园林植物入侵

我国外来生物入侵研究现状与进展 Contents 1生物入侵的概述2园林植物引种造成的生物入侵3外来园林植物入侵危害的研究4外来园林植物入侵过程的研究5外来园林植物入侵机制的研究6外来园林植物入侵风险评估体系研究7外来园林植物入侵防治措施的研究8问题与展望9结束语 1生物入侵的概述 1 1生物入侵的概念生物入侵 Biologicalinvasion 是指某种生物从原来的分布区域扩展到一个新的地区 在新的区域里 其后代可以繁殖 扩散并维持下去 对当地造成经济损失 严重危害生态环境安全的现象 外来物种 Alienspecies 是指出现在过去或现在的自然分布范围及扩散潜力以外的物种 亚种或以下的分类单元 包括其所有可能存活 继而繁殖的部分 配子或繁殖体 当外来物种在自然或半自然生态系统或生境中建立了种群 改变或威胁本地生物多样性的时候 就成为外来入侵种 Alieninvasivespecies 注意 外来物种不等于外来入侵种 在全球水平上 国际自然保护联盟 IUCN 已经将生物入侵列为对全球生物多样性的第二大威胁 仅次于对栖息地的破坏 生物入侵会造成全球植物区系和动物区系均匀化 1 2我国生物入侵的现状 据农业部最新统计显示 目前入侵我国的外来物种已达400多种 在国际自然保护联盟 公布的全球100种最具威胁的外来生物中 我国已有50余种 成为遭受外来入侵生物危害最严重的国家之一 我国生物入侵趋势 传入数量增多传入频率加快蔓延范围扩大发生危害加剧经济损失加重 美洲起源的外来入侵物种占一半以上 徐海根 2004 我国共有外来入侵植物188种 其中水生植物l8种 陆生植物l70种 徐海根 2004 豚草 紫茎泽兰 飞机草 薇甘菊 空心莲子草 水葫芦 大米草等已肆意蔓延 到了难以控制的局面 冯胜等 2004 生物入侵对我国造成的损失 仅因紫茎泽兰 松材线虫病等11种主要外来入侵生物 每年造成的经济损失就达574亿多元 王振华 2004 每年仅用于打捞凤眼莲的费用就超过1亿元 豚草 微甘菊 北美车前 形形色色的入侵生物 原产于南美洲 在世界温暖地区广泛归化 1892年在上海附近出现空心莲子草 50年代作猪饲料推广栽培 此后逸为杂草 现在几乎遍及我国黄河流域以南地区 严重影响我国农业生产 空心莲子草 原产于中美洲墨西哥 哥斯达黎加等地 20世纪40年代从中缅边境传入云南地区 此后不断向内陆扩展 现分布于广西 贵州 重庆 湖北 四川 西南部 台湾等地 紫茎泽兰 紫茎泽兰 福寿螺 福寿螺 又名大瓶螺 原产于南美洲亚马逊河流域 1981年引入广东 后来被释放到野外 其生存能力很强 繁殖快 已成为广东 广西 福建 云南 浙江 上海 江苏等地的有害动物 它是人畜共患病的寄主 例如 广州管圆线虫病 严重破坏菲律宾水稻的入侵动物福寿螺的卵 食人鱼 又名食人鲳 号称 水中狼族 原产于亚马逊河 外表妖艳 以凶猛闻名 能够在短时间内将大于自己体积几倍 甚至几十倍的动物吃掉 食人鱼 2002年左右 食人鱼以观赏鱼类的身份被带入我国 若流入我国江河 会造成一场生态灾难 牛蛙 原产于北美洲洛基山脉以东地区 1959年作为食用蛙引入我国 现几乎遍布北京以南地区 包活台湾 除西藏 海南 香港和澳门外 均有自然分布 牛蛙适应性强 天敌较少 具有明显的竞争优势 使本地两栖类面临减少和绝灭的危险 巴西龟 克氏螯虾 龙虾 非洲大蜗牛 小葵花凤头鹦鹉 2园林植物引种造成的生物入侵 我国与园林引种有关的外来入侵植物 水葫芦 裂叶牵牛 圆叶牵牛 紫茉莉 含羞草 欧洲千里光 加拿大一枝黄 白三叶等 徐海根等 2004 尚未产生危害但已表现出明显野生性或入侵性 一串红 黄花月见草 待霄花 合欢草 美国商陆 曼陀罗 假连翘等等 被国际自然保护联盟列为目前世界 100种最严重的入侵生物 中 园林植物就有马缨丹 凤眼莲 三裂蟛蜞菊 椭圆紫金牛 含羞树 千屈菜 光秘柯 虫蜡树等10余种 孙卫邦 2004 加拿大一枝黄 原产于北美 在北半球温带栽培和归化 1935年作为观赏植物引进我国 80年代逸为杂草 在浙江 上海 安徽 湖北 江苏 江西等地已有逸生 现已成为华东地区荒地 路边的主要杂草 志愿者围剿加拿大一枝黄 原产于巴西东北部 现分布于全世界温暖地区 1901年 从日本引入台湾作为花卉 20世纪50年代作为猪饲料推广后大量逸生 堵塞河道 影响航运 排灌和水产品养殖 成为长江流域及其以南地区重要的水生杂草 水葫芦 滇池水葫芦泛滥成灾 在云南滇池 水葫芦覆盖面积曾达1000公顷以上 昆明市政府每年用于人工打捞水葫芦的费用就达50 80万元 白三叶 秋英 欧洲千里光 孔雀菊 马缨丹 蛇目菊 3外来园林植物入侵危害的研究 对生态系统的影响对人类健康的影响对社会和文化的影响对经济发展的影响 3 1对生态系统的影响 排挤本地种破坏景观的自然性和完整性降低生物多样性与本地种杂交造成遗传侵蚀郭水良 2005 对加拿大一枝黄入侵的群落进行了研究 研究表明 入侵地植物群落的物种多样性指数随着加拿大一枝黄种群的扩展而下降 3 2对人类健康的影响 含有毒素影响人类和牲畜健康含羞草体内含有一种叫含羞碱的物质 是一种毒性很大的有机物 人体经常接触导致头发脱落 甚至头昏恶心 周身不适等 张吉通 2003 3 3对社会和文化的影响 破坏了当地的自然景观破坏了生物多样性削弱了民族文化的根基凤眼莲大面积覆盖河道 湖泊 水库和池塘等水体 使大部分水生生物无法生长 影响周围居民和牲畜用水 阻塞河面 影响航运 3 4对经济发展的影响 作物减产增加了管理控制成本据上海市河道管理办公室统计 上海地区2002年用于凤眼莲打捞的费用就有1900万元 而总的治理费用达8000万元 3 5小结 外来园林植物入侵的危害在各个方面都有表现 尤其对生态系统和人类健康的影响最大 究其根本是对生态系统的破坏导致了对人类健康 社会和文化以及经济发展的影响 生物入侵对生态系统的破坏是长期性的 有的甚至是不可逆的 4外来园林植物入侵过程的研究 引入逃逸 种群建立 停滞 扩散与危害 Williamson 1996 提出了生物入侵的 十分之一法则 我国现有的植物外来种约有6 成为有害植物 同这个规律相符合 向言词等 2002 5外来园林植物入侵机制的研究 5 1外来园林植物入侵的内因5 2被入侵的生态环境的特点5 3人为引种及干扰5 4小结 5 1 1自身强大的繁殖能力和传播能力迅速产生大量后代很强的营养繁殖能力种子发芽率高幼苗生长快幼龄期短风 水流 人 动物传播 5 1外来园林植物入侵的内因 水葫芦 有性和无性繁殖300粒种子 蒴果 Barrett 1980a 1980b 种子休眠期可达15 20年 洪森辉 2004 匍匐枝无性繁殖加拿大一枝黄 种子借助风力和气流远距离传播 吴海荣 强胜 2005 5 1 2具有较强的生态适应性和竞争力 对环境因子的适应幅度较广较强的忍耐力占据本地植物不能利用的生态位化感作用研究发现 加拿大一枝黄花种群很纯 单优势种群面积可达数公顷 植株粗壮 多数高达2米 表现出极强的竞争优势 并呈现进一步扩散的态势 吴海荣等 2005 策略五 卑鄙的肉搏招术 策略五 卑鄙的肉搏招术 加拿大一支黄花 5 1 3种群遗传结构 奠基者效应遗传多样性降低 降低种内竞争 增强种间竞争能力 产生有利于入侵的新性状Daehler 1997 研究发现 入侵旧金山湾的互花米草 Spartinaalterniflora 异花传粉自花传粉 5 1 4杂交与入侵 大米草入侵能力非常强 能占领亲本不能利用的滩涂 并能排挤双亲 Thompson 1991 互花米草 土著种 不育杂种 染色体加倍 新种大米草 互花米草 珠海市淇澳岛上疯长的大米草 兼具双亲有利性状双亲不具备的新特性 5 2被入侵的生态环境的特点 5 2 1具有足够的可利用资源外来园林植物借助没有充分利用的资源来发展 因此 路边 荒地比较容易被外来种侵占 而在稳定的生态系统中没有闲置生态位 外来有害园林植物必须形成相当势力后才能与本地植物竞争 吴降星等 2006 花了2年时间对加拿大一枝黄在宁波市的分布范围进行了全面普查 发现其发生面积达5240 7hm2 其中未征用的土地占了60 5 2 2引入地适宜的气候和环境条件 适应的环境缺乏自然控制机制水葫芦在长江流域以南的地区均可生长 只有霜冻可使其植株死亡 在我国北方难以自然越冬 因此 成为长江流域以南地区主要的恶性水生杂草之一 高雷等 2004 5 2 3缺乏自然控制机制 外来园林植物在其原产地必有天敌生物 或以其为食 或寄生 或竞争控制其生长 限制其种群数量 可在引入地区 如果没有这种控制机制 它们就可能肆无忌惮地大爆发 我国很少有水葫芦的自然天敌 但在其原产地南美 却有200多种天敌昆虫 Waterhouse 1994 这是水葫芦在原产地没有造成危害而在我国成灾的重要原因之一 5 3人为引种及干扰 人类进入生态系统的频率与生物入侵机会存在相关性 有些生态系统本身不一定有很高的被入侵的可能 但是人类的频繁出入 容易带入一些外来园林植物 同时人类的频繁活动常常使生态系统受到干扰 这些干扰也容易给物种入侵创造机会 6 1外来园林植物入侵风险评估的理论研究6 2外来园林植物入侵风险评估体系的实践6 3小结 6外来园林植物入侵风险评估体系研究 外来种的生态风险评估是指对某一种或几种外来种的各种特性及其对生态系统的成分 结构 功能和对经济等的影响作出科学的评价 并预测该物种在全球变化等影响下入侵的趋势 6 1外来园林植物入侵风险评估的理论研究 6 1 1评估内容评估范围 生物 环境和社会 外来园林植物的入侵风险评估内容 起源地与分布范围 繁殖和扩散特性 遗传特点 危害特征 适应性能 物种类型 入侵历史 被控制特点等等 6 1 2评估方法 1 综合指数法 2 层次分析法 3 多指标综合评估法 4 入侵风险的综合性评定I R A E 5 分析建模 R D模型 SES模型 MIGRATE模型 CLIMEX 1 有害生物风险分析 PRA 2 有害生物危险性综合评价指标体系 3 外来植物入侵综合生态风险评价 4 厦门市外来植物入侵风险评价指标体系 6 2外来园林植物入侵风险评估体系的实践 6 3小结 我国在外来物种入侵风险评估理论方面作了不少研究 在评估方法上 最常用的就是层次分析法 多指标综合评估法 另外近年来CLIMEX软件也常用于入侵种的预测和分析 虽然我国还没有外来园林植物入侵风险评估体系 但是现有的评估方法和体系是有一定借鉴价值的 7外来园林植物入侵防治措施的研究 人工机械防除化学防治生物防治生境管理控制综合防治 7 1人工机械防除 依靠人力或者机械设备 这种方法已经被用于凤眼莲 水花生 互花米草 薇甘菊等外来入侵植物的防治 机械打捞凤眼莲 7 2化学防治 效果迅速 使用方便 易于大面积推广应用杀灭了许多种本地生物特殊环境中应该限制使用防治效果难以持久 7 3生物防治 生物防治是指从外来有害生物的原产地引进食性专一的天敌 将有害生物的种群密度控制在生态和经济危害水平之下 控效持久防治成本相对低廉对于要求在短时期内彻底清除的入侵植物难以发挥良好的效果 7 4生境管理控制 火烧 放牧 水淹 排空水 种树 有机物覆盖地表 轮作等 必须充分掌握当地植被生长周期等生态规律防止有害物种以孢子 种子等形式度过不利条件在控制外来种时 Berger 1993 认为应用生态恢复的方法很有效 7 5综合防治 将生物 化学 人工 生境管理等单项技术融合起来 发挥各自优势 弥补各自不足 达到综合控制入侵生物的目的 7 6小结 人工防治费工费力 非长久之计 化学防治效果迅速 使用方便 难以持久 对生态系统的负面影响较大 生物防治和综合防治是现在研究较多 也最提倡的方法 生物防治要慎重引入天敌 以免造成新的入侵 生境管理控制方法有一定风险性 要慎重使用 但是生态恢复的方法是安全有效的 以上方法中 生物防治 综合防治和生态恢复的方法值得提倡 8问题与展望 8 1问题对潜在危险种没有予以重视对预警 扩散与传播机制研究不足对入侵种的遗传变异 种群结构的影响与生态调控和修复研究较少没有一套外来园林植物入侵风险评估体系对实际个案试验风险评估模式和体系的研究也较少 8 2展望 从国内外生物入侵的研究来看 生物入侵已经成为全球研究的重要课题 外来园林植物入侵的研究有待于向不同层次 基因 个体 种群 群落 生态系统 更高水平 分子生物学 分子生态学 生态遗传学 多学科交叉实验与理论研究