三裂叶豚草的研究现状及防治策略

2021-03-29袁梦琦李黎明檀婷婷兰雪涵李成宏杜凤国

吉林林业科技 2021年2期

袁梦琦，李黎明，檀婷婷，兰雪涵，李成宏，杜凤国,2

(1.北华大学林学院，吉林吉林 132013；2.长白山特色森林资源保育与高效利用国家林业局重点实验室，吉林吉林 132013)

三裂叶豚草(Ambrosiatrifida) 又称为大破布草，是菊科( Compositae) 豚草属(AmbrosiaL.) 一年生草本植物，三裂叶豚草被很多国家公认为野生有害杂草，并有植物杀手的称号[1]，现已被列入《全国农业植物检疫性有害生物名单》和《中华人民共和国进境植物检疫性有害生物名录》[2]。其作为外来入侵物种，对我国的农业、生态环境和人体健康造成严重的危害，经济上也造成了很大的损失。

1起源与分布

国外关于三裂叶豚草的最早记载是在索诺拉沙漠地区及安第斯山脉中部和南部。1753年林奈建立了豚草属，共记载4种。1793年刺果菊属(Franseria)由Carnanilles建立，Payne(1964)将刺果菊属和豚草属合并，统称其为豚草属，共计41种。普通豚草(AmbrosiaartemisiifoliaL.)、三裂叶豚草和多年生豚草(AmbrosiapsilostachyaDC.)已经作为入侵植物传播到了世界各地[3]。入侵我国的有普通豚草和三裂叶豚草。

三裂叶豚草分布于美国、法国、韩国、日本、墨西哥、加拿大、菲律宾、埃及、俄罗斯、德国等国家，其中，对美国与墨西哥当地物种危害最大[4,5]。

三裂叶豚草的入侵途径有三种，即有意引入、无意传入和自然传入[6]。1930年在辽宁省的铁岭地区，我国第一次发现三裂叶豚草。目前，辽宁省、黑龙江省、吉林省、山东省、河北省、北京市、四川省、江西省、山西省、湖北省、湖南省、上海市、天津市、安徽省、浙江省、江苏省和新疆维吾尔自治区等省(直辖市、自治区)均有三裂叶豚草的出现[5,7-13]。王福刚(2017)通过MaXent 模型与 GIS 分析得出三裂叶豚草的入侵路线图和适生区分布图[14]，与上述分布地相符。

2生物学特性

2.1形态特征

三裂叶豚草是一年生粗壮的草本植物。关于三裂叶豚草的形态鉴定与识别，车晋滇(1988)对其进行了研究并描述了三裂叶豚草的形态特征[12]。关广清(1985)观察了三裂叶豚草的形态变异，认为三裂叶豚草叶片的形态变异通常为不裂型和深齿型[15]。李扬汉(1988)等对南京地区的三裂叶豚草形态特征进行了记录观察，结论是，在南京生长的三裂叶豚草形态特征和生长在北方的基本相似且生长发育良好[16]。王蕊(2012)等研究了三裂叶豚草在不同光照强度下的形态特征变化，研究表明，随着遮光强度的提升，其株高、冠宽、单株叶面积和比叶面积的数值增大[17]。邢艳芳(2012)对三裂叶豚草的根、茎、叶进行解剖，结果显示，根从外到内共有三种结构，即表皮、皮层和维管柱，茎的初生结构横切面由外到内分为表皮、皮层和维管柱，叶片由表皮、叶肉和叶脉这三种结构组成[5]。

2.2物候特征

李扬汉(1988)等对南京地区的三裂叶豚草进行了物候观察，观察表明，三裂叶豚草在南京的全年生育期约120 d[16]。而李素德(1996)等在沈阳进行了三裂叶豚草物候期观测，研究表明，三裂叶豚草的生育期约170 d，分为6个物候期：出苗期、营养生长期、花蕾期、开花期、果熟期和枯黄期[7]。赵文学(2004)等观察了山东地区的三裂叶豚草物候期，结果显示，在山东济南的三裂叶豚草的最早出苗期在3月28日—4月1日[8]。

2.3种子休眠机理

三裂叶豚草种子具有休眠的特性，即使种子被埋地下四五十年后仍然能够萌发。种子的休眠程度随着生长地纬度不同而变化，随着纬度的升高，进入休眠成熟种子所占百分比随之增大，解除种子休眠需要的低温层积时间也越长[18]。

3生态学特性

3.1生境

赵文学(2004)等研究表明，山东济南地区的三裂叶豚草喜湿，在各种土壤中基本都能存活，在土壤pH8.5时仍可生长。三裂叶豚草多生长于田间、路旁、河边湿地[8]。刘晶晶(2020)研究得出，三裂叶豚草喜欢生活在湿润、肥沃的沙壤中，主要分布在农田、水沟及河畔湿地中[19]。何江(2020)等在新疆杏花沟景区选取半山坡野杏林及草场间的沟谷区、草场山坡三种生境，通过样地调查得出，三裂叶豚草在半山坡野杏树林生长最为茂盛，该生境生物干扰较少，土壤较湿润[20]。

3.2化感作用

王大力(1996)等利用三裂叶豚草的茎、叶水浸提液研究其对作物种子萌发的影响。试验结果表明，茎、叶制成的浸提液对大豆、玉米、小麦和水稻的种子萌发以及幼苗、幼根长度有明显的抑制作用，其所产生的α-蒎烯、β-蒎烯等主要化感物质可使大豆种子的萌发率降低 49 %、玉米种子萌发率降低 52 %，并对玉米根长的抑制率达到69 %[21]。梁敏霞(2019)等研究了三裂叶豚草对油菜种子的化感作用，研究表明，当浸提液浓度小于5.1 %时，能够促进油菜种子的萌发；当浸提液浓度大于等于7.5 %时，则会抑制油菜种子的萌发，并且浸提液的浓度越高，抑制作用越强[22]。冯炜炜(2019)分别用原产地美国和入侵地中国的三裂叶豚草叶片制成浸提液，研究其对大籽蒿和益母草的化感作用。研究表明，入侵地中国的三裂叶豚草叶片化感作用强于原产地美国的三裂叶豚草[23]。

4危害现状

4.1对人体的危害

魏守辉(2006)等分析了三裂叶豚草的生物学和生态学特性，得出其风险值为83，属于高危有害植物[24]。三裂叶豚草在花期能够产生大量花粉在空气中扩散，花粉中的主要成分倍半萜烯内酯类水溶性蛋白一旦进入人体就会快速释放，导致人过敏，严重的还会产生胸闷、皮肤瘙痒等症状，这些症状会周期性复发[19]。三裂叶豚草危害严重的区域，人们过敏概率会提升到30 %以上[13]。

4.2对物种多样性和农业生产的危害

三裂叶豚草具有很强的环境适应能力，春天出苗早且生长迅速，能在竞争中快速地占据优势，使自然生态系统的稳定性和物种多样性降低。三裂叶豚草常在大麻(Cannabissativa)、玉米(Zeamays)、大豆(Glycinemax)、向日葵(Helianthusannuus)等作物的农田间混生，在田间与农作物竞争水分及多种营养物质，入侵农田后，每公顷农作物产量会降低300～450 kg，且使玉米无法形成雌穗，严重时甚至绝收并妨碍农事活动的进行[9,24]。

5防治措施

5.1物理防治

三裂叶豚草春季出苗较早，苗期至现蕾期是进行人工拔除幼苗的最佳时期。一旦有些遗漏未拔除的幼苗也应在开花散粉前或果实成熟之前再次进行人工割除。由于三裂叶豚草的再生能力很强，因此，需要反复割除避免开花结实[24]。在人工割除的同时还应进行动态监测。

5.2化学防治

防除面积大、成本低、见效快是化学防治的优点。张金良(1997)等研究表明，在株高50～70 cm时，施用72 % 2，4-D丁酯除草剂1.50～2.25 L·hm-2或20 %百草枯3.00～3.75 L·hm-2并结合人工防除效果最好，使用前一种药剂的经济成本较低[9]。咪唑乙烟酸、草铵膦西玛津、阿特拉津、扑草净、敌草快、甘草磷等除草剂对三裂叶豚草也有较好的防除效果[13,24]。在使用化学药剂时，要经常更替，避免长时间使用单一的药物防治。

5.3生物防治

5.3.1植物替代

沙棘(Hippophaerhamnoides)、紫穗槐(Amorphafruticosa)、菊芋(Helianthustuberosus)、紫花苜蓿(Medicagosativa)、草地早熟禾(Poapratensis)等植物，生长速度快、有争光优势并为多年生植物，在三裂叶豚草发芽前能够形成一定的生长高度。种植这些植物能够遮挡住三裂叶豚草的正常生长，可有效地抑制其传播和蔓延[13,24]。

5.3.2生物防除

引入豚草条纹叶甲(Zygogrammasuturalis)、豚草卷蛾(Epiblemastrenuana)、豚草夜蛾(Tarachidiacandefacta)等生物也能对三裂叶豚草的危害蔓延起到一定的控制作用，这些生物能在自然条件下大量食用三裂叶豚草，减轻其危害[13]。

6研究中存在的不足

6.1地理分布

三裂叶豚草在我国分布于17个省(自治区，直辖市)，但关于具体分布地点记载极少，仅有吉林省三裂叶豚草的地理分布精确到县级区域，而其他16个省(自治区，直辖市)的分布点均没有记载到具体的县或乡镇。

6.2形态解剖构造

仅有学者对其营养器官根、茎、叶进行研究，而关于其繁殖器官花、果、种子尚无报道。

6.3生态特性

研究上仅涉及化感作用的研究，而关于三裂叶豚草对生境的适应性、抗性，入侵机制、光合特性、分子遗传多样性及繁殖方式上尚未有研究。

6.4危害

只是有学者阐述花粉对人体产生危害，但关于三裂叶豚草的花粉数量、浓度及扩散距离对人体危害之间关系尚无研究。

6.5防治

关于防治意识，人们对三裂叶豚草的危害及防治认识不足。关于化学防治，还未有人研究最佳的化学药剂种类、最佳组合、浓度及更替时间。关于生物防治，植物替代方面的研究仅有针对新疆三裂叶豚草的适宜替代植物，而对于除新疆外的其他省份或地区的三裂叶豚草替代植物还有待进一步研究；三裂叶豚草天敌的引入是否会导致当地昆虫多样性丧失及新的生物入侵，尚未进行风险评估。