水葫蘆的防治與利用

1、-作者xxxx-日期xxxx水葫蘆的防治與利用【精品文檔】水葫蘆的防治與利用摘要:近年來,水葫蘆在我國淡水河道密集地區(qū)不斷瘋長，已成為令人頭疼的河網(wǎng)“殺手”，并嚴重影響了河道的景觀。就水葫蘆的來源及危害、瘋長的原因、防治方法等進行了論述。在適宜條件下，1 hm2水葫蘆能將800人排放的氮、磷元素當天吸收掉，因此水葫蘆也是凈化污水的生態(tài)功臣。關鍵詞:水葫蘆；防治；利用1 水葫蘆生物入侵的現(xiàn)狀1.1 生物入侵的概念生物入侵( biological invasion) 是指外來種在遷入地適宜條件下，得以迅速增殖，形成野化種群，其種群的進一步擴散已經(jīng)或即將造成明顯的生態(tài)和經(jīng)濟后果，這一事件稱為生物入侵

2、1。這些生物被叫做外來物種。外來種( exotic species )是相對于土著種而言，可以是動物、植物和微生物。一種生物以任何方式傳入其原產(chǎn)地以外的國家或地理區(qū)域，并在那里定殖，建立自然種群，這種生物即可稱為外來種1。外來入侵物種具有生態(tài)適應能力強，繁殖能力強，傳播能力強等特點；被入侵生態(tài)系統(tǒng)具有足夠的可利用資源，缺乏自然控制機制，侵入的頻率高等特點。外來生物在其原產(chǎn)地有許多防止其種群惡性膨脹的限制因子，其中捕食和寄生性天敵的作用十分關鍵，它們能將其種群密度控制在一定數(shù)量之下。因此，那些外來種在其原產(chǎn)地通常并不造成較大的危害。但是一旦它們侵入新的地區(qū)，失去了原有天敵的控制，其種群密度則會迅

3、速增長并蔓延成災。而自然界里生態(tài)環(huán)境中存在著食物鏈，天敵之間相互制約，一但某種生物人為絕滅和人為引入，都會產(chǎn)生一系列難以想象的后果。水葫蘆就屬于外來種。1.2 水葫蘆的生物學特征水葫蘆即鳳眼蓮，學名 Eichharnia crassipes，屬雨久花科、鳳眼蓮屬。喜生于溫暖向陽的富含有機質(zhì)的靜水中，耐寒力較差，遇霜后葉片枯萎。水葫蘆懸浮于水中，多須根。葉為根出葉，叢生于短縮莖基部，每株有葉6 一 12片；葉片卵圓形或橢圓形2，葉面光滑，葉肉肥厚，葉長20 30cm。葉柄中下部膨大似葫蘆狀，內(nèi)為海綿組織，貯有很多空氣。具腋芽和匍枝，由此發(fā)育成新株?；樗霠罨ㄐ?，花瓣6枚，藍紫色。1.3 水葫蘆的

4、來源水葫蘆學名叫鳳眼蓮,1901年，鳳眼蓮被作為觀賞植物引入中國，20世紀50年代,我國從南美引進水葫蘆作為豬飼料，廣泛放養(yǎng)于南方的鄉(xiāng)村河塘。據(jù)專家介紹，水葫蘆現(xiàn)在已被列為世界十大害草之一。2 水葫蘆生物入侵的危害2.1 水葫蘆對水體的危害它對水體危害很大：水葫蘆大量繁殖后會覆蓋水面,堵塞河道,影響航運和防洪;它還會降低光線對水體的穿透能力，妨礙水底生物的生長；同時，水葫蘆會增加水中二氧化碳的濃度，降低水的pH值和溶解氧濃度,減少魚蝦等水產(chǎn)品的產(chǎn)量；水葫蘆如果不及時打撈會腐爛變臭，成為污染水體的污染源。作為引進物種，水葫蘆還會侵占其他物種的生存空間,遏制當?shù)厣锏亩鄻有浴?002年橫穿寧波市的

5、姚江、奉化江和甬江水面,幾乎被水葫蘆封鎖。2.2 水葫蘆生物入侵造成的經(jīng)濟損失據(jù)悉，多年來，外來入侵物種己經(jīng)造成我國當?shù)匚锓N的減少甚至滅絕，導致生態(tài)系統(tǒng)功能的弱化甚至喪失，同時給農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)帶來了嚴重經(jīng)濟損失。原產(chǎn)南美洲的鳳眼蓮( 水葫蘆) ，一旦入侵成功，防治是非常困難的，往往是治標不治本，代價極其昂貴。以美國為例，1884年引進該草，1899年政府就投資25000美元進行防治，但效果欠佳且入侵的地區(qū)越來越多，面積也越來越大，到1965年，國家法律規(guī)定每年的防治費用最高不能超過500萬美元，并要積極支持科研部門盡快找到防治該草最經(jīng)濟、最快速的方法，通過從管理者到政府部門多年的艱辛努力，采用了

6、化學、機械、生物天敵等多種防治措施，現(xiàn)在才得以使該草維持在一個較低的水平。我國每年因打撈水葫蘆的費用就多達 5 億元至 10 億元，由水葫蘆造成的直接經(jīng)濟損失也接近100億元，據(jù)悉，廣東、云南、江蘇、浙江、江西、福建、上海等省市每年都要人工打撈水葫蘆，僅浙江溫州市和福建莆田市每年用于人工打撈水葫蘆的費用分別為1000萬元和500萬元3，全國總費用有多少，目前沒有準確統(tǒng)計，但至少超過 1 億元。而且還必須年復一年，持之以恒。而水葫蘆造成的生態(tài)、農(nóng)業(yè)方面的損失則無從計算。2.3 水葫蘆造成的生態(tài)破壞和生物多樣性的喪失鳳眼蓮( 水葫蘆) 一旦入侵成功，常形成漂浮植氈層，改變水生生境，對生物群落的物種

7、組成產(chǎn)生明顯的影響，進而影響到整個淡水生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。沉水植物是水生生態(tài)系統(tǒng)的主要維持者，鳳眼蓮形成漂浮層后起到了蔭蔽作用并能攔截氧氣進入水中，從而大大縮小其生存空間；鳳眼蓮強有力的競爭對浮葉根生植物和自由漂浮植物生長造成不利影響。在云南滇池，由于鳳眼蓮生物入侵和富營養(yǎng)化的雙重作用，原來生活在該湖泊中的很多水生生物幾乎處于滅絕的邊緣。鳳眼蓮大面積覆蓋水面常使魚類和底棲動物生境破壞，從而減少這類生物生存的概率，水產(chǎn)品的品質(zhì)和數(shù)量也受到明顯影響。Muli( 1996) 的研究表明維多利亞湖泊經(jīng)歷了一次巨大生物學變化，先是生活和工業(yè)污水大量排放導致了富營養(yǎng)化，隨后發(fā)生了鳳眼蓮大面積覆蓋水面，使

8、得該湖的生物多樣性急劇下降，許多本地生物群已經(jīng)滅絕，生活在該湖的麗魚( 具有較高的經(jīng)濟和研究價值) 和底棲軟體動物，尤其是水生昆蟲，種類和數(shù)量均急劇下降。Kikuchi的研究表明由于鳳眼蓮對污水的凈化作用，清凈的水質(zhì)不利于瘧蚊幼蟲生存繁殖，其數(shù)量將明顯減少。此外，鳳眼蓮具有明顯的克藻效應，并能通過營養(yǎng)和光照的競爭而控制浮游植物的豐度，同時，植物殘體腐爛時會減少水體的溶氧量，而且會因水體理化特征的改變而使綠藻急劇增多，完全將藍綠藻替代掉。當覆蓋水面的鳳眼蓮清除后，生物多樣性會慢慢得到恢復，如在印度的一個池塘中，鳳眼蓮清除后，浮游植物數(shù)量從 36 個/L 上升為 680 個/L，浮游動物數(shù)量從 6

9、2 /L 上升為 260 個/L。鳳眼蓮入侵將遮住陽光使水中其他植物死亡，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)食物鏈，大大降低生物多樣性，群落結構發(fā)生變化，濕地的保護價值受到直接影響( Howard and Harley 1999)43 水葫蘆瘋長的原因水葫蘆在我國部分地區(qū)泛濫成災的原因是多方面的。從內(nèi)因上來說，水葫蘆的生長速度極快，在適宜條件下，每5d就能繁殖一棵新植株,而作為外來物種,水葫蘆在我國沒有天敵，這也使它能夠不受限制地瘋長。水葫蘆在過去為我國農(nóng)民度過飼料危機作出過一定的貢獻，但是近10年來，隨著飼料結構和飼養(yǎng)模式的轉變，農(nóng)民不再費力地打撈含水量大、食用成分不高的水葫蘆，而是任由它瘋長。從外因上來說,

10、隨著工業(yè)化而不斷惡化的水質(zhì)也給水葫蘆提供了成長的“沃土”。4水葫蘆的防冶據(jù)專家介紹，目前防治水葫蘆的方法主要有人工打撈、化學防治、生物防治和機械清除等幾種。(1)人工打撈法。人工打撈法見效快,但勞動強度大，治理成本高，并且難以清除水中的種子。寧波市在第一年主要以人工打撈為主，投入大量的人力物力，但成效并不明顯，這類方法往往治標不治本，月耗資巨大。(2)化學防治法?；瘜W防治法效果迅速,但除草劑對許多草種都有殺傷力，對水體生態(tài)系統(tǒng)的破壞性大，而且這種方法也不能清除水葫蘆種子，效果不能持久。從有關研究資料獲悉，在北京的室外小區(qū)試驗表明：4種除草劑對水葫蘆的生長具有不同的抑制效果。克蕪蹤具有十分明顯的

11、殺草作用，藥后20 35d所有供試植株死亡；草甘膦的殺草作用緩慢,處理的植株無新分枝、無開花，根長和葉片數(shù)也明顯降低,藥后35d所有植株死亡，芐嘧磺隆和惡草靈均在藥后12周內(nèi)抑制和破壞植株的生長，但難以徹底殺死植株，藥后35d植株重新恢復正常生長，6% 草甘·氯磺可溶性粉劑 4500 5250g/hm2劑量也能能有效防除水葫蘆，藥后 2 8 d5，其株防效和鮮重防效均在 93% 以上；41% Bioforce 水劑 100 倍液防除河道中水葫蘆效果很好。(3)生物防治法。生物防治法就是從水葫蘆原產(chǎn)地引進其天敵，如象鼻蟲，利用食物鏈原理對水葫蘆實施生物防治。生物防治方法無污染、成本低、

12、效果持久、但見效慢。當前報道的有生物除草劑的真菌有: 尾孢菌屬的 WH9BR 菌株、鏈格孢 C416 菌株等，細菌有炭疽菌等，植物源制劑: 馬纓丹葉提取物機器酚類化合物5等，對葫蘆生長有顯著的抑制作用。國際上最為成功的控制水葫蘆的天敵昆蟲是水葫蘆象甲( Neochetina bruchi ，N Eichhorniae) ( 鞘翅目，象甲科) ，在國外有30個國家和地區(qū)引種釋放，在其中26個國家建立了種群，在 13 個國家成功控制了水葫蘆的危害。水葫蘆象甲的安全性，寄主的專一性得到了多方證實，自中國農(nóng)科院生物防治研究所 1995 年從美國和阿根廷引進以來，許多專家學者都在不同地區(qū)，做了水葫蘆象甲

13、寄主范圍的檢驗，試驗證明水葫蘆象甲食性專一6。經(jīng)試驗水葫蘆象甲對水葫蘆有較強的專食性，而對我國的各種主要農(nóng)作物如: 水稻、麥子、豆類、蔬菜、水生植物等均不取食、不寄生，是一種對不同農(nóng)作物均安全性較高的可用于水葫蘆生物防治的天敵昆蟲。就寧波市為例，從有關研究資料獲悉,在溫州的田間試驗表明，象甲從釋放到完全控制水葫蘆需要3年的時間。面積為49 m× 28 m的河道上,1996年8月釋放1 000頭象甲，放蟲1年后，水面仍被水葫蘆密密地覆蓋。到1998年9月時,仍有75%的水面被覆蓋，防效僅為25%。但進入第3年時，效果十分迅速,99%的水葫蘆被清除。水葫蘆的長勢對象甲的種群數(shù)量也有較大的

14、影響。放蟲2年后，由于放蟲區(qū)水葫蘆數(shù)量和植株長勢的減弱，象甲開始向四周擴散，首先擴散到緊鄰的對照區(qū)和距離1 2 km的河道上，并在1999年4月將對照區(qū)70%的水葫蘆清除；1999年8月發(fā)現(xiàn)，從放蟲區(qū)沿河道向下10 km，均可發(fā)現(xiàn)象甲。這種方法無污染，成本低，效果持久，但見效慢,一般需要3 5年甚至更長的時間，而且副作用尚不完全清楚，人們還擔心，在水葫蘆被消滅后，象鼻蟲可能會成為另一個令人頭痛的問題。(4) 機械清除法。人工打撈法見效快，但勞動強度大，治理成本高，并且難以清除水中的種子。成效并不明顯，這類方法往往治標不治本，耗資巨大。機械清除法主要有打撈船結合粉碎機或采用“全自動水葫蘆清理裝置

15、”，1套螺桿壓榨機配備動力5.5 7.5 kW的設備，在水葫蘆生長致密狀態(tài)下，每小時能清除面積達600 m2水域;而在水葫蘆離散狀態(tài)下，每小時的清除面積達4 000 m2水域。這是人工清理效率的20倍以上。同時經(jīng)比較，費用亦比人工經(jīng)濟，而采用該裝置清理只需成本0.36 0.45元左右。該產(chǎn)品已在嘉興南湖等地試用，取得了較好效果。寧波市在最近幾年基本上采用機械清除為主。5水葫蘆的開發(fā)與利用5.1 水葫蘆的開發(fā)水葫蘆是世界著名的害草，正危害著我國許多湖泊的生態(tài)。但目前,中國科學家已經(jīng)認識到了水葫蘆的一些特性,并多方嘗試利用其這一特性治理污染。中科院武漢植物研究所研究員李偉正在主持一個湖北省科技攻關

16、項目城市湖泊水質(zhì)修復與保持技術。這一課題的研究思路是：利用水生植物對水中氮、磷等營養(yǎng)元素和污染物的吸收及分解作用，通過選擇不同的水生植物及其組合來適應不同的受污染水體，通過控制水生植物的數(shù)量來調(diào)控凈化能力的大小，以修復受污染水體和保持水質(zhì)。該課題組將水葫蘆納入了選用范圍，由于水葫蘆蔓延速度十分迅速,因此專家們設想利用采收的水葫蘆加工成活性有機肥和草粉飼料，也就是打通水生植物資源化利用的途徑，形成良性循環(huán)。李偉說,適量的水葫蘆生長對水質(zhì)的凈化是有利的，關鍵是科學管理和轉化利用。我國的湖泊已有65%呈現(xiàn)富營養(yǎng)狀態(tài)，還有29%正在轉向富營養(yǎng)狀態(tài)。對其治理，必須考慮利用水生植物的自身治污特性。在水葫蘆

17、長到適當?shù)臅r候就需要適時打撈，并通過發(fā)酵轉化等后續(xù)技術將之轉化利用，防止其腐爛造成的二次污染。根據(jù)趨利避害原則，水葫蘆通過發(fā)酵轉化，能提高自身的蛋白質(zhì)含量，制成飼料；利用水葫蘆中含有大量氮磷鉀的特點，制作有機、無機復合肥；從中提取營養(yǎng)素，加工提煉食品、保健品、藥品及飼料添加劑。這幾種開發(fā)方式一旦形成產(chǎn)業(yè)，將消耗大量的水葫蘆,也會吸引更多人去打撈水葫蘆，從而可能根除因水葫蘆過多而破壞生態(tài)平衡的后患。由于我國年污水排放量高達415億t,47%的河道受污染。利用水葫蘆治理污水的模式，是一種富有環(huán)境改造價值的科學行為。據(jù)可靠資料顯示,水葫蘆凈化污水體系中約5 m2可處理1 t污水，而1座現(xiàn)代化的污水處

18、理廠中1 m2的地方就對應著5 t污水的處理量。水葫蘆的應用條件比較講究，需要建立幾個串聯(lián)的蓮池,讓污水緩緩流動，流程要控制在8 d左右，即污水需與水葫蘆共處8 d左右才能達到凈化的目的，蓮池的污水深度應在1 1.8 m之間。為了保證凈化效果，還需控制水葫蘆覆蓋蓮池的密度，保持在一定的比例范圍內(nèi)，經(jīng)常將過量生長的水葫蘆撈出才可。否則,任其在池中自生自滅，又會產(chǎn)生新的腐敗物，達不到凈化水質(zhì)的效果。5.2 水葫蘆的利用治理水體污染。水葫蘆生長過程中需要吸收大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，并對重金屬離子、農(nóng)藥及其他人工合成化合物等也有極強的富集能力，凈化污水的能力在所有的水草中是最強的，這也是水葫蘆當前對人

19、類的最大貢獻，一般情況下，水葫蘆在 3 年時間內(nèi)可以將污水凈化到常用水質(zhì)標準，而投資僅需現(xiàn)行治污工程治污投資的 20% 以下。研究還表明，水葫蘆甚至能將富營養(yǎng)水質(zhì)轉化成可直接飲用水7。用作飼料。水葫蘆可加工成雞、鴨、魚、豬、牛和羊等畜禽的青飼料，且用量很大。用作觀賞。水葫蘆是一種很美麗的物種，我們可以讓水葫蘆變?yōu)榕杈?，成為美化環(huán)境的有用植物。有關植物專家介紹，水葫蘆作為普通綠色植物，成活率非常高。如果市民有興趣試養(yǎng)的話，只需注意及時換水和修剪，因為它繁殖力強，水面耗氧很快。制作有機肥料。水葫蘆中氮磷鉀養(yǎng)分含量很高，分別達 3.3% 、1.28% 和 3.36% ，可以制作優(yōu)質(zhì)有機肥和有機無機復

20、混肥。每公頃水葫蘆干重有 30t，可產(chǎn) 75t 復混肥，中科院水生所已成功生產(chǎn)出水葫蘆復合肥品種。水葫蘆的生長是非常迅速的，如果不適當加以控制，它就會瘋長，引起水體富營養(yǎng)化。對水葫蘆的利用我們一定要謹慎，確保資源得到充分利用，以實現(xiàn)其綜合效益的最大化，但又不能盲目開發(fā)，使資源遭到破壞。6 綜合治理單獨應用任何一種防治方法都難以達到安全、持續(xù)、快速的防治效果8，所以應發(fā)揮生物、化學和機械防治的各自優(yōu)勢，建立以污水治理為長期目標，生物防治為主要方法、化學防治為補充、人工機械打撈為預備的水葫蘆綜合治理方案。首先要加強對水葫蘆的監(jiān)控預報，在水葫蘆處于苗期時，就實行打撈特別對于中上游河道的水葫蘆進行清理。其次，在必要時，可適當使用除草劑。綜合治理最主要是釋放水葫蘆象甲，實際長效控制水葫蘆的蔓延，從長期看，既節(jié)約資金，又保持生態(tài)平衡，對環(huán)境安全，防治成本低。7結語目前防治水葫蘆的方法主要用化學防治、生物防治、人工及機械打撈等方法。(1)化學防治法使用方便，效果迅速，常用品種如克蕪蹤、草甘磷等,但除草劑對水體生態(tài)系統(tǒng)的破壞性大，污染環(huán)境,而且無法清除水葫蘆種子，效果不能持久。(2)生物防治法是利用植物與天敵間生態(tài)平衡的理論，從水葫蘆原產(chǎn)地引進其天敵，使之建立種群，對水葫蘆實施長期的控制。生物防治法成本