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杂草科学 2004年第3期
文章编号:1003-935X(2004)03-0006-04
中国水葫芦危害、防治及开发利用
王一专,吴竞仑
(江苏省农业科学院植物保护研究所,江苏南京210014)
摘要:本文系统阐述了目前国内水葫芦的生态分布与危害程度,分析比较了各种治理手段的优缺点,并提出了具有代表性的水葫芦利用与开发途径。 关键词:水葫芦;危害;治理;开发 中图分类号:S451 文献标识码:A
水葫芦(EichhorniacrassipesSolms)为雨久花科凤眼莲属多年生水生草本植物,又名凤眼莲、假水仙、洋水仙等,原产南美,20世纪30年代传入我国,60~70年代作为畜禽饲料推广[1,2]。随着饲料工业的发展,逐渐被废弃并逸为野生。在全国性的保护中国生物多样性网站(http;//www.chinabiodiversity.com)及/中国环境与发展国际合作委员会生态安全课题组0正式发表的5中国外来入侵种6的名录里,都将水葫芦列入外来入侵种。1 水葫芦的生态学特性
水葫芦在气温13e开始繁殖,气温39e时仍能繁殖,它兼有无性和有性繁殖功能,尤以无性繁殖为主,种群恢复和扩散能力极强。水葫芦喜生于温暖、向阳和富含有机质的静水中,在适宜的条件下每
收稿日期:2004-08-28
作者简介:王一专(1977-),男,安徽安庆人,硕士,主要从事杂草科学研究工作。Tel:(025)84390228;E-mail:wyzzmail@sina.com。
5d就能繁殖1棵新植株,每天能增加20%~30%的生物量,是世界上生长、繁殖最快的水生植物之一。云南省昆明的小区试验表明,水葫芦在河道或湖面上周年发生,常年覆盖水面,是单一优势种。5月份
随气温迅速升高,植株高度增加,但随着个体的增大,群体密度减小。到9月份,植株高度最大(最高为88cm),密度则降至最低(34株/m)。10月份气温渐低,老植株死亡,新叶或新植株长势缓慢并逐渐停止生长。冬季水葫芦中央和基部仍保持绿色,并未死亡,翌年春季气温回升,分枝大量出现,群体密度增加,5月份达到顶峰,最高为114株/m。2 我国水葫芦的分布与危害情况
由于水葫芦强大的繁殖能力,且作为外来入侵种在我国缺乏天敌制约,导致其在我国南方水域快速蔓延,同时我国水体富营养化程度的加剧,也起了推波助澜的作用。近年来,该草已在我国南方17个省(市、自治区)蔓延成灾,带来极大的生态和社会危害。在上海,水葫芦甚至被称为/水上绿魔0。
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王一专等:中国水葫芦危害、防治及开发利用
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2.1 生态危害
水葫芦的快速繁殖,会覆盖水面,造成激烈的种内竞争,导致腐烂死亡,污染水体,加剧水体富营养
化程度。密集的水葫芦降低了光线对水体的穿透能力,增加水中二氧化碳的浓度,降低水中溶氧量,妨碍其他水生生物的生长而造成生态链失去平衡,对生态系统造成不可逆转的破坏,导致生物多样性丧失、生态灾害频发,有些学者将之列为/世界十大害草0之一[2,3]。
2.2 社会危害
大量的水葫芦漂集于河道湖面,堵塞河道,影响航运,阻碍排灌,在汛期阻碍水流,并降低水产品产量、质量,严重影响运输业、旅游业和水产养殖业的发展。滇池、太湖、黄浦江及武昌东湖等南方著名水体,水葫芦泛滥成灾,近年来的暖冬天气甚至造成水葫芦反季节生长。
治理水葫芦消耗了大量社会财富,造成了巨大的经济损失,有关方面耗费巨资却无法根治。1999年浙江省温州市打捞水葫芦总投入1000万元人民币,1999年福建莆田市打捞水葫芦总投资500万元人民币。水葫芦在云南滇池的覆盖面积曾达1000hm2以上,为迎接世博会耗费了巨资治理滇池,但目前滇池外海的防治效果并不理想,仍有逐年扩大的趋势。在台湾省,水葫芦发生为害的河道或排水渠达476条,面积约6.1万hm,每年的防治费用达上亿元台币。2001年上海为迎接APEC会议投巨资打捞水葫芦,但效果并不理想,2002年仅用于打捞的资金就达8000余万元3 水葫芦治理
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[5]。
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. [4]
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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[6,7]。
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[9],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[10]、特立尼达[11,12,13]、阿根廷[14]、美国佛罗里达[15,16,17,18],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,[19]
[8]
。
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杂草科学 2004年第3期
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[21]。(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 水葫芦的开发利用途径及现状
目前我国部分地区水葫芦泛滥,防治的总体成,,害,变废为宝。研究表明,水葫芦的吸污能力在所有水草中是最强的。在适宜条件下,1hm2水葫芦能将800人1d排放的氮、磷元素吸收掉。据测定,24h内1g干重水葫芦能从污水中除去镉0.67mg、铅0.176mg、汞0.150mg、银0.65mg、钴0.57mg、锶0.54mg。水葫芦对农药和其他人工合成化合物等有极强的富集能力,同时,其根系分泌出的物质,可有效降解毒杀酚、灭蚊灵、氰等多种有机毒物。一般情况下,3年时间内就可将污水净化到常用水质标准,而投资不足现行治污工程的20%。因此,栽培水葫芦可作为城市湖泊水质修复与保持技术体系的重要措施之一。另外,水葫芦含有丰富的粗蛋白、粗脂肪、氨基酸、胡萝卜素、总黄酮等营养物质和多种微量元素,繁殖快,产量高,水面年产量在900t/hm以上,是极具开发潜力的物种。
4.1 水葫芦的简单利用和深度开发途径
目前很多地方正在尝试对水葫芦的利用与开发,较为成功的有:(1)可将水葫芦的花、嫩叶、茎作为蔬菜食用(尽管水葫芦是在富营养化水体中生长的植株,但只要不是重工业区、钢铁厂旁生长的水葫芦,其有害部分仅限于其根须部,茎叶部分就跟普通蔬菜一般,可放心食用),也可将水葫芦叶、茎切碎用作畜、禽、草鱼等的青饲料。而前两种利用方法剩余的根和枯叶则可作为制作复合肥料的原料。(2)通过榨取水葫芦鲜汁,从中提取营养素,加工提炼食品、保健品、药品及营养添加剂。按1hm2水面年产水葫芦900t,则可提取鲜汁600t。鲜汁可进一步萃取干粉,作为一种高级营养素用作食品或饮料的营养添加剂,也可作为保健品和药品。湖北利达发展股份有限公司成功开发并生产了17万瓶水葫芦功能饮料,很快销售一空,显示了这一开发途径良好的市场潜力。而剩余的干渣、根和枯叶,也可生产复合肥料。水葫芦榨汁后的干渣约占10%,即30t/hm2,以40%的配比,可生产复合肥料75t。据测算,按此模式开发水葫芦,水面最低收入可达382.5万元/hm2,最高收入可达1185万元/hm2。(3)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。
4.2 水葫芦开发利用现状及面临的主要问题目前,水葫芦的开发利用多局限于科研机构的,2
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此其实际应用价值及市场前景并不明确。
许多企业认为,水葫芦确有利用价值,产业化不成问题,但仍有如下顾虑:首先,水葫芦打捞等清理
成本太高。据测算,总投资600万元,日加工新鲜水葫芦16t的项目,约需政府无偿资助资金150万元,方可实现微利或持平。其次,企业担心一旦集中整治后,水葫芦泛滥势头得到有效遏制,这些企业将面临/无米以炊0的尴尬局面。这就涉及到水葫芦的分步开发,有序利用问题。再次,企业普遍对这种高污染植物开发出的产品市场信心不足。5 对未来水葫芦开发利用的思索
总体思路:在短期内水体富营养化趋势不可逆转的大趋势下,要做好水葫芦的治理开发工作,应调整思路、因地制宜、因势利导、变废为宝。解决水葫芦问题的核心是开发利用,趋利避害,同时必须充分重视并利用水葫芦的治污特性。
基本原则:尽早治理,综合治理,分步治理,有序利用,实现产业化。分别情况,有的治理,有的开发。河治理,湖开发,景观适度治理,保留一定数量起去污作用。联系实际,多解决问题,同时要避免在解决了水葫芦泛滥问题之后带来的新问题。
资金来源:以企业为主,市场为导向,联合科研单位,争取政府支持,开发技术上可行、经济上合理、工艺简单的水葫芦处理方法,以打开水葫芦资源化利用的途径,形成良性循环。
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