淺談互花米草及其對土壤有機碳的影響

（福州大學環(huán)境與資源學院 福建福州 350108）

0 引言

互花米草，隸屬于禾本科、米草屬的1種多年生C4植物，于1979年作為1種保灘促淤物種被引入我國國內(nèi)［1］，最早在福建省羅源灣栽培，試種成功后被分發(fā)給沿海8個與內(nèi)陸14個省市試種。其中，福建、山東、浙江、江蘇、廣東都栽培成功并開始擴種。接下來的三十年間，互花米草逃逸并逐漸擴散，如今已廣泛分布于我國沿海區(qū)域，并在全球沿海擴散繁殖。

1 互花米草

互花米草的拉丁學名為Spartina alterniflora Loisel，通常稱為Spartina alterniflora，生物學分類為真核域，植物界，種子植物門，被子植物亞門，單子葉植物綱，莎草目，禾本科，米草屬，互花米草種。

1.1 形態(tài)學特征

互花米草為多年生草本植物，它的地下部分為發(fā)達密集的根系，由粗且長的白色地下莖和短且細的須根組成，一般密布于30 cm深的土層內(nèi)，但有時也可深達100 cm。地下莖常有數(shù)節(jié)甚至十數(shù)節(jié)，橫向生長，每年可向四周輻射延伸1 m以上［1］，形成錯綜復雜、扎實盤桓的地下根系。在莖靠近根部的位置以及地下莖的節(jié)上，有腋芽向上長出，這些腋芽能夠長成新的植株。

互花米草的地面部分植株很高，甚至能超過3 m，莖稈不很粗，約為1 cm，但十分堅韌，能使得植株直立且經(jīng)歷潮汐也不倒伏。莖節(jié)均有葉鞘包被，其鞘無毛，葉腋也具有腋芽，如被淤埋則也能發(fā)育成新的植株。新生的莖稈會散發(fā)一種刺激性氣味。

互花米草葉片互生、呈長披針形，無側(cè)脈，最長可達90余cm，寬3 cm。葉呈綠色，背面光滑且有蠟質(zhì)光澤。

圓錐花序一般長20～40 cm，具有10～25個穗型總狀花序，穗軸細長，約5～20 cm，通常位于最頂端的葉鞘中，有10～30小穗。小穗側(cè)扁，長約8～14 mm。兩性花，子房平滑，兩柱頭很長，呈白色羽毛狀，開花時外露。雄蕊3個，花藥成熟時縱向開裂，長3～6 mm，花粉為黃色。穎果長8～15 mm，種子千粒重為7.5～7.7 g，胚呈淺綠色或蠟黃色［1］。

1.2 繁殖學特征

互花米草的染色體數(shù)目2n=62，與其他一些禾本科植物一樣，互花米草繁殖方式也有兩種，即有性繁殖和無性繁殖。其繁殖體包括種子、根狀莖與斷落的植株。

互花米草的花為兩性花，風媒，雌性先熟，因此有利于異花授粉，異花授粉率高于自花授粉。其通過異花授粉的結(jié)實率與種子活力也均高于自花授粉［2］，這可以從很大程度上發(fā)揮雜種優(yōu)勢，使后代在各性狀方面都優(yōu)于雙親，進一步增強后代的存活、擴張能力。

互花米草的開花期因其地理分布而不同，開花期從北到南漸進［1］，在我國開花時間在 8 月中旬到 10 月下旬左右［3］。 有些地方的互花米草不開花，如新西蘭與美國華盛頓州的Padilla海灣［2］，但這可能并不代表此地的互花米草永遠也不會開花，因為在華盛頓州的另一個海灣Willapa海灣，互花米草引種五十年后才開始開花［2］。

互花米草也可以通過斷落的部分植株以及根狀莖來進行無性繁殖，這對已經(jīng)成功建立種群的互花米草來說意義非凡，因為互花米草生長密集，植株高大，遮陰效果強，種子幼苗落在種群覆蓋的區(qū)域內(nèi)會由于光照強度太低而難以存活，故此時的擴張更多依賴根狀莖的無性繁殖。同時，折斷的部分植株被潮汐沖走隨波漂流落地后，也具有一定的繁殖力。有性繁殖和無性繁殖的共同存在，使得互花米草具有了強大的入侵性。

2 互花米草對入侵地有機碳庫的影響

互花米草入侵對土壤有機碳庫的效應受到生物與非生物因素的影響，包括入侵生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、環(huán)境物理因子變化、競爭物種的生物學特性、互花米草入侵年限等［4］。

布乃順等研究表明，與土著植物相比，互花米草入侵顯著增加了長江口濕地的植物碳庫、土壤微生物碳、土壤總碳庫和有機碳庫，而對占土壤總碳庫60%以上的無機碳庫無顯著影響，意味著互花米草入侵導致的土壤總碳庫改變主要是通過增加土壤有機碳庫來實現(xiàn)的［5］。

不同區(qū)域互花米草對土壤有機碳庫的影響有差異?；セ撞菰诮K沿海的光灘及堿蓬（Suaeda salsa）生態(tài)系統(tǒng)的擴張增加了土壤有機碳庫存量，但是遠低于其原產(chǎn)地美國的互花米草鹽沼土壤有機碳含量［6］。周虹霞等研究了外來種互花米草的生長對潮間帶土壤微生物特征的影響，發(fā)現(xiàn)與原有光灘相比，互花米草的大面積生長，使當?shù)爻遍g帶土壤微生物量增加，可利用的碳源種類也多于光灘［7］。周軍等研究表明，互花米草的生長使當?shù)爻遍g帶的有機碳含量高于光灘，微生物功能群中占優(yōu)勢的組分也發(fā)生了變化［8］。這些研究表明，互花米草通過影響土壤微生物等進而影響土壤碳動態(tài)。

互花米草的入侵對于被入侵區(qū)域有機碳庫影響的結(jié)論并不一致，上述研究成果均認為互花米草的入侵使得有機碳庫增加，但王維奇等對江蘇沿海地區(qū)的研究表明，互花米草的入侵對當?shù)赝寥捞紟鞗]有貢獻［9］。

中國東南沿海不同區(qū)域互花米草鹽沼的有機碳含量見表1。

表1 中國東南沿海不同區(qū)域互花米草鹽沼有機碳含量

3 互花米草的防治措施

由于互花米草的瘋狂擴張，學者們開始研究針對其的防治措施。防治措施主要分為以下3大方面：①生物防治措施，主要為引進天敵如食草類動物馬、牛、羊、鹿等；②化學防治措施，主要為種除草劑的使用如百草枯、敵草隆等藥劑；③物理防治措施如刈割、耕犁、水淹等［15］。更有將3種措施組合施用的綜合性防治措施，合理的組合可以達到1+1＞2的效果。

目前比較常用、有效且經(jīng)濟實惠的互花米草治理措施即物理防治措施，具有見效快、去除率高的特點。崇明島啟用了水淹的方式治理互花米草，效果顯著，但不能夠長期維持，需要定期治理。而羅源灣作為最早種植互花米草的地區(qū)，則在刈割后將互花米草入侵區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)轲B(yǎng)殖或種植用地，以此來防止互花米草二次入侵占領(lǐng)灘涂。

互花米草在引進時由于其較高的有機碳與蛋白質(zhì)含量被看做可利用的牧草，如今卻因無法機械化刈割帶來不了經(jīng)濟效益等因素不能被利用，導致其泛濫卻也無有效的管理措施?？紤]到其對入侵地的影響，還是應該盡早進行一定的管控，例如有規(guī)劃地改變?nèi)肭值氐耐恋乩妙愋汀⑷藶閹椭镜匚锓N重新占領(lǐng)生境等。