互花米草

互花米草

互花米草(學名:Spartina alterniflora Loisel.)是禾本科、米草屬多年生草本植物,地下部由短而細的鬚根和根狀莖組成。根系發達,佈於地深可達100厘米。植株莖稈堅韌、直立,莖節具葉鞘,葉腋有腋芽。葉片互生,長披針形,具鹽腺,葉表有白色粉狀的鹽霜出現。圓錐花序小穗側扁,兩性花;子房平滑,花藥成熟時縱向開裂,花粉黃色。3-4個月即可達到性成熟,其花期與地理分佈有關。

源產北美大西洋沿岸,中國1979年開始迅速引種,取得了一定的生態和經濟效益,但也帶來了一系列危害。

形態特徵


互花米草
互花米草
多年生草本,地下部分通常由短而細的鬚根和長而粗的地下莖(根狀莖)組成。根系發達,常密佈於地下30厘米深的土層內,有時可深達50-100厘米。植株莖稈堅韌、直立,高可達1-3米,直徑在1厘米以上。
莖節具葉鞘,葉腋有腋芽。葉互生,呈長披針形,長可達90厘米,寬1.5-2厘米,具鹽腺,根吸收的鹽分大都由鹽腺排出體外,因而葉表面往往有白色粉狀的鹽霜出現。
圓錐花序長20-45厘米,具10-20個穗形總狀花序,有16-24個小穗,小穗側扁,長約1厘米;兩性花;子房平滑,兩柱頭很長,呈白色羽毛狀;雄蕊3個,花藥成熟時縱向開裂,花粉黃色。
種子通常8-12月成熟,穎果長0.8-1.5厘米,胚呈淺綠色或蠟黃色。3-4個月即可達到性成熟,其花期與地理分佈有關,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,在歐洲是7-11月。有些地方,互花米草並不開花,如紐西蘭和美國華盛頓州的Padilla海灣。

生長環境


互花米草對氣候、環境的適應性和耐受能力很強,從亞熱帶到溫帶均有廣泛分佈,對基質條件也無特殊要求,在黏土、壤土和粉砂土中都能生長,並以河口地區的淤泥質海灘上生長最好。同時,互花米草是一種典型的鹽生植物,從淡水到海水具有廣適鹽性,適鹽範圍是0%-3%,對鹽脅迫具有高抗性。其高度發達的通氣組織可為地下部分輸送氧氣以緩解水淹所導致的缺氧,而且這種作用存在群體效應,每天二潮及每潮浸淹時間6小時以內的條件下仍能正常生長。
互花米草通常生長在河口、海灣等沿海灘塗的潮間帶及受潮汐影響的河灘上,並形成密集的單物種群落。其適生通常受與高程相關的一系列環境因子的影響,因此互花米草的適生往往有一定的高程範圍。在其原產地,互花米草在灘塗上的適生範圍是從平均海平面以下0.7米至平均高潮位;在美國西北部華盛頓州的Willapa海灣,互花米草的適生範圍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米處存活。其適生的緯度跨度相當大,從記錄到的最高分佈緯度為英國北部的Udale海灣,最低緯度為赤道附近的巴西亞馬遜河口。

分佈範圍


互花米草原產於北美洲與南美洲的大西洋沿岸。在北美,從加拿大的魁北克一直到美國佛羅里達州及墨西哥灣,沿海各州均有分佈;而在南美,互花米草零星分佈於法屬蓋亞那至巴西RioGrande間的大西洋沿岸。截止到2008年的200年來,由於有意或無意的人類活動,互花米草的分佈區域已經從其原產地擴展到歐洲、北美西海岸、紐西蘭與中國沿海。

繁殖方法


互花米草具有極高的繁殖係數。互花米草穗粒數最多可達665粒,每平方米互花米草可結種子幾百萬粒。種子秋末成熟脫落後保持休眠狀態至翌年春天,而且成熟的種子能隨風浪、海潮四處漂流,遇合適的海灘位置和較好的立地條件能自行萌芽。除有性繁殖外,互花米草還可利用根狀莖擴散來擴大種群。
一般來說,有性繁殖的貢獻主要體現在種群擴散和拓殖,當互花米草進入新生境后,主要依靠營養繁殖來擴大分佈並最終連接成片。互花米草是一種C4植物,光合效率高,生長迅速,生產力高,種群密度高,群落生物量大,競爭性強。截止到2008年在中國尚未發現本地的天敵和其他制約因子可以控制互花米草種群增長和擴散。

提取物


互花米草提取物是於每年深秋或初冬收穫互花米草的莖葉,用科學方法提取濃縮而成。互花米草提取物液體醇厚,呈深咖啡色,有濃郁而特殊的香甜味,品嘗之甚咸,根據其體內富含黃酮皂苷、多糖等生物活性物質和鋅、硒等14種必需微量元素及礦物質,故又名生物礦質液,或米草濃縮液,微多濃縮液。
大量的動物試驗和人群試驗證明,米草提取物生物礦質液(濃)和生物礦質水(淡)是增強機體免疫力的優質健康食品。如:飲用生物礦質水28天的大鼠血液中的嗜中性粒細胞金黃色葡萄球菌的吞噬率明顯提高;服用生物礦質水30天後的老年人群,其唾液溶菌酶的含量明顯提高;服用生物礦質水5天的小鼠能顯著提高常壓下的耐缺氧能力;服用生物礦質水7天後的小鼠,其胸腺和脾臟細胞(免疫細胞)體外培養,都有明顯的增殖效果。而且,米草提取物除了含有保肝、護肝、護腎的多糖等化合物外,其含有的對香豆酸等活性物質,能拮抗黃嘌呤氧化酶的活性,具有抗痛風、降尿酸的顯著功效。
米草提取物開發成的新型飲料“微多飲料”獲得衛生部新資源食品批文(衛新食准字-94第06號);“複合米草口服液”獲得衛生部保健食品批文(衛食健字-1997第321號),功效是“調節非特異性免疫”。

危害原因


互花米草
互花米草
引入:互花米草由南京大學仲崇信教授等於1979年引入我國,旨在彌補先前引進的大米草植株較矮、產量低、不便收割等不足。1980年試種成功,隨之廣泛推廣到廣東、福建、浙江、江蘇和山東等沿海灘塗上種植。引入擴散原因和危害:1979年引入,曾取得了一定的經濟效益。但近年來在一些地方變成了害草,表現在:(1)破壞近海生物棲息環境,影響灘塗養殖;(2)堵塞航道,影響船隻出港;(3)影響海水交換能力,導致水質下降,並誘發赤潮;(4)威脅本土海岸生態系統,致使大片鹽沼植物消失。
2003年國家環保總局公布首批16種外來入侵物種名單,這些外來入侵物種已對我國生物多樣性和生態環境造成了嚴重的危害,同時造成了巨大的經濟損失。互花米草為唯一的海岸鹽沼植物名列其中。

治理方法


物理

物理控制方法是通過人工或機械的措施,根據互花米草生活史的不同發育階段、分佈面積的大小和區位差異,採用不同措施限制或控制植物的呼吸或光合作用,或種子的傳播,或根的無性繁殖等。
⒈限制植物呼吸作用或光合作用
採用不透光線的纖維布或其它遮光的材料對互花米草的分佈區域遮蓋,需要1~2個生長季便殺死植物個體,在俄勒岡州的考克斯島保護區的狐米草(0.81hm2)的控制中非常有效,並且實施2年後土著物種得以逐漸恢復,如果在入侵的早期實施效果更加顯著。
根據地勢條件建造圍塘蓄水進行長期的水淹或控制潮水的影響也可控制大面積的互花米草,在無氧環境或沒有潮汐作用下植物不能生長。
⒉限制植物無性繁殖
挖根是最原始且有效的方法,可有效去除或殺死新生的小種群或單個植物,或者成熟種群邊緣擴散形成的小斑塊。設計大型機械用於粉碎具再生能力的根,要將粉碎的根莖片斷埋到土壤表面以下才可有較好的效果,冬季為實施的最佳季節,雖然可用於大面積的種群,但較大的片斷具有再生能力,要慎重使用。
⒊ 限制種子傳播
在植物結實期,將未成熟的種穗剪下,可限制種子的傳播,但目前結果證明控制效果很差。高頻率的齊根收割不僅能遏制植物生長,而且可限制種子產生,連續割除3~4hm2,可最終殺死植株個體。此外,火燒也有一定效果。

化學

化學控制是使用除草劑,最早用於控制田間雜草,現在用於控制互花米草的除草劑包括草甘膦(glyphosate)和咪唑煙酸(imazapyr),前者能被植物迅速吸收,並隨著同化產物傳導至整個植株,芳香族氨基酸的生物合成被阻斷,影響植物細胞分裂和葉綠素合成、阻礙蛋白質代謝過程,導致植株死亡;後者是通過阻止支鏈氨基酸的合成實現控制植物生長。
在相同條件下,咪唑煙酸的效果優於草甘膦,最佳實施季節為7月;高頻率(生長季節每月一次)的人工噴灑草甘膦(5~8%)的控制效率約達50%,需要重複幾年可達永久性控制,9、10月的效果很差。此外,兩種類型除草劑的混合使用,在華盛頓州的米草控制中達到最大的控制效果。
除了上述常用的除草劑,其它研究也獲得很好的效果。例如,米草凈能夠在短時間內連根殺死大米草,並對浮遊動物浮游植物物種種群結構和數量均無明顯影響;在紐西蘭,Haloxyfop(已註冊Gallantnf)是根除大米草最成功的除草劑,首次使用可達95%的去除效果。研究證實可以作為葉片除草劑輔助的試劑——乙酸(acetic acid)可殺傷沉積物中互花米草的繁殖體,有效防止根莖在春天的再生。

生物

生物控制是理論上控制生物入侵的最有前景的方法,從原生地選擇天敵包括昆蟲、寄生蟲以及病原菌等來控制互花米草。
互花米草的原產地,食草動物光蟬(Prokelisia marginata)嚴格控制互花米草向周邊區域的擴散,其它區域缺乏這種昆蟲也是導致互花米草種群迅速擴散的原因。室內實驗研究表明:高密度的光蟬可殺死90%的大米草,在低密度時只能殺死不到1%的個體。Willipa灣的野外釋放后的3個月內試驗證實:光蟬能夠顯著減少植物的地上生物量的生產(降低了49.6%),以及影響生長的高度(減少了14.7%)(Grevstad et al.,2003),但是隨著互花米草的進化,有些基因型的植株對光蟬產生抵抗力和忍耐力,而在舊金山灣發現光蟬威脅土著植物加州米草(S. folisa)的生長。
在原產地發現兩種在互花米草的莖桿鑽孔的飛蠅幼蟲(Chaetopsis aenea (Diptera: Otitidae) and C. apicalis),對互花米草的生長也有一定限制作用。另外,麥角菌(Claviceps purprea(Fr.)Tul)能夠感染大米草花部,在種子內形成菌核,從而顯著降低種子的產生,限制降低植物的生產。
生物替代也是入侵植物的控制方法之一,是根據植物群落演替的自身規律,利用有經濟或生態價值的本土物種取代外來入侵植物,國外利用米草屬的一種植物(S. pectinata)成功取代入侵植物(Phalaris arundinacea)國內利用紅樹林中的無瓣海桑(Sonneratia apetala)取代大米草的研究。另外,王蔚等認為鹼蓬(Suaeda salsa)、蘆葦等鹽沼物種,具有替代互花米草的巨大潛力,值得深入研究和嘗試。
綜上所述,互花米草的物理控制方法包括遮蓋、水淹或排水、挖根、碎根、火燒、收割等,要根據不同的環境條件採用相應的策略使得達到需要的結果,化學方法可有效殺死植物個體,生物控制是最需要值得深入研究的方法。但物理控制與化學控制相比,前者可有效控制小面積的入侵,但是對中等面積的樣方(超過1hm2),目前還沒有比化學除草劑更有效的方法;前者不會造成環境污染,但控制費用較高,後者會造成濕地中的生物和環境污染,但是控制費用較低。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,將不同的物理方法與化學方法相結合的綜合控制策略在實施中取得了良好的控制效果,此外,優先控制種群擴散的邊緣還是核心區域是當前討論的熱點,研究證實優先控制外緣與核心區域相比,要節省更多時間和勞力,這符合種群生物學的特徵,由於一般外部的擴散速度快應該首先控制,但複合種群(metapopulation)方法建議優先處理核心區域,因為核心區提供大部分的繁殖體。
互花米草 3張
互花米草

人工

人工及機械清除效率低。使用塑料薄膜使其窒息死亡,埋葬或是反覆焚燒能達到90%的消滅率。但是這種方法比使用除草劑貴且在實際操作中會碰到很多問題。例如這些塑料薄膜也許會被潮汐帶走。因此該方法只適用於較小的區域範圍。其秧苗或幼株可以採用挖除的方法。在北愛爾蘭曾成功挖除的最大植株直徑為50厘米。而試圖挖除較大一些的植株群沒有成功。其它正在研究的控制手段有蒸汽處理法。

除草劑

除草劑通常只能清除地表以上部分,對於灘塗中的種子和根系效果較差。一次性施用除草劑精吡氟禾草靈和吡氟乙草靈(蓋草能)能達到90%以上的殺滅率,但是若想完全清除該雜草則需要反覆噴施。

生物防治

生物防治如光蟬被認為是有效的。