象山港互花米草治理與長效管控機(jī)制研究

蒙寬宏 何叢穎 劉奎 李璠

（寧波海洋研究院，浙江 寧波 315832）

互 花 米 草（Spartina alterniflora）于1979年引入我國之后，憑借強(qiáng)大的擴(kuò)繁能力成為中國沿海灘涂分布面積最廣的鹽沼植物，對中國大部分沿海灘涂濕地的生物多樣性維持及生態(tài)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1-4]。由于互花米草具有較強(qiáng)的耐鹽、耐淹和對生境的極強(qiáng)適應(yīng)性，迅速侵占濱海濕地本土鹽沼物種的生態(tài)位，導(dǎo)致濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)植物種類趨于單一化，對蘆葦、海三棱藨草、紅樹林等本土植物產(chǎn)生了嚴(yán)重影響?；セ撞萑郝涞拇儆僮饔迷斐蔀┩繖C(jī)制的變化，破壞了底棲生物的生境，導(dǎo)致海產(chǎn)品自然產(chǎn)量的降低，甚至導(dǎo)致某些珍貴、高經(jīng)濟(jì)價(jià)值底棲動物類群的毀滅性消失；并對漁業(yè)生產(chǎn)、航運(yùn)安全等生產(chǎn)生活產(chǎn)生嚴(yán)重危害。

2003年互花米草作為唯一的海岸鹽沼植物位列16種外來入侵種名單。為科學(xué)防治互花米草，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《外來物種環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)導(dǎo)則》，為開展互花米草環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估提供了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通過十多年的研究，對互花米草的治理主要形成了物理防治、化學(xué)防治、生物防治、生物替代防治、綜合防治等幾類主要措施，物理防治以刈割[5-7]、翻耕[8,9]、水淹[10-12]、火燒[13-15]等方法為主，化學(xué)防治以施用草甘膦、米草凈、灘涂互花米草除控劑[16-18]等除草劑進(jìn)行防治，生物防治以利用光蟬（Prokelisia marginata）和玉黍螺（Littoraia spp.）等食葉昆蟲進(jìn)行防治[19,20]，生物替代防治以秋茄（Kandelia candel）、無瓣海桑（Sonneratia apetala）等紅樹植物以及蘆葦（Phragmites australis）、海三棱藨草（Scirpus mariqueter）等草本植物為建群種重建濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)[21-26]，綜合防治[27-29]則是將多種方法進(jìn)行綜合應(yīng)用。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

選擇在象山港內(nèi)互花米草侵占較為嚴(yán)重的灘涂開展相關(guān)試驗(yàn)。象山港位于寧波市東南部、穿山半島與象山半島之間，是一個(gè)由東北向西南深入內(nèi)陸的狹長型半封閉型海灣，全港縱深60km，港灣內(nèi)有西滬港、黃墩港和鐵港三個(gè)支港。截至2019年底象山港內(nèi)共有互花米草面積約2187hm2，其中分布面積最大、侵占灘涂最嚴(yán)重的區(qū)域?yàn)槲挥谙笊礁壑胁康奈鳒?，互花米草總面積約1263hm2。共在象山港內(nèi)設(shè)置3處試驗(yàn)區(qū)，2處分別位于象山港中部的西滬港的東、西兩側(cè)，1處位于象山港底部的黃墩港。試驗(yàn)時(shí)間從2020年9月開始，至2021年12月結(jié)束，分別采取機(jī)械翻耕、機(jī)械碾壓等治理措施，配合實(shí)施人工除草、栽植替代植物等管護(hù)措施。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析方法

2.1 互花米草治理與管護(hù)措施

（1）西滬港東側(cè)試驗(yàn)區(qū)

該試驗(yàn)區(qū)位于象山縣墻頭鎮(zhèn)洋北村西北側(cè)灘涂，總面積20hm2，于2019年9月進(jìn)行互花米草治理，治理方式為采用水挖機(jī)對互花米草群落地上植株進(jìn)行清除，并向下翻耕至1.0m，利用抓斗對地下根系進(jìn)行碎根破壞后進(jìn)行深埋處理，并平整涂面。

為保障互花米草治理效果，以人工除草方式作為長效管護(hù)措施，于2020、2021年春秋季分別進(jìn)行一次人工除草。

（2）西滬港西側(cè)試驗(yàn)區(qū)

該試驗(yàn)區(qū)位于象山縣墻頭鎮(zhèn)下沙村東側(cè)灘涂，該灘涂總面積超過380hm2，試驗(yàn)區(qū)總面積為200hm2，共分為3個(gè)措施區(qū)，分別實(shí)施翻耕1.0m、翻耕0.5m以及刈割+掩埋的治理方式，于2020年8月實(shí)施治理。

翻耕1.0m治理方式與西滬港東側(cè)試驗(yàn)區(qū)相同，翻耕0.5m治理方式的不同之處在于翻耕深度控制在0.5m內(nèi)；刈割+掩埋的方式主要利用水挖機(jī)抓斗對植株地上部分進(jìn)行刈割、鏟除，并就地掩埋到灘涂淤泥中。

（3）黃墩港試驗(yàn)區(qū)

該試驗(yàn)區(qū)位于寧?？h大佳何鎮(zhèn)西北側(cè)灘涂，該灘涂總面積超過200hm2，試驗(yàn)區(qū)面積為4hm2，劃分為3個(gè)試驗(yàn)小區(qū)分別實(shí)施不同深度的機(jī)械翻耕（0.5m和1.0m），機(jī)械翻耕措施與西滬港兩處試驗(yàn)區(qū)相同。翻耕后每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)一步分為挖溝起壟區(qū)和機(jī)械碾壓區(qū)實(shí)施二次措施。

挖溝起壟區(qū)的措施為：實(shí)施翻耕后，進(jìn)一步利用水挖機(jī)進(jìn)行微地形改造，通過開挖寬1m、深1m、方向與潮汐方向呈45°或135°夾角的潮溝，將平整的灘涂分隔為數(shù)條寬度為6m的地壟。

機(jī)械碾壓區(qū)的措施為：實(shí)施翻耕后利用水挖機(jī)的自身重力，在灘涂上實(shí)施2遍均勻的碾壓作業(yè)。

2021年春秋季分別進(jìn)行一次人工除草。

表1 試驗(yàn)區(qū)位置及治理措施一覽

圖1 試驗(yàn)區(qū)位置示意圖

2.2 治理效果評估

以互花米草的復(fù)發(fā)面積作為治理效果的主要評估指標(biāo)。由于試驗(yàn)區(qū)面積較大，在治理效果的評估主要采用無人機(jī)航拍生成正射影像，利用ArcGis影像識別技術(shù)進(jìn)行識別與界定，對互花米草復(fù)發(fā)面積及密度進(jìn)行調(diào)查。在治理完成的次年5月進(jìn)行調(diào)查評估，在治理次年實(shí)施了人工除草維護(hù)的西滬港東側(cè)及黃墩港試驗(yàn)區(qū)，第三年5月進(jìn)行了再次的調(diào)查。

3 結(jié)果與分析

西滬港東側(cè)及黃墩港試驗(yàn)地在治理后次年及第三年5月進(jìn)行復(fù)發(fā)率（復(fù)發(fā)面積與試驗(yàn)區(qū)面積的比例）調(diào)查，西滬港西側(cè)試驗(yàn)區(qū)在治理后次年5月進(jìn)行復(fù)發(fā)率調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明，在不同的治理與管護(hù)措施下，復(fù)發(fā)率有較大差異。

調(diào)查數(shù)據(jù)表明，實(shí)施機(jī)械翻耕的試驗(yàn)區(qū)，互花米草的復(fù)發(fā)情況受到較強(qiáng)烈的抑制，治理效果較好；未實(shí)施機(jī)械翻耕的試驗(yàn)區(qū)，互花米草復(fù)發(fā)趨勢較為明顯。清除互花米草群落后實(shí)施進(jìn)一步的機(jī)械作業(yè)，不同程度上加強(qiáng)了對互花米草的治理效果。

3.1 機(jī)械翻耕的治理效果

數(shù)據(jù)表明，機(jī)械翻耕的治理方式，次年復(fù)發(fā)的互花米草群落占試驗(yàn)區(qū)（小區(qū)）的面積比例在5%以下，復(fù)發(fā)狀態(tài)以零星復(fù)發(fā)為主，局部位置出現(xiàn)叢狀復(fù)發(fā)狀態(tài)。翻耕深度對復(fù)發(fā)面積有較大影響，對復(fù)發(fā)狀態(tài)影響不明顯。

西滬港東側(cè)試驗(yàn)地的復(fù)發(fā)面積約0.14hm2，占試驗(yàn)區(qū)總面積比例僅為0.70%，總體呈現(xiàn)零星復(fù)發(fā)狀態(tài)；西滬港西側(cè)機(jī)械翻耕1.0m的小區(qū)，互花米草復(fù)發(fā)面積為2.41hm2，占該試驗(yàn)小區(qū)面積的比例為2.48%，復(fù)發(fā)狀態(tài)呈現(xiàn)總體零星復(fù)發(fā)，個(gè)別位置叢狀復(fù)發(fā)；機(jī)械翻耕0.5m的小區(qū)，復(fù)發(fā)面積為3.32hm2，復(fù)發(fā)率為4.89%，雖達(dá)到了翻耕1.0m試驗(yàn)區(qū)的2倍，西滬港東側(cè)試驗(yàn)區(qū)的7倍，但仍處于較低的復(fù)發(fā)率水平。黃墩港三個(gè)試驗(yàn)小區(qū)均呈現(xiàn)零星的復(fù)發(fā)狀態(tài)，未形成叢狀的復(fù)發(fā)，因此無法統(tǒng)計(jì)復(fù)發(fā)面積，故采用復(fù)發(fā)密度（株/hm2）作為評估復(fù)發(fā)情況的指標(biāo)。調(diào)查結(jié)果顯示，翻耕1.0m的試驗(yàn)小區(qū)的互花米草復(fù)發(fā)量極低，翻耕0.5m的試驗(yàn)小區(qū)存在相對較多的復(fù)發(fā)量，互花米草植株密度達(dá)到3500～6000株/hm2，與西滬港東側(cè)、西側(cè)試驗(yàn)地相比亦處于較低的水平。

試驗(yàn)結(jié)果表明，翻耕與碎根措施對互花米草治理的有效性，1.0m深度優(yōu)于0.5m，與其他學(xué)者的研究結(jié)論相一致。但也有學(xué)者提出，0.2m、0.4m和0.6m深度的翻耕與碎根措施之間治理效果沒有顯著性差異的結(jié)論[30,31]。這與互花米草根系主要分布在0～0.4m深度，尤其是0～0.2m深度的研究結(jié)果相符合[32,33]。翻耕、碎根深度超過0.2m可以破壞大部分的根系，獲得較好的治理效果。但仍有相當(dāng)一部分根系可以分布到地下0.4～1.0m甚至更深的區(qū)域，這些區(qū)域的根系在次年春季可以憑借強(qiáng)大的無性繁殖能力快速形成，為獲得較好的治理效果，至少需要保證翻耕深度達(dá)到0.5m，有條件的情況下翻耕至1.0m。

3.2 刈割與掩埋的治理效果

刈割法是互花米草治理的典型物理措施，刈割可以迅速快速清除互花米草群落的地上植株，但對于根系的破壞作用不大，治理后易形成迅速的復(fù)發(fā)情況[34-36]。在西滬港西側(cè)試驗(yàn)地進(jìn)行的刈割+掩埋的治理方式，次年5月的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，互花米草存在強(qiáng)烈的復(fù)發(fā)狀態(tài)，調(diào)查共統(tǒng)計(jì)到18.74hm2的復(fù)發(fā)面積，復(fù)發(fā)率達(dá)53.53%，是機(jī)械翻耕治理區(qū)復(fù)發(fā)率的10倍以上。大面積的復(fù)發(fā)，表明該措施僅對地上部分植株實(shí)現(xiàn)了清除，而未對地下部分的根莖系統(tǒng)形成有效的破壞，互花米草憑借強(qiáng)大的無性繁殖能力迅速產(chǎn)生大量的新植株，重新占領(lǐng)治理區(qū)域。

3.3 后續(xù)措施的治理效果

在黃墩港試驗(yàn)區(qū)，在實(shí)施機(jī)械翻耕后進(jìn)一步采取挖溝起壟和機(jī)械碾壓的后續(xù)措施，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，采取后續(xù)措施的試驗(yàn)區(qū)，互花米草的復(fù)發(fā)情況呈現(xiàn)極低零星復(fù)發(fā)的狀態(tài)，明顯低于僅實(shí)施機(jī)械翻耕的西滬港東側(cè)、西側(cè)試驗(yàn)區(qū)。而挖溝起壟和機(jī)械碾壓兩種措施的效果又有較大差異，數(shù)據(jù)顯示，挖溝起壟試驗(yàn)小區(qū)的互花米草復(fù)發(fā)密度為3000～4000株/hm2，而機(jī)械碾壓區(qū)的復(fù)發(fā)密度則為5500～6000株/hm2。證明了在機(jī)械翻耕后，由于實(shí)施了挖溝起壟的操作，對互花米草根系起到了進(jìn)一步的破碎和填埋作用。機(jī)械碾壓的操作，其作用力造成灘涂表面一定程度的壓實(shí)，對互花米草的治理有較好的作用，研究表明在不采取進(jìn)一步治理與管護(hù)措施的情況下，3年內(nèi)治理區(qū)的互花米草密度未能恢復(fù)到未治理區(qū)的水平[35,37]，但對于淤泥深處的互花米草根系難以形成進(jìn)一步的破壞，治理效果有限。

3.4 管護(hù)措施實(shí)施效果

西滬港東側(cè)試驗(yàn)區(qū)、黃墩港試驗(yàn)區(qū)均在治理次年進(jìn)行了春秋兩次的管護(hù)，措施為人工除草，將互花米草植株拔除并將植株與根系破壞后就地掩埋。第三年春季對兩處試驗(yàn)區(qū)的復(fù)發(fā)情況進(jìn)行再次調(diào)查，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，互花米草的復(fù)發(fā)情況受到了進(jìn)一步的抑制，西滬港東側(cè)試驗(yàn)區(qū)的復(fù)發(fā)面積僅為150m2，復(fù)發(fā)率僅0.08%而黃墩港的試驗(yàn)區(qū)在2021年春季調(diào)查存在一定量復(fù)發(fā)的分區(qū)3的2個(gè)措施區(qū)，本次調(diào)查的互花米草復(fù)發(fā)密度均為1000株/hm2以下，且仍表現(xiàn)為挖溝起壟區(qū)效果優(yōu)于機(jī)械碾壓區(qū)的狀態(tài)，前者復(fù)發(fā)密度為后者的1/2左右。試驗(yàn)結(jié)果表明，在互花米草復(fù)發(fā)情況尚未嚴(yán)重、復(fù)發(fā)率（復(fù)發(fā)密度）較低的情況下，采取操作靈活的人工除草措施可以作為互花米草治理后的長效管護(hù)措施。實(shí)施的頻率應(yīng)以互花米草的復(fù)發(fā)情況而定，春秋兩季各進(jìn)行一次除草維護(hù)是較為適宜的。

4 結(jié) 論

試驗(yàn)結(jié)果表明，以物理方法對互花米草群落，尤其是地下根系進(jìn)行強(qiáng)烈破壞的治理措施是有效的，深層（1.0m）的翻耕和碎根的效果優(yōu)于淺層（0.5m）的，翻耕時(shí)間以8～10月效果最佳。翻耕措施后實(shí)施挖溝起壟和機(jī)械碾壓的后續(xù)措施可以進(jìn)一步破壞互花米草的根系，使治理效果更佳。挖溝起壟的效果優(yōu)于機(jī)械碾壓。

人工除草的方法具有成本低、操作靈活、對環(huán)境破壞程度低以及對植株清理效果徹底（地上植株與地下根系完全拔除）等優(yōu)點(diǎn)，適宜作為復(fù)發(fā)程度不高的區(qū)域的有效治理措施，每年春季與秋季各進(jìn)行一次人工拔除即可達(dá)到較好的維護(hù)效果。

經(jīng)過試驗(yàn)示范區(qū)實(shí)踐以及對互花米草治理項(xiàng)目區(qū)的綜合評估，認(rèn)為目前較為適宜開展的治理措施和長效管護(hù)為“機(jī)械翻耕+人工維護(hù)”的綜合措施，即：前期利用機(jī)械翻耕進(jìn)行一次性治理，后期輔以人工除草作為的治理效果的長效管護(hù)措施，管護(hù)期應(yīng)設(shè)置為2年以上，以確保獲得較好的治理效果。