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Presten在Webb的基础上提出了确定本地种和外来种的9条准:

(1)化石证据:

从更新世时期有化石连续存在。

如无化石存在,则意味着物种是外来种,但这不是定论性的;

(2)历史证据:

有文献纪录的引种可证明为外来种。

早期存在的历史文献不能证明物种是本地种;

(3)栖息地:

局限于人工环境的种很可能是外来种。

应注意人工环境常受干扰,人们常把干扰地的本地杂草同外来种混淆;

(4)地理分布:

在植物中地理分隔虽然普遍存在,但物种出现地理上不连续时,暗示该种有可能是外来种;

(5)移植频度:

被移植到多个地方的物种可能是外来种,本地种多出现于特定的地方;

(6)遗传多样性:

隔离的种群出现遗传差异,这种种群可能是本地种;

外来种多有遗传变异,不同地方问出现均匀性;

(7)生殖方式:

完全进行无性生殖的本地种很少,缺乏种子生成的物种可能是外来种;

(8)引种方式:

物种人侵需要传播方式,解释物种引进的假说合理可行,说明物种是外来种;

(9)同寡食性昆虫的关系:

同亲缘关系近的本地种比,取食外来植物的动物少,严重缺少天敌的物种很可能是外来种。

尽管已经有了判断标准,但标准执行起来比较困难,加上我国历史积累资料不完善,因此判断一些物种是否为外来种比较困难。

1.3、外来植物入侵现状

我国在20世纪90年代初、中期开始关注外来种,但仅涉及个别危害性较大的物种,还有一些学者对本地区外来种进行了研究。

但从整体上看,缺乏对主要类群或整个植物区系的系统报道。

对一些现在危害比较小的、处于潜伏期的外来物种研究较少,危害也不清楚,乃至我国究竟有多少外来种都不清楚。

据国家环保局2003年公布的数据,我国共有外来入侵物种283种,其中陆生植物170种。

这些外来入侵物种每年对我国有关行业造成的直接经济损失为198.59亿元,其中,林牧渔业损失160.05亿元,豚草、紫茎泽兰等每年造成的经济损失都在10亿元以上;

对我国农林牧渔业和生态系统、物种资源造成的直接或间接经济损失达到1199.8亿元。

朱相云等2002年统计,中国豆科植物外来种有73属,158种(含亚种和变种)。

其中多数种类是我国引进栽培种类,并带来了较大的生态和经济效益,包括金合欢属(Acacia)8种,缅茄属(Afzelia)1种,合欢属(Albizia)2种,紫穗槐属(Amorpha)1种,落花生属(Arachis)1种,决明属(Cassia)17种,凤凰木属(Delonix)1种,刺桐属(Erythrina)3种,苜蓿属(Medicago)4种,草木犀属(Melilotus)1种,刺槐属(Robinia)4种等一。

朱世新(2005)概述了我国菊科植物外来种。

确认到目前为止中国菊科植物外来种有74属148种(含亚种),其中栽培种97种,主要属于向13葵族和堆心菊族,如金光菊、金鸡菊、大丽花、秋英(向13葵族)、万寿菊、天人菊(堆心菊族)等;

归化种22种;

生物入侵种29种,主要集中在向13葵族、泽兰族和紫菀族,如三裂蟛蜞菊、牛膝菊、豚草、三裂叶豚草、金腰箭(向日葵族)、紫茎泽兰、飞机草(泽兰族)、小蓬草、香丝草、钻叶紫菀(紫菀族)。

菊科植物外来种种类较多,在我国外来种中占据很大比例,且危害较大。

据报道,上海市的外来种有511种,其中菊科有67种,占上海外来植物区系的13.3%;

香港的外来植物共计238种,其中最主要的是菊科,有35种,占香港外来植物区系的14、7%。

《中国外来入侵种》一书记录中国常见或危害较严重的外来入侵种90种,隶属31科,其中菊科22种,占22.4%。

2、我国三种主要外来人侵植物概况

紫茎泽兰从缅甸自然进入云南,其原产地是墨西哥;

水葫芦从墨西哥引进用作饲料,而大米草是从英国南海岸引入用于促淤护堤。

3种外来入侵植物给我国当地的生产、生活等带来了极大的威胁,破坏了生态系统,影响了生物的多样性。

对它们的治理费用昂贵。

其繁殖力、适应性和抗逆性极强,竞争力也极强或本身拥有化感特性或特殊器官,同时又耐瘠、耐污。

并且在本地还缺乏有力的竞争生物和天敌,是3种外来入侵植物势不可挡,扩散蔓延的成灾机制。

致力于外来入侵植物的国家能力建设和综合治理是3种外来入侵植物的防除对策。

2.1紫茎泽兰(Eupatoriumadenophorum)

紫茎泽兰原产于中美洲的墨西哥和哥斯达黎加一带,在墨西哥,紫茎泽兰和它周围的植物相安无事。

通过风、海、交通工具等,紫茎泽兰已飘扬过海,在夏威夷、澳大利亚和东南亚迅速蔓延,成为这些地方的“墨西哥魔鬼草”。

紫茎泽兰是世界性的有害植物,每年以几十公里的速度向北、向东传播。

20世纪50年代从缅甸传入我国云南省,目前主要分布于滇、黔、桂、川四省区。

2.2水葫芦(Eichnorniacrassipes)

水葫芦是目前世界上危害最严重的多年生杂草,原产南美的墨西哥,现广泛分布于北美、亚洲、大洋洲和非洲的60多个国家,在世界多个国家爆发成灾。

20世纪30年代传入我国,50~60年代又误认为可作饲料投入滇池,也曾一度作为高产的水生饲料在我国南方许多地方推广、放养,从20世纪80年代开始,在我国南方许多河道泛滥成灾,殃及南方10多个省市。

2.3大米草(Spartinaangli)

大米草原产于英国南海岸,禾本科格兰马草属,宿根性强草本植物,具有发达的地下茎,通过地下茎和种子繁殖u。

我国20世纪60年代从英国引进20株大米草,引种成功后,1974年起先后在全国沿海开始大面积推广,现北起辽宁盘山,南至广东电白(均有分布,是世界上大米草种植面积最大的国家。

全国大米草总面积在3x10hm2以上,并以每年300hm多的速度蔓延。

大米草已由保滩固堤、促瘀造陆的先锋植物转变成为一种全球性害草,

3、外来植物入侵的过程及机制

3.1外来植物入侵的过程

一个外来物种从进入新环境到近乎霸占整个生境,通常要经历侵入、定居、适应、扩散4个阶段。

WilliamsonE31把生物入侵的各个环节划分为3次转移:

第1次转移是从进口到引入,称为逃逸;

第2次转移是从引人到建立种群,称为建群;

第3次转移是从建群到变成经济上有副作用的生物,即入侵种。

根据Williamson的“十数定律”推算,入侵种只占区域外来种的10%左右,可见并非所有的外来植物都能成为入侵植物。

但是,这些少数的入侵种一旦入侵成功,其破坏力和危害性极大。

3.2外来植物入侵机制

近年来,生物入侵机制一直是入侵生物学的重要研究领域,尤其是外来植物的入侵机制。

掌握外来植物的入侵机制,对防治外来植物入侵_丁作起很大作用。

根据国内外对此方面的研究报道,现将外来植物入侵机制归纳为以下几个方面。

3.2.1外来种的生物学与生态学特征

有较强的适应性和耐性,其入侵潜力就大,如耐阴性、耐贫瘠、耐污染等:

外来植物的繁殖能力和繁殖方式对它们是否能成功定居和扩散也起着关键作用,如能迅速产生大量的种子和幼苗,能由植物碎片发育成植株或以地下茎等方式进行

无性繁殖,则其成为人侵种的概率就大;

另外,靠种子繁殖的外来植物,其种子具有易传播、发芽率及生活率高、种群增长速度快等特性,都有利于外来植物的入侵扩展。

具有对营养物、水分、光等资源的掠夺能力强以及对干扰、放牧的高适应性等特性的外来植物.它们在新环境中将比本地种更具竞争优势或能占据本地植物的空余生态位,从而达到成功入侵。

外来植物的遗传特性对种群领域扩张的能力有着深远的影响。

例如有些外来植物可通过杂交或基因突变,降低了土著种的适合度,或导致新物种的起源,而这些新物种可能拥有亲代所没有的一些特性,入侵到亲代无法存活的环境中阎。

海岸盐性沼泽地中的强入侵种大米草(S.anglica)就是一个典型的例子。

3.2.2生态系统的可入侵性外来植物能人侵新栖息地的一个原因是此生境的群落组成结构相对简单,生物多样性较低.导致对外来种入侵的抵抗能力较弱。

认为物种组成丰富的群落较物种组成简单的群落对生物入侵的抵抗能力要强,这是因为相对比较简单的植物和动物群落,其缓冲能力弱,生态系统比较脆弱,其群落结构相对平衡易被打破。

近来的许多野外研究结果和数学模型也证明了群落生物多样性与群落对生物入侵的抵抗性之间呈正相关。

外来种容易造成入侵的另一个原因是人们普遍认为外来植物在入侵地没有天敌。

外来植物在新环境中如果缺乏原栖息地自然天敌的制约,就很可能会迅速扩张,其繁殖后代的速度常按几何级数增加,最终爆发入侵。

此外.外来植物入侵种还会通过释放一些化学物质来抑制或排斥本地种.从而达到入侵成功。

如豚草可释放酚酸类、聚乙炔、倍半萜内脂及甾醇等化感物质,对禾本科、菊科等一年生草本植物有强的抑制和排斥作用。

3.2.3环境条件变化

环境扰动是影响外来植物入侵的重要因子之一,人为或自然原因导致的环境扰动可能加速外来植物的入侵。

这些扰动通常有火灾、洪水、农业开垦、城市建设、湿地的水被排干、河流及湖泊的盐度或营养水平的改变等,这些干扰都能导致系统的土壤营养和水分条件发生变化.使得对变化环境适应能力差的土著群落生长受到严重影响甚至灭绝,从而降低本地种的丰富度,在群落中形成空的生态位,而使对不良环境有较大忍受力的外来植物迅速占有这些空余的生态位而成功入侵。

另外,气候、土壤等全球性变化也影响着外来植物的入侵。

气候变化是影响外来植物生存最重要的环境因素之一。

如果外来植物种被引入到一个与其原产地在气候方面相似的地区,该物种往往会在新的环境中很容易完成生活史,进一步成为一个入侵种。

例如,大气中CO浓度的增加会减慢某些植物群落的演替恢复,从而为外来植物进去群落提供了更多的机会,加快了外来植物的入侵过程:

氮化合物的增加使外来种能侵入一些原本土壤较贫瘠的地区,而生长缓慢的土著种则在竞争中处于不利地位。

4、外来人侵植物的成灾机制

4.1繁殖力、适应力极强

紫茎泽兰以种子繁殖为主,根与茎都能生长不定根,可无性繁殖。

每丛紫茎泽兰年可生产成熟种子69.53万粒。

四川凉山州80年代初仅盐源等地有零星分布,到1991年调查时有2930hm2,到1997年底已发展到26x10hm2,6年间扩展了802.98%,年平均以133.83%的速度蔓延扩展ol。

紫茎泽兰喜温暖多湿的环境,在水分充足,土壤肥沃,向阳开旷的自然草地、田埂、公路两旁、河沟两岸,荒地生长旺盛,在荫蔽的桐林亦能成片生长,即使是石缝、屋脊墙角、瘠薄的土壤也能生长u。

大米草具有发达的地下茎,靠地下及种子繁殖,单株大米草一年内可繁殖成几十株,甚至几百株,一株大米草可结种子几十甚至几百粒。

种子随浪漂流,传播蔓延。

大米草叶片上布满发达盐腺和气孔,在潮间带几乎均可生长。

大米草能在中潮带安家落户,栽种成活。

水葫芦是典型水生维管束植物,兼有无性和有性繁殖功能,主要以匍匐枝无性繁殖,一匍匐枝可在5d内形成一新的植株,发生区域往往形成单一优势种群,覆盖度达100%。

4.2竞争力强,形成优势种群

紫茎泽兰需光耐阴,苗期可以在荫蔽的林间生长,耐瘠,在路边,墙角等处生长,并将本地物种压制下去。

紫茎泽兰对许多害虫有忌避作用或毒杀作用。

目前利用生物防治紫茎泽兰的泽兰实蝇(ProcecidocharesutilisStone)都是从紫茎泽兰的原产地墨西哥等地引进。

紫茎泽兰通过地上部分化感物质的挥发和地上部分和凋落物中的水溶性化感物质的淋溶等途径抑制邻近植物的生长,在竞争生长中,处于优势地位,形成优势种群,其中的鉴定的强化感活性物质为9一酮一泽兰酮。

水葫芦主要通过匍匐枝迅速繁衍,呈指数级数生长,在富营养化的水体中,往往引起疯长,对其它水生植物的竞争抑制极强。

许多水生植物可以与水葫芦进行竞争生长,如:

李氏禾(游草)、水藻、萍等,但是在水葫芦出现的区域,往往使这些水生植物处于劣势,最终形成优势种群,有的甚至100%覆盖。

而利用天敌,如水葫芦象甲(NeochetinaeichhorniaeWarner),水葫芦螟蛾(Sameodesalbiguttalis)和叶螨(Drthogalumnatere—brantis)等防治水葫芦,基本从原产地引入1。

孙文浩等发现水葫芦使藻类的光合作用显著降低,叶绿素a遭到破坏,细胞还原1vrc的能力下降。

郑师章等研究认为水葫芦分泌化感物质对金黄色葡萄球菌(SlaphylococcusauT"

eu$)产生明显的抑菌作用。

大米草由于叶片布满发达盐腺L3。

,耐盐碱,根系深扎,盘根错节,植株高大,与本地植物竞争生长空间,致使海滩上大片红树林消失。

4.3牲畜和害虫忌避紫茎泽兰耐瘠,枝叶有毒,对牲畜有毒害甚至致死作用,在新的生境中往往对害虫有忌避作用.

5、外来人侵植物的危害

5.1、危害特点

5.1.1导致生物多样性丧失大米草使海涂的红树林消失,虾类、贝类、藻类、章鱼、跳鱼等数量锐减,甚至频临绝迹。

紫茎泽兰在与其它植物的竞争中往往容易形成单一优势种群,而将本地的物种挤垮。

水葫芦与本地植物竞争光、氧和生长空间,使大量本地水生植物种群密度降低,甚至灭绝,云南省昆明市滇池,在水葫芦覆盖度达100%的水域,其它群落水生生物几乎为零,滇池中原有15种鱼类,已减产至5种。

5.1.2影响农林牧渔生产和环境安全紫茎泽兰入侵天然草地3年后,覆盖度达85%~95%以上,而牧草减少70.1%~79.36%,产草量仅2400~2940kg.hm2,此外,天然草地失去放牧利用价值;

紫茎泽兰引起马属动物哮喘病,烂蹄病,牲畜误食引起腹泻、脱毛、母畜流产、痉挛,甚至窒息而死。

紫茎泽兰使地力衰竭,农林业作业困难,产量下降。

大米草阻塞航道,淤积滩涂,影响航运、滩涂养殖,减少海水交换量,影响生物量。

水葫芦堵塞河道,引发水灾,影响水渠灌溉,阻碍水力发电,危及水厂的安全生产,引发二次污染,卫生害虫栖息,影响人类健康

5.2外来植物入侵的主要危害

5.2.1导致生态破坏

外来种入侵是导致本地物种多样性丧失的威胁之一、其影响程度仅次于生境破碎化的影响。

外来植物与本地植物竞争水分、光、养分及生存的空间或分泌对本地植物有抑制作用的化感物质等排斥本地物种,造成本地种减少甚至灭绝,降低当地生物多样性,形成大面积单优群落,影响生态系统稳定性.导致其功能退化外来入侵种可改变土壤水分和营养元素的循环,加剧土壤侵蚀,改变新生境的火周期和火频率。

如金合欢属157caciaMil1.)植物入侵南非灌丛后改变了土壤氮循环,柽柳fTamarixramosessima)入侵美国后改变了入侵地的地下水位嗍,海南和雷州半岛广泛种植的桉树(Eucalyptusspp.),由于大量吸收土壤的水分,造成土壤干燥,使土壤肥力下降。

5.2.2影响遗传多样性

随着生境片段化,残存的次生植被常被入侵种分割、包围和渗透。

使本土生物种群进一步破碎化,造成一些植被的近亲繁殖和遗传漂变。

外来植物入侵种与近缘本地种杂交,发生遗传物质交换,产生新的基因型或具有杂种优势的新种,可能会导致本地种的遗传侵蚀,或因更高的适合度而导致本地种的灭绝。

如互花米草(Spartinaaltern~floray)与欧洲米草.maritime1的杂交后代大米草是海岸盐性沼泽地中的强入侵种.研究发现它的种群是由少量的杂交个体发展而来的Fn]。

5.2.3危害社会文化及人类健康

除生态危害外,外来人侵物种也对社会、文化和经济造成巨大的危害,并对人体健康构成威胁。

据报道,外来植物在美国引起的经济损失每年为366亿美元。

我国外来植物入侵造成的经济损失目前还没有确切的数字,但每年用于农业杂草清除和除草剂施用的费用已是十分巨大ll4]。

外来种人侵影响当地的农业、林业、畜牧业和渔业,使产品的产量和质量下降,从而使收入减少。

如:

紫茎泽兰入侵天然草地3年后,使牧草减少7O.1%~79.63%,天然草地因此失去了放牧价值;

另外。

外来植物通过影响

或改变自然景观.使当地的旅游业和娱乐业受到一定程度的影响

6、外来人侵植物的防除对策

6.1人工除草对发生灾变的区域,应加强指导,全民动员,人工挖除、铲除或打捞。

妥善处理除去的紫茎泽兰、大米草和打捞上的水葫芦,防止成为新的污染源。

紫茎泽兰、大米草应晒干烧毁,水葫芦脱水后晒干烧毁或深埋。

紫茎泽兰被挖处,应及时覆盖上速生茂盛的人工牧草或树种,竞争控制有毒紫茎泽兰的复发。

6.2化学和生物防治相结合控制杂草用化学方法控制紫茎泽兰的扩散蔓延,如用0.6%~0.85%的2,4一D溶液,或每亩用10%草甘膦水剂1000~1500ml,2,4一D250g加敌草隆500g,于紫茎泽兰营养器官生长旺盛时期喷雾防效较好。

从原产地墨西哥引进的紫茎泽兰的专性天敌泽兰实蝇用于防治紫茎泽兰,效果较好。

紫茎泽兰叶斑病真菌泽兰尾孢菌(CercosporaeupatoriiPeck)引起叶子被侵染组织失绿,使植物的生长受阻。

用链格孢菌(AlternariaalternataFr.Keissler)),菌株的菌丝体发展为的真菌除草剂是极有潜力的防除紫茎泽兰的真菌除草剂L6.3化学防治、真菌除草剂和专食性天敌昆虫协同防除

应注意化学除草剂剂量,以免对天敌产生负面影响。

用水葫芦的专性昆虫水葫芦象甲配合化学除草剂防除和控制水葫芦是有效的防除对策,直接在有象甲的水葫芦上喷施除草剂农达既可有效控制水葫芦的生长,又可保留一定种群数量的象甲,农达以0.45kg·

hm较为适宜,与象甲配合时,只要使用正常用量的1/10农达制剂,就可获得十分显著的控制效果。

单用化学除草剂防除水葫芦,应注意水葫芦枯死后下沉,对河道淤积,还要注意二次污染问题。

有关大米草生物防治的报道较少.目前国外绝大部分研究都倾向于开发对水生生物低毒的化学除草剂,由于大米草拥有盐腺,同时又存在潮涨潮落的问题,至今尚未研究出一种安全有效的大米草除草剂。

6.4谨慎引种外来物种紫茎泽兰、水葫芦和大米草

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