凤眼莲(水葫芦)

凤眼莲（水葫芦）危害及治理研究1.基本信息【学名】Eichhorniacrassipes(Mart.)Solms【别名】水葫芦、凤眼蓝、水葫芦苗【分类】雨久花科，凤眼莲属植物特点多年生宿根浮水草本植物。因它浮于水面生长，又叫水浮莲。又因其在根与叶之间有一像葫芦状的大气泡又称水葫芦。凤眼莲茎叶悬垂于水上，蘖枝匍匐于水面。花为多棱喇叭状，花色艳丽美观。叶色翠绿偏深。叶全缘，光滑有质感。须根发达，分蘖繁殖快，管理粗放，是美化环境、净化水质的良好植物。但是也有害处：水葫芦繁殖能力很强，就是因为太强了，覆盖在整个湖面，使得水中的其他植物不能进行光合作用，而水中的动物没有得到充分的空气与食物，不能够维持水中的生态平衡。甚至有时会堵塞水道。形态特征浮水植物。根生于节上，根系发达，靠毛根吸收养分，主根（肉根）分蘖下一代。叶单生，直立，叶片卵形至肾圆形，顶端微凹，光滑；叶柄处有泡囊承担叶花的重量，悬浮于水面生长。秆（茎）灰色，泡囊稍带点红色，嫩根为白色，老根偏黑色。穗状花序，花为浅蓝色，呈多棱喇叭状，上方的花瓣较大；花瓣中心生有一明显的鲜黄色斑点，形如凤眼，也像孔雀羽翎尾端的花点，非常耀眼、靓丽。蒴果卵形，有种子多数。多年浮水草本。须根发达且悬垂水中。单叶丛生于短缩茎的基部，每株6-12叶片，叶卵圆形，叶面光滑；叶柄中下部有膨胀如葫芦状的气囊基部具削状苞片。花茎单生，穗状花序，又6-12花朵，花被6裂，紫蓝色，上又1枚裂片较大，中央有鲜黄色的斑点。花两性，雄蕊6枚，雌蕊1枚，花柱细长，子房上位。生态习性凤眼莲喜欢在向阳、平静的水面，或潮湿肥沃的边坡生长。在日照时间长、温度高的条件下生长较快，受冰冻后叶茎枯黄。每年4月底5月初在历年的老根上发芽，至年底霜冻后休眠。在水质符合、气温适当、通风较好的条件下株高可长到50cm，一般可长到20cm～30cm，如漂浮到沼泽地的边坡，潮湿的岸边株高只有10cm～20cm。凤眼莲萌蘖非常快，母株仲春发芽后长到6～8片叶就开始萌发下代新苗。先是小苗长出两片叶，紧接着长出主根（肉根），随着叶片增多，主根增长，伸到不影响母株的水面生长。生长较壮的母株一次可分蘖4～5株新苗，因此繁殖非常快。凤眼莲在长江中下游每年8月至10月开花，花期较长。每茬花4～5天，第一茬花谢后4～5天，本株又开第二茬花，共开两至三茬。生长良好的大秆花穗有花苞15～18朵，最少的有三朵以上。开花时平均温度25℃，漂泊在沼泽边坡，潮湿岸边生长的极易开花，比水中浮生的多开一至两年。每穗约5～10朵花。喜高温湿润的气候。一般25-35℃为生长发育的最适温度。39℃以上则抑制生长。7-10℃处于休眠状态；10℃以上开始萌芽，但深秋季节偶到霜冻后，很快枯萎。耐碱性，pH值为9时仍生长正常。抗病力亦强。极耐肥，好群生。但在多风浪的水面上，则生长不良。花期长，自夏至秋开花不绝。繁殖方式无性繁殖能力极强。由腋芽长出的匍匐枝既形成新株。母株与新株的匍匐枝很脆嫩，断离后又可成为新株。2.危害：凤眼莲对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡，其生长需要吸收氧气，从而导致水生动物因缺氧而死亡，破坏水下动物的食物链。同时，任何大小船只也别想在水葫芦的领地里来去自由。不仅如此，凤眼莲还有富集重金属的能力，凤眼莲死后腐烂体沉入水底形成重金属高含量层，直接杀伤底栖生物。正可谓三位一体式的灭绝战术！2·1堵塞航道,影响泄洪水葫芦在适宜的条件下生长繁殖速度非常快,每5d就可以长出1个新枝,成几何级数增长,最大生长量时,生长密度可达13万株/667m2以上,鲜重达60t/667m2以上。如此高密度与生物量,在失去控制时会严重堵塞航道,影响正常行船,洪涝期间影响泄洪[13]。在福建省水口库区曾出现大量水葫芦繁殖,而造成航道堵塞与影响水力发电的严重情况。据当时调查,在水口库区上流的两条支流长为13.0km范围内,水葫芦发生面积11.0km2(未考虑上游水葫芦漂流加入及库区水葫芦的增殖量),堆积体积252.32万m3,重73.213万,t当地政府动用大量人力物力,将水葫芦打捞清理,才使水电设施正常运转.2·2弱化水体自净能力,减少生物多样性当水葫芦在水面的覆盖度超过25%时,会降低水温、pH值和溶解氧的含量。水体中溶解氧含量的降低,不仅与溶入氧的含量减少有关,而且与水葫芦本身的耗氧密切相关。据北京市环境保护科学研究所测定,在水葫芦覆盖区域水体中的溶解氧浓度为0.3~2.1mg/L,而无水葫芦覆盖的裸水区其浓度为4.6~9.6mg/L[15]。溶氧量的降低,在一定程度上降低了水体自身对有机污染物的净化能力。当然,由于水葫芦自身对有机污染物具较高的富集与净化能力,因溶解氧下降所产生水体自净能力的下降可以忽略不计。在水葫芦入侵并泛滥成灾的淡水域,可能使生物多样性遭到严重破坏。这是由于水葫芦具有极强适应能力与快速繁殖能力,形成单一群落后,破坏了水体的生物多样性,造成生态平衡失调,以致酿成灾害。国外有报道,因水葫芦的大量繁殖,影响到了鱼类种群的多样性以及相关的动物群落。同时,由于降低了水体的溶氧量,进而增加了蚊子、蜗牛、蛇等动物的繁殖数量。2·3水葫芦腐解会加重水体污染成小英等在南京玄武湖试验,冬季沉入湖底的水葫芦到翌年3月中旬左右开始腐烂,对湖泊水体产生一定污染,4月中旬左右污染达到高峰,到5月中旬左右污染影响才明显下降[19]。此外,水葫芦大量繁殖后,水流变缓,循环不畅,为蚊虫提供了适宜的孳生场所,从而影响周边的环境质量。2·4种子有性繁殖的风险水葫芦能否进行有性繁殖,长期以来都是个谜。Parija将一个封闭水体中的水葫芦植株全部清理干净,在第二年发现有新的水葫芦植株出现,才确信水葫芦存在种子繁殖的可能性[21]。目前,已知水葫芦在一定的环境胁迫条件下会开花结籽,但自然结实率不到10%,种子可以在几天或休眠15~20年后发芽。至于是什么因素控制种子发芽,至今还未弄清。但是,从自然界中很少见到水葫芦结籽以及种子出苗,至少可以说明,水葫芦通过种子繁殖的可能性不大。3治理

3.1水葫芦的化学防治措施3.2水葫芦的生物防治措施3.3水葫芦的物理防治措施3.4水葫芦的综合防治措施3.1水葫芦的化学防治措施化学防治方法简便,效果迅速,但除草剂无法清除水葫芦种子,效果不能持久,且对水体生态系统的破坏性大,污染环境。加之水葫芦彻底腐烂速度慢,枯黄后浮在水面仍需一段时间,影响生态景观,且腐烂后增加泥沙淤积。因此该方法仍要与河塘清淤等措施相配套,才较为理想[。3.1.1克无踪(Paraquat)防治水葫芦克无踪为触杀灭生型除草剂,速效性好,处理的水葫芦植株多在短时间内死亡,防效在95%以上,但对专食水葫芦的天敌昆虫———水葫芦象甲成虫具有一定的致死作用。3.1.2草甘膦(Glyphosate)防治水葫芦草甘膦是高效、低毒、广谱性的内吸除草剂,能够很好地抑制幼芽、幼叶等幼嫩组织的生长,处理后的植株在短时间内不会死亡,目前在我国南方很多地区被用于防治水葫芦。草甘膦稀释100倍用喷雾器对叶面喷雾,用量为7.5kg/hm2,结果表明药后30d对水葫芦防效达90%以上。水葫芦一般在施药后30d又长出新叶鞘和新叶,故可在施药30d后视新叶抽生情况采取点喷法再补喷一次。3.2水葫芦的生物防治措施

目前国际上多采用生物防治手段控制水葫芦。生物防治是从原产地引进天敌,建立种群,对其实施长期控制。水葫芦的生物防治具有防效持久、成本低廉、对环境安全等优点,缺点是见效慢。但天敌昆虫一旦在野外建立种群并获得良好的控制效果后,它和杂草建立起互相抑制的动态平衡,因此防治效果就有了较强的持久性。为实施生物防治水葫芦,自20世纪60年代初期开始在其原产地乌拉圭进行天敌调查,随后英国、美国、澳大利亚等国也参与了调查,在水葫芦原产地发现很多种取食该草的生物,同时在水葫芦传入国也有取食该草的非专一性天敌的报道。在乌拉圭[、特立尼达、阿根廷、美国佛罗里达,以及南美其他国家和印度等国家和地区共发现70多种取食水葫芦的节肢动物,以及3种螨类,也有取食及危害水葫芦的两种无脊椎动物和海牛、草鱼及真菌的报道。在天敌的选择过程中,昆虫及螨类由于体型小、易于培养和研究、具有高繁殖力和较高程度的专食性等特点而受到特别重视。目前国际上研究和利用较多的天敌有:水葫芦象甲、水葫芦螟蛾、叶螨等。其中水葫芦象甲是国际上最早也是最为成功地控制水葫芦的天敌昆虫。研究表明,象甲对水葫芦专一性寄生,不取食其他物种,故不会产生新的环境问题。到目前为止,已有美国、澳大利亚等28个国家和地区引进该虫,绝大多数获得成功。从释放水葫芦象甲到获得80%的控制效果一般需要3~6年。1995年,中国农业科学院从美国和阿根廷引进了两种专食性天敌昆虫水葫芦象甲,有效地控制了已释放地区的水葫芦生长。3.3水葫芦的物理防治措施

物理防治是通过人工或机械对水葫芦进行打捞处理,打捞处理见效快,但当发生面积大时,劳动强度大、打捞和运输成本高。同化学防治一样,人工及机械防治也难以清除水中的种子,防治效果不能持久,且打捞上来的水葫芦容易腐烂造成二次污染。目前上海正在研究新型、高效的水面漂浮物打捞处理一体化专用船技术,以解决物理防治措施中遇到的问题。3.4水葫芦的综合防治措施

综合治理方法是有针对性地采用上述各项防治措施,取长补短,将水葫芦的种群数量长期控制在较低的状态下[20]。需要强调的是,综合防治中一定要注意除草剂品种和浓度的选择。综合利用天敌昆虫、化学除草剂及人工或机械打捞等手段治理水葫芦的策略,融合了物理、化学和生物防治的优势,同时又弥补了各自的不足,因此具有以下特点:(1)速效性。在防治前期,使用一定品种和剂量的除草剂,可在短期内迅速抑制水葫芦种群的扩散蔓延,加快控制速度。(2)持续性。由于除草剂只能取得短期防效,因此,使用除草剂后,释放一定数量的水葫芦象甲并使象甲建立种群定居,长期自我繁殖,并逐渐达到及保持水葫芦和象甲之间的种群动态平衡,取得持续控制水葫芦的效果。(3)安全性。与单一应用化学除草剂相比,本措施对化学除草剂的品种、使用浓度、剂量及应用次数都有严格的限制,所选择的除草剂对水生生物及象甲安全,使用浓度、剂量、次数都大大低于常规用量,因此具有较高的安全性,对环境影响不大。(4)经济性。本措施以生物防治为主,在释放水葫芦象甲后,象甲可自我繁殖,建立种群,在达到一定数量后基本上不再需要人工增殖,因此具有一次投资、长期见效的优势,防治成本相对较低。目前比较成熟的方法是结合应用农达(0.45kg/hm2)和水葫芦象甲,既可在短期内有效控制水葫芦的生长和繁殖,又可留下足够的水葫芦枝叶供水葫芦象甲取食,同时该浓度的农达对水葫芦象甲的生长和繁殖都无明显影响,有助于水葫芦象甲建立稳定的种群,以利于对水葫芦中后期的生长进行有效的控制,在90d后,对水葫芦的防效在80%以上。上海交通大学近年来在研究水葫芦综合治理新方法,如应用植物生长抑制剂,喷施后,可有效抑制水葫芦营养生长,然后组织打捞,并将打捞出的水葫芦生产肥料加以利用。4.开发利用与现状4.1用于防治水体富营养化4.2用于饲料4.3用于肥料4.4用于产生沼气4.1用于防治水体富营养化水葫芦能大量吸收水体中的氮、磷等营养元素。据江苏省农业科学院2007年9月6日至11月6日进行的水葫芦生长试验,平均日生长量为0.33t/667m2,推算太湖流域水葫芦生长期为4月25日~11月15日,全生长期达200d,以此推算,水葫芦鲜重可达66t/667m2,干物质4.33t/亩。依据江苏省农业科学院2007年对太湖流域5个不同观测点采样分析,水葫芦植株干物质中氮、磷、钾的平均含量分别为3.07%、0.46%、5.70%。由此推算,放养1亩水葫芦可吸收氮、磷、钾分别为133、19.9、247kg。1m2的水葫芦可使1m3五类水体在2~3天内变成3类水体云南大学在滇池放养试验也获得几乎相同的结果。窦鸿身等依据太湖中水葫芦的放养试验结果推算,在7~8月间水葫芦每天约增重5~7t/hm2,可分别吸取水体中的氮8~11kg、磷1.3~1.8kg,同时对蓝藻有明显的抑制作用。在适宜条件下1hm2水葫芦能将800人排放的氮、磷元素当天吸收掉。此外,水葫芦还对酚、氰、农药等有机物有吸收、积累、分解和转化能力,而且对水中镉、铅、汞、铊、银、钴、锶等重金属也有去除作用。4.2用于饲料水葫芦在农村生态环境中占有较重要地位，因地制宜地放养水葫芦，对于推动畜牧业的发展，促进农业生产，维护生态平衡有着很重要的意义。水葫芦茎叶是猪和其它畜禽的优良饲料。据美国资料表明，美国某地生活污水塘中生长的水葫芦，其干物质中含粗蛋白23.4%，粗脂肪2.2%，氮3.74%，磷。.84%;水葫芦叶蛋白质氨基酸组成与大豆粗粉和棉子粗粉相似，其含量高于小麦、高粱和棉籽粉，其营养价值超过稻谷、燕麦、高粱和棉籽粉，与大豆粉、玉米粉不相上下，接近牛奶的水平。因而，水葫芦被称为人类潜在的蛋白质和“必要的氨基酸”来源。水葫芦捕集污水中的有害物质，主要贮存在根部，故一般用来净化污水的水葫芦，切除根后，仍可作饲料。上海青浦县将水葫芦加工成草粉饲料,饲养獭兔,并以兔粪和水葫芦的压滤液作为沼气发生源。该工程一年收集水葫芦12万t,并从水体中带出各类污染物质和有机物近2.2万t,年产獭兔25万只。4.3用于肥料

水葫芦干物质含氮量平均达2.5%以上,且C/N比只有15,是一种营养较丰富的有机肥源。上海市青浦区以水葫芦为主要原料,建成生产车间3000m2的有机肥厂,可日处理水葫芦50,t日产有机肥12t至2006年底已经累计生产有机肥产品1200