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消浪护堤“功臣”反成入侵者,这一仗不得不打!

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初冬时节,山东黄河三角洲国家级自然保护区,不时有燕鸥、苍鹭、东方白鹳等鸟儿驻足觅食,一望无际的芦苇随风摇动,野大豆、罗布麻、柽柳、白茅静静积攒养分等待下一个春天。

但在2020年之前,这里可不是这样的场景,彼时互花米草已经大面积泛滥和扩张。蛤蜊、小螃蟹等底栖生物几乎灭绝;鸟类更是连一个落脚的地方都没有,也没有觅食的对象。

自1979年我国引入护花米草以来,该物种在沿海地区迅速扩张。虽然互花米草曾是一些沿海地区消浪护堤的“功臣”,但随着经济社会发展、堤防建设水平提高,其防护功能已成历史,“霸道”底色却越发凸显——互花米草快速增长和扩散侵占了本地生物栖息生境,导致底栖动物适宜生境和大型水鸟栖息环境丧失,区域内生态功能丧失,生态系统多样性退化。2003年,互花米草被列入16种中国第一批外来入侵物种名单,也被国际自然保护联盟(I-UCN)列为全球最危险的100种外来入侵物种之一。

一场互花米草防治攻坚战悄然打响。

文丨崔赫翾 瞭望智库

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生物堤坝

我国海岸线绵长曲折,台风频发,红树植物相对而言生长较慢且无法在浙江以北的地区生存,种什么来作为消浪固堤的先锋植物成为科学家们一直以来努力探索的问题。

1963年除夕,南京大学仲崇信教授带着500多粒大米草种子从英国回到祖国。之所以选择大米草是因为他在美国攻读生态学期间,在英国学者威尔斯所著《生命的科学》一书中看到这样一句话:“从古至今和海浪作斗争取得胜利的只有大米草。”

经过大量的试验和探索后,仲崇信将大米草种在海滩上。此后,他每天夜里两点钟起床步行至6里外的海滩,观察海潮情况,披星戴月、风雨无阻。有了大米草的保护,即使多次遭台风侵袭,绝大部分海堤仍能安然无恙,不仅如此,大米草的秆叶可饲养牲畜,作绿肥、燃料或造纸原料等,因此也深受农民们的喜爱。此后,为了提高海滩植被的生产力,一种比大米草植株更大,更适应海水种植的植物——互花米草入进了仲崇信的视野。

首先,互花米草繁殖力强大。据研究,一株互花米草最多能产生超过600粒种子,一平方米的区域足以产生几百万颗种子。这些种子随潮漂流,见土扎根。除了种子繁殖这种有性繁殖方式以外,互花米草还可以通过根系进行无性繁殖,在人工清除的时候,如果处理不彻底,被折断的每一条残根,都可以成长为一棵新株。

其次,适应高盐环境。因海水含盐量较高,绝大多数植物都无法在海水中正常生长。但互花米草的叶片上面布满了能分泌盐分的细孔,被称为盐腺。海水中的盐可以通过盐腺排出来。此外,互花米草还有强大的通气组织,在淹水环境下,它也能像水稻那样照样生长良好。研究证实,互花米草可忍耐每天12小时的高盐度海水浸泡。

最后,互花米草根强苗壮。它的主要根群分布在大约30厘米深的土壤范围内,但是健壮的植株根系能深扎到近1米深的土层以下。强大的根系为植株在海水的反复侵袭之下保持顽强的生存能力提供了强有力的支持,也为地面上的茎秆生长提供了来自更深层土壤中的养分,从而使互花米草能长成2-3米的“高个子”。

1979年,仲崇信从美国东海岸引进了互花米草,在南京试种的效果较好,于是以福建省福州市的罗源湾为起点,向全国沿海地区推广。互花米草的分布区域逐渐扩展,北至辽宁盘锦,南至广西合浦,几乎已遍布东部沿海地区。

中国科学院烟台海岸带研究所研究员谢宝华博士说:“在一些地区,互花米草连绵分布,形成宽度可达几公里、高度1-2米的“生物堤坝”,其防风消浪的能力会很强。” 1994年台风登陆浙江温州,狂风巨浪摧毁70%的石筑海堤,只有一段15公里的海堤因堤外200米宽的互花米草带而得以幸免。

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生态“杀手”

但是,人类高估了互花米草的“善意”和自身的控场能力。互花米草在毫无节制的蔓延过程中,逐渐显露出其生态“杀手”的一面:

互花米草扩张速度快,能够迅速形成单一植被群落,通过种间竞争,威胁本土原生植物的生存空间。举个例子,20世纪90年代中期开始,互花米草在上海东滩快速生长,其扩散速度是芦苇等土著物种的3至5倍。截至2011年,互花米草的分布面积已达到约21平方公里,并仍以每年约4平方公里的速度向保护区核心区扩张。这样的霸道扩张,让本土植物海三棱藨草基本消失。

海三棱藨草的消失,也意味着鸟类栖息地的丧失。

每年3、4月,迁徙的鸻鹬类自遥远的南方飞来。比如大滨鹬,春天迁徙离开澳大利亚时,体重250克左右,在5000公里的飞行过程中,体重会减少一半,到达东滩时,体重只有约100克。因此,它们迫切需要栖息地,进行休息和补充能量,才能继续向北方飞行,完成迁徙活动。在东滩歇脚时,海三棱藨草才刚开始萌芽,幼苗低矮稀疏,不会影响它们在草苗间漫步觅食;而互花米草有越冬苗,4月时其群落高度已经达到半米,覆盖了六成的滩地,给鸟类觅食带来很大困难。比如白头鹤,它是以海三棱藨草的地下球茎和根茎为食,互花米草的竞争式生长挤兑了这些食源的生长空间,导致食源减少。

不仅是在长江口,福建是东亚-澳大利西亚鸟类迁飞路线的途经点,也是勺嘴鹬、大杓鹬等珍稀鸟类在长距离迁徙过程中的一个重要停歇点。但数据显示,互花米草所侵占的滩涂底栖动物密度降低了60%,鸟类觅食、栖息环境大幅度减少。有专家预测,互花米草无节制的发展,将导致一些珍稀濒危鸟类的消失。

受伤的不只是海鸟。这些“霸道”的植物还与滩涂养殖产品争夺营养物质,使沿海养殖的贝类、蟹类、藻类、鱼类等产量下降或缺氧死亡。福建省福安市溪尾镇溪邳村村民欧增发深有感触。他说:“养殖业是村民增收致富的重要产业。然而过去,密密麻麻的互花米草长满整片滩涂,船只停靠空间被挤占,许多海洋生物和鸟类的生存空间也被严重破坏,部分滩涂甚至无法继续养殖。”

根据华东师范大学河口海岸学国家重点实验室的研究者张利权和同事的研究,从1997年到2003年,上海长江河口九段沙的互花米草面积增加了15倍,年化增长率为59%。2003年,互花米草被列入中国第一批外来入侵物种名单,也被国际自然保护联盟(I-UCN)列为全球最危险的100种外来入侵物种之一。这一年,互花米草已经覆盖了上海滩涂的四分之一。2007年,我国至少有10个省份出现了互花米草。2021年,华师大河口海岸学国家重点实验室的研究者田波和同事通过遥感数据发现,我国沿海盐沼面积的48.3%已经被互花米草占领。

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斩草除根

早在上世纪90年代末,就已经有学者提出“米草蔓延成灾”的危害,并建议在实施治理工程前做周密的研究,制定因地制宜的根治方案等。之后随着生物入侵成为中国生态学界新的研究热点,互花米草的危害性也被进一步地揭示,一场互花米草的治理攻坚战迫在眉睫。但治理互花米草绝非易事,放眼全世界也是一大难题。即便在其原产地美国,也只是采用除草剂进行化学治理,代价是严重破坏了环境。

福建省福安市溪尾镇溪邳村附近滩涂在除治互花米草后,种上了红树林并开展滩涂养殖(2023年2月16日摄,无人机照片)。新华社记者 林善传 摄

目前关于互花米草的清除手段主要有物理、化学、生物以及综合治理方法。

先说物理控制。物理防治主要通过刈割、翻耕、挖掘等手段,抑制互花米草的光合或者呼吸作用,在短时间内有效控制其生长繁殖。物理措施大多简单、易于操作,但成本高,需投入大量人力资源。例如单次刈割不能有效抑制互花米草的生长,需进行多次处理。物理法不可避免地产生较大的环境扰动,尤其对土壤、底栖生物的影响较为显著。后期需投入较大的精力进行恢复。

再说化学控制。化学治理技术一般是施用除草剂灭杀互花米草,操作简单,但目前关于除草剂对环境和生物影响的评估不够全面,且一般是短期评估,因此化学治理技术不宜大面积应用。目前主要使用的两种除草药剂分别是25%浓度的咪唑烟酸和盖草能,后者药性强,见效快,但未能获得在滩涂等湿地环境上使用的批准,且其对环境的影响尚需进一步分析。

最后还有生物控制,即引入天敌和物种替代。光蝉、玉黍螺等食草动物可以降低互花米草的生长繁殖数量,但容易造成二次入侵,我国还未采用这种方法。有研究称麋鹿会采食互花米草的嫩叶嫩茎,在一定范围内抑制互花米草蔓延,但是否扩大麋鹿的引入数量,还需谨慎观察、研究。

芦苇替代的方法有过尝试,尚未成功。广东省珠海市在淇澳岛用速生红树无瓣海桑替代互花米草,取得了很好的治理效果。但无瓣海桑也是外来物种,其应用仍存争议。

综合防治是基于各种方法的优点,将它们结合起来控制互花米草,达到比单一措施更好的防治效果。上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区修筑25千米堤坝阻挡互花米草扩张,并采用“围、割、淹、晒、种、调”的综合治理方案对互花米草进行了规模化治理,并成功控制了项目实施区域内的互花米草生长和扩张,互花米草灭除率达95%以上,土著物种芦苇、海三棱藨草等逐步恢复。

20世纪90年代初,互花米草被引种至东营,用于海堤防护。2010年后进入爆发期,迅速蔓延扩散到黄河三角洲潮间带,总面积一度超过1万公顷,严重威胁黄河入海口湿地生态系统和海岸带生态系统安全。

“互花米草生长的浅海滩涂原本是盐地碱蓬、海草床等的地盘,它扎根后,长得又密,根扎得又深,其他生物的生长空间全部被挤占了,形成‘绿色沙漠’。” 山东黄河三角洲国家级自然保护区管委会科研中心主任周立城说。尤其是在互花米草生长密集的区域,海流减缓,潮沟淤塞,形成了生物堤坝。“它的肆意扩张影响了潮间带水文连通,贝类、蟹类等底栖生物窒息死亡,受食物链影响,鸟类也大量减少。”

2016年,中国科学院烟台海岸带研究所联合山东黄河三角洲国家级自然保护区管委会开始在黄河三角洲开展互花米草入侵机制与治理技术科研攻关,建立了适宜不同潮滩生境的互花米草治理关键技术体系,主要包括贴地刈割、“刈割+翻耕”和“刈割+梯田式围淹”等方法。

据周立城介绍,翻耕是通过捣碎茎秆和根系让其死亡;围淹则是自贴近地皮处刈割互花米草,然后做一些充填膜带,修建相互连接的堤坝,涨潮的时候把水引进来,落潮的时候让水在里面蓄存,对刈割后的互花米草根茬持续淹水,让其窒息死亡。

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让物种回家

除了对互花米草“斩草除根”之外,全链条的治理更为重要。

2023年,国家林草局发布“互花米草可持续治理技术研发”应急揭榜挂帅项目榜单。项目研发时限两年,经费1000万元。项目榜单明确,对项目申报者无年龄、学历和职称等要求,主要按照“谁能干就让谁干”的原则确定揭榜团队。

北京师范大学环境学院副教授谢湉,是“悬赏”千万求治互花米草揭榜挂帅项目的揭榜人之一。2012年,谢湉的博士研究课题选择了黄河口滨海湿地生态保护与修复,从此开启了他在“大河之洲”的守望。

相比“除草”, 谢湉和他的团队把更多精力投注在除草之后的生态修复。在谢湉看来,互花米草只是滨海湿地的一部分,清除互花米草后如何与邻近的生态系统协同,如何将本土植物进行恢复是目前互花米草治理需要尤其重视的部分。

大面积的互花米草被清除,如果没有后续的治理将导致生态位缺失。新的种子飘进来,或者随着潮沟进来,就又生根了,前期就白清除了。几年时间肯定全部都长回来。

冬天的黄河三角洲,滩涂之上,可以看到一团团、一片片零星的暗红色。这就是盐地碱蓬,是被互花米草大面积“逼退”的黄河三角洲土著物种,也是谢湉重点引种回家的对象。每亩碱蓬地每年能吸收盐分三四百公斤,还能降低土壤中重金属的含量,改良土壤肥度。不仅如此,盐地碱蓬群落还是生命的乐园。每年4月,国家一级保护动物黑嘴鸥都会成群结队地迁徙至此,繁衍后代。

“在滩涂上修复盐地碱蓬时,种子扩散与萌发阶段是其最脆弱的时期。此时种子被潮汐反复冲刷,缺少停留的机会。土壤高盐以及频发的‘春旱’也阻碍种子萌发。”谢湉说。

好不容易抢回来的生态位不能撂荒。谢湉在一次次实践中发现,在自然湿地中,由于潮汐侵蚀、泥沙或生物质沉积、动物挖掘等形成了坑洼与凸起的微地形结构。具有高低起伏的异质性的地形通常表现出比均质平坦的湿地更好的生态功能。厘米级变化的微地形对于盐地碱蓬的定植至关重要——既可提高秋冬季盐地碱蓬种子的截留效率,其坑洼地形中的低盐环境又为春季早期的种子萌发提供了适宜条件。

谢湉团队通过人为模拟天然坑洞或动物挖掘产生的凹凸异质性地表,对已经退化的盐地碱蓬湿地进行恢复。谢湉说:“目前,保护区内已经开展了上千公顷的微地形营造修复工程。修复后,盐地碱蓬植株密度超过20株/平方米,由修复前的裸斑转变为盐地碱蓬群落。”

在更广阔的区域,黄河三角洲国家级自然保护区以互花米草入侵前的原生生态系统作为参照,协同推进互花米草治理、盐地碱蓬修复、海草床修复和底栖生物增殖四大工程。截至目前,累计恢复盐地碱蓬、海草床5.2万亩,湿地面积增加188平方公里,增长了12.3%。

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后半场战役打响

2023年初,国家林草局等五部门会同国务院有关部门印发了《互花米草防治专项行动计划(2022—2025年)》,提出了力争到2025年全国互花米草得到有效治理,各省份清除率达到90%以上的目标。这一行动计划无疑是为沿海各省份打赢互花米草围剿战,实现全面构建坚实的海岸带生态安全屏障的目标注入了一剂强心针。

2023年11月28日,在第二次全国互花米草防治工作现场会上,国家林草局有关负责人表示,福建、山东、辽宁、海南等省已完成全域范围内的互花米草清除,全面转入管护和生态修复阶段。截至10月底,各省份已清除互花米草45万亩。

“当前,全国的互花米草除治工作正在如火如荼地开展,也取得了不错的阶段性成效,但斩草除根仅仅完成了互花米草除治的第一步,监测管养、生态修复的‘后半场战役’才刚刚打响。”北京林业大学教授张明祥说道。

在谢宝华看来,我国互花米草防治难点在于管理。“互花米草治理是新兴事务,不是简单的水利土木工程。不少政府部门和施工单位不够重视,缺乏过程监管;很多防治实施方案的编制人员并非真正的互花米草治理技术人员,这些因素很可能使互花米草治理成效难如人意。”

此外,由于互花米草防控的难度和成本很高, 有专家认为,一方面应积极探索经济有效的控制措施以扼制其扩散速率, 将其对生态系统的危害降到最低;另一方面应转换思维方式, 充分利用互花米草生长迅速和抗逆性强等特点, 将其作为一种资源加以利用, 通过资源化开发达到“化害为利、变废为宝”的目的。防控与利用相结合, 有可能收获生态和经济的双重效益。

互花米草除治工作是一场持久战。张明祥表示,如何推进生态修复与生态提升,重塑滨海湿地亮丽风景线,任重道远。

参考资料:

1. 入侵植物互花米草防治:理念、 技术与实践丨谢宝华 韩广轩《中国科学院院刊》, 2023-12;

2. 26天斩草除根!厦门完成互花米草除治任务,厦门日报,2022-11-04;

3. 互花米草防治一场不得不打的植物入侵之战丨绿色中国,2023-02-20;

4. 揭榜挂帅,锁定入侵者互花米草丨中国绿色时报,2023-08-04。

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