 基本信息
2 形态特征
3 生长环境
4 分布范围
5 繁殖方法
6 米草提取物
7 危害原因
8 治理方法
基本信息
中文学名:互花米草
界:植物界
纲:单子叶植物纲
目:禾本目
属:米草属
拉丁学名:Spartina alternifloraLoisel
门:被子植物门
亚纲:百合亚纲
科:禾本科
种:互花米草
形态特征
互花米草
多年生草本,地下部分通常由短而细的须根和长而粗的地下茎(根状茎)组成。根系发达,常密布于地下30 cm深的土层内,有时可深达50–100 cm。植株茎秆坚韧、直立,高可达1–3 m,直径在1 cm以上。茎节具叶鞘,叶腋有腋芽。叶互生,呈长披针形,长可达90 cm,宽1.5–2 cm,具盐腺,根吸收的盐分大都由盐腺排出体外,因而叶表面往往有白色粉状的盐霜出现。圆锥花序长20–45 cm,具10–20个穗形总状花序,有16–24个小穗,小穗侧扁,长约1 cm;两性花;子房平滑,两柱头很长,呈白色羽毛状; 雄蕊3个,花药成熟时纵向开裂,花粉黄色。种子通常8–12月成熟,颖果长0.8–1.5 cm,胚呈浅绿色或蜡黄色。多年生草本,地下部分通常由短而细的须根和长而粗的地下茎(根状茎)组成。根系发达,常密布于地下30厘米深的土层内,有时可深达50-100厘米。植株茎秆坚韧、直立,高可达1-3米,直径在1厘米以上。茎节具叶鞘,叶腋有腋芽。叶互生,呈长披针形,长可达90厘米,宽1.5-2厘米,具盐腺,根吸收的盐分大都由盐腺排出体外,因而叶表面往往有白色粉状的盐霜出现。圆锥花序长20-45厘米,具10-20个穗形总状花序,有16-24个小穗,小穗侧扁,长约1厘米;两性花;子房平滑,两柱头很长,呈白色羽毛状;雄蕊3个,花药成熟时纵向开裂,花粉黄色。种子通常8-12月成熟,颖果长0.8-1.5厘米,胚呈浅绿色或蜡黄色。3-4个月即可达到性成熟,其花期与地理分布有关,互花米草在北美的花期一般是6-10月,在南美是12月到次年6月,在欧洲是7-11月。有些地方,互花米草并不开花,如新西兰和美国华盛顿州的Padilla海湾。
源产北美大西洋沿岸,上世纪70年代末,互花米草在我国广大的河口与沿海滩涂迅速引种,取得了一定的生态和经济效益,但也带来了一系列危害。
生长环境
互花米草对气候、环境的适应性和耐受能力很强,从亚热带到温带均有广泛分布,对基质条件也无特殊要求,在黏土、壤土和粉砂土中都能生长,并以河口地区的淤泥质海滩上生长最好。同时,互花米草是一种典型的盐生植物,从淡水到海水具有广适盐性,适盐范围是0%-3%,对盐胁迫具有高抗性。其高度发达的通气组织可为地下部分输送氧气以缓解水淹所导致的缺氧,而且这种作用存在群体效应,每天二潮及每潮浸淹时间6小时以内的条件下仍能正常生长。
互花米草通常生长在河口、海湾等沿海滩涂的潮间带及受潮汐影响的河滩上,并形成密集的单物种群落。其适生通常受与高程相关的一系列环境因子的影响,因此互花米草的适生往往有一定的高程范围。在其原产地,互花米草在滩涂上的适生范围是从平均海平面以下0.7米至平均高潮位;在美国西北部华盛顿州的Willapa海湾,互花米草的适生范围是平均低低潮位以上1.75–2.75米,而人工移栽可使互花米草在MLLW以上1米处存活。其适生的纬度跨度相当大,从记录到的最高分布纬度为英国北部的Udale海湾,最低纬度为赤道附近的巴西亚马逊河口。
分布范围
互花米草原产于北美洲与南美洲的大西洋沿岸。在北美,从加拿大的魁北克一直到美国佛罗里达州及墨西哥湾,沿海各州均有分布;而在南美,互花米草零星分布于法属圭亚那至巴西RioGrande间的大西洋沿岸。截止到2008年的200年来,由于有意或无意的人类活动,互花米草的分布区域已经从其原产地扩展到欧洲、北美西海岸、新西兰与中国沿海。
中国分布现状:东部沿海盐沼(北至天津汉沽,南至广西山口保护区)。
繁殖方法
互花米草具有极高的繁殖系数。互花米草穗粒数最多可达665粒,每平方米互花米草可结种子几百万粒。种子秋末成熟脱落后保持休眠状态至翌年春天,而且成熟的种子能随风浪、海潮四处漂流,遇合适的海滩位置和较好的立地条件能自行萌芽。除有性繁殖外,互花米草还可利用根状茎扩散来扩大种群。
一般来说,有性繁殖的贡献主要体现在种群扩散和拓殖,当互花米草进入新生境后,主要依靠营养繁殖来扩大分布并最终连接成片。互花米草是一种C4植物,光合效率高,生长迅速,生产力高,种群密度高,群落生物量大,竞争性强。截止到2008年在中国尚未发现本地的天敌和其他制约因子可以控制互花米草种群增长和扩散。
米草提取物
互花米草提取物,液体醇厚,呈深咖啡色,有浓郁而特殊的香甜味,品尝之甚咸,根据其体内富含黄酮、皂苷、多糖等生物活性物质和锌、硒等14种必需微量元素及矿物质,故又名生物矿质液,或米草浓缩液,微多浓缩液。
互花米草提取物是于每年深秋或初冬收获互花米草的茎叶,用科学方法提取浓缩而成。经过饮用生物矿质水28天的大鼠血液中的嗜中性粒细胞对金黄色葡萄球菌的吞噬率明显提高;服用生物矿质水30天后的老年人群,其唾液溶菌酶的含量明显提高;服用生物矿质水5天的小鼠能显著提高常压下的耐缺氧能力;服用生物矿质水7天后的小鼠,其胸腺和脾脏细胞(免疫细胞)体外培养,都有明显的增殖效果等大量的动物试验和人群试验证明,米草提取物生物矿质液(浓)和生物矿质水(淡)是增强机体免疫力的优质健康食品。
南京大学米草研究团队40年的研究成果证实,米草提取物生物矿质液无任何毒副作用,且其米草提取物生物矿质液(浓)和生物矿质水(淡)是增强机体免疫力的优质健康食品,其内含有对香豆酸等活性物质,能拮抗黄嘌呤氧化酶的活性,具有抗痛风、降尿酸的显著功效,可用以开发成的新型饮料“微多饮料”获得卫生部新资源食品批文 (卫新食准字-94第06号)。
危害原因
引入:互花米草由南京大学仲崇信教授等于1979年引入我国,旨在弥补先前引进的大米草植株较矮、产量低、不便收割等不足。1980年试种成功,随之广泛推广到广东、福建、浙江、江苏和山东等沿海滩涂上种植。引入扩散原因和危害:1979年引入,曾取得了一定的经济效益.但近年来在一些地方变成了害草,表现在:(1)破坏近海生物栖息环境,影响滩涂养殖;(2)堵塞航道,影响船只出港;(3)影响海水交换能力,导致水质下降,并诱发赤潮;(4)威胁本土海岸生态系统,致使大片盐沼植物消失。
2003年国家环保总局公布首批16种外来入侵物种名单,这些外来入侵物种已对我国生物多样性和生态环境造成了严重的危害,同时造成了巨大的经济损失。互花米草为唯一的海岸盐沼植物名列其中。
治理方法
物理控制方法是通过人工或机械的措施,根据互花米草生活史的不同发育阶段、分布面积的大小和区位差异,采用不同措施限制或控制植物的呼吸或光合作用,或种子的传播,或根的无性繁殖等。
⒈限制植物呼吸作用或光合作用
互花米草
采用不透光线的纤维布或其它遮光的材料对互花米草的分布区域遮盖,需要1~2个生长季便杀死植物个体,在俄勒冈州的考克斯岛保护区的狐米草(0.81hm2)的控制中非常有效,并且实施2年后土著物种得以逐渐恢复,如果在入侵的早期实施效果更加显著。根据地势条件建造围塘蓄水进行长期的水淹或控制潮水的影响也可控制大面积的互花米草,在无氧环境或没有潮汐作用下植物不能生长。
⒉限制植物无性繁殖
挖根是最原始且有效的方法,可有效去除或杀死新生的小种群或单个植物,或者成熟种群边缘扩散形成的小斑块。设计大型机械用于粉碎具再生能力的根,要将粉碎的根茎片断埋到土壤表面以下才可有较好的效果,冬季为实施的最佳季节,虽然可用于大面积的种群,但较大的片断具有再生能力,要慎重使用。
⒊ 限制种子传播
在植物结实期,将未成熟的种穗剪下,可限制种子的传播,但目前结果证明控制效果很差。高频率的齐根收割不仅能遏制植物生长,而且可限制种子产生,连续割除3~4hm2,可最终杀死植株个体。此外,火烧也有一定效果。
化学
化学控制是使用除草剂,最早用于控制田间杂草,现在用于控制互花米草的除草剂包括草甘膦(glyphosate)和咪唑烟酸(imazapyr),前者能被植物迅速吸收,并随着同化产物传导至整个植株,芳香族氨基酸的生物合成被阻断,影响植物细胞分裂和叶绿素合成、阻碍蛋白质代谢过程,导致植株死亡;后者是通过阻止支链氨基酸的合成实现控制植物生长。
在相同条件下,咪唑烟酸的效果优于草甘膦,最佳实施季节为7月;高频率(生长季节每月一次)的人工喷洒草甘膦(5~8%)的控制效率约达50%,需要重复几年可达永久性控制,9、10月的效果很差。此外,两种类型除草剂的混合使用,在华盛顿州的米草控制中达到最大的控制效果。
除了上述常用的除草剂,其它研究也获得很好的效果。例如,米草净能够在短时间内连根杀死大米草,并对浮游动物和浮游植物物种种群结构和数量均无明显影响;在新西兰,Haloxyfop(已注册Gallantnf)是根除大米草最成功的除草剂,首次使用可达95%的去除效果。研究证实可以作为叶片除草剂辅助的试剂——乙酸(acetic acid)可杀伤沉积物中互花米草的繁殖体,有效防止根茎在春天的再生。
生物
生物控制是理论上控制生物入侵的最有前景的方法,从原生地选择天敌包括昆虫、寄生虫以及病原菌等来控制互花米草。
互花米草的原产地,食草动物光蝉(Prokelisia marginata)严格控制互花米草向周边区域的扩散,其它区域缺乏这种昆虫也是导致互花米草种群迅速扩散的原因。室内实验研究表明:高密度的光蝉可杀死90%的大米草,在低密度时只能杀死不到1%的个体。Willipa湾的野外释放后的3个月内试验证实:光蝉能够显著减少植物的地上生物量的生产(降低了49.6%),以及影响生长的高度(减少了14.7%)(Grevstad et al.,2003),但是随着互花米草的进化,有些基因型的植株对光蝉产生抵抗力和忍耐力,而在旧金山湾发现光蝉威胁土著植物加州米草(S. folisa)的生长。
在原产地发现两种在互花米草的茎杆钻孔的飞蝇幼虫(Chaetopsis aenea (Diptera: Otitidae) and C. apicalis),对互花米草的生长也有一定限制作用。另外,麦角菌(Claviceps purprea(Fr.)Tul)能够感染大米草花部,在种子内形成菌核,从而显著降低种子的产生,限制降低植物的生产。
生物替代也是入侵植物的控制方法之一,是根据植物群落演替的自身规律,利用有经济或生态价值的本土物种取代外来入侵植物,国外利用米草属的一种植物(S. pectinata)成功取代入侵植物(Phalaris arundinacea)国内利用红树林中的无瓣海桑(Sonneratia apetala)取代大米草的研究。另外,王蔚等认为碱蓬(Suaeda salsa)、芦苇等盐沼物种,具有替代互花米草的巨大潜力,值得深入研究和尝试。
互花米草
综上所述,互花米草的物理控制方法包括遮盖、水淹或排水、挖根、碎根、火烧、收割等,要根据不同的环境条件采用相应的策略使得达到需要的结果,化学方法可有效杀死植物个体,生物控制是最需要值得深入研究的方法。但物理控制与化学控制相比,前者可有效控制小面积的入侵,但是对中等面积的样方(超过1hm2),目前还没有比化学除草剂更有效的方法;前者不会造成环境污染,但控制费用较高,后者会造成湿地中的生物和环境污染,但是控制费用较低。生物控制最有前景,但是有可能引起生物的再入侵。在互花米草管理中,将不同的物理方法与化学方法相结合的综合控制策略在实施中取得了良好的控制效果,此外,优先控制种群扩散的边缘还是核心区域是当前讨论的热点,研究证实优先控制外缘与核心区域相比,要节省更多时间和劳力,这符合种群生物学的特征,由于一般外部的扩散速度快应该首先控制,但复合种群(metapopulation)方法建议优先处理核心区域,因为核心区提供大部分的繁殖体。
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