秦智雅，陶景怡，胡 辰，阮爱东，2*

(1. 河海大学水文水资源学院，江苏南京 210098；2. 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京 210098)



我国水域水葫芦的分布·影响·防治措施

秦智雅1，陶景怡1，胡 辰1，阮爱东1，2*

(1. 河海大学水文水资源学院，江苏南京 210098；2. 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京 210098)

我国水体中的水葫芦属“外来入侵物种”之一，因其生长繁殖迅速，在诸多水域泛滥成灾，已对我国水体生态平衡构成重大威胁。在充分分析水葫芦在我国分布状况、繁衍趋势及入侵风险的基础上，系统总结了水葫芦泛滥对水体动力状态、生态系统、环境质量、社会经济等方面的影响，概述了水葫芦的开发利用现状，并提出针对性的防治措施。

水葫芦；生物入侵；危害；防治

水葫芦(Eichhorniacrassipes)又名凤眼莲、洋水仙等，属雨久花科多年生水生植物。水葫芦通常漂浮于水面，叶片丛生，叶柄呈海绵状葫芦体；多数花为穗状花序，花瓣6枚，蓝紫色，其中一枚较大而中心带黄色，似凤眼状，故又名凤眼莲。水葫芦的繁殖能力极强，是世界上生长繁殖最快的水草之一。其兼有有性与无性两种繁殖方式，以无性繁殖为主。种子可存活5～20 a，在0～40 ℃均能生长，13 ℃以上开始繁殖，20 ℃以上生长加快，25～32 ℃生长最快，35 ℃以上生长减缓，43 ℃以上则逐渐死亡。在适宜条件下每5 d可繁殖1株新植株，依此速率，1株水葫芦1a之内可繁殖达到1.4亿株，足以铺满140 hm2的水面，鲜质量可达28 000 t[1]。因此，水葫芦可在绝大多数淡水水域快速繁殖，并成为该水域优势种群，影响该水域的种群结构和生态平衡，对当地水资源功能的发挥构成威胁。笔者综述了我国水葫芦的分布现状及防治措施，以期为我国水域水葫芦泛滥的防控提供决策依据。

1 我国水葫芦的物种引入与分布扩散趋势

基于对我国各年份水葫芦分布数据的分析，分别以1950、1980年为时间分界在ArcGIS中重建历史演变过程，分析得出水葫芦在我国分布范围的变化趋势(图1)[2]。

1951年以前，我国境内的水葫芦处于种群初建阶段，主要分布于珠江流域和长江以南地区，扩散情况并不严重，种群规模也较小，未带来大的入侵危害。1951～1980年水葫芦处于引入利用阶段。由于这个时期我国物质相对匮乏，水葫芦可用作养殖业饲料和田间肥料，且其繁殖速度极快，因此各地纷纷引入利用。鉴于此，20世纪50年代以来水葫芦逐渐向北扩散，到达长江以北地区，甚至在河北省、河南省均发现了水葫芦的踪迹。1981年至今，水葫芦处于快速扩散阶段，呈种群暴发式增长。

从全国范围来看，水葫芦在华北、华东、华中、华南和西南的19个省(市、区)水域均有分布，其中对广东、云南、台湾、福建、上海、浙江5省1市的危害最为严重[3]。从水系分布来看，水葫芦的增长尤以珠江水系、长江中下游水系和东南沿海诸河最为严重(图2)[2]。因此，水葫芦生态污染现象逐渐引起我国政府、民众和学术界的广泛关注，对水葫芦的研究也逐渐深入。

2 我国水体中水葫芦的入侵风险分析

利用ArcGIS预测得出水葫芦的分布区域，将预测区域划分为5类区域(表1)[2]。

表1 我国水葫芦入侵风险等级评价

Table 1 Grade evaluation of invasive risk ofEichhorniacrassipesin China

分类等级Classificationgrade风险预测区域等级Gradeofriskforecastregion评价指标EvaluationindexⅠ不适宜生长区<30%Ⅱ可以生长区30%～<50%Ⅲ适宜生长区50%～<70%Ⅳ轻度威胁区70%～<90%Ⅴ重度威胁区≥90%

根据表1中的风险等级和标准，利用ArcGIS进行图层叠加和数据重分类分析，得出水葫芦在我国的潜在风险等级分布情况(图3)[2]。

按照行政区划，将水葫芦入侵风险区域分为5个等级(表2)[2]。其中，面积最大的是安全区，占全国面积的53.95%。扩散区和威胁区占全国面积比例共计13.61%，这是需要针对性治理的地区[2]。适宜区和可生长区目前入侵风险不高，但鉴于入侵的水葫芦遗传变异能力较强，仍需要引起重视。

图1 水葫芦在我国的分布点动态变化情况Fig.1 Dynamic changes of distribution points of Eichhornia crassipes in China

图2 我国的水葫芦区域分布Fig. 2 Regional distribution of Eichhornia crassipes in China

图3 水葫芦在我国的潜在风险等级分布Fig. 3 Grade distribution of invasive risk of Eichhornia crassipes in China

3 水葫芦快速繁殖与生态扩张的影响与危害

水葫芦依其优越的竞争机制与繁殖速率，往往很快成为生长水域的优势种群，对水体环境造成重大影响。其对水环境的影响概括起来可分为以下几大类：

3.1 对水体动力状态的影响 汛期上游降水较多，洪峰流量过境时，受水葫芦覆盖区的顶托，上游来水的下泄受到阻挡，引起局部水位壅高，地势较低的岸段容易被水漫灌，严重时引起堤岸的坍塌，造成巨大的人员伤亡和财产损失。黄本胜等[4]研究表明，水葫芦造成河道水位的壅高随着水流流速的增加而增加，当水流流速超过一定范围时，水葫芦发生叠加，可堵塞河道、桥孔和闸门等。水葫芦堵塞闸门将影响排洪泄洪，遇雨或洪水时存在溢流和决堤等风险。若是水葫芦卷入螺旋桨，还会造成船舶发动机损坏，难以运转。

3.2 对水体生态系统的影响 水葫芦的快速增殖常形成漂浮植毡层，改变水生生境，对生物群落的物种组成产生明显的影响，使其他水生动植物减少甚至灭绝，致使物种单一化，进而影响整个淡水生态系统的结构和功能。水葫芦泛滥常造成水体流速下降，pH和溶解氧浓度降低(当溶解氧降低到1 mg/L时，大部分鱼类就会窒息死亡)，水中CO2浓度增高，光线穿透能力降低，导致大量水生动植物死亡，致使水体变黑变臭，水质恶化加速。如果支流开闸泄洪，会将集聚于闸内静水中的大量水葫芦排入河网，将中小型河道的污染物带到下游主河道[5]。此外，过多的水葫芦覆盖水面，为蚊蝇等害虫提供了适宜的滋生繁殖场所，加剧了生物污染和病菌传播，同时污染了供水水源及水环境。衰亡的水葫芦在水中腐解，将富集于水葫芦的污染物转移到水体和底泥中。水葫芦残体被微生物分解，消耗大量溶解氧，使得下层水体溶解氧下降；分解时常产生硫化氢等气体和一些毒素，不仅发出难闻的恶臭，还对周边人群和动物的身体健康构成威胁。

表2 我国水葫芦潜在威胁等级分类和综合评价

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

风险区域等级Riskregiongrade占全区面积百分比Proportioninthewholearea∥%等级面积Gradeareakm2占全国面积百分比ProportionintotalareaofChina∥%威胁区Threateningarea≥98937961．069．90扩散区Diffusionarea90～98351479．633．71适宜区Suitablearea30～901028133．0610．85可生长区Growablearea0～302045845．8421．59安全区Safearea05112517．3753．95

3.3 对水体环境质量的影响 水葫芦可在一定程度上缓解水体的富营养化程度。首先，水葫芦对诸多藻类存在化感效应，其根系向水体分泌的有机物质能伤害或杀灭藻类[6]。其次，水葫芦能通过营养和光照的竞争，控制包括藻类在内的浮游植物的丰度[7]。第三，水葫芦生长过程中需要吸收大量的氮、磷等营养物质[8]，并对重金属离子[9]、农药及其他有机物等有极强的富集能力[10-11]。因此，目前太湖、滇池流域在一定范围内利用水葫芦治理蓝藻暴发，采用围网或网栏等设施[12]将水葫芦控制在限定区域。该方法需要及时打捞，原因是一方面防止水葫芦失控泛滥，另一方面避免水葫芦因不能自然越冬而枯死所可能造成的二次污染。此外，滇池外海规模化控养水葫芦，因其下风向种养区蓝藻过量堆积死亡，导致水质恶化，水体缺氧，NH+4浓度过高，最终致使水葫芦发生局部死亡[13]。

3.4 水葫芦生态污染对社会经济的影响 全国众多省市每年都要人工打捞水葫芦，如广州市没有清理源头的水葫芦，每年仅打捞雨水冲刷下来的水葫芦近10万t，费用达 3 000余万元[14]。水葫芦造成的损失则无从计算，还需要年复一年的投入。

4 水葫芦的开发利用与防控对策

4.1 开发利用 水葫芦可加工成畜禽的青饲料。水葫芦中氮、磷、钾养分含量很高，分别达3.30%、1.28%和3.36%，可以制作优质有机肥和有机无机复混肥[15]。水葫芦干重中的12.07%为粗蛋白[16]，表明其为反刍类畜禽很好的替代饲料。研究发现，用水葫芦作为主要饲料饲养麻鸭[17]、肉鹅[18]、山羊[19]等畜禽时，日增重量均会减少，而在饲料中加入一定比例的水葫芦干粉，畜禽才能正常生长。这是由于水葫芦茎中含有大量的空隙且充满空气，其含水量又高，作为饲料时会导致畜禽摄入水分和空气，让畜禽产生饱腹感，因此应将水葫芦切碎从而减少空气及水分含纳能力。水葫芦的含水量高达95%左右，需利用自然干燥(风吹、太阳晒)和机械干燥相结合，饲料加工成本高，经济效益相对较差，相关加工技术与设备正处于积极研发或完善状态[20-21]。

4.2 治理与防控对策

4.2.1 物理防治。物理防治是通过人工或机械(如水上割草机)对水葫芦进行打捞处理。该方法的优点是对环境安全、见效快、打捞上岸的水葫芦可继续综合利用。在需要迅速清除以保护重要设施与建筑物的情况下，物理防治是较好的方法。但劳动强度大，人工打捞速度甚至跟不上水葫芦的生长速度；打捞和运输成本高，无法打捞种子，治标不治本；水葫芦打捞后如不妥善处理，还会成为新的污染源。水葫芦的扩散运移与水动力等条件有关，可在其运移过程中实施连续拦截、引导分散至指定部位(如三峡工程水力一体治漂浮排)。因此，物理防治可因势利导，提高综合治理效果[22]。

4.2.2 化学防治。化学防治是利用化学药剂对水葫芦进行治理。目前常用的药剂有克芜踪(Paraquat)、草甘膦(Glyphosate)、农达(Roundup)、41%Bioforce水剂[23]。其优点是易于大面积应用，见效快。但该方法费用较高；化学药剂对其他植物也具有一定杀伤力，对水生生态系统破坏大，并污染环境。化学防治同样也难以清除水葫芦的种子，且水葫芦有很强的抗药性，防治效果不持久。

4.2.3 生物防治。生物防治是从原产地引进天敌，在受污染水域放养水葫芦象甲虫、水葫芦螟峨等以水葫芦为食的生物，建立种群，对其实施长期控制。一旦在野外建立天敌昆虫种群，和水葫芦建立起相互抑制的动态平衡，防治效果就会有较强的持久性。其中，水葫芦象甲是国际上应用最早也是最为成功的控制水葫芦的天敌昆虫。该方法的优点是成本低廉、对环境安全，缺点是控制速度较慢(一般需要几年)，如果有新的水葫芦不断传入控制区域，加之水体富营养化导致水葫芦生长速度快，生物控制体系很难在短时间内建立起动态平衡，最终会导致水葫芦的暴发。同时，该方法具有一定的生态风险性，应注意防止对引入地其他物种造成危害。防治生物与水葫芦建立起相互抑制的动态平衡，防治效果较好，持久性较强。

4.2.4 综合防治。防治方法需因地制宜，如水闸前的水葫芦密度较大，所处位置水动力较微弱，因此可采用物理防治打捞后运走。在河道变向较快的河流凸岸或有较大障碍物的河流凹岸，也会有大量水葫芦，亦可采用物理防治方法。干流上的水葫芦，在水流、船舶、风等作用下漂流，密度相对较小，分布面积较广，采用物理防治费时费力，可采用生物防治或综合防治方法。上游采用属于长期防治的生物法，下游采用物理或化学防治方法。每种控制方法都有其最佳的适用范围，鉴于水葫芦极强的种群恢复和扩散能力，单独使用物理、生物或化学防治方法都难以取得快速、持久的控制效果，因此应采用综合治理对策，如郑西华等[24]研究得出一定数量的水葫芦象甲和适量除草剂协同作用控制效果显著。

5 结语

水葫芦在我国许多河道泛滥成灾，尤以珠江、长江中下游及东南沿海诸河最为严重，对水体动力状态、生态系统、环境质量和社会经济等方面造成一定影响。目前，水葫芦的入侵风险性尚处于可控状态，已有一些开发利用方法及治理与防控对策，但这些对策各有利弊，诸多趋利避害防控技术尚待完善。目前的研究多针对水葫芦在污水治理方面的应用，对其净化机理有待进一步研究，如何有效地控养水葫芦是必须解决的问题。水葫芦的开发利用与治理应当力求科学化，尽量避免实际操作过程中的盲目性，以达到迅速、高效、低廉和可持续的防控目的。

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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

国家自然科学基金面上项目(51378175);2016年度河海大学国家级大学生创新训练项目(201610294007)。

秦智雅(1995- )，女，四川成都人，本科生，专业：自然地理与资源环境。

2016-08-12

S 45;S 555+.5

A

0517-6611(2016)28-0081-04

*通讯作者，研究员，博士，从事生态水利学研究。