浅谈互花米草及其对土壤有机碳的影响

（福州大学环境与资源学院 福建福州 350108）

0 引言

互花米草，隶属于禾本科、米草属的1种多年生C4植物，于1979年作为1种保滩促淤物种被引入我国国内［1］，最早在福建省罗源湾栽培，试种成功后被分发给沿海8个与内陆14个省市试种。其中，福建、山东、浙江、江苏、广东都栽培成功并开始扩种。接下来的三十年间，互花米草逃逸并逐渐扩散，如今已广泛分布于我国沿海区域，并在全球沿海扩散繁殖。

1 互花米草

互花米草的拉丁学名为Spartina alterniflora Loisel，通常称为Spartina alterniflora，生物学分类为真核域，植物界，种子植物门，被子植物亚门，单子叶植物纲，莎草目，禾本科，米草属，互花米草种。

1.1 形态学特征

互花米草为多年生草本植物，它的地下部分为发达密集的根系，由粗且长的白色地下茎和短且细的须根组成，一般密布于30 cm深的土层内，但有时也可深达100 cm。地下茎常有数节甚至十数节，横向生长，每年可向四周辐射延伸1 m以上［1］，形成错综复杂、扎实盘桓的地下根系。在茎靠近根部的位置以及地下茎的节上，有腋芽向上长出，这些腋芽能够长成新的植株。

互花米草的地面部分植株很高，甚至能超过3 m，茎秆不很粗，约为1 cm，但十分坚韧，能使得植株直立且经历潮汐也不倒伏。茎节均有叶鞘包被，其鞘无毛，叶腋也具有腋芽，如被淤埋则也能发育成新的植株。新生的茎秆会散发一种刺激性气味。

互花米草叶片互生、呈长披针形，无侧脉，最长可达90余cm，宽3 cm。叶呈绿色，背面光滑且有蜡质光泽。

圆锥花序一般长20～40 cm，具有10～25个穗型总状花序，穗轴细长，约5～20 cm，通常位于最顶端的叶鞘中，有10～30小穗。小穗侧扁，长约8～14 mm。两性花，子房平滑，两柱头很长，呈白色羽毛状，开花时外露。雄蕊3个，花药成熟时纵向开裂，长3～6 mm，花粉为黄色。颖果长8～15 mm，种子千粒重为7.5～7.7 g，胚呈浅绿色或蜡黄色［1］。

1.2 繁殖学特征

互花米草的染色体数目2n=62，与其他一些禾本科植物一样，互花米草繁殖方式也有两种，即有性繁殖和无性繁殖。其繁殖体包括种子、根状茎与断落的植株。

互花米草的花为两性花，风媒，雌性先熟，因此有利于异花授粉，异花授粉率高于自花授粉。其通过异花授粉的结实率与种子活力也均高于自花授粉［2］，这可以从很大程度上发挥杂种优势，使后代在各性状方面都优于双亲，进一步增强后代的存活、扩张能力。

互花米草的开花期因其地理分布而不同，开花期从北到南渐进［1］，在我国开花时间在 8 月中旬到 10 月下旬左右［3］。 有些地方的互花米草不开花，如新西兰与美国华盛顿州的Padilla海湾［2］，但这可能并不代表此地的互花米草永远也不会开花，因为在华盛顿州的另一个海湾Willapa海湾，互花米草引种五十年后才开始开花［2］。

互花米草也可以通过断落的部分植株以及根状茎来进行无性繁殖，这对已经成功建立种群的互花米草来说意义非凡，因为互花米草生长密集，植株高大，遮阴效果强，种子幼苗落在种群覆盖的区域内会由于光照强度太低而难以存活，故此时的扩张更多依赖根状茎的无性繁殖。同时，折断的部分植株被潮汐冲走随波漂流落地后，也具有一定的繁殖力。有性繁殖和无性繁殖的共同存在，使得互花米草具有了强大的入侵性。

2 互花米草对入侵地有机碳库的影响

互花米草入侵对土壤有机碳库的效应受到生物与非生物因素的影响，包括入侵生态系统结构、环境物理因子变化、竞争物种的生物学特性、互花米草入侵年限等［4］。

布乃顺等研究表明，与土著植物相比，互花米草入侵显著增加了长江口湿地的植物碳库、土壤微生物碳、土壤总碳库和有机碳库，而对占土壤总碳库60%以上的无机碳库无显著影响，意味着互花米草入侵导致的土壤总碳库改变主要是通过增加土壤有机碳库来实现的［5］。

不同区域互花米草对土壤有机碳库的影响有差异。互花米草在江苏沿海的光滩及碱蓬（Suaeda salsa）生态系统的扩张增加了土壤有机碳库存量，但是远低于其原产地美国的互花米草盐沼土壤有机碳含量［6］。周虹霞等研究了外来种互花米草的生长对潮间带土壤微生物特征的影响，发现与原有光滩相比，互花米草的大面积生长，使当地潮间带土壤微生物量增加，可利用的碳源种类也多于光滩［7］。周军等研究表明，互花米草的生长使当地潮间带的有机碳含量高于光滩，微生物功能群中占优势的组分也发生了变化［8］。这些研究表明，互花米草通过影响土壤微生物等进而影响土壤碳动态。

互花米草的入侵对于被入侵区域有机碳库影响的结论并不一致，上述研究成果均认为互花米草的入侵使得有机碳库增加，但王维奇等对江苏沿海地区的研究表明，互花米草的入侵对当地土壤碳库没有贡献［9］。

中国东南沿海不同区域互花米草盐沼的有机碳含量见表1。

表1 中国东南沿海不同区域互花米草盐沼有机碳含量

3 互花米草的防治措施

由于互花米草的疯狂扩张，学者们开始研究针对其的防治措施。防治措施主要分为以下3大方面：①生物防治措施，主要为引进天敌如食草类动物马、牛、羊、鹿等；②化学防治措施，主要为种除草剂的使用如百草枯、敌草隆等药剂；③物理防治措施如刈割、耕犁、水淹等［15］。更有将3种措施组合施用的综合性防治措施，合理的组合可以达到1+1＞2的效果。

目前比较常用、有效且经济实惠的互花米草治理措施即物理防治措施，具有见效快、去除率高的特点。崇明岛启用了水淹的方式治理互花米草，效果显著，但不能够长期维持，需要定期治理。而罗源湾作为最早种植互花米草的地区，则在刈割后将互花米草入侵区域转变为养殖或种植用地，以此来防止互花米草二次入侵占领滩涂。

互花米草在引进时由于其较高的有机碳与蛋白质含量被看做可利用的牧草，如今却因无法机械化刈割带来不了经济效益等因素不能被利用，导致其泛滥却也无有效的管理措施。考虑到其对入侵地的影响，还是应该尽早进行一定的管控，例如有规划地改变入侵地的土地利用类型、人为帮助本地物种重新占领生境等。