植物入侵研究
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农学学报2013,3(03):39-43
Journal of Agriculture
0引言
在21世纪全球经济一体化的背景下,生物入侵已成为与各国经济发展、生态安全、国际贸易与政治利益紧密关联的重大科学问题,已引起各国的广泛关注。
实际上,中国是受外来有害生物入侵最为严重的国家之一,外来有害生物的入侵已严重影响中国的经济安全、生态安全、社会安全与国家利益[1]。
园林工作者应尤其注意在丰富园林景观时,警惕植物入侵。
因此认识、了解并防范植物入侵成为不容忽视的问题。
1植物入侵的研究现状1.1生物入侵的定义
生物入侵(biologicali nvasion ,或bioinvasion)是指
生物由原生存地经自然的或人为的途径侵入到另一个新环境,对入侵地的生物多样性、农林牧渔业生产以及人类健康造成经济损失或生态灾难的过程。
在文献[2]中对这类生物有多种名称存在,如外来的(exotic)、异源的(alien)、引进的(introduced)、迁入的(immigrant)、非本地的(nonnative)、非本土的(non-indigenous)等等。
近些年来,外来物种入侵本土而造成的生态事件,已经引起世界各国的广泛关注。
中国外来有害生物入侵呈现出入侵植物的种类数最多、发生时间最早并且传入到暴发成灾的时间相对较长的特点。
入侵植物主要是指在农业、林业、湿地、草原、淡水、海洋等不同生态系统中带来危害与威胁的
第一作者简介:李星,女,1989年出生,河北定州人,硕士研究生在读,研究方向:园林植物应用与效益评估。
通信地址:311300浙江省杭州市临安环城北路88号,E-mail :630778840@ 。
通讯作者:金荷仙,女,1964年出生,浙江东阳人,研究员,博士(后),研究方向:风景园林历史与理论、植物造景设计、室内外植物对人体健康的影响。
通信地址:100037北京海淀区甘家口21号商务楼708《中国园林》杂志社,Tel :010-********-823,E-mail :lotussummer@ 。
收稿日期:2012-12-03,修回日期:2013-03-11。
植物入侵研究
李星1,金荷仙2
(1浙江农林大学,浙江临安311300,2
《中国园林》杂志社,北京100037)
摘要:简述了生物入侵的概念及特点,生物入侵已引起世界广泛的关注,成为了一个重大的科学问题。
而植物入侵占所有入侵物种的比例最大,入侵现象最为普遍。
对植物入侵的现状、途径、危害等研究进行了论述,目前对不同区域内具体入侵植物的群落特征、入侵机制、防治对策等也进行了一些研究,并结合国内外生物入侵研究取得的成果,探讨防治植物入侵的有效方法。
提醒广大园林工作者在丰富园林景观时,应充分认识植物入侵的危害性,并增强对植物入侵的防控意识。
关键词:生物入侵;植物入侵;危害;防控意识中图分类号:X173文献标志码:A 论文编号:2012-0424
Study on Invasive Plant Species
Li Xing 1,Jin Hexian 2
(1School of Landscape &Architecture,Zhejiang A &F University ,Lin ’an 311300,Zhejiang,China;
2
Chinese Landscape Architecture ,Beijing 100037,China)
Abstract :Biological invasion has recived widespread attention as a serious problem to the whole world,In this
paper its definition and traits were introduced however,invasive plant species which is the most common phenomenon accounted for the largest proportion of invasive species.The research on present situation,approach,damage of invasive plant species and the community characteristics,Invasion mechanisms and control measures of invasive plant species in different regions has got some consequent,then the achievement on the study of Biological invasion in the whole world were integrated in order to explore the useful ways of controlling plant species invasion.Garden workers must realize the harmness of biological invasions when riching landscape and enhance awareness of preventting and controlling plant invasions.Key words :Biological Invasion;Invasive Plant Species;Damage;Invasion Mechanism
李星等:植物入侵研究
有害植物(如草本、藤本、灌木、藻类等植物及部分有明显危害性的乔木)[1]。
1.2植物入侵的现状
2003年初,中国首次公布了危害严重的16种外来物种名单,其中9种为植物:紫茎泽兰(Eupatovium adenopharum)、薇甘菊(Mikania micrantha)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)、豚草(Ambrosia atremisiiflora)、毒麦(Lolium temulentum)、互米花草(Spartina alterniflora)、飞机草(Eupatorium odoratum)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)、假高粱(Sorghum halepense)[3]。
植物入侵已经非常严重,许多容易被人们忽略的地方,如繁华城市的小区、路旁、沟边、荒地、园圃、草坪操场等已成为入侵杂草的天堂。
秦卫华等[4]调查了上海的2个国家级自然保护区,其中的外来入侵植物总数达22种。
由于外来植物都有一定的潜伏期,在入侵初期,并没有表现出其具危害性的一面,还可能由于其良好的性状如美丽的花朵或是对人类有益的功用而得到人为的扩散和引入。
例如,水葫芦是世界上危害最严重的十大恶性杂草之一,1901年水葫芦作为观赏植物植物从东南亚引入中国台湾,20世纪30年代,由台湾引入内地,并逃逸为野生,至90年代暴发成灾,对当地水体生态系统造成严重危害。
截至20世纪末,已广泛分布于华北、华东、华中和华南的17个省市,其中分布广泛、危害严重的有浙江、福建、台湾、云南、广东和海南6省[5]。
这就要求园林植物工作者,在引入植物时,要更加警惕潜在的植物入侵,在新引入植物种时要进行风险评估及早期监测。
Montserrat[6]研究在外来物种管理过程中发现,景观的过去和现在的组成和配置产生了变化,其目的是要指出,在这些变化中可能对局部区域入侵物种的发生率产生影响。
1.3植物入侵的途径
外来物种入侵的途径大致分为2类。
一种是自然飘落,即物种通过自身的扩散能力或借助风、雨、河流等自然力量从原产地迁移或扩散至另一地域。
另一种则是通过人类行为实现[7]。
Kelly[8]介绍了人类行为对生物入侵整个过程的影响都是很关键的,商业的引入导致了入侵种的大范围种植,人类的相关行为导致了无意识的引入和植物种的传播。
调查表明,依靠人类行为传入中国的外来入侵物种所占比例为查明外来入侵物种数的88.9%,这是外来物种入侵的主要原因[9]。
2生物入侵的危害
从世界历史的发展来看,生物入侵很早就存在,但是它所造成的巨大危害直到20世纪中叶以后,才逐渐引起各国的高度重视。
万方浩、牛纪元[9]都曾论述过生物入侵带来的危害,其危害是多方面且非常深远的。
(1)造成本地物种减少甚至灭绝。
入侵物种的竞争优势地位,挤压本地物种的生存空间,本地物种就会出现生存的危机,产生数量减少、濒临灭绝甚至灭绝的现象。
(2)破坏生态平衡。
入侵物种的加入,势必导致新地域食物链和生态环境的变化、传播和扩散疫病,对人类健康带来严重威胁。
入侵的动物,身上带有各种致病微生物,有的可以通过各种途径传播给其他动物,破坏生态平衡。
入侵中国的普通豚草和三裂叶豚草所产生的花粉是引起花粉过敏症的主要病原物,豚草发生区约有600万枯草热患者。
(3)生物入侵会带来巨大的经济损失。
生物入侵带来的经济损失包括直接经济损失和间接经济损失。
据统计,美国每年因外来物种入侵造成的直接经济损失高达785亿美元,印度每年的直接经济损失为910.2亿美元,巴西为426亿美元[11]。
根据徐海根等[12]测算,外来入侵物种对中国造成的总经济损失为每年1200多亿元,其中直接经济损失200亿元,占总经济损失的16%。
外来入侵物种造成的间接经济损失是指对生态系统服务功能、物种多样性和遗传多样性等造成的经济损失,间接经济损失的计算更加困难。
尤其需要指出的是,外来入侵植物对被入侵生态系统可能产生深刻的影响。
Asner等[13]利用技术研究了植物入侵对热带雨林三维结构的改变。
郭晓辉等[14]研究了受加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)入侵的半自然林地的植物物种多样性变化,结果显示,加拿大一枝黄花对林地的入侵造成了植物多样性的下降,入侵区植物的多样性指数和均匀度指数小于对照区和只有少量加拿大一枝黄花入侵的蔓延区。
3生物入侵的研究成果
近年来,生物入侵已成为世界各国高度关注的热点问题。
王德辉等[15]汇编了《防治外来入侵物种-生物多样性与外来入侵物种管理的国际研讨会论文集》。
中国在生物入侵的基础与应用研究上取得了较大的进展,并建立生物入侵学科体系。
由万方浩等编著的《生物入侵》系列著作,纳入了“十一五”国家重点图书出版规划,整套图书包括《入侵生物学》、《生物入侵:预警篇》、《生物入侵:检测与监测篇》、《生物入侵:生物防治篇》和《生物入侵:管理篇》,系统地论述了国内外入侵生物学的最新理论研究和发展前沿,全面地展现了中国在生物入侵的预防预警、检测监测、扑灭根除与持续减灾等方面的成果,形成了从理论、技术与方法到管理
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农学学报
的具有系统性与完整性的学科体系。
《生物入侵》系列著作是科学技术部、农业部、国家自然科学基金委员会等科技项目资助的重要成果,凝聚了中国入侵生物学家的辛勤劳动与心血,其出版是中国入侵生物学学科发展历程中的重要里程碑[16]。
随着中国入侵生物学的蓬勃发展,大量研究工作与材料得到了持续积累,不少专家都在进行有害物种入侵的生态机制和监控技术的研究。
3.1对不同地域的生物入侵现状研究
国内已有很多专家针对中国不同地区的入侵情况进行了详细的研究。
中国国土面积较大,各地区生态环境不尽相同,分别进行研究能够更有效的防控生物入侵。
何立平等[17]研究了薇甘菊在深圳内伶仃岛外地区的分布及其危害。
刘全儒等[18]对北京地区外来入侵植物进行了初步研究,确定北京的外来入侵植物有91种,隶属25科,来源于世界各地的入侵植物有66种,其中5种为有害检疫杂草,另有25种来源于国内其他地区。
并对这些外来植物入侵北京后带来的影响和危害、入侵的途径以及应该采取的防治措施进行了讨论。
王卿[19]通过遥感技术、野外调查、野外移栽及受控试验等,研究了长江口盐沼植物群落分布动态与演替,揭示了影响长江口盐沼植物群落的主要因子,并探讨了长江口盐沼的主要入侵植物互花米草的入侵对长江口滩涂植被的影响,近10年来,互米花草对长江口盐沼的入侵是影响植物群落动态的重要因素之一,已经对该地区土著植物群落造成了严重威胁并,揭示互花米草成功入侵长江口滩涂的生态学机制。
曾宪锋等[20]报道了福建省2种新记录外来入侵植物。
吴海荣[21]以外来杂草为研究对象,重点研究了南京地区外来杂草的分布规律和群落特征,揭示婆婆纳属杂草以及一个地区外来杂草的发生分布规律,并以婆婆纳属外来杂草波斯婆婆纳(Veronica persica Poir.)、直立婆婆纳(V. arvensis L.)、婆婆纳(V.didyma Tenore)和睫毛婆婆纳(V.hederifolia L.)为研究材料对其入侵性材料进行了比较性研究。
谢红艳等[22]调查了衡阳市外来入侵植物初步确定衡阳市现有外来入侵植物39种。
张晖晖等[23]从怀化已发现的25种外来林业有害生物着手,对其生态特征及危害进行了调查分析。
3.2对不同入侵植物的具体研究
邓旭[24]通过湖南省豚草入侵区群落生境进行野外调查,与室内试验研究了豚草在种群及群落等方面的一些生态特性,分析了其有利于入侵的几种生态对策和群落特征,为入侵机理研究和有效控制提供基础。
宫伟娜[25]采用分子生物学手段研究紫茎泽兰在高温与低温逆境下4种分子量(hsp17.6、hsp60、hsp70和hsp90)热激蛋白基因表达特性及其在紫茎泽兰低温胁迫过程中的作用。
菊科植物是入侵植物中种类较多的,已知的268种入侵植物中,陆生植物隶属48科140属233种,以杂草居多。
其中,陆生植物以菊科植物的数量最多(59种,约占陆生植物的25.3%[1])。
许多专家也对此作了大量研究。
曾建军[26]对剑叶金鸡菊(Coreopsis lanceolata)游击型克隆构型的生态适应意义及其克隆性对交配系统的影响,进而揭示剑叶金鸡菊有性繁殖保持机制。
张天瑞[27]研究了黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵的土壤生态学机制,以期为探索外来植物入侵的土壤微生物学机制、预测黄顶菊在中国的扩散分布和黄顶菊的综合治理提供科学依据。
柳俊梅[28]、张秀红等[29]、牛玉璐等[30]也对黄顶菊生物学特性、发生发展及防治对策进行了研究。
芦站根等[31]从构件水平研究了黄顶菊种群各构件生物量的结构特征及各构件生物量之间的关系,并对建立相应的模型进行了定量分析。
邵婉婷等[32]对外来杂草薇甘菊的控制研究进展进行了描述。
4生物入侵的预防及防控技术研究
生物入侵是一个全球性问题,受到广泛关注,明确生物入侵发生的原因和机制可以有效地控制和减少其入侵危害,鉴别能够产生入侵性的植物特性引起国内外学者极大的关注。
Pintor[33]提出用生态框架来研究入侵种类,这是对生物入侵研究框架的补充。
中国一方面从政府管理入手,强化了检验检疫、预警监测、应急处置等管理体系的建设,如农业部、环保部、国家质检总局和国家林业局均设立有专门管理外来种入侵的机构。
另一方面,国内科技界针对农林和湿地生态系统中重要入侵种,着力加强了包括数据库、检测监测、风险预警、生物防治、扩散阻断等技术体系研究[34]。
4.1生物入侵的预防
生物入侵重在预防,McDougall等[35]在全球范围内研究了高山中植物入侵的管理案例,强调了预防在整个控制植物入侵机制中的重要性。
郭建英[36]认为,需要采取主动防御的阵势,加强监测预警的能力,首先要掌握足够的生物信息,建立资料详实的数据库,根据风险程度制定黑色、灰色、白色等不同防御级别的入侵物种名单。
更要发展快速检测的分子识别技术,用于口岸诊断和疫情监测。
植物材料是品种交流的重要媒介,包括其所有可能存活、继而繁殖的部分,在口岸检疫中,对植物检疫的警惕性要提高。
石蕊[37]对入境植物种子携带的真菌进行了调查和分类研究,明确中国
李星等:植物入侵研究
入境植物种子携带真菌的种类,以便为控制入境种传病害和采取有效防治措施提供理论依据。
4.2生物入侵的防控技术
桑景拴等[38]分析外来入侵物种的发生现状和破坏生物多样性的主要表现,根据外来入侵物种的入侵特点和危害状况,有针对性地提出生物入侵防控的具体技术措施。
防控技术的研究应从多方面来进行。
张文茹[39]采用传统的形态学及生理生化鉴定、全细胞可溶性蛋白多态性分析,对加拿大一枝黄花内生及根际荧光假单胞菌进行了表型分类和表型多样性研究,利用微生物与植物相互作用的规律,抑制加拿大一枝黄花等外来种的入侵,为微生物的环境修复做出贡献。
李梅等[40]对外来植物入侵机制进展进行了研究。
付改兰等[41]对入侵植物入侵种与同属本地种和外来非入侵种生理生态特性进行了对比,使人们更好地了解外来种入侵机制,启发人们对入侵植物进行全方位多角度的研究,更清晰地了解入侵物种的入侵机制,使人们对入侵植物的预防控制有更好的认识,从而制定更科学、有效的方法。
黄乔乔[42]从分布扩散到危害性对多种植物入侵模式方面进行了研究,结果表明不同方面入侵模式的决定因子是不一样的。
生物入侵不仅是一个科学问题,更是一个管理问题。
Benito等[43]对新家坡的保护生物多样性、生物入侵的管理方法进行了研究。
万方浩[1]指出,要全面开展外来入侵物种的普查与安全性考察建设完整的数据库系统及其信息共享平台建设,严格的隔离检疫安全设施和完善检疫制度,建立监测预警网络体系与技术平台建设国家级生物入侵专门研究机构体系。
Luken等[44]系统介绍了入侵植物的评估和管理方法。
国家有必要制定相应法律规范,要求新引入物种必须进行一段时间的隔离观察和试验,并且防止在这期间新物种的逃逸或扩散,还要出台和完善相应法律法规来控制生物入侵。
至今国内外防止外来生物入侵的专门性法律适用规范并不多见。
针对这一现状,在结合当前国际和国内立法以及相关国际私法制度的基础上,王艺[45]从国际私法角度就防止外来生物入侵的法律冲突和法律适用问题提出了自己的初步构想。
5结语
生物入侵是一个人类参与的自然生态演化过程,没有人类的参与,也就不存在生物入侵。
面对生物入侵这一个全球性问题,要加强生物入侵研究的国际合作。
中国长期以来对外来物种的入侵缺乏足够的认识和系统的调查研究,要加强对生物入侵的发生、发展以及防控技术的研究。
同时需要指出的是,最有效的杜绝植物入侵危害的方式是有效的预防,加强生物入侵知识普及,宣传生物入侵危害,从而降低生物入侵发生的风险和隐患,一些科普读物用生动的语言对生物入侵现象进行了揭示,向人类呈现了生物入侵现象的危害性,从而告诫人们在日常生活中要时刻警惕生物入侵,如果全社会都具有足够的防范生物入侵的意识,在生物入侵可能发生的每个过程中都能对其进行有效的控制,就能将生物入侵的危害降到最低。
现代园林城市建设的过程中,植物物种的引进更加重了植物入侵的程度,所以要尽快提供较为权威的反映入侵中国的外来物种的目录资料,来进行有效的预防和预警。
在植物引进的同时应注意防止潜在的入侵威胁,在治理过程中如何进行入侵物种的资源化也是一个需要注意的方面。
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饲养过程中还是应避免土壤含水量过高或过低。
从蝙蝠蛾幼虫生物学特性来看,尽管幼虫具有一定的耐旱、耐涝性,但由于土壤含水量过高或过低仍然不利于幼虫的存活。
在40%~60%土壤含水量之间,幼虫的存活率较高,存活率为15.23%~22.8%,而低于40%或高于60%含水量条件下幼虫的存活率较低,这与尹定华[10]的结论相似,即幼虫对土壤湿度适应范围较广,但以40%~50%的含水量较为适宜。
因此,在饲养过程中一定要管理好土壤含水量,保证土壤含水量控制在40%~60%,不能够过高或过低。
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