李永濤

(上海崇明區(qū)林業(yè)站,上海 202150)

互花米草原產(chǎn)于北美東海岸,是一種耐鹽耐淹的多年生鹽沼植物,具有良好的抗風(fēng)防浪、保灘護岸和促淤造陸能力,于1979年引入我國、試種成功后廣泛推廣[1-2]。互花米草以有性繁殖和無性繁殖2種方式進行擴散,擴散速度是蘆葦?shù)韧林锓N的3～5倍,具有“一年成活,兩年長沸,三年外擴”的特點[3]?；セ撞莞谍嫶?植株密集,引種后迅速侵占光灘,壓縮本土鹽沼植物蘆葦和海三棱藨草的生長空間[4];其生境變化導(dǎo)致底棲動物種類和組成發(fā)生變化,鸻鷸類、雁鴨類、鶴類、震旦鴉雀等鳥類失去棲息、覓食和活動空間[5]。倒伏的互花米草密密實實地蓋在灘涂上,導(dǎo)致以灘涂魚蝦蟹為食的水鳥無法順利覓食[6-7]。中低潮灘互花米草連接成片形成“生物堤壩”,阻塞航道、影響航運,造成經(jīng)濟損失[8]。國家生態(tài)環(huán)境部已組織全面治理互花米草,沿海地區(qū)開展了多項互花米草治理項目,形成了多種治理技術(shù)。上海市綠化和市容管理局于2020年正式發(fā)布實施《互花米草生態(tài)控制技術(shù)規(guī)范》,為上海后續(xù)互花米草治理提供了技術(shù)支撐和技術(shù)規(guī)范。

崇明北沿是崇明地區(qū)重要的生態(tài)屏障之一,緊鄰上海崇明東灘鳥類國家級自然保護區(qū)。2019年,崇明北沿北八滧港至崇啟大橋灘涂互花米草面積達48 km2,且以每年3～4 km2的速度向東灘保護區(qū)擴張,威脅崇明生態(tài)環(huán)境安全和東灘保護區(qū)生態(tài)修復(fù)成果。該工程以北八滧港西側(cè)約133 hm2區(qū)域作為先行試驗區(qū),探究無人機施藥法治理互花米草,觀察治理效果、總結(jié)技術(shù)要點、評估方法可行性,從而為崇明北沿灘涂大面積互花米草探索一套經(jīng)濟、可行、高效的治理技術(shù)。

1 互花米草治理技術(shù)

目前互花米草治理常見技術(shù)措施包括物理措施(刈割、水淹、挖掘等)、化學(xué)措施和生物措施(圖1)。其中,生物措施通常與物理或化學(xué)措施相結(jié)合,在物理或化學(xué)措施完成后種植本土植物,恢復(fù)灘涂生境。

圖1 互花米草治理常見方法與原理Fig.1 Common methods and principles of Spartina alterniflora management

2 無人機施藥法治理互花米草工程

2.1 工程概況先行試驗區(qū)位于崇明北沿北八滧港西側(cè)、現(xiàn)狀海塘大堤北側(cè),東西平均長約900 m,南北平均長約1 500 m,面積約133 hm2。試驗區(qū)內(nèi)互花米草蓋度高、植株密集,且受潮汐影響灘涂環(huán)境復(fù)雜,部分區(qū)域淤泥較厚。

2.2 技術(shù)分析試驗區(qū)所在海域風(fēng)浪較大,互花米草多為匍匐狀態(tài),且潮灘環(huán)境復(fù)雜,部分區(qū)域泥濘不堪,不易采用刈割、水淹等物理措施?；瘜W(xué)施藥法具有高效、價格低廉、滅除效果好等優(yōu)點,但可能危害底棲生物,具有一定的環(huán)境風(fēng)險。

該工程綜合考慮試驗區(qū)灘涂環(huán)境和施工條件,從安全性、科學(xué)性、經(jīng)濟性角度出發(fā),選用遙控植保機施藥方式治理互花米草,并跟蹤監(jiān)測、評估施藥后的環(huán)境風(fēng)險,確定技術(shù)可行性。

2.3 質(zhì)量控制要點

2.3.1施藥時機選擇?；セ撞萆L具有一定規(guī)律。上海地區(qū)互花米草種子一般每年2月發(fā)苗,3—7月快速生長,10月結(jié)果。在蓋度高、光照強度低的互花米草群落冠層下,種子苗無法成活;隨著蓋度降低,種子苗存活率增加。因此,對于蓋度高且群落穩(wěn)定的區(qū)域而言,前期治理以營養(yǎng)繁殖生長苗為主;隨著治理后地上部分植株莖葉萎蔫、蓋度降低,種子苗會快速吐露生長。施藥作業(yè)時要充分考慮種子苗生長和營養(yǎng)繁殖苗生長之間的關(guān)系,做到精準施策。

根據(jù)互花米草治理經(jīng)驗,無人機滅除控制作業(yè)應(yīng)選擇小潮汛、低潮期、晴朗、無風(fēng)天氣實施,噴濕莖葉時盡量避免藥液滴落到土壤表面,且保證施藥后6 h內(nèi)不受雨水或潮水影響。該工程根據(jù)先行試驗區(qū)外海側(cè)最外圍平均高程(現(xiàn)狀約2.2 m)和該地區(qū)潮位時間表(2020年堡鎮(zhèn)水文站資料),梳理出滿足低潮歷時要求的施藥時間段。

施藥時機的選擇關(guān)乎整個項目進度控制和質(zhì)量控制,與互花米草生長習(xí)性、天氣適宜性、藥效作用最短時限要求、前期施藥效果情況等因素密切相關(guān)。特別是第一次施藥時機的選擇,是項目難點所在。6—8月互花米草種群進入揚花期,植株高度達30～40 cm,具備施藥條件且藥水能直接附著到莖葉上,不會流失到地面造成藥量加大。考慮到要為后續(xù)新生互花米草植株的治理留出充足的時間,結(jié)合互花米草生長規(guī)律將第一次施藥時間安排在5月中下旬,其后的歷次施藥或補藥時機,除考慮天氣、潮位的適宜性外,最重要的是觀察前期施藥效果及新生互花米草生長情況。

施藥效果具有延后性,一般在施藥后15～20 d才明顯觀察到,如不提前做好規(guī)劃,加大效果檢查力度,有可能錯失下次施藥或補藥的潮位窗口期,造成工期延誤和質(zhì)量不達標。施藥后應(yīng)每隔10和20 d跟蹤監(jiān)測互花米草滅除效果,及時對漏噴區(qū)或效果不達標區(qū)再次施藥,反復(fù)檢查不少于3次。

2.3.2施藥精準度及藥劑配制。施藥精準度即對植保無人機施藥的偏差控制。這一關(guān)鍵性指標取決于一線技術(shù)人員的大量經(jīng)驗積累、隨現(xiàn)場施工條件變化作出的技術(shù)優(yōu)化和機器自身性能的不斷升級。如不能將施藥精準度控制在較小誤差范圍,無疑會大大降低施工質(zhì)量,造成大面積遺漏,徒增無用功,引起復(fù)發(fā)率上升、工程費用增加、時間節(jié)點滯后等一連串的重大不利變化。

為保證治理效果,無人機采取“弓字航線”,施藥時事先標記位置,力求不疏不漏;針對局部和斑塊互花米草采取“螺旋航線”。施藥后,對施藥區(qū)域進行標識,避免漏打和重復(fù)施藥;對根部重新長出的互花米草多次施藥,直至植株完全枯死。

參照上海市林業(yè)標準化技術(shù)委員會發(fā)布的《互花米草生態(tài)控制技術(shù)規(guī)范》,藥劑采用陶氏益農(nóng)蓋草能(主要成分10.8%高效氟吡甲禾靈乳油),用量1 500～2 100 mL/hm2,依經(jīng)驗加入飛行助劑,藥劑采用二次稀釋法對水配制成藥水。該藥劑是一種選擇性苗后除草劑,具有較好的內(nèi)吸傳導(dǎo)性,能被雜草莖葉或根吸收并傳輸?shù)秸麄€植株,抑制莖和根的分生組織導(dǎo)致死亡。

2.4 互花米草治理過程試驗區(qū)經(jīng)過4次施藥,治理效果非常直觀,互花米草生長狀態(tài)發(fā)生了巨大變化(表1)。施藥前生長旺盛,顏色濃綠,蓋度接近100%,經(jīng)過多次施藥及補藥,經(jīng)歷了失綠變黃—失水萎蔫—變褐色并干枯—地上部分趨于枯死—地下部分變軟、腐爛發(fā)黑并受損失活—植株完全死亡的變化過程(表1)。地上部分趨于枯死后,在大潮汛潮水作用或臺風(fēng)季風(fēng)浪作用下被沖走,形成光灘或潮溝。

表1 2020年無人機施藥法治理互花米草記錄

2.5 藥劑環(huán)境風(fēng)險評估為評估無人機施藥法治理互花米草引起的環(huán)境風(fēng)險,該工程開展了跟蹤監(jiān)測,對比施藥前后藥物殘留量及底棲動物變化情況。其中,藥劑殘留量反映施藥后藥劑有效成分的殘留特征,指示環(huán)境風(fēng)險[9];對環(huán)境變化較為敏感的底棲動物是監(jiān)測、評價水體質(zhì)量和環(huán)境污染程度的指示生物[10],其群落組成和特征在一定程度上反映了河口濕地的生境狀況。

2.5.1監(jiān)測方法。項目共設(shè)置3條調(diào)查樣帶。其中,2條樣帶設(shè)置在施藥區(qū)域,1條樣帶設(shè)置在施藥區(qū)域外作為對照,每條樣帶的高、中、低潮灘各設(shè)置1個采樣區(qū)。調(diào)查在施藥前及每次施藥后11～27 d的低潮位晴朗或陰天進行,土樣采集和底棲動物同步調(diào)查,其中土樣交由獨立法人資質(zhì)的檢測機構(gòu),底棲動物調(diào)查參照《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB/T 12763.9—2007)。

2.5.2藥物殘留量。根據(jù)GB 2763—2019食品安全國家標準中農(nóng)藥最大殘留量規(guī)定,主要檢測氟吡甲禾靈和氟吡禾靈殘留量。9月蟹類樣品檢測和對照區(qū)土樣4次藥劑含量檢測均未檢出0.5 μg/kg以上的氟吡甲禾靈和氟吡禾靈。而試驗區(qū)土樣藥物殘留量最大檢測值為0.012 2 mg/kg,遠小于常見農(nóng)作物上限值(0.1～3.0 mg/kg),符合GB 2763—2019食品安全國家標準。

2.5.3底棲動物變化情況。該工程從物種變化、密度變化、生物量變化、生物多樣性變化等維度分析底棲動物變化情況。其中,生物多樣性采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Pielou均勻度指數(shù)(J)、Margalef種類豐富度指數(shù)(d)等指標進行分析[11]。

2.5.3.1物種變化。與5月本底調(diào)查結(jié)果相比,對照區(qū)和施藥區(qū)的物種數(shù)量均是增加狀態(tài),且增加的主要是大中型底棲動物,施藥區(qū)增加了天津厚蟹、無齒螳臂相手蟹等大型土著物種。從物種分布角度出發(fā),藥劑未對底棲動物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯影響。從物種種類出發(fā),施藥區(qū)增加的日本旋卷蠅嬴蜚、鱗翅目幼蟲、雙翅目幼蟲、星蟲和搖蚊幼蟲等一般為機會主義者,具有耐有機污染、個體較小、適應(yīng)能力強等特點[12]。這是因為施藥后互花米草死亡分解產(chǎn)生大量有機物質(zhì),為這些物種提供了有利的生存空間。

2.5.3.2優(yōu)勢種變化。緋擬沼螺是施藥區(qū)和對照區(qū)不同月份均出現(xiàn)的優(yōu)勢種,是崇明北沿常見優(yōu)勢種。除了緋擬沼螺,中華擬蟹守螺、擬沼螺、背蚓蟲和絲異蚓蟲也是施藥區(qū)和對照區(qū)的優(yōu)勢種。但是除了中華擬蟹守螺個體稍大,其他體型均偏小。原崇明灘涂常見個體較大的無齒螳臂相手蟹、天津厚蟹、河蜆、焦河藍蛤等雖尚有分布,但已不再是優(yōu)勢物種。環(huán)境干擾導(dǎo)致底棲動物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,優(yōu)勢種逐漸被個體小的物種所替代,說明該區(qū)域生物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較弱。

施藥區(qū)的背蚓蟲和絲異蚓蟲在6月和8月出現(xiàn)了種群優(yōu)勢,且優(yōu)勢度大于對照區(qū),而緋擬沼螺優(yōu)勢度有所下降(表2),這可能由互花米草植株死亡分解產(chǎn)生充足營養(yǎng)物質(zhì)和螺類對藥劑較敏感導(dǎo)致。9月施藥區(qū)背蚓蟲優(yōu)勢度降低可能與營養(yǎng)物質(zhì)較少有關(guān)。

表2 崇明北沿灘涂不同月份底棲動物優(yōu)勢種及優(yōu)勢度

表3 崇明北沿灘涂不同月份底棲動物多樣性指數(shù)

2.5.3.3密度及生物量變化。底棲動物的生物量與密度密切相關(guān),通常密度越高,生物量越大。同時,生物量的變化與群落中個體較大的底棲動物的分布和構(gòu)成有關(guān)(如緋擬沼螺、中華擬蟹守螺等)。從圖2可以看出,施藥區(qū)底棲動物生物量變化與密度變化一致,而對照區(qū)底棲動物在8—9月密度增加但生物量下降,這是由對照區(qū)在8—9月個體較小的環(huán)節(jié)動物增加、大中型螺類數(shù)量減少導(dǎo)致。藥劑產(chǎn)生的生境擾動改變了底棲動物結(jié)構(gòu)和組成,進而對底棲動物密度和生物量均有一定影響。

圖2 崇明北沿灘涂不同月份底棲動物密度和生物量變化Fig.2 Change of density and biomass of benthonic animal in different months in the tidal flats along the Northern Chongming

2.5.3.4生物多樣性。對照區(qū)物種豐富度指數(shù)(d)和均勻度指數(shù)(J)在5—8月有所增加,但在9月物種豐富度指數(shù)下降,均勻度指數(shù)增加;物種多樣性指數(shù)(H′)呈現(xiàn)一直增加趨勢,說明人類活動會影響大型底棲動物的物種多樣性。施藥區(qū)1的物種豐富度指數(shù)(d)和均勻度指數(shù)(J)均呈振蕩變化趨勢,但變化不大;而物種多樣性指數(shù)(H′)總體呈增加趨勢。施藥區(qū)2的物種豐富度指數(shù)(d)呈先增后穩(wěn)定再下降的趨勢,均勻度指數(shù)(J)和多樣性指數(shù)(H′)則呈振蕩變化趨勢。因此,藥劑產(chǎn)生的生境擾動在一定程度上影響底棲動物多樣性,但總體來看各項多樣性指數(shù)影響程度均較小。

藥劑治理互花米草產(chǎn)生的區(qū)域生境波動,在一定程度上對底棲動物物種數(shù)、優(yōu)勢種、棲息密度、生物量以及生物多樣性等產(chǎn)生了影響,但總體表現(xiàn)是趨好的、可控的,并未產(chǎn)生較大的群落結(jié)構(gòu)更迭。隨著工程結(jié)束,底棲動物可利用自然更替逐漸修復(fù)工程影響。藥劑治理區(qū)域土壤藥物殘留量也是局部的、可控的、安全的。隨著時間延長,藥劑殘留量會逐漸減少,不會引起較大范圍的環(huán)境污染或水產(chǎn)品安全問題。

3 總結(jié)與建議

該工程在一個互花米草生長季內(nèi)對試驗區(qū)互花米草4次無人機施藥,治理效果明顯,滅除率高且形成大片光灘和潮溝。對比施藥前后藥物殘留量及底棲動物變化情況,環(huán)境風(fēng)險評估結(jié)果表明藥劑治理區(qū)不利影響是局部的、可控的、安全的。因此,無人機施藥法治理互花米草總體上治理效果明顯、工程質(zhì)量達標且風(fēng)險可控,其技術(shù)要點主要是施藥時機選擇、施藥精準度控制、藥劑配制、施藥效果判斷和復(fù)發(fā)率控制。無人機施藥法可以作為崇明北沿大面積互花米草有序滅除的有效技術(shù)之一。

互花米草擴張能力極強,建議互花米草治理完成后,自然光灘要及時人工種青、恢復(fù)本土鹽沼植被,防止互花米草復(fù)發(fā)、提高灘涂生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。