外來(lái)入侵植物五爪金龍的防治及其資源化利用展望

余細(xì)紅 李韶山

摘要：五爪金龍[Ipomoea cairica （L.） Sweet]是華南地區(qū)的一種多年生草質(zhì)藤本惡性入侵雜草，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重危害。在介紹其生理生態(tài)特征的基礎(chǔ)上，綜述了對(duì)五爪金龍的防治技術(shù)和資源化利用等方面的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：入侵植物;五爪金龍[Ipomoea cairica （L.） Sweet];防治;利用

中圖分類(lèi)號(hào)：X176? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）04-0005-04

Abstract： Ipomoea cairica（L.） Sweet is a kind of perennial herbaceous vine invasion weeds in South China，which is harmful to the biodiversity and stability of the ecosystem. Based on the introduction of the physiological and ecological characteristics，make a summary of Ipomoea cairica （L.） Sweet prevention technology and resource utilization of the research progress.

Key words： invasive plants; Ipomoea cairica （L.） Sweet; prevention; utilization

五爪金龍[Ipomoea cairica （L.） Sweet]為旋花科（Convolvulaceae）番薯屬（Ipomoea）多年生纏繞草本植物，原產(chǎn)于北美[1]。20世紀(jì)70年代在中國(guó)南方作為庭院觀賞植物引入，后來(lái)逸為野生，在廣東、福建、廣西等地廣泛分布[2，3]，目前已成為華南地區(qū)與“植物殺手”薇甘菊相提并論的藤本惡性雜草，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重危害[4-9]。研究者為了阻止五爪金龍的進(jìn)一步蔓延，對(duì)其生物學(xué)特性[10]、入侵機(jī)制[11]開(kāi)展了廣泛研究，有關(guān)部門(mén)正積極進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)并對(duì)五爪金龍的防治和擴(kuò)散采取了相應(yīng)措施，但是，完全消滅已建立種群的入侵種幾乎是不可能的[12]，在防治五爪金龍的同時(shí)開(kāi)展資源化利用將其變廢為寶也是防控的一條重要途徑。

1? 五爪金龍的生理生態(tài)特征

五爪金龍為自交不親和植物，其種子通過(guò)異花授粉獲得[13]，在自然狀態(tài)下結(jié)實(shí)率低，種皮堅(jiān)硬致密，透水透氣性極差，自然萌發(fā)率低，種子還具有休眠特性[14]，但五爪金龍繁殖的主要方式并不是有性繁殖，而是通過(guò)地上部營(yíng)養(yǎng)器官進(jìn)行無(wú)性繁殖。五爪金龍的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)速度快，生物量可達(dá)1.833 5 t/hm2[15]，全年可進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，攀援性和分枝能力強(qiáng)[1，10]，具有較強(qiáng)的CO2固定能力[16]。五爪金龍生態(tài)位幅寬，具有耐旱[17]、耐鹽[18、19]、耐熱[20]等特性，但其對(duì)入侵地的生境條件具有選擇性，光照充足、水分多、可纏繞攀爬伴生植物等是其生長(zhǎng)良好的條件，表現(xiàn)出喜陽(yáng)植物特征，因此在生長(zhǎng)良好、郁閉度高的森林中，五爪金龍則難以入侵成功[10，16]，在林緣、灘涂、垃圾場(chǎng)等地易形成單優(yōu)勢(shì)種。

2? 五爪金龍的防治方法

2.1? 人工鏟除

人工鏟除是最原始的方法，即通過(guò)鏟除其地上部分來(lái)控制其蔓延生長(zhǎng)的速度，但其地下根系未能根除，不妥善處理其殘株，一段時(shí)間之后又會(huì)依靠無(wú)性繁殖重新生長(zhǎng)，治標(biāo)不治本，而且人工鏟除只適合還沒(méi)有大面積爆發(fā)的階段，否則費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本較高。據(jù)報(bào)道，被稱(chēng)為廣州“市肺”的白云山五爪金龍肆虐，2006年白云山管理局組織大量專(zhuān)業(yè)人員對(duì)五爪金龍進(jìn)行清除，1個(gè)月內(nèi)共投入了2 500人次，外運(yùn)藤本垃圾36車(chē)，但是成效不大，只有80%的五爪金龍被清理[21]。廖宜英等[10]的研究還指出，采用人工鏟除的辦法應(yīng)在其開(kāi)花未結(jié)實(shí)時(shí)進(jìn)行，這樣既可以防止結(jié)出新的種子，又可以阻止其再發(fā)新枝。

2.2? 化學(xué)防除

化學(xué)防除是采用化學(xué)除莠劑進(jìn)行噴施，是大面積控制和滅除五爪金龍較徹底的方法。目前報(bào)道的有王永繁等[21]使用的二甲四氯、2，4-D丁酯、惡草靈、毒莠定對(duì)五爪金龍植株有一定的滅除效果，張?zhí)﹦碌萚22]使用了3種激素類(lèi)除草劑以及Sun等[23]使用了乙烯利，均有良好的使用效果。雖然化學(xué)除草劑具有省時(shí)省工、效果迅速、使用方便、易于大面積推廣應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，但在防除五爪金龍的同時(shí)，可能也殺死了許多本地植物，在有些環(huán)境下也禁止使用，如水體附近、公園，另外這些化學(xué)藥劑引起的環(huán)境污染和土壤殘留的問(wèn)題也不容忽視。馬瑞君等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，假臭草、艾蒿、飛機(jī)草、黃帚橐吾和披針葉黃華等植物葉片水浸液均能抑制五爪金龍幼苗的生長(zhǎng)，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)安全無(wú)殘留的植物源除草劑指明了方向。

2.3? 生物防治

天敵逃逸假說(shuō)（Enemy release hypothesis）[25]是外來(lái)物種成為入侵種的機(jī)制之一，是指外來(lái)種進(jìn)入到新的領(lǐng)域后，失去了與其協(xié)同進(jìn)化的天敵的控制，或新領(lǐng)域的廣譜天敵對(duì)其作用較小，因而該物種競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯，形成入侵[26，27]。因此，尋找利用天敵來(lái)控制雜草的發(fā)育、生長(zhǎng)蔓延和危害的生物防治方法已被廣泛采用[28-31]。趙丹陽(yáng)等[32]在野外調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，甘薯臺(tái)龜甲喜食五爪金龍，被啃食的五爪金龍有些已經(jīng)死亡，隨后進(jìn)行了甘薯臺(tái)龜甲對(duì)五爪金龍的取食力試驗(yàn)，結(jié)果表明甘薯臺(tái)龜甲幼蟲(chóng)對(duì)五爪金龍具有較強(qiáng)的取食力，取食力隨著蟲(chóng)口密度的增加而增加。朱慧[33]的研究結(jié)果表明，五爪金龍的蟲(chóng)害是存在的，只要通過(guò)系統(tǒng)深入地研究，利用其天敵進(jìn)行生物防治的方法是可行的。雖然生物防治具有成本相對(duì)低廉、無(wú)污染、無(wú)藥害等優(yōu)點(diǎn)，但有一定生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，釋放天敵前如不經(jīng)過(guò)謹(jǐn)慎、科學(xué)地風(fēng)險(xiǎn)分析，天敵很可能成為新的有害生物。

2.4? 替代控制

替代控制是通過(guò)有經(jīng)濟(jì)或生態(tài)價(jià)值的本地植物以覆蓋的方式替代外來(lái)入侵植物的一種生態(tài)控制方法[34]。2004年以來(lái)，為響應(yīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的關(guān)于開(kāi)展“十省百縣”外來(lái)入侵生物滅毒除害行動(dòng)，創(chuàng)建了替代控制治理技術(shù)體系，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，已經(jīng)在控制紫莖澤蘭、豚草、黃頂菊[35]、薇甘菊[36，37]等入侵雜草的擴(kuò)散危害上取得了良好的效果。關(guān)于五爪金龍的替代防治研究也在積極開(kāi)展中，林淳[38]在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，本地攀藤植物葛藤是比五爪金龍更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的植物，在兩者生長(zhǎng)過(guò)程中，葛藤能擺脫五爪金龍的覆壓，最終通過(guò)覆蓋五爪金龍，抑制五爪金龍的生長(zhǎng)。Li等[39]的研究結(jié)果表明，野葛和雞屎藤是控制五爪金龍生長(zhǎng)的2種有價(jià)值的本土植物，但是替代植物的篩選還需進(jìn)行大田試驗(yàn)以待自然生境進(jìn)一步驗(yàn)證。

3? 五爪金龍的資源化利用

3.1? 藥用資源

研究表明，五爪金龍?jiān)谥袊?guó)民間以根或莖入藥，主治風(fēng)濕、跌打損傷、炎癥等病癥[40，41]。焦?jié)萚42]對(duì)五爪金龍進(jìn)行了生藥學(xué)鑒定。Schr?der等[43]從五爪金龍中分離出2種天然的木脂體類(lèi)——牛蒡苷元（A）和絡(luò)石苷元（T），并發(fā)現(xiàn)這2種物質(zhì)具有抗腫瘤、抗高血糖的功能，且對(duì)體外人免疫缺陷病毒Ⅰ型（HIV-Ⅰ;HTLV-Ⅲ B株）的復(fù)制有很強(qiáng)的抑制作用。Ferreira等[44]從五爪金龍的水相提取液中分離出2種異綠原酸，通過(guò)試驗(yàn)證明這2種物質(zhì)具有鎮(zhèn)痛作用。中國(guó)的研究者也從五爪金龍中分離得到了五糖樹(shù)脂苷并對(duì)其活性進(jìn)行了測(cè)定[45，46]。趙則海等[47]用超聲提取法從五爪金龍中提取具有藥理作用的黃酮。楊柳等[48]采用GC-MS法對(duì)五爪金龍葉片揮發(fā)性化學(xué)成分進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)揮發(fā)油中的石竹烯、大根香葉烯D、α-石竹烯、β-欖香烯、大根香葉烯B具有藥用價(jià)值，且這5種化合物占揮發(fā)油總量的87.51%。五爪金龍中含有大量的次生代謝產(chǎn)物，研究這些代謝產(chǎn)物的生物活性，分離提取出能夠治療疾病的物質(zhì)，最終從中開(kāi)發(fā)出有生產(chǎn)價(jià)值的藥物，有廣闊的前景。

3.2? 生物農(nóng)藥

采用化學(xué)防治害蟲(chóng)對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染，因此具有低毒、低殘留的植物源農(nóng)藥的開(kāi)發(fā)日益受到重視。在研究五爪金龍的入侵機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，五爪金龍對(duì)某些昆蟲(chóng)和軟體動(dòng)物表現(xiàn)出化感效應(yīng)，孔卓瑋[49]測(cè)定了五爪金龍莖葉甲醇提取物對(duì)小菜蛾3齡幼蟲(chóng)的綜合毒殺活性，胡飛等[50]、鄒湘輝等[51]也報(bào)道了五爪金龍乙醇提取物對(duì)福壽螺的毒殺作用，邢樹(shù)文[52]利用五爪金龍的水提取液及其與農(nóng)藥的混合液對(duì)假眼小綠葉蟬進(jìn)行趨避和毒殺試驗(yàn)，也表現(xiàn)出了一定的化感作用。Thomas等[53]從五爪金龍葉片中提取出具有中等黏性的黃色油狀液體，并對(duì)三帶喙庫(kù)蚊、埃及斑蚊、斯氏按蚊、致乏庫(kù)蚊的幼蟲(chóng)進(jìn)行毒力測(cè)定，結(jié)果證明，這種油狀液體對(duì)這4種蚊蟲(chóng)的幼蟲(chóng)均有顯著的趨避和毒殺效果。Zuharah等[54]探討了五爪金龍粗提物對(duì)登革熱傳播媒介——白紋伊蚊和埃及伊蚊生活史的影響，研究發(fā)現(xiàn)有亞致死效應(yīng)，顯著降低了產(chǎn)卵量和孵化率，頭部寬度和翅長(zhǎng)都有所降低。目前，這些有殺蟲(chóng)活性的物質(zhì)都是粗提物，如果能分離、純化五爪金龍中的這些活性物質(zhì)，研究其結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步將其開(kāi)發(fā)為生物農(nóng)藥，具有重要的實(shí)踐意義。

3.3? 飼料添加劑

綠葉是色素的巨大寶庫(kù)，植物綠葉中的葉蛋白極為豐富，一般為10%～30%，有的可達(dá)50%以上[55]，因此可以成為獲取蛋白質(zhì)和色素的來(lái)源。紀(jì)佩吉等[56]對(duì)粵東地區(qū)薇甘菊、五爪金龍等十幾種外來(lái)有害植物進(jìn)行了初步的分布調(diào)查，研究其粗蛋白含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)五爪金龍粗蛋白含量高達(dá)30.73%，在葉蛋白的提取及葉蛋白產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)利用方面具有良好的前景，可以將其作為飼料蛋白質(zhì)添加劑。

植物染料是純天然的植物提取制作而成的染料，無(wú)毒無(wú)害，綠色環(huán)保，對(duì)人體皮膚傷害較小，因此從植物葉中提取色素，并將其改性形成性質(zhì)穩(wěn)定的色素或染料，具有較高的潛在價(jià)值和應(yīng)用開(kāi)發(fā)前景。五爪金龍不僅葉色常綠，而且四季開(kāi)花，花色艷麗，因此五爪金龍的葉和花是較為理想的天然色素來(lái)源。徐國(guó)熙等[57]研究了五爪金龍花色素的提取工藝，并對(duì)該色素的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，五爪金龍花色素為紫紅色，色素得率為19.6%，呈現(xiàn)典型的花青素特征。雖然提取五爪金龍葉片色素的工藝還未開(kāi)展，但郭珍等[58]曾將薇甘菊提取物水溶液用于紡織品染色，不僅有多種可用于染料制造的化學(xué)成分，還具有防蟲(chóng)、殺菌以及自然芳香，黃森科[59，60]從入侵植物水浮蓮提取葉綠素并制取了葉綠素銅鈉鹽、葉綠素鋅鈉鹽，這些都為五爪金龍的開(kāi)發(fā)提供了可行性的參考。

3.4? 改善生態(tài)環(huán)境

由于人們對(duì)資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)，使得有些生態(tài)環(huán)境遭到破壞，生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建成為當(dāng)前的熱點(diǎn)，尋找能夠在惡劣條件下種植成活的植物是關(guān)鍵[61]。五爪金龍易于栽培管理，生長(zhǎng)迅速，短期內(nèi)就能形成可觀的綠化面積，因此可用來(lái)作高速公路隔音綠籬或恢復(fù)垃圾場(chǎng)的植被。廖富林等[62]為煤礦廢棄地植被恢復(fù)，研究了五爪金龍?jiān)诿喉肥寥乐猩L(zhǎng)的適應(yīng)性，結(jié)果表明五爪金龍能在煤礦廢棄地扦插成苗和生長(zhǎng)發(fā)育，適合在采礦后的廢棄地等地域種植。

3.5? 抗逆基因

五爪金龍生態(tài)位幅寬，對(duì)逆境脅迫具備一定的適應(yīng)性，抗逆性強(qiáng)，因此挖掘五爪金龍的抗逆境脅迫基因能夠?yàn)榭鼓孓r(nóng)作物分子育種提供基因資源。利用現(xiàn)代分子生物學(xué)和基因工程相關(guān)技術(shù)，開(kāi)展對(duì)五爪金龍抗逆相關(guān)基因及其作用機(jī)制在分子水平上的研究，既有助于為五爪金龍入侵的機(jī)制研究提供相關(guān)的分子基礎(chǔ)，也可以把五爪金龍抗逆基因作為基因工程的候選，然而目前對(duì)其相應(yīng)的基因研究則相對(duì)較少。

4? 小結(jié)

入侵植物五爪金龍的危害不能輕視，因此要加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行綜合防控，減緩入侵的步伐，降低其引起的經(jīng)濟(jì)損失。但在加強(qiáng)對(duì)五爪金龍防控的同時(shí)，也不能忽視五爪金龍潛在的利用價(jià)值。華南地區(qū)氣候溫暖濕潤(rùn)，五爪金龍可全年生長(zhǎng)，取材不受時(shí)間和空間的限制，如能對(duì)其加以開(kāi)發(fā)利用，則能化害為利，減少其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的危害，從而獲得經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)三大效益。

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