13种观赏草引种的生物安全性初探

2012-08-20赵天荣蔡建岗施永泰倪建刚

草业科学 2012年4期

赵天荣，蔡建岗，施永泰，倪建刚，林波

（宁波市农业科学研究院，浙江宁波315040）

近年来，城市园林植物的引种工作促进了我国城市园林绿化的发展。不仅为人们生产活动和资源利用提供了便利，同时对植物资源保存和种群扩大及其资源的可持续性利用具有决定性的意义。据统计，截至1970年，我国从世界各地引入的植物有267科，837种，占中国栽培植物的25%～33%［1］。但由于植物引种造成的外来物种入侵，通过改变所侵入的自然生态系统、降低物种多样性而对当地社会、文化甚至人们的健康产生严重危害，另外对农业、林业、畜牧业、水产业、园艺等可带来直接经济危害［2］。每年外来物种入侵，给世界各国造成的经济损失，高达数千亿美元。我国由少数几种外来入侵种所导致的直接经济损失每年就高达574亿人民币，由此引起的生态系统平衡改变、生物多样性事故带来的间接损失更是无法估计［3］。在国际生态学领域，外来种生态入侵问题已成为一个新的热点。

各种形式的国际间园艺材料交流活动相当频繁，使城市园林植物引种这一行业，成为最有可能造成生物入侵的行业之一。一个物种能否成功入侵取决于物种本身的生物学特性（如生长快，竞争能力强，繁殖方式多样，繁殖能力高，扩散能力强，具有快速进化的特性等）以及环境的可入侵性（如缺乏天敌，具有空生态位，气候条件与其原产地相似，人类活动的干扰强度大等）［4］。在植物引种工作中，需要认真总结前人引种的经验教训，用科学的理论和方法来指导引种实践。对引种植物的生态学主要特征进行研究，对其传播入侵能力、对环境的适应能力、生命力、竞争力、抗干扰能力等有比较深入的了解，选择性地引进植物，才能有效防止生物入侵，确保生态安全［5］。园林植物引种所带来的入侵生物不仅包括植物，而且还可能随着植物材料夹带进来危险性昆虫和微生物，形成微生物和昆虫入侵，后者更具有隐蔽性，危害极大，值得引种工作者注意。我国对外来入侵生物的研究刚刚起步，目前有关外来入侵生物的知识还不足以准确地进行风险评估和设计有效的防治措施，入侵生物学、入侵生态学方面的研究基础薄弱。随着观赏草的大量应用，环境的生态安全越来越受到关注。本研究针对引入的13个观赏草品种的生态学主要特征进行研究，从种子、不定根、检疫性病虫害3个方面分析是否存在生物入侵的风险，并就其生态适应性和在景观应用中的安全性进行分析，以期为其在园林景观中的安全应用提供依据。

1 材料与方法

1．1 试验材料以新引进的蓝羊茅、细茎针茅、斑叶芒、金叶苔草等13个观赏草品种作为试验材料（表1）。试验地点为宁波市高新农业实验园区种质资源圃内，试验地土壤有效肥料含量100 mg·g－1；年最低气温－8．5℃，年最高气温39．5℃；年平均降水量1 440．37mm。所有试验材料于2008年春季移栽到试验小区。每小区20m2，蒲苇、矮蒲苇、斑叶芒、细叶芒、花叶芒株行距均为100 cm，金叶苔草、萱草、狼尾草、水葱、花叶水葱株行距均为50cm，蓝羊茅、细茎针茅、金线菖蒲株行距均为25cm，重复3次。不施肥，不灌溉，不喷施农药，移栽初期人工除草，定植后不再除草。

表1 13种多年生观赏草材料的名录及景观特点Table 1 List and characteristics of 13perennial ornamental grass

1．2 试验方法 2008年4月－2011年4月连续3年对花后脱落种子自然萌发进行观察，统计植株周围1．0m半径范围内及小区周边存在萌发苗数，每周记载一次。移栽后对植株生长情况、分蘖情况、不定根在距离原始植株0．1～1．0m半径的环形范围内发苗情况进行观察统计，每半月记载一次。对周年病虫害发生及发病情况进行记载。

对13种观赏草的生态适应性进行评价，调查指标包括抗旱性、抗寒性、抗病虫性、耐热性、耐涝性及耐瘠薄性等，根据其在自然条件下对极端环境的适应能力强弱分为6个等级，其适应能力强弱是根据试验小区内各个品种的生长势、成活情况、受害程度的综合评判（表2）。按此标准于每年春季4月中旬，夏季7月中旬、秋季10月中旬和冬季1月中旬分别对每个品种田间的各个指标进行调查评价，由项目组4名专家分别打分后取平均值，年度间的数据取平均值。

利用Excel2003进行数据统计分析，生态适应性评价采用灰色关联分析方法［6－8］，以参试的13个草种作为一个灰色系统，每一种为系统中的一个元素［9］，对性状的量化值进行标准化及无量纲化处理后，以各性状评价值均为5作为“高抗逆性品种”，计算不同品种综合性状与高抗逆性品种的关联度［10］。

表2 多年生观赏草适应性评价标准Table 2 Evaluation criterion of adaptability of perennial ornamental grass

2 传播入侵能力分析

2．1 种子传播入侵能力分析该研究分别对观赏草的始花期、花序类型、种熟期、种子饱满度和田间种子脱落自然萌发情况进行记载（表3），从调查结果可以看出，13种观赏草从3－9月陆续到达花期，主要分布于春、夏两季；花序类型包括总状花序、圆锥花序、穗状花序、肉穗花序和聚伞花序；种子成熟期主要集中在5、7、8和11月。

除细茎针茅、狼尾草、水葱和花叶水葱较饱满，结实率较高外，其他品种饱满度处于中等水平，而且结实率较低，有些品种如金叶苔草、金线菖蒲自然状况下结实率非常低，不容易获得成熟饱满的种子，另外所引进的萱草品种自然状态下很难结实，一般需要人工授粉；在植株周围1．0m半径范围内均未见有脱落种子自然萌发苗出现，种植小区周围3年内也尚未见引进品种的小苗出现，从而排除了13种观赏草通过种子传播造成生物入侵的可能。

2．2 不定根入侵能力分析生长快、繁殖系数高、扩散速度快等是造成部分植物入侵的重要因素，该研究针对13种观赏草的生长和扩散情况进行了调查。从调查情况来看（表4），金叶苔草繁殖系数最高，为20．3，且极显著高于其他品种（P＜0．01）；斑叶芒、蒲苇和矮蒲苇繁殖系数次之，均在16．0以上，且三者间无显著差异（P＞0．05），但均极显著高于除金叶苔草外的其他品种；花叶芒和细叶芒繁殖系数稍次，两者间无显著差异；水葱、花叶水葱和金线菖蒲繁殖系数在8．8～9．1，三者间无显著差异；其他品种繁殖系数相对较低，在5．2～6．3。从长势来看，细叶芒、斑叶芒、花叶芒、蒲苇、矮蒲苇、水葱和花叶水葱长势较强，其他品种处于中等水平。从植株类型来看，除水葱、花叶水葱和金线菖蒲是匍匐型植株外，其他品种均为丛生型根系，不具备匍匐根或茎。从蔓发性根发苗情况看，所有品种在距离原始植株0．1～1．0m半径范围内均无蔓发苗出现，这也证明了水葱、花叶水葱和金线菖蒲虽然具有匍匐型根状茎，但是其根状茎向四周发散性生长缓慢，新生芽紧挨原始植株生长不存在形成大面积扩散入侵的可能。

表3 观赏草材料生育期田间调查情况Table 3 Growth and development of ornamental grass in the field

2．3 病虫害入侵分析每个品种引种时都经检验部门检验，未发现检疫性病虫害。通过3年的田间试验观察发现，2009年7月在花叶芒、细叶芒和斑叶芒3个品种上发生锈病，发病率分别为69．3%、71．9%和90．0%，病情指数分别为16．3、23．2和40．0。锈病［病原菌主要为（Puccinia spp．）和（Uromyces spp．）］是草坪草上常见的一类气传真菌病害，主要危害禾草的叶片和叶鞘［11］。在宁波地区其他作物上时常发生，本次病害经两次三唑酮600倍液喷药防治后病情得到控制，试验期间未发现检疫性病虫害。

3 生态适应性评价

13种观赏草抗逆性均较强（表5）。从耐涝性和耐热性比较看，蓝羊茅和细茎针茅相对较低，其中细茎针茅耐涝性最差，评价值为1．2；蓝羊茅耐热性最差，评价值为2．0。水葱、花叶水葱不抗旱，干旱会导致其死亡；金线菖蒲抗旱性较低，评价值为2．5；其余品种抗旱性评价值均在4．5以上。抗寒能力方面，所有品种抗寒抗病虫能力均较强，相比较而言，斑叶芒、细叶芒、花叶芒抗病性稍差，评价值为4．2。耐强光性方面，蓝羊茅、金叶苔草和金线菖蒲稍差，评价值分别为4．3、3．0和3．2，其余品种评价值均在较高水平。所有品种均具有一定的耐阴能力，其中金线菖蒲最强，达到5．0；蓝羊茅最差，评价值为3．5。从耐瘠薄情况来看，蓝羊茅和细茎针茅相对较差，评价值为3．8，其余大部分品种很强，评分均为5．0。

根据13个观赏草品种与高抗逆性品种适应性的关联度（表5）可知，水葱、花叶水葱关联度最高，为0．763 9，蒲苇和矮蒲苇稍次之，关联度为0．748 0；斑叶芒、细叶芒、花叶芒关联度最低，为0．608 5。其余品种关联度在0．610 0～0．690 0。

4 观赏草园林应用安全性分析

观赏草可与观花植物、观叶植物、高大乔木、草坪绿地等组合出丰富的景观色彩，富于动感的花坛花境；又可与山石、水体、建筑、园路等其他园林要素进行巧妙合理搭配，应用于公园、绿地、居民小区、路边花坛等。但是，在应用中也应该考虑到安全问题，因为一些暖季型草如花叶芒、细叶芒和狼尾草等秋末进入了枯黄状态，防火也是一个重要的问题。暖季型观赏草始枯期在11月底，宁波地区11月之后雨水较多，空气湿度较大，森林火险指数很低，另外这些暖季型观赏草主要以孤植和丛植为主与其他常绿植物组合种植，大面积片植应用较少，除景观特殊要求展示观赏草冬季景观的，一般在进入枯黄期之前进行刈割。优美的园林景观能使大家得到精神上的享受，应提倡广大民众提高个人素质，积极爱护和维护花坛、花境等每个种植区，尽量避免人为原因造成危害。

表5 多年生观赏草品种适应性评价及其与高抗逆性品种的关联度Table 5 Adaptability of perennial ornamental grass and their correlation degree with strong resistance species

5 讨论

外来植物并非建立了种群就可以成为入侵种，而是依赖于它的繁殖能力、扩散方式、传播能力等成功扩散［12］。种子自播繁衍是植物造成生物入侵的一种方式。如入侵生物黄顶菊（Coreopsis lancoolata）为一年生草本植物，植株高大（20～200cm），根系发达，生长和繁殖能力极强。一株黄顶菊有1 200多个花序，能产数10万粒种子。4－8月种子都可以萌发，由于萌发时间不一致，一次防治难以控制［13］。该研究中所引13种观赏草品种，3年内均未见种子自播苗出现，生产中细茎针茅和狼尾草通过种子繁殖，其他品种由于不能获得成熟的种子或因播种条件要求较严格、成苗慢等原因，一般通过分株繁殖。因此，所引品种均排除了自播入侵的可能。在观赏草的引种和设计应用过程中最令人关注的就是观赏草是丛生型还是匍匐型，丛生型观赏草被定植后很少扩张，而匍匐型草很容易在地上或地下形成匍匐状茎，进而向外扩张［14］。所引13个观赏草品种除水葱、花叶水葱和金线菖蒲外，其余品种均为丛生型须根系，排除了通过根系扩张的可能，而且繁殖系数和蔓发性苗统计情况证明了水葱、花叶水葱和金线菖蒲虽然具有匍匐茎但是向外生长缓慢，不存在大面积扩散入侵的风险。在3年的种植试验中尚未发生检疫性病虫害，排除了植株中夹杂虫类和微生物入侵的风险。从生态适应性的评价结果来看，13种观赏草对生长环境均有一定的要求，水葱、花叶水葱与高抗逆性品种关联度最高，为0．763 9，但是水葱、花叶水葱抗旱性极差，必须在水生或湿生环境下生存。蒲苇和矮蒲苇综合抗逆性也较强，关联度为0．748 0，但是从3年来的生长和分蘖情况看，不存在竞争力过强威胁到其他共生植物的风险。13种观赏草均不具备生命力和适应性过强威胁到生态安全的能力。

本研究的引种试验结果充分证明了所引13个观赏草品种在宁波地区内种植存在生物入侵的可能性极低，可以在宁波及周边地区推广应用。但是是否存在通过鸟类、昆虫等媒介或植物自身将种子、花粉等繁殖体带到其他地域进行远距离传播的可能，还需进一步深入研究。防止园林植物引种所引发的生物入侵，首先专业人员应严格遵守植物检疫的法规，进行科学引种和试验，防止为追求经济效益盲目推广应用，对外来观赏植物的引种利用，不但要考虑绿化、美化及园林艺术塑造等方面的功能，更要重视这些引入植物可能引起的生态灾难［15］。另外还应通过各种渠道，提高公众的生物入侵和生态安全意识，杜绝随意的引种行为，通过大家共同努力确保生态安全。

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