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我国外来入侵生物防控现状、问题和对策

2020-10-12陈宝雄孙玉芳韩智华黄宏坤张宏斌李垚奎张国良刘万学

生物安全学报 2020年3期
关键词:生物入侵物种生物

陈宝雄, 孙玉芳, 韩智华, 黄宏坤, 张宏斌, 李垚奎, 张国良, 刘万学

1农业农村部农业生态与资源保护总站,北京 100125; 2国防专利审查中心,北京 100082; 3中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京 100081; 4中国农业科学院植物保护研究所,北京 100193

随着全球经济一体化,国际贸易、跨国旅游业等快速发展,外来生物入侵已成为当前全球性的问题,对各国生态环境、农业发展造成了重大负面影响,被认作是21 世纪五大全球性环境问题之一,开展外来生物入侵的防控已是全球各国政府关注的主要环境问题和工作重心之一(赵彩云,2016; Caffreyetal.,2014; Dohertyetal.,2016)。Elton(1958)提出生物入侵的概念:非本地生物物种由于人为因素有意或无意进入新的区域建立其种群并可持续生存,且进一步扩散到其他区域的过程。我国的研究学者也对外来生物入侵进行了定义,认为广义上的外来入侵生物物种见于所有类群,狭义的外来入侵生物指害虫、害螨、病原真菌、病原原核生物(包括细菌、植原体和螺原体)、病毒类(包括病毒和类病毒)、杂草、线虫和软体动物等(张建军和李冠雄,2005; Wang & Yang,2011)。总的来说,入侵生物一般具有较强的繁殖能力、适应环境能力和扩散能力,而且在新入侵区域缺乏天敌,因而生长扩展迅速,从而影响本地物种的生存(Jiangetal.,2011)。

近年来,我国已成为世界上遭受生物入侵危害最为严重的国家之一,生物入侵对我国生态环境和农业生产造成了极大危害,而且还在随着气候变化、国际贸易等的发展不断加剧(王瑞等,2018; Qiu,2013; Wanetal.,2016)。加拿大一枝黄花SolidagoCanadensisL.、空心莲子草Alternantheraphiloxeroides(Mart.)Griseb.、豚草Ambrosiaartemisiifolia(L.)、烟粉虱BemisiatabaciGennadius、福寿螺PomaceacanaliculataSpix、松材线虫Bursaphelenchuhxylophilus(Steiner & Buhrer)Nickle等重大入侵杂草、病虫害已成为公众熟知的入侵物种,给我国造成严重的经济、社会和生态危害(鞠瑞亭等,2012; 刘昊等,2016)。它们不仅导致农林渔牧业生产遭受损失、生物多样性丧失、区域自然景观和生态环境破坏、生态系统退化,甚至威胁到人类健康及社会安全稳定(庞淑婷等,2015; Earlyetal.,2016; Walshetal.,2016)。

为防止外来生物入侵,保护生态环境和生物多样性,国际组织与全球主要发达国家纷纷研究并制定了相应的对策,采取多种办法管理外来物种,包括物种引进的风险管理、传播的监测预警和处置等,实施了适合本国应对外来物种入侵的防控措施,取得了较好的生态和经济效益(García-llorenteetal.,2008; Holdenetal.,2016)。我国也需要客观理性地借鉴国际先进经验,加强管理,严加防控,保障国家生态安全。本研究首先对国外外来物种入侵的防控进行系统的梳理,其次探讨我国生物入侵的现状和面临的问题,并总结导致这些问题的主要原因,进而提出适合我国的生物入侵防治建议,以期为我国的生物入侵防控工作提供参考。

1 国外外来物种入侵发生及防控

据估计,全球外来入侵物种造成的损失每年高达1.4万亿美元,接近全球国民生产总值(GNP)的5%(吴金泉和Smith,2010; Pimenteletal.,2005)。数据表明,美国外来物种种类超过50000种,其中73%的杂草属外来物种,扩散面积超过0.4亿hm2,且以每年8%~20%的速度增加,仅入侵杂草每年就造成234亿美元的经济损失,外来入侵物种造成的损失总计达1380亿美元(Johnsonetal.,2017; Pimenteletal.,2005);澳大利亚6种外来入侵杂草每年造成的经济损失达1.05亿美元;菲律宾的福寿螺每年给水稻生产造成损失达2800万~4500万美元;南非和印度每年遭受生物入侵的经济损失分别达1200亿和980亿美元(Pimentel,2014)。

外来物种入侵作为全球性问题已经引起国际组织和世界各国的广泛关注,从20世纪50年代开始,国际组织如世界自然保护联盟(International Union for Conservation of Nature, IUCN)、国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)、环境问题科学委员会(Scientific Committee on Problems of the Environment, SCOPE)、国际应用生物科学中心(Center for Agriculture and Bioscience International, CABI)等就开始通过制定国际公约、协议,成立联合管理机构等方式来预防和管理外来物种。目前,已通过了40多项国际公约、协议和指南,如《实施卫生与植物卫生措施协议》《生物多样性公约》《国际植物保护公约》《贸易技术壁垒协议》、全球入侵物种计划 (global invasive species programme, GISP)等。同时,还建立了80余个外来入侵的重要信息数据库和网站,为发展外来入侵生物的最佳预防与管理策略提供了技术指导,为制定防控外来物种入侵的全球对策、组织实施国际合作项目研究和公众教育等方面提供了平台和支撑(万方浩等,2008)。

大多数国家特别是发达国家高度重视外来入侵物种防控工作,制定了相关法律法规,并投入大量财政用于外来入侵生物的防控工作及研究。美国先后颁布《国家入侵物种法(1996)》《入侵物种法令(1999)》,2016年,美国再次签署了总统令,成立了国家入侵物种委员会,协调全国的外来入侵生物防控工作,联邦政府投入23亿美元,用于国内预防、控制和根除外来入侵物种。美国农业部收集了全球3000余种有害生物信息,实现全国范围内的限制性信息开放和共享。美国联邦政府每年都会编制巨额预算用于入侵生物防控,如仅防控密西西比河泛滥成灾的亚洲鲤鱼的预算就高达190亿美元(Johnsonetal.,2017)。澳大利亚制定了《生物安全法(2015)》《澳大利亚杂草战略(2017—2027)》及《澳大利亚有害动物战略(2017—2027)》,强化对入侵生物防控的领导和管理,推进生物入侵科学研究工作。欧盟于2013年重新修订了《欧盟入侵物种法案》。日本于2004年颁布《入侵物种法案》,2010年3月发布了包括97种生物的外来入侵生物名录(王运生等,2007)。一些发展中国家如印度、泰国、马来西亚、南非等也成立了由国家农业委员会(理事会)牵头的专门机构,统一管理入侵物种问题。总之,发达国家外来生物入侵防控工作的总体机制、法律法规体系和财政投入好于发展中国家,但也存在预防预警不及时、响应滞后等问题(万方浩等,2008)。

2 我国外来生物入侵总体状况

对124个国家1300余种入侵生物的对比分析表明,我国是遭受生物入侵威胁最大和损失最为严重的国家之一(万方浩等,2002; Xuetal.,2006)。我国外来植物的入侵地点主要分布于东南沿海地区,其次为西南地区和辽东半岛。外来植物入侵和扩散过程受人类活动的影响最为显著,甚至突破一些自然条件的限制(姜景鹤,2018; 闫小玲等,2014; Liuetal.,2006)。近年来,网购热、宠物热、不规范放生活动等新情况的出现,使得外来物种入侵途径更加多样化、复杂化,监管和防控工作难度进一步加大,防控形势更加严峻(付伟等,2017; Shackletonetal.,2019)。

根据我国农业部门的初步调查总结,目前我国外来物种入侵的严峻形势,主要存在3个特点。

2.1 入侵物种发生种类多

我国疆域辽阔,生态系统类型多,生态脆弱带分布广泛,极易遭受生物入侵、定殖。从脊椎与无脊椎动物、陆生与水生植物、海洋与淡水生物到动植物细菌、真菌等,各种类型的入侵生物均有发生(Xuetal.,2012)。截至2018年底,我国的外来入侵物种有近800种,已确认入侵农林生态系统的有638种,其中动物179种、植物381种、病原微生物78种。大面积发生和危害严重的重大入侵生物多达120余种。在国际自然保护联盟公布的全球100种最具威胁的外来入侵生物中,我国有51种。近10年,新入侵物种有55种,是20世纪90年代前入侵物种新增频率的30倍之多,且该趋势还在不断增加(冼晓青等,2018; Weberetal.,2008)。同时,为了水产养殖和经济发展的需要,近30年我国许多地区先后从国外引进了上百种外来水生生物,如罗非鱼Oreochromisspp.、豹纹脂身鲶Pterygoplichthyspardalis(Castelnau,1855)、大口黑鲈Micropterussalmoides(Lacepède, 1802)等,许多物种在带来经济利益的同时也对我国的水生生态系统带来了严重的影响和危害,随着养殖逃逸及其自我扩散,部分物种已成为华南地区水域的入侵种(刘飞等,2019; 朱冰涛等,2020)。

2.2 入侵物种分布范围广

全国31个省(自治区、直辖市)均有入侵生物发生和危害,半数以上县域都有入侵物种分布,涉及农田、森林、水域、湿地、草地、岛屿、城市居民区等几乎所有的自然或人工生态系统(图1)。全国外来入侵物种发生面积超过0.25亿hm2,其中80%以上的入侵种出现在农田等人为干扰频繁的生境中。据调查,河北、江苏、广东、海南、云南等省的入侵物种数量均在200种以上,云南最为严重(288种);宁夏、西藏、甘肃、内蒙等省(自治区)的入侵种数量相对较少,宁夏最少(77种);在沿边沿海地区,天津、山东、福建、广西等12个省(自治区、直辖市)入侵物种首次发现比例高达74.6%。入侵物种更是扩散到了青藏高原腹地,2009年印加孔雀草TagetesminutaL. 在西藏米林县第一次被发现,2013年已经形成较大规模的种群,近期的野外调查发现,印加孔雀草在西藏的朗县和米林县已呈暴发增长趋势(土艳丽等,2018; 杨春蕾等,2018)。由于边境贸易不断发展,作为最内陆的新疆也面临入侵生物的危害,农林外来入侵生物多达95种,如刺苍耳XanthiumspinosumL.、豚草等(郭文超等,2017),以前外来入侵生物大多分布在伊犁河谷、乌鲁木齐等地区,现在已经扩散至全疆各绿洲农区,每年给新疆造成的损失超过30亿元(董合干等,2017)。

图1 我国重大外来入侵物种分布图Fig.1 The distribution of major invasive alien species in China

2.3 入侵生物危害严重

入侵生物的最大危害即造成直接经济损失。据统计,外来入侵物种在我国每年造成直接经济损失逾2000亿元,其中农业损失占61.5%(马玉忠,2009)。外来入侵生物造成农产品产量下降、品质降低、生产成本增加,如稻水象甲EchinocnemussquameusBillherg、香蕉穿孔线虫Radopholussimilis(Cobb) Thorne和美洲斑潜蝇LiriomyzasativaeBlanchard造成相应农作物减产分别达50%、40%和60%以上,严重时甚至造成绝收(邓启明等,2006)。许多国家将入侵生物问题作为非关税壁垒,限制我国农产品进入国际市场,给我国出口贸易带来了巨大的经济损失。外来入侵生物还导致生物多样性下降。外来入侵生物通过竞争排斥本地生物,降低了生态系统的生物多样性。外来入侵物种还破坏当地物理、化学、水文环境等,威胁其他生物的生存,改变当地的生态系统结构,使当地生物多样性不断降低,并严重影响当地生态环境系统的各项功能(陈兴,2017)。在国际自然保护联盟濒危物种红色名录中,约30%的灭绝物种是由于外来物种入侵导致的。加拿大一枝黄花导致上海地区30多种本地物种消失(董梅等,2006)。云南大理洱海原产鱼类17种,有意无意引入13个外来物种后,17种土著鱼类中已有5种陷入濒危状态(万方浩等,2002)。在畜牧养殖方面,普通豚草和三裂叶豚草AmbrosiatrifidaL.所产生的花粉是引起人类花粉过敏症的主要病原,近年来导致北方地区“枯草热”症逐年上升;福寿螺等是人畜共患的寄生虫病的中间宿主(郭靖和章家恩,2015)。生物入侵还会给人类健康带来直接的负面影响,对其潜在影响范围和持续时间还有待进一步认识(Lavertyetal.,2017)。

3 我国已开展的主要工作

3.1 制度建设

2004年,原中华人民共和国农业部牵头成立环保、质检、林业等多部门参加的外来入侵物种防治协作组,并先后成立农业部外来入侵生物预防与控制研究中心和外来物种管理办公室。发布了《农业重大有害生物及外来生物入侵突发事件应急预案》,指导湖南省出台《湖南省外来物种管理条例》。2013年,发布《国家重点管理外来入侵物种名录(第一批)》,收录了52种对生态环境和农林业生产具有重大危害的入侵物种,包括21种植物、27种动物和4种微生物。同期,原中华人民共和国环境保护部会同中国科学院发布3批《中国外来入侵物种名单》和1批《中国自然生态系统外来入侵物种名单》,共收录入侵物种71种,其中有36种物种和农业部门发布的名录保持一致。目前,中华人民共和国全国人民代表大会正在制定生物安全法,拟将外来入侵物种防控纳入其中;农业农村部正会同生态环境部、国家林业和草原局积极推动出台《外来物种管理条例》,研究制定《国家重点管理外来入侵物种名录(第二批)》。这些工作为全国的入侵生物防控提供了法律政策基础,明确了防控内容和方向。

3.2 调查监测

多年来,农业部门牵头组织各省开展外来入侵物种调查,建立中国外来入侵物种数据库,收录了近1000种外来入侵物种的数据信息;对南方11个省区20处重点水域水生入侵植物持续开展遥感监测,指导地方开展应急灭除(孙玉芳等,2016);在云南、湖北、内蒙等地针对刺萼龙葵SolanumrostratumDunal、少花蒺藜草CenchruspauciflorusBenth、豚草、空心莲子草Alternantheraphiloxeroides(Mart.)Griseb.、薇甘菊MikaniamicranthaKunth等设置500处入侵杂草定位监测点,定期发布全省危险性农业外来入侵植物预警预报。调查监测工作为入侵生物的防控提供了数据和科学基础。

3.3 综合防控

针对水花生Alternantheraphiloxeroides(Mart.)Griseb.、水葫芦Eichhorniacrassipes(Mart.)Solms、豚草、椰心叶甲Brontispalongissima(Gestro)等入侵物种,我国已建成30个天敌防治基地,湖北省水花生天敌基地防治面积约为333.3 km2,湖南省豚草天敌昆虫生产基地年均生产2亿头,已累计释放50亿头。在贵州和内蒙等地开展本土植物替代技术试点,建成黄顶菊Flaveriabidentis(L.)Kuntze、刺萼龙葵、少花蒺藜草入侵杂草生态拦截和修复综合防控示范基地10处。针对新发和集中暴发外来入侵物种,组织开展集中灭除行动,先后开展灭除活动1000余次,面积达2万km2。这些措施都减少了入侵生物的危害和扩散,取得了较好效果(高尚宾等,2017)。

3.4 科技支撑

农业部门组织专家开展外来生物入侵的科学研究和防治技术攻关,发布40种重大入侵物种应急处置技术,制定23项调查监测及防控技术标准,确定120余种入侵生物的适生性风险区域,建立300余种危险与潜在入侵物种的检测监测技术与方法,开发了多种快速分子检测与野外监测的试剂盒,为外来入侵物种的防控提供了技术保障。

4 我国外来入侵生物防控面临的主要困难

4.1 法制建设滞后

我国涉及外来物种管理的法律条文散见于《农业法》《种子法》《环境保护法》《植物检疫条例》《进出境动植物检疫法》等18部法律法规之中,缺少一部专门针对外来入侵生物防控的相关法律。在监管职责、风险评估、应急处置、责任追究等方面存在大量法律空白,对非法引进、随意丢弃或放生、网络平台交易等行为的管理缺乏充足法律依据,已有的相关法律条文相对陈旧。

4.2 长效投入机制有待建立

相对于美国等发达国家在入侵物种防控工作的财政预算,我国目前外来入侵生物防控领域资金投入规模小,与防控需求相比缺口巨大。在入侵物种普查、监测预警网络构建、综合防控工程建设、应急物资储备、技术装备研发等方面缺乏长效稳定的投入,严重制约防控工作。

4.3 监测预警能力薄弱

虽然我国已经开展了针对部分入侵生物的监测点建设,但外来入侵物种监测工作基础还是相对薄弱,监测点数量少,布局不尽合理,监测“盲点”较多,且监测预警仪器设备简陋,多以手查目测为主,疫情信息搜集能力弱,极大地影响了监测预警和防治决策的准确性与时效性。

4.4 综合治理与应急控制能力不足

目前,外来入侵物种防治多以单一的化学防治为主,过程费时、费工、费力,以生态调控为主的生物综合治理和无害化防控技术尚处于研发起步阶段。大多数基层农业部门应急处置能力不足,专业工作人员缺乏,专业技能培训有待加强,应急基础设施落后,防控措施难以落实,严重影响防控效果。

5 建议

外来入侵物种防控任务长期而艰巨,需加强法制建设,开展外来入侵生物普查,推进源头预防和监测预警体系建设,提升综合治理与应急控制能力。同时,强化科技支撑,改善技术手段,完善数据信息支撑体系,逐步形成系统的外来入侵生物预防、控制、治理机制,切实保障国家经济、生态和生物安全。

5.1 加强法制建设,推动防控工作法制化管理

推动形成我国外来入侵物种防控法制化和长效化的管理体制机制,积极配合有关部门开展《生物安全法》的立法调研,争取将外来物种管理列为专章。落实国家生物安全战略要求,会同有关部门加快研究制定《外来物种管理条例》,争取尽快列入国务院立法计划,并加紧该条例的制定和审核工作。继续完善外来入侵物种管理名录,尽快发布《国家重点管理外来入侵物种名录(第二批)》。

5.2 开展本底调查,强化长期性监测预警

推动由多部门联合开展的外来入侵物种普查,全面摸清我国外来入侵物种的扩散规律和发生情况。在自贸区(边贸区)、生物多样性富集区、生态脆弱区、粮食主产区等重点区域,针对部分重大危害入侵物种开展重点调查,补充完善外来入侵物种数据库信息。开展基础性、长期性监测,合理布局监测点形成系统性网络,探索利用卫星遥感、物联网等信息技术进行监测,形成数据联网综合监测体系,提升外来入侵物种动态监测预警能力。

5.3 设立专项资金,启动外来入侵物种重大防控工程

根据外来入侵物种发生特点和防控工作需要,加大财政和人力投入力度,构建全国性监测预警网络,在重点区域建设外来入侵物种生物阻截带、有害生物天敌繁育基地、可持续综合防控示范区和应急物资基地。利用国家重点研发计划、国家农业科技创新联盟等科技平台,联合国内外科研机构及公司,全面提升外来物种防控科研水平,为外来物种防控科技创新与行业管理提供科技支撑。

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