13種觀賞草引種的生物安全性初探

趙天榮，蔡建崗，施永泰，倪建剛，林 波

（寧波市農(nóng)業(yè)科學研究院，浙江 寧波315040）

近年來，城市園林植物的引種工作促進了我國城市園林綠化的發(fā)展。不僅為人們生產(chǎn)活動和資源利用提供了便利，同時對植物資源保存和種群擴大及其資源的可持續(xù)性利用具有決定性的意義。據(jù)統(tǒng)計，截至1970年，我國從世界各地引入的植物有267科，837種，占中國栽培植物的25%～33%［1］。但由于植物引種造成的外來物種入侵，通過改變所侵入的自然生態(tài)系統(tǒng)、降低物種多樣性而對當?shù)厣鐣?、文化甚至人們的健康產(chǎn)生嚴重危害，另外對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、水產(chǎn)業(yè)、園藝等可帶來直接經(jīng)濟危害［2］。每年外來物種入侵，給世界各國造成的經(jīng)濟損失，高達數(shù)千億美元。我國由少數(shù)幾種外來入侵種所導致的直接經(jīng)濟損失每年就高達574億人民幣，由此引起的生態(tài)系統(tǒng)平衡改變、生物多樣性事故帶來的間接損失更是無法估計［3］。在國際生態(tài)學領域，外來種生態(tài)入侵問題已成為一個新的熱點。

各種形式的國際間園藝材料交流活動相當頻繁，使城市園林植物引種這一行業(yè)，成為最有可能造成生物入侵的行業(yè)之一。一個物種能否成功入侵取決于物種本身的生物學特性（如生長快，競爭能力強，繁殖方式多樣，繁殖能力高，擴散能力強，具有快速進化的特性等）以及環(huán)境的可入侵性（如缺乏天敵，具有空生態(tài)位，氣候條件與其原產(chǎn)地相似，人類活動的干擾強度大等）［4］。在植物引種工作中，需要認真總結前人引種的經(jīng)驗教訓，用科學的理論和方法來指導引種實踐。對引種植物的生態(tài)學主要特征進行研究，對其傳播入侵能力、對環(huán)境的適應能力、生命力、競爭力、抗干擾能力等有比較深入的了解，選擇性地引進植物，才能有效防止生物入侵，確保生態(tài)安全［5］。園林植物引種所帶來的入侵生物不僅包括植物，而且還可能隨著植物材料夾帶進來危險性昆蟲和微生物，形成微生物和昆蟲入侵，后者更具有隱蔽性，危害極大，值得引種工作者注意。我國對外來入侵生物的研究剛剛起步，目前有關外來入侵生物的知識還不足以準確地進行風險評估和設計有效的防治措施，入侵生物學、入侵生態(tài)學方面的研究基礎薄弱。隨著觀賞草的大量應用，環(huán)境的生態(tài)安全越來越受到關注。本研究針對引入的13個觀賞草品種的生態(tài)學主要特征進行研究，從種子、不定根、檢疫性病蟲害3個方面分析是否存在生物入侵的風險，并就其生態(tài)適應性和在景觀應用中的安全性進行分析，以期為其在園林景觀中的安全應用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗材料 以新引進的藍羊茅、細莖針茅、斑葉芒、金葉苔草等13個觀賞草品種作為試驗材料（表1）。試驗地點為寧波市高新農(nóng)業(yè)實驗園區(qū)種質資源圃內(nèi)，試驗地土壤有效肥料含量100 mg·g－1；年最低氣溫－8．5℃，年最高氣溫39．5℃；年平均降水量1 440．37mm。所有試驗材料于2008年春季移栽到試驗小區(qū)。每小區(qū)20m2，蒲葦、矮蒲葦、斑葉芒、細葉芒、花葉芒株行距均為100 cm，金葉苔草、萱草、狼尾草、水蔥、花葉水蔥株行距均為50cm，藍羊茅、細莖針茅、金線菖蒲株行距均為25cm，重復3次。不施肥，不灌溉，不噴施農(nóng)藥，移栽初期人工除草，定植后不再除草。

表1 13種多年生觀賞草材料的名錄及景觀特點Table 1 List and characteristics of 13perennial ornamental grass

1．2 試驗方法 2008年4月－2011年4月連續(xù)3年對花后脫落種子自然萌發(fā)進行觀察，統(tǒng)計植株周圍1．0m半徑范圍內(nèi)及小區(qū)周邊存在萌發(fā)苗數(shù)，每周記載一次。移栽后對植株生長情況、分蘗情況、不定根在距離原始植株0．1～1．0m半徑的環(huán)形范圍內(nèi)發(fā)苗情況進行觀察統(tǒng)計，每半月記載一次。對周年病蟲害發(fā)生及發(fā)病情況進行記載。

對13種觀賞草的生態(tài)適應性進行評價，調(diào)查指標包括抗旱性、抗寒性、抗病蟲性、耐熱性、耐澇性及耐瘠薄性等，根據(jù)其在自然條件下對極端環(huán)境的適應能力強弱分為6個等級，其適應能力強弱是根據(jù)試驗小區(qū)內(nèi)各個品種的生長勢、成活情況、受害程度的綜合評判（表2）。按此標準于每年春季4月中旬，夏季7月中旬、秋季10月中旬和冬季1月中旬分別對每個品種田間的各個指標進行調(diào)查評價，由項目組4名專家分別打分后取平均值，年度間的數(shù)據(jù)取平均值。

利用Excel2003進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，生態(tài)適應性評價采用灰色關聯(lián)分析方法［6－8］，以參試的13個草種作為一個灰色系統(tǒng)，每一種為系統(tǒng)中的一個元素［9］，對性狀的量化值進行標準化及無量綱化處理后，以各性狀評價值均為5作為“高抗逆性品種”，計算不同品種綜合性狀與高抗逆性品種的關聯(lián)度［10］。

表2 多年生觀賞草適應性評價標準Table 2 Evaluation criterion of adaptability of perennial ornamental grass

2 傳播入侵能力分析

2．1 種子傳播入侵能力分析 該研究分別對觀賞草的始花期、花序類型、種熟期、種子飽滿度和田間種子脫落自然萌發(fā)情況進行記載（表3），從調(diào)查結果可以看出，13種觀賞草從3－9月陸續(xù)到達花期，主要分布于春、夏兩季；花序類型包括總狀花序、圓錐花序、穗狀花序、肉穗花序和聚傘花序；種子成熟期主要集中在5、7、8和11月。

除細莖針茅、狼尾草、水蔥和花葉水蔥較飽滿，結實率較高外，其他品種飽滿度處于中等水平，而且結實率較低，有些品種如金葉苔草、金線菖蒲自然狀況下結實率非常低，不容易獲得成熟飽滿的種子，另外所引進的萱草品種自然狀態(tài)下很難結實，一般需要人工授粉；在植株周圍1．0m半徑范圍內(nèi)均未見有脫落種子自然萌發(fā)苗出現(xiàn)，種植小區(qū)周圍3年內(nèi)也尚未見引進品種的小苗出現(xiàn)，從而排除了13種觀賞草通過種子傳播造成生物入侵的可能。

2．2 不定根入侵能力分析 生長快、繁殖系數(shù)高、擴散速度快等是造成部分植物入侵的重要因素，該研究針對13種觀賞草的生長和擴散情況進行了調(diào)查。從調(diào)查情況來看（表4），金葉苔草繁殖系數(shù)最高，為20．3，且極顯著高于其他品種（P＜0．01）；斑葉芒、蒲葦和矮蒲葦繁殖系數(shù)次之，均在16．0以上，且三者間無顯著差異（P＞0．05），但均極顯著高于除金葉苔草外的其他品種；花葉芒和細葉芒繁殖系數(shù)稍次，兩者間無顯著差異；水蔥、花葉水蔥和金線菖蒲繁殖系數(shù)在8．8～9．1，三者間無顯著差異；其他品種繁殖系數(shù)相對較低，在5．2～6．3。從長勢來看，細葉芒、斑葉芒、花葉芒、蒲葦、矮蒲葦、水蔥和花葉水蔥長勢較強，其他品種處于中等水平。從植株類型來看，除水蔥、花葉水蔥和金線菖蒲是匍匐型植株外，其他品種均為叢生型根系，不具備匍匐根或莖。從蔓發(fā)性根發(fā)苗情況看，所有品種在距離原始植株0．1～1．0m半徑范圍內(nèi)均無蔓發(fā)苗出現(xiàn)，這也證明了水蔥、花葉水蔥和金線菖蒲雖然具有匍匐型根狀莖，但是其根狀莖向四周發(fā)散性生長緩慢，新生芽緊挨原始植株生長不存在形成大面積擴散入侵的可能。

表3 觀賞草材料生育期田間調(diào)查情況Table 3 Growth and development of ornamental grass in the field

2．3 病蟲害入侵分析 每個品種引種時都經(jīng)檢驗部門檢驗，未發(fā)現(xiàn)檢疫性病蟲害。通過3年的田間試驗觀察發(fā)現(xiàn)，2009年7月在花葉芒、細葉芒和斑葉芒3個品種上發(fā)生銹病，發(fā)病率分別為69．3%、71．9%和90．0%，病情指數(shù)分別為16．3、23．2和40．0。銹 病 ［病 原 菌 主 要 為 （Puccinia spp．）和（Uromyces spp．）］是草坪草上常見的一類氣傳真菌病害，主要危害禾草的葉片和葉鞘［11］。在寧波地區(qū)其他作物上時常發(fā)生，本次病害經(jīng)兩次三唑酮600倍液噴藥防治后病情得到控制，試驗期間未發(fā)現(xiàn)檢疫性病蟲害。

3 生態(tài)適應性評價

13種觀賞草抗逆性均較強（表5）。從耐澇性和耐熱性比較看，藍羊茅和細莖針茅相對較低，其中細莖針茅耐澇性最差，評價值為1．2；藍羊茅耐熱性最差，評價值為2．0。水蔥、花葉水蔥不抗旱，干旱會導致其死亡；金線菖蒲抗旱性較低，評價值為2．5；其余品種抗旱性評價值均在4．5以上?？购芰Ψ矫?，所有品種抗寒抗病蟲能力均較強，相比較而言，斑葉芒、細葉芒、花葉芒抗病性稍差，評價值為4．2。耐強光性方面，藍羊茅、金葉苔草和金線菖蒲稍差，評價值分別為4．3、3．0和3．2，其余品種評價值均在較高水平。所有品種均具有一定的耐陰能力，其中金線菖蒲最強，達到5．0；藍羊茅最差，評價值為3．5。從耐瘠薄情況來看，藍羊茅和細莖針茅相對較差，評價值為3．8，其余大部分品種很強，評分均為5．0。

根據(jù)13個觀賞草品種與高抗逆性品種適應性的關聯(lián)度（表5）可知，水蔥、花葉水蔥關聯(lián)度最高，為0．763 9，蒲葦和矮蒲葦稍次之，關聯(lián)度為0．748 0；斑葉芒、細葉芒、花葉芒關聯(lián)度最低，為0．608 5。其余品種關聯(lián)度在0．610 0～0．690 0。

4 觀賞草園林應用安全性分析

觀賞草可與觀花植物、觀葉植物、高大喬木、草坪綠地等組合出豐富的景觀色彩，富于動感的花壇花境；又可與山石、水體、建筑、園路等其他園林要素進行巧妙合理搭配，應用于公園、綠地、居民小區(qū)、路邊花壇等。但是，在應用中也應該考慮到安全問題，因為一些暖季型草如花葉芒、細葉芒和狼尾草等秋末進入了枯黃狀態(tài)，防火也是一個重要的問題。暖季型觀賞草始枯期在11月底，寧波地區(qū)11月之后雨水較多，空氣濕度較大，森林火險指數(shù)很低，另外這些暖季型觀賞草主要以孤植和叢植為主與其他常綠植物組合種植，大面積片植應用較少，除景觀特殊要求展示觀賞草冬季景觀的，一般在進入枯黃期之前進行刈割。優(yōu)美的園林景觀能使大家得到精神上的享受，應提倡廣大民眾提高個人素質，積極愛護和維護花壇、花境等每個種植區(qū)，盡量避免人為原因造成危害。

表5 多年生觀賞草品種適應性評價及其與高抗逆性品種的關聯(lián)度Table 5 Adaptability of perennial ornamental grass and their correlation degree with strong resistance species

5 討論

外來植物并非建立了種群就可以成為入侵種，而是依賴于它的繁殖能力、擴散方式、傳播能力等成功擴散［12］。種子自播繁衍是植物造成生物入侵的一種方式。如入侵生物黃頂菊（Coreopsis lancoolata）為一年生草本植物，植株高大（20～200cm），根系發(fā)達，生長和繁殖能力極強。一株黃頂菊有1 200多個花序，能產(chǎn)數(shù)10萬粒種子。4－8月種子都可以萌發(fā)，由于萌發(fā)時間不一致，一次防治難以控制［13］。該研究中所引13種觀賞草品種，3年內(nèi)均未見種子自播苗出現(xiàn)，生產(chǎn)中細莖針茅和狼尾草通過種子繁殖，其他品種由于不能獲得成熟的種子或因播種條件要求較嚴格、成苗慢等原因，一般通過分株繁殖。因此，所引品種均排除了自播入侵的可能。在觀賞草的引種和設計應用過程中最令人關注的就是觀賞草是叢生型還是匍匐型，叢生型觀賞草被定植后很少擴張，而匍匐型草很容易在地上或地下形成匍匐狀莖，進而向外擴張［14］。所引13個觀賞草品種除水蔥、花葉水蔥和金線菖蒲外，其余品種均為叢生型須根系，排除了通過根系擴張的可能，而且繁殖系數(shù)和蔓發(fā)性苗統(tǒng)計情況證明了水蔥、花葉水蔥和金線菖蒲雖然具有匍匐莖但是向外生長緩慢，不存在大面積擴散入侵的風險。在3年的種植試驗中尚未發(fā)生檢疫性病蟲害，排除了植株中夾雜蟲類和微生物入侵的風險。從生態(tài)適應性的評價結果來看，13種觀賞草對生長環(huán)境均有一定的要求，水蔥、花葉水蔥與高抗逆性品種關聯(lián)度最高，為0．763 9，但是水蔥、花葉水蔥抗旱性極差，必須在水生或濕生環(huán)境下生存。蒲葦和矮蒲葦綜合抗逆性也較強，關聯(lián)度為0．748 0，但是從3年來的生長和分蘗情況看，不存在競爭力過強威脅到其他共生植物的風險。13種觀賞草均不具備生命力和適應性過強威脅到生態(tài)安全的能力。

本研究的引種試驗結果充分證明了所引13個觀賞草品種在寧波地區(qū)內(nèi)種植存在生物入侵的可能性極低，可以在寧波及周邊地區(qū)推廣應用。但是是否存在通過鳥類、昆蟲等媒介或植物自身將種子、花粉等繁殖體帶到其他地域進行遠距離傳播的可能，還需進一步深入研究。防止園林植物引種所引發(fā)的生物入侵，首先專業(yè)人員應嚴格遵守植物檢疫的法規(guī)，進行科學引種和試驗，防止為追求經(jīng)濟效益盲目推廣應用，對外來觀賞植物的引種利用，不但要考慮綠化、美化及園林藝術塑造等方面的功能，更要重視這些引入植物可能引起的生態(tài)災難［15］。另外還應通過各種渠道，提高公眾的生物入侵和生態(tài)安全意識，杜絕隨意的引種行為，通過大家共同努力確保生態(tài)安全。

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