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外来农业杂草薇甘菊研究进展



全 文 :图 1 薇甘菊在世界分布情况(深色)
外来农业杂草薇甘菊研究进展
邓 雄
(环境保护部华南环境科学研究所,广东 广州 510655)
摘 要:对华南地区外来农业杂草薇甘菊近年来的研究进行了综述,介绍了其生物学特征、分布范围、防治措施以及主要的研
究进展,并展望了以后的研究方向,包括薇甘菊表型可塑性、坐待对策、叶 N 在光合组分中的分配模式的优化策略、植物入侵潜力
的指示器等。
关键词: 薇甘菊; 杂草; 进展; 入侵潜力
中图分类号:S40 文献标识码:A 文章编号:1004-874X(2010)09-0196-03
Progress on agricultural alien weed Mikania micrantha H. B. Kunth
DENG Xiong
(South China Institute of Environmental Sciences,Ministry of Environmental Protection,Guangzhou 510655,China)
Abstract: In this paper, the studies of agricultural alien weed in South China, Mikania micrantha H. B. Kunth,was reviewed. The
biological characteristics, distribution, control measures and major research progresses were introduced, and outlooks of the future research
directions were also discussed, including phenotypic plastiticy, “sit and wait strategy”, strategy of optimization of nitrogen partitioning
model , the indicator of invasive potential, etc.
Key words: Mikania micrantha H. B. Kunth; weed; progress; invasive potential
薇甘菊(Mikaina micrantha H. B. K.)英文名为 Mile-
a-minute Weed,属菊科(Compositae)假泽兰属(Mikania)
植物,原产中、南美洲 [1-2]。 它生长非常快,属攀援藤本,能
够迅速缠绕住一些小树并形成“幕罩”,被遮盖植物因为光
线不足而光合能力减弱,生长受损直到枯死。 因为其对世
界上很多地方的作物、果园、草场及树林造成严重破坏,薇
甘菊入侵造成内伶仃岛水源涵养、固定 CO2、减少释放 O2、
降解污染物、 防治病虫害等方面的损失每年达 450 万~
1 000万元人民币[2~4]。 在中国,薇甘菊为泊来害草,现广泛
分布于香港、澳门和广东珠江三角洲地区,被纳入国家环
保总局公布的首批入侵我国的 16种外来物种名单[5-6]。 薇
甘菊被认为是世界上危害最大的热带恶性杂草之一,引起
广泛的关注,有关薇甘菊的文章和引用次数近年来呈直线
上升趋势 [6]。 现将近年来有关薇甘菊的研究进展加以综
述,并对以后的研究方向进行展望。
1 薇甘菊的生物学特性
鉴别特征:茎细长,匍匐或攀缘,多分枝,被短柔毛或
近无毛,幼时缘色,近圆柱形,老茎淡褐色,具多条肋纹。茎
中部叶三角状卵形至卵形,长 4~13 cm,宽 2~9 cm,基部
心形,近戟形,先端渐尖,边缘具数个粗齿或浅波状圆锯
齿,两面无毛,基出 3~7 脉,叶柄长 2~8 cm;上部的叶渐
小,叶柄亦短。 头状花序多数,在枝端常排成复伞房花序
状,花序梗纤细,顶部的头状花序花先开放,次向下逐渐开
放,头状花序长 4.5~6.0 mm,含小花 4 朵,全为结实的两
性花。 总苞片 4 枚,狭长椭圆形,顶端渐尖,部分急尖,绿
色,长 2.0~4.5 mm,总苞基部有 1 个线状椭圆形的小苞叶
(外苞片 ),长 1~2 mm。花有香气;花冠白色,管状,长 3~4
mm,檐部钟状,5齿裂。 瘦果长 1.5~2.0 mm,黑色,被毛,具
5棱, 被腺体, 冠毛由 32~40 条刺毛组成, 白色, 长 2~4
mm。 花果期在广东南部从 8月至翌年 2月。
生物学特性:多年生草质或稍木质藤本,兼有性和无
性两种繁殖方式。 其茎节和节间都能生根,每个节的叶腋
都可长出一对新枝,形成新植株。 原产地:中美洲;现已广
泛分布于亚洲和大洋洲的热带地区 (图 1)。 中国分布现
状:现广泛分布于香港、澳门和珠江三角洲地区(图 2)。
2 薇甘菊在我国的入侵情况
薇甘菊,因为其传播速度快,被称为 Mile-a-minute,
还有其他一些名称如薇甘菊 、bittervine、South America
Climber、Chinese creeper。 薇甘菊主要分布于林缘、 溪流
收稿日期:2010-03-10
基金项目:广东省科技计划资助项目(2007B020710003);社会公
益性行业科研专项(0202062)
作者简介:邓雄(1975-),男,博士,副研究员,E-mail: dengxiong@
scies.org
广东农业科学 2010 年第 9 期196
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2010.09.022
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寄生天数(d)
图 4 田野菟丝子寄生对薇甘菊叶片叶绿素含量的影响
寄生 无寄生
图 2 薇甘菊在广东分布情况(黑点)
A:对照植株;B:寄生后枯萎植株;C:菟丝子
吸器吸附薇甘菊茎段;D:薇甘菊叶绿素退化
图 3 菟丝子缠绕对薇甘菊的影响情况
边、 路边以及低洼潮湿的空旷地, 甚至在海拔 2 000~
3 000 m 的山坡也发现其踪迹。 生长非常快, 属攀援藤
本 [5]。 在我国薇甘菊最早的史记文献是侯宽昭 1958 所著
的《中国种子植物科属辞典》。 根据各种文献及现存的标
本材料研究,确认我国分布的该属植物有两种:一是假泽
兰(M. crodata),又称粪箕藤、蔓泽兰;二是外来种薇甘菊
(M. micrantha),又称薇甘菊。在我国引种薇甘菊最早记录
是香港动植物公园于 1884 年引进种植的,1919 年在野外
采到薇甘菊标本。 到 20世纪 80年代,香港许多地方出现
大量野生薇甘菊,并传入深圳、东莞等地。 至 20 世纪 90
年代,在深圳、珠海、东莞、惠州等地大量出现薇甘菊[7]。
华南植物研究所研究人员对广东省内的薇甘菊分布
情况进行了调查,结果表明全省已有 35 个县市发现薇甘
菊,其中以临近香港的深圳、东莞等地最为严重,并以这
三个地区为中心,东部向潮汕方向,北部向增城及花都方
向,西部向肇庆、湛江方向蔓延扩散(图 2)。其扩散趋势是
由多到少、频度由高到低、植被地面覆盖厚度由厚到薄;
传播的主要途径是垃圾场、公路铁路沿线、人工林地、天
然次生林地及交通工具经过频繁的林地或区域。 在深圳、
东莞、 珠海等地薇甘菊已成为严重的生态灾害并造成了
每年超过 1 000万元人民币的经济损失[4]。
3 研究概况与主要的进展
国内学者对薇甘菊的生活史[3]、花的形态结构特征[3,7]、
不同生境和森林内的生存与危害状况 [1,5]、光合特性的比
较 [1,8]、化感作用 [9]、遗传多样性 [10]以及生物和化学防除 [8,11]、
分枝格局和生物量[8,12]做了一些研究。有趣的是,薇甘菊对
生境适应能力极强,而另一物种蔓泽兰(M. crodata,又称
假泽兰),与薇甘菊同属菊科假泽兰属,二者的形态、结构
极其相似,肉眼很难辨别,但是二者的入侵性却是天壤之
别。 后者属我国华南地区的本地种,不对生境造成危害,
甚至对生境的要求较高,否则难以生存。 我们前期的研究
表明,薇甘菊与蔓泽兰的叶片的 CC 以及相关的光合作用
指标均存在着显著的差异[1,8]。
除了加强政策法规的建设以及人工和机械清除外,
生物防治和化学防治是最主要的两种途径。 不同的防治
途径都有各自的优缺点。 2,4-D、草甘膦、兰达、草坝王、毒
莠定和恶草灵等除莠剂对薇甘菊种子的效果, 有试验研
究了杀死薇甘菊幼苗及种子的合适浓度[4,13]。 但是化学防
治会造成对土壤和水等环境污染。 目前对薇甘菊的生物
防治途径包括引进天敌和以草治草两种方式:
3.1 引进天敌
薇甘菊在美洲中南部都为害不大,主要原因就是当地
有很多薇甘菊的天敌存在, 其中仅南美洲就有 30多种天
敌[11],可以取食薇甘菊根、茎、叶、花等不同部位[14]。 有关薇
甘菊天敌研究的机构很多, 包括在英国的国际生物防治
组织以及泰国、马来西亚、印度、澳大利亚等国的专门的研
究机构,已经取得一些对薇甘菊天敌的研究成果。 发现一
些致病菌(如锈菌 Puccinia granchacoensis)、昆虫(如艳婀
珍蝶 Actinote thaliapyrrha) 以及螨类 (如紫红短须螨
Brevipalpus phoenicis)可以取食薇甘菊,但由于不能建立
稳定的种群, 或可能对其他生物具有同样的威胁不能通
过安全性测定,或致病力不高,从而限制了其大量应用,不
能达到防治的目[14]。
3.2 以草治草
利用菟丝子对薇甘菊的相对偏好和寄生的特性,菟丝
子能极大地减少薇甘菊的叶绿素含量(图 3、图 4)、光合速
率,最终影响其生物量(图 5),并且大大减少其开花及结
实,对薇甘菊的生长和繁殖都具有显著的抑制作用,可望
成为一种极富潜力的控制方法[8]。 选取田野菟丝子作为薇
甘菊的生物防治手段,研究它对外来种薇甘菊生长、繁殖
的抑制机理,希望提供一种控制薇甘菊蔓延的新途径,为
有害外来种生物防治提供一条新的思路。
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4 展望
入侵生态学家最感兴趣的问题莫过于 3 个方面 [15]:一
是入侵种的入侵性 (invasiveness), 二是群落可入侵性
(invasibility),三是生物入侵的管理[15]。 对薇甘菊的研究也
应该在这 3 个方面取得进展,然而到现在为止,这 3 个方
面的进展尚少[2,16]。 建议在以后的研究更注重以下方面的
探讨:
4.1 薇甘菊表型可塑性和坐待对策“sit and wait strategy”
调查中曾发现在小林窗(10%~20%的全光照水平)下
薇甘菊生长缓慢、生物量积累较少;光照环境互换的适应
性实验表明,一旦受到干扰,光照环境得到改善,从阴生环
境下转移过来的薇甘菊将在很短的时间内通过适应性的
响应, Amax和 Fv/Fm等生理指标迅速提高, 并会在短期内
接近对照植株的水平,这样就可能生长迅速而体现出较强
的入侵性,体现较强的形态和生理可塑性。 这也可能是薇
甘菊“待机对策”的生动体现 [16]:如果外界环境不利,暂且
先保持繁殖体(种子或根茎),一旦条件成熟,就会迅速爆
发。 因此,我们一方面不用担心郁闭的森林会被薇甘菊入
侵, 另一方面也要注意干扰会引起光照等环境条件的改
变,使得原来潜伏于林下的薇甘菊繁殖体恢复入侵性。
4.2 叶 N在光合组分中的分配模式的优化策略
与前人的研究结果相比较,入侵植物薇甘菊有较强的
生理可塑性,具有阳性植物的一面,同时又表现较好的耐
阴性,薇甘菊叶氮含量 Na、叶绿素含量以及 N在光合蛋白
各组分的分配模式是否具有较好的优化对策,这也可能是
其占据较宽光生态位的生理生态学基础之一 [3,17-18]。
4.3 植物入侵潜力的指示器(indicator)
前人已经对与入侵性相关的生存对策特性做了较多
的研究,仍未能找出一个较好的评价和预测植物的入侵潜
力的指示指标即“指示器”,当前生态学家对入侵生物预测
的现状和前景表现出一些悲观。 但是,任何一种生存策略
都会涉及到它的能量投入和收益,能量是任何器官或组织
构建过程中的“通货”。 构建成本(Construction Cost, CC),
是植物构建其器官组织所需的能量投入的量化标准,它被
定义为构建 1 g植物器官所需要的葡萄糖数量[18]。 每种植
物都有一个基本的能量和资源需求, 低于其基本需求,就
不能实现其正常的生长和扩散。 显然,对于外来入侵植物
来说,CC 越低,对其入侵越有利 [3,19]。 研究表明,薇甘菊相
对于其本地同属种来说,具显著较低的 CC[3]。但是,要证明
其作为“指示器”的可行性,仍需要更多的实验来来检验。
参考文献:
[1] Deng Xiong, Wan hui Ye,Hui ling Feng, et al. Photosynthetic
characteristics of invasive weed Mikania micrantha and its
indigenous congener M.cordata (Asteraceae) in South China[J].
Botanical Bulletin of Academia Sinica,2004,45:213-220.
[2] Holmes W C. A review preparatory to an infrageneric
classification of Mikania (Tribe: Eupatorieae[C]).In: DJN Hind, C
Jeffrey and GV Pope eds. Advances in Compositae Systematics,
Royal Botanic Gardens, Kew, 1995:239-254.
[3] 胡玉佳,毕培曦.薇甘菊花的形态结构特征[J]. 中山大学学报(自
然科学版),2000,39(6):123-124.
[4] 咎启杰,王勇军.外来杂草薇甘菊的分布和危害[J].生态学杂志 ,
2001,19(6):58-61.
[5] 黄忠良,曹洪麟,梁晓东,等.不同生境和森林内薇甘菊的生存与
危害状况[J].热带亚热带植物学报,2000,8(2):131-138.
[6] 万方浩,郭建英 ,王德辉 .中国外来生物入侵的危害与管理对策
[J].生物多样性,2002,10(1):119-125.
[7] 孔国辉,吴七根,胡启明,等.薇甘菊(Mikania micrantha H.B.K.)的
形态、分类、与生态资料补计[J].热带亚热带植物学报,2000,8(2):
128-130.
[8] 邓雄, 冯惠玲,叶万辉,等.寄生植物菟丝子防治外来种薇甘菊研
究初探[J].热带亚热带植物学报,2003,11(2):117-122.
[9] 邵华 ,彭少麟 ,张弛 ,等 .薇甘菊的化感作用研究 [J].生态学杂志 ,
2003, 22(5):62-65.
[10] 蒋慕琰, 徐玲明, 陈富永. 入侵植物薇甘菊 (Mikania micrantha
Kunth)之确认[J]. 植物保护学会会刊, 2002,44:61-65.
[11] 韩诗畴,李开煌,罗莉芬,等.菟丝子致死薇甘菊[J].昆虫天敌,2002,
24(1):7-14.
[12] 张炜银,王伯荪,李鸣光 ,等.不同光照强度对薇甘菊幼苗生长和
形态的影响[J].2002,22(1):222-227.
[13] 胡玉佳,毕培曦. 薇甘菊生活史及其对除莠剂反应的研究[J].中
山大学学报(自然科学版),1994,33(4):88-95.
[14] 韩诗畴 ,李丽英 ,彭统序 ,等 .薇甘菊的天敌调查初报 [J].2001,23
(3):119-128.
[15] Mooney H A, Cleland E E. The evolutionary impact of invasive
species[C]. Proc Natl Acad Sci USA. 2001:98, 5446-5451.
[16] Greenberg C H, Smith L M, Levey D J.Fruit fate, seed
germination and growth of an invasive vine-an experimental test
of sit and wait strategy[J].Biological Invasions,2001,3:363-372.
[17] Kursar T A, Coley P D. Contrasting modes of light acclimation
in two species of the rainforest understory [J].Oecologia,1999,
121:489-498.
[18] Poorter H, Evans J R. Photosynthetic nitrogen-use efficiency of
species that differ inherently in specific leaf area [J]. Oecologia,
1998,116:26-37.
[19] Williams K, Percival F, Merino J, et al. Estimation of tissue
construction cost from heat of combustion and organic nitrogen
content[J]. Plant, Cell & Environment,1987,10: 725-734.
2.0
1.5
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0.5
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