我國水域水葫蘆的分布·影響·防治措施

秦智雅，陶景怡，胡 辰，阮愛東，2*

(1. 河海大學水文水資源學院，江蘇南京 210098；2. 水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇南京 210098)

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我國水域水葫蘆的分布·影響·防治措施

秦智雅1，陶景怡1，胡 辰1，阮愛東1，2*

(1. 河海大學水文水資源學院，江蘇南京 210098；2. 水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇南京 210098)

我國水體中的水葫蘆屬“外來入侵物種”之一，因其生長繁殖迅速，在諸多水域泛濫成災，已對我國水體生態平衡構成重大威脅。在充分分析水葫蘆在我國分布狀況、繁衍趨勢及入侵風險的基礎上，系統總結了水葫蘆泛濫對水體動力狀態、生態系統、環境質量、社會經濟等方面的影響，概述了水葫蘆的開發利用現狀，并提出針對性的防治措施。

水葫蘆；生物入侵；危害；防治

水葫蘆(Eichhorniacrassipes)又名鳳眼蓮、洋水仙等，屬雨久花科多年生水生植物。水葫蘆通常漂浮于水面，葉片叢生，葉柄呈海綿狀葫蘆體；多數花為穗狀花序，花瓣6枚，藍紫色，其中一枚較大而中心帶黃色，似鳳眼狀，故又名鳳眼蓮。水葫蘆的繁殖能力極強，是世界上生長繁殖最快的水草之一。其兼有有性與無性兩種繁殖方式，以無性繁殖為主。種子可存活5～20 a，在0～40 ℃均能生長，13 ℃以上開始繁殖，20 ℃以上生長加快，25～32 ℃生長最快，35 ℃以上生長減緩，43 ℃以上則逐漸死亡。在適宜條件下每5 d可繁殖1株新植株，依此速率，1株水葫蘆1a之內可繁殖達到1.4億株，足以鋪滿140 hm2的水面，鮮質量可達28 000 t[1]。因此，水葫蘆可在絕大多數淡水水域快速繁殖，并成為該水域優勢種群，影響該水域的種群結構和生態平衡，對當地水資源功能的發揮構成威脅。筆者綜述了我國水葫蘆的分布現狀及防治措施，以期為我國水域水葫蘆泛濫的防控提供決策依據。

1 我國水葫蘆的物種引入與分布擴散趨勢

基于對我國各年份水葫蘆分布數據的分析，分別以1950、1980年為時間分界在ArcGIS中重建歷史演變過程，分析得出水葫蘆在我國分布范圍的變化趨勢(圖1)[2]。

1951年以前，我國境內的水葫蘆處于種群初建階段，主要分布于珠江流域和長江以南地區，擴散情況并不嚴重，種群規模也較小，未帶來大的入侵危害。1951～1980年水葫蘆處于引入利用階段。由于這個時期我國物質相對匱乏，水葫蘆可用作養殖業飼料和田間肥料，且其繁殖速度極快，因此各地紛紛引入利用。鑒于此，20世紀50年代以來水葫蘆逐漸向北擴散，到達長江以北地區，甚至在河北省、河南省均發現了水葫蘆的蹤跡。1981年至今，水葫蘆處于快速擴散階段，呈種群暴發式增長。

從全國范圍來看，水葫蘆在華北、華東、華中、華南和西南的19個省(市、區)水域均有分布，其中對廣東、云南、臺灣、福建、上海、浙江5省1市的危害最為嚴重[3]。從水系分布來看，水葫蘆的增長尤以珠江水系、長江中下游水系和東南沿海諸河最為嚴重(圖2)[2]。因此，水葫蘆生態污染現象逐漸引起我國政府、民眾和學術界的廣泛關注，對水葫蘆的研究也逐漸深入。

2 我國水體中水葫蘆的入侵風險分析

利用ArcGIS預測得出水葫蘆的分布區域，將預測區域劃分為5類區域(表1)[2]。

表1 我國水葫蘆入侵風險等級評價

Table 1 Grade evaluation of invasive risk ofEichhorniacrassipesin China

分類等級Classificationgrade風險預測區域等級Gradeofriskforecastregion評價指標EvaluationindexⅠ不適宜生長區<30%Ⅱ可以生長區30%～<50%Ⅲ適宜生長區50%～<70%Ⅳ輕度威脅區70%～<90%Ⅴ重度威脅區≥90%

根據表1中的風險等級和標準，利用ArcGIS進行圖層疊加和數據重分類分析，得出水葫蘆在我國的潛在風險等級分布情況(圖3)[2]。

按照行政區劃，將水葫蘆入侵風險區域分為5個等級(表2)[2]。其中，面積最大的是安全區，占全國面積的53.95%。擴散區和威脅區占全國面積比例共計13.61%，這是需要針對性治理的地區[2]。適宜區和可生長區目前入侵風險不高，但鑒于入侵的水葫蘆遺傳變異能力較強，仍需要引起重視。

圖1 水葫蘆在我國的分布點動態變化情況Fig.1 Dynamic changes of distribution points of Eichhornia crassipes in China

圖2 我國的水葫蘆區域分布Fig. 2 Regional distribution of Eichhornia crassipes in China

圖3 水葫蘆在我國的潛在風險等級分布Fig. 3 Grade distribution of invasive risk of Eichhornia crassipes in China

3 水葫蘆快速繁殖與生態擴張的影響與危害

水葫蘆依其優越的競爭機制與繁殖速率，往往很快成為生長水域的優勢種群，對水體環境造成重大影響。其對水環境的影響概括起來可分為以下幾大類：

3.1 對水體動力狀態的影響 汛期上游降水較多，洪峰流量過境時，受水葫蘆覆蓋區的頂托，上游來水的下泄受到阻擋，引起局部水位壅高，地勢較低的岸段容易被水漫灌，嚴重時引起堤岸的坍塌，造成巨大的人員傷亡和財產損失。黃本勝等[4]研究表明，水葫蘆造成河道水位的壅高隨著水流流速的增加而增加，當水流流速超過一定范圍時，水葫蘆發生疊加，可堵塞河道、橋孔和閘門等。水葫蘆堵塞閘門將影響排洪泄洪，遇雨或洪水時存在溢流和決堤等風險。若是水葫蘆卷入螺旋槳，還會造成船舶發動機損壞，難以運轉。

3.2 對水體生態系統的影響 水葫蘆的快速增殖常形成漂浮植氈層，改變水生生境，對生物群落的物種組成產生明顯的影響，使其他水生動植物減少甚至滅絕，致使物種單一化，進而影響整個淡水生態系統的結構和功能。水葫蘆泛濫常造成水體流速下降，pH和溶解氧濃度降低(當溶解氧降低到1 mg/L時，大部分魚類就會窒息死亡)，水中CO2濃度增高，光線穿透能力降低，導致大量水生動植物死亡，致使水體變黑變臭，水質惡化加速。如果支流開閘泄洪，會將集聚于閘內靜水中的大量水葫蘆排入河網，將中小型河道的污染物帶到下游主河道[5]。此外，過多的水葫蘆覆蓋水面，為蚊蠅等害蟲提供了適宜的滋生繁殖場所，加劇了生物污染和病菌傳播，同時污染了供水水源及水環境。衰亡的水葫蘆在水中腐解，將富集于水葫蘆的污染物轉移到水體和底泥中。水葫蘆殘體被微生物分解，消耗大量溶解氧，使得下層水體溶解氧下降；分解時常產生硫化氫等氣體和一些毒素，不僅發出難聞的惡臭，還對周邊人群和動物的身體健康構成威脅。

表2 我國水葫蘆潛在威脅等級分類和綜合評價

Table 2 Classified grades and comprehensive evaluation ofEichhorniacrassipes′ potential threat in China

風險區域等級Riskregiongrade占全區面積百分比Proportioninthewholearea∥%等級面積Gradeareakm2占全國面積百分比ProportionintotalareaofChina∥%威脅區Threateningarea≥98937961．069．90擴散區Diffusionarea90～98351479．633．71適宜區Suitablearea30～901028133．0610．85可生長區Growablearea0～302045845．8421．59安全區Safearea05112517．3753．95

3.3 對水體環境質量的影響 水葫蘆可在一定程度上緩解水體的富營養化程度。首先，水葫蘆對諸多藻類存在化感效應，其根系向水體分泌的有機物質能傷害或殺滅藻類[6]。其次，水葫蘆能通過營養和光照的競爭，控制包括藻類在內的浮游植物的豐度[7]。第三，水葫蘆生長過程中需要吸收大量的氮、磷等營養物質[8]，并對重金屬離子[9]、農藥及其他有機物等有極強的富集能力[10-11]。因此，目前太湖、滇池流域在一定范圍內利用水葫蘆治理藍藻暴發，采用圍網或網欄等設施[12]將水葫蘆控制在限定區域。該方法需要及時打撈，原因是一方面防止水葫蘆失控泛濫，另一方面避免水葫蘆因不能自然越冬而枯死所可能造成的二次污染。此外，滇池外海規模化控養水葫蘆，因其下風向種養區藍藻過量堆積死亡，導致水質惡化，水體缺氧，NH+4濃度過高，最終致使水葫蘆發生局部死亡[13]。

3.4 水葫蘆生態污染對社會經濟的影響 全國眾多省市每年都要人工打撈水葫蘆，如廣州市沒有清理源頭的水葫蘆，每年僅打撈雨水沖刷下來的水葫蘆近10萬t，費用達 3 000余萬元[14]。水葫蘆造成的損失則無從計算，還需要年復一年的投入。

4 水葫蘆的開發利用與防控對策

4.1 開發利用 水葫蘆可加工成畜禽的青飼料。水葫蘆中氮、磷、鉀養分含量很高，分別達3.30%、1.28%和3.36%，可以制作優質有機肥和有機無機復混肥[15]。水葫蘆干重中的12.07%為粗蛋白[16]，表明其為反芻類畜禽很好的替代飼料。研究發現，用水葫蘆作為主要飼料飼養麻鴨[17]、肉鵝[18]、山羊[19]等畜禽時，日增重量均會減少，而在飼料中加入一定比例的水葫蘆干粉，畜禽才能正常生長。這是由于水葫蘆莖中含有大量的空隙且充滿空氣，其含水量又高，作為飼料時會導致畜禽攝入水分和空氣，讓畜禽產生飽腹感，因此應將水葫蘆切碎從而減少空氣及水分含納能力。水葫蘆的含水量高達95%左右，需利用自然干燥(風吹、太陽曬)和機械干燥相結合，飼料加工成本高，經濟效益相對較差，相關加工技術與設備正處于積極研發或完善狀態[20-21]。

4.2 治理與防控對策

4.2.1 物理防治。物理防治是通過人工或機械(如水上割草機)對水葫蘆進行打撈處理。該方法的優點是對環境安全、見效快、打撈上岸的水葫蘆可繼續綜合利用。在需要迅速清除以保護重要設施與建筑物的情況下，物理防治是較好的方法。但勞動強度大，人工打撈速度甚至跟不上水葫蘆的生長速度；打撈和運輸成本高，無法打撈種子，治標不治本；水葫蘆打撈后如不妥善處理，還會成為新的污染源。水葫蘆的擴散運移與水動力等條件有關，可在其運移過程中實施連續攔截、引導分散至指定部位(如三峽工程水力一體治漂浮排)。因此，物理防治可因勢利導，提高綜合治理效果[22]。

4.2.2 化學防治。化學防治是利用化學藥劑對水葫蘆進行治理。目前常用的藥劑有克蕪蹤(Paraquat)、草甘膦(Glyphosate)、農達(Roundup)、41%Bioforce水劑[23]。其優點是易于大面積應用，見效快。但該方法費用較高；化學藥劑對其他植物也具有一定殺傷力，對水生生態系統破壞大，并污染環境。化學防治同樣也難以清除水葫蘆的種子，且水葫蘆有很強的抗藥性，防治效果不持久。

4.2.3 生物防治。生物防治是從原產地引進天敵，在受污染水域放養水葫蘆象甲蟲、水葫蘆螟峨等以水葫蘆為食的生物，建立種群，對其實施長期控制。一旦在野外建立天敵昆蟲種群，和水葫蘆建立起相互抑制的動態平衡，防治效果就會有較強的持久性。其中，水葫蘆象甲是國際上應用最早也是最為成功的控制水葫蘆的天敵昆蟲。該方法的優點是成本低廉、對環境安全，缺點是控制速度較慢(一般需要幾年)，如果有新的水葫蘆不斷傳入控制區域，加之水體富營養化導致水葫蘆生長速度快，生物控制體系很難在短時間內建立起動態平衡，最終會導致水葫蘆的暴發。同時，該方法具有一定的生態風險性，應注意防止對引入地其他物種造成危害。防治生物與水葫蘆建立起相互抑制的動態平衡，防治效果較好，持久性較強。

4.2.4 綜合防治。防治方法需因地制宜，如水閘前的水葫蘆密度較大，所處位置水動力較微弱，因此可采用物理防治打撈后運走。在河道變向較快的河流凸岸或有較大障礙物的河流凹岸，也會有大量水葫蘆，亦可采用物理防治方法。干流上的水葫蘆，在水流、船舶、風等作用下漂流，密度相對較小，分布面積較廣，采用物理防治費時費力，可采用生物防治或綜合防治方法。上游采用屬于長期防治的生物法，下游采用物理或化學防治方法。每種控制方法都有其最佳的適用范圍，鑒于水葫蘆極強的種群恢復和擴散能力，單獨使用物理、生物或化學防治方法都難以取得快速、持久的控制效果，因此應采用綜合治理對策，如鄭西華等[24]研究得出一定數量的水葫蘆象甲和適量除草劑協同作用控制效果顯著。

5 結語

水葫蘆在我國許多河道泛濫成災，尤以珠江、長江中下游及東南沿海諸河最為嚴重，對水體動力狀態、生態系統、環境質量和社會經濟等方面造成一定影響。目前，水葫蘆的入侵風險性尚處于可控狀態，已有一些開發利用方法及治理與防控對策，但這些對策各有利弊，諸多趨利避害防控技術尚待完善。目前的研究多針對水葫蘆在污水治理方面的應用，對其凈化機理有待進一步研究，如何有效地控養水葫蘆是必須解決的問題。水葫蘆的開發利用與治理應當力求科學化，盡量避免實際操作過程中的盲目性，以達到迅速、高效、低廉和可持續的防控目的。

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Distribution，Influence and Control Measures of Eichhornia crassipes in China

QIN Zhi-ya1，TAO Jing-yi1，HU Chen1，RUAN Ai-dong1,2*

(1.College of Hydrology and Water Resources，Hohai University，Nanjing，Jiangsu 210098; 2. State Key Laboratory of Hydrology-water Resources and Hydraulic Engineering，Nanjing，Jiangsu 210098)

Eichhorniacrassipesis an invasive alien species which has become disastrous for local ecosystems in China due to its rapid breeding and growth. On the basis of analysis of the current situation of the explosive growth ofEichhorniacrassipesand the risks of theEichhorniacrassipesinvasion，the effects ofEichhorniacrassipeson hydrodynamics，water ecosystems，water environmental quality economic loss were reviewed. Exploitation and utilization ofEichhorniacrassipeswere summarized. And control measures ofEichhorniacrassipeswere put forward.

Eichhorniacrassipes; Biological invasion; Damage; Control measures

國家自然科學基金面上項目(51378175);2016年度河海大學國家級大學生創新訓練項目(201610294007)。

秦智雅(1995- )，女，四川成都人，本科生，專業：自然地理與資源環境。

2016-08-12

S 45;S 555+.5

A

0517-6611(2016)28-0081-04

*通訊作者，研究員，博士，從事生態水利學研究。