摘要：外來(lái)物種互花米草入侵改變崇明北沿灘涂生境，威脅崇明生態(tài)島生態(tài)環(huán)境安全。為治理崇明北沿大面積互花米草，經(jīng)技術(shù)遴選后開展無(wú)人機(jī)施藥法治理互花米草探究。本工程在一個(gè)互花米草生長(zhǎng)季內(nèi)對(duì)先行試驗(yàn)區(qū)四次施藥，觀察、記錄施藥效果，跟蹤監(jiān)測(cè)藥劑環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而評(píng)估無(wú)人機(jī)施藥法治理崇明北沿大面積互花米草的可行性。結(jié)果表明：無(wú)人機(jī)施藥法治理互花米草效果明顯、風(fēng)險(xiǎn)可控、質(zhì)量達(dá)標(biāo)，是崇明北沿大面積互花米草有序滅除的有效技術(shù)之一。

關(guān)鍵詞：互花米草治理 無(wú)人機(jī)施藥 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

Abstract： The invasion of Spartina alterniflora changes the habitat of tidal flat along Northern Chongming and threatens the ecological and environmental security of Chongming ecological island. To control the large-scale Spartina alterniflora in Northern Chongming， an experimental study to control Spartina alterniflora via spraying herbicide by drone was carried out after technical selection. The herbicide was sprayed four times in a growing season of Spartina alterniflora in the pilot area. The application effect was observed and recorded， the environmental risks of the agent was tracked and monitored. Then， the feasibility of controlling the large-scale Spartina alterniflora via spraying herbicide by drone in Northern Chongming was evaluated. The results showed that this method had obvious effect， controllable risk and reached the standard of quality， which was one of the effective techniques for orderly elimination of the large-scale Spartina alterniflora in Northern Chongming.

Keywords： Spartina alterniflora management， spraying herbicide via drone， risk assessment

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(hù)岸和促淤造陸能力，于1979年引入我國(guó)、試種成功后廣泛推廣[1; 2]?；セ撞菀杂行苑敝澈蜔o(wú)性繁殖兩種方式進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散速度是蘆葦?shù)韧林锓N的3～5倍，具有“一年成活，兩年長(zhǎng)沸，三年外擴(kuò)”的特點(diǎn)[3]。

互花米草根系龐大，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(zhǎng)空間[4]。灘涂生境變化導(dǎo)致底棲動(dòng)物種類、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(dòng)空間[5]。倒伏的互花米草密密實(shí)實(shí)地蓋在灘涂上，導(dǎo)致以灘涂魚蝦蟹為食的水鳥無(wú)法順利覓食[6]。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(yùn)，造成經(jīng)濟(jì)損失[7]。國(guó)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(xiàng)互花米草治理項(xiàng)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(shí)施《互花米草生態(tài)控制技術(shù)規(guī)范》，為上海后續(xù)互花米草治理提供技術(shù)支撐。

崇明北沿是崇明地區(qū)重要的生態(tài)屏障之一，緊鄰崇明東灘鳥類國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。2019年，崇明北沿北八滧港至崇啟大橋?yàn)┩炕セ撞菝娣e達(dá)48 km2，且以每年3～4 km2的速度向東灘保護(hù)區(qū)擴(kuò)張，威脅崇明生態(tài)環(huán)境安全和東灘保護(hù)區(qū)互花米草治理成果。本工程以北八滧港西側(cè)約133 hm2區(qū)域作為先行試驗(yàn)區(qū)，采取無(wú)人機(jī)施藥法治理互花米草，觀察治理效果、評(píng)估方法可行性、總結(jié)技術(shù)要點(diǎn)，從而為崇明北沿灘涂大面積互花米草探索一套經(jīng)濟(jì)、可行、高效的治理技術(shù)。

1工程概況

1.1區(qū)域概況

崇明北沿位于世界級(jí)生態(tài)島的北岸沿線，擬規(guī)劃成為崇北生態(tài)旅游發(fā)展區(qū)，卻面臨著嚴(yán)重的互花米草入侵，威脅生態(tài)環(huán)境安全。緊鄰北沿的崇明東灘國(guó)家級(jí)鳥類自然保護(hù)區(qū)采用“圍、割、淹、曬、種、調(diào)”技術(shù)治理互花米草，滅除率gt;95%，但治理成本高達(dá)48000萬(wàn)元/km2，不適合復(fù)制和推廣。

基于此，本工程選擇崇明北沿北八滧港西側(cè)約133 hm2的范圍（簡(jiǎn)稱“先行試驗(yàn)區(qū)”）開展互花米草治理試驗(yàn)。先行試驗(yàn)區(qū)東西平均長(zhǎng)約900 m，南北平均長(zhǎng)約1500 m，區(qū)域內(nèi)互花米草植株密集，受潮汐影響灘涂環(huán)境復(fù)雜，部分區(qū)域淤泥較厚。

1.2技術(shù)比選

截至目前，互花米草治理常見(jiàn)技術(shù)包括化學(xué)施藥和刈割+翻耕/水淹，治理后種植本土植物進(jìn)行生物替代。先行試驗(yàn)區(qū)所在區(qū)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，不宜采用刈割+翻耕/水淹方式治理。化學(xué)施藥法具有高效、價(jià)格低廉、滅除效果好等優(yōu)點(diǎn)，但可能污染環(huán)境、危害動(dòng)物，具有一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

本工程綜合考慮先行試驗(yàn)區(qū)灘涂環(huán)境和施工條件，從安全性、科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，選擇遙控植保機(jī)施藥方式治理互花米草，監(jiān)測(cè)治理效果，跟蹤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，以評(píng)估技術(shù)是否可行。參照上海市林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)發(fā)布的《互花米草生態(tài)控制技術(shù)規(guī)范》，化學(xué)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），每畝用量100～140 mL，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€(gè)植株，抑制莖和根的分生組織導(dǎo)致死亡。

2治理效果及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.1治理效果

本工程在一個(gè)互花米草生長(zhǎng)季內(nèi)4次施藥，互花米草生長(zhǎng)狀態(tài)發(fā)生了巨大變化：施藥前生長(zhǎng)旺盛，顏色濃綠，蓋度接近100%，多次施藥及補(bǔ)藥后經(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(guò)程。地上部分趨于枯死后，在大潮汛潮水作用和臺(tái)風(fēng)季風(fēng)浪作用下被沖走，形成光灘或潮溝。

2.2藥劑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

為評(píng)估化學(xué)藥劑引起的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，本工程開展了跟蹤監(jiān)測(cè)，對(duì)比施藥前后藥物殘留量及底棲動(dòng)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(xiǎn)[8]；底棲動(dòng)物對(duì)環(huán)境變化較為敏感，是監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)水體質(zhì)量和環(huán)境污染程度的指示生物[9]，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。

2.2.1監(jiān)測(cè)方法

本工程共設(shè)置3條監(jiān)測(cè)樣帶。其中，2條樣帶設(shè)置在工程區(qū)域，1條樣帶設(shè)置在工程區(qū)域外作為對(duì)照，每條樣帶的高、中、低潮灘各設(shè)置1個(gè)采樣區(qū)。監(jiān)測(cè)調(diào)查在施藥前及每次施藥后11～27天內(nèi)的低潮位晴朗或陰天進(jìn)行，土樣采集和底棲動(dòng)物同步調(diào)查，其中土樣交由獨(dú)立法人資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，底棲動(dòng)物調(diào)查參照《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB/T12763.9-2007）。

2.2.2藥物殘留量

根據(jù)GB 2763-2019食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中農(nóng)藥最大殘留量規(guī)定，主要檢測(cè)氟吡甲禾靈和氟吡禾靈殘留量，二者的檢出限均為0.5μg/kg。對(duì)照區(qū)土樣4次藥劑含量檢測(cè)和9月蟹類樣品檢測(cè)均未檢出0.5μg/kg以上的氟吡甲禾靈和氟吡禾靈，而工程區(qū)土樣藥物殘留量最大檢測(cè)值為0.0122mg/kg，遠(yuǎn)小于常見(jiàn)農(nóng)作物上限值，符合GB 2763-2019食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.3底棲動(dòng)物變化情況

本工程從物種變化、密度變化、生物量變化、生物多樣性變化等維度分析底棲動(dòng)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(biāo)進(jìn)行分析[10]。

（1）物種變化

與5月本底調(diào)查結(jié)果相比，工程區(qū)和對(duì)照區(qū)的物種數(shù)量均是增加狀態(tài)，且主要增加大中型底棲動(dòng)物，工程區(qū)增加了天津厚蟹、無(wú)齒螳臂相手蟹等大型土著物種?；谖锓N分布情況，藥劑未對(duì)底棲動(dòng)物群落產(chǎn)生明顯影響；基于物種種類情況，工程區(qū)增加的日本旋卷蠅嬴蜚、鱗翅目幼蟲、雙翅目幼蟲、星蟲和搖蚊幼蟲等為機(jī)會(huì)主義者，具有耐有機(jī)污染、個(gè)體較小、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)[11]，歸因于施藥后互花米草死亡分解產(chǎn)生大量有機(jī)物質(zhì)，為這些物種提供了有利的生存空間。

（2）優(yōu)勢(shì)種變化

緋擬沼螺是工程區(qū)和對(duì)照區(qū)不同月份均出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)種，是崇明北沿常見(jiàn)優(yōu)勢(shì)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工程區(qū)和對(duì)照區(qū)的優(yōu)勢(shì)種。但是除了中華擬蟹守螺個(gè)體稍大，其它體型均偏小。原崇明灘涂常見(jiàn)個(gè)體較大的無(wú)齒螳臂相手蟹、天津厚蟹、河蜆、焦河藍(lán)蛤等雖尚有分布，但已不再是優(yōu)勢(shì)種。互花米草入侵導(dǎo)致底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，優(yōu)勢(shì)種逐漸被個(gè)體較小的物種替代，區(qū)域生物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較弱。

工程區(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(shì)，且優(yōu)勢(shì)度大于對(duì)照區(qū)，而緋擬沼螺優(yōu)勢(shì)度有所下降，這可能由互花米草植株死亡分解產(chǎn)生充足營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、螺類藥劑敏感性較高引起。9月，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少導(dǎo)致工程區(qū)背蚓蟲優(yōu)勢(shì)度下降。

（3）密度及生物量變化

底棲動(dòng)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(shí)，生物量的變化與群落中個(gè)體較大的底棲動(dòng)物的分布和構(gòu)成有關(guān)（如緋擬沼螺、中華擬蟹守螺等）。工程區(qū)底棲動(dòng)物生物量變化與密度變化一致，而對(duì)照區(qū)底棲動(dòng)物在8～9月密度增加但生物量下降，這是由對(duì)照區(qū)在8～9月個(gè)體較小的環(huán)節(jié)動(dòng)物增加、大中型螺類數(shù)量減少引起。這一現(xiàn)象說(shuō)明，藥劑產(chǎn)生的生境擾動(dòng)改變了底棲動(dòng)物結(jié)構(gòu)和組成，進(jìn)而對(duì)底棲動(dòng)物密度和生物量均有一定影響。

（4）生物多樣性

對(duì)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，在9月物種豐富度指數(shù)下降，而均勻度指數(shù)增加，反映到物種多樣性指數(shù)H'呈現(xiàn)一直增加趨勢(shì)，說(shuō)明人類活動(dòng)會(huì)影響大型底棲動(dòng)物的物種多樣性。工程區(qū)1的物種豐富度指數(shù)d和均勻度指數(shù)J’均呈震蕩變化趨勢(shì)，但變化不大，而物種多樣性指數(shù)H'反映施藥區(qū)1的物種多樣性呈一直增加趨勢(shì)。工程區(qū)2的物種豐富度指數(shù)d呈先增后穩(wěn)定再下降趨勢(shì)，均勻度指數(shù)J’和物種多樣性指數(shù)H'則呈震蕩變化趨勢(shì)。因此，藥劑產(chǎn)生的生境擾動(dòng)在一定程度上影響底棲動(dòng)物多樣性，但總體來(lái)看各項(xiàng)多樣性指數(shù)影響程度均較小。

2.2.4風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

藥劑治理互花米草產(chǎn)生的生境波動(dòng)在一定程度上對(duì)底棲動(dòng)物物種數(shù)、優(yōu)勢(shì)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(dòng)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(shí)間延長(zhǎng)，藥劑殘留量會(huì)逐漸減少，不會(huì)引起較大范圍的環(huán)境污染或水產(chǎn)品安全問(wèn)題。

3 技術(shù)要點(diǎn)

3.1施藥時(shí)機(jī)選擇

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(zhǎng)，10月結(jié)果。在蓋度高、光照強(qiáng)度低的互花米草群落冠層下，種子苗無(wú)法成活；隨著蓋度降低，種子苗存活率增加。因此，對(duì)于蓋度高且群落穩(wěn)定的區(qū)域而言，前期治理以營(yíng)養(yǎng)繁殖生長(zhǎng)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(huì)快速吐露生長(zhǎng)。施藥作業(yè)時(shí)要充分考慮種子苗生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)繁殖苗生長(zhǎng)之間的關(guān)系，做到精準(zhǔn)施策。

施藥時(shí)機(jī)的選擇關(guān)乎整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)度控制和質(zhì)量控制，與互花米草生長(zhǎng)習(xí)性、天氣適宜性、藥效作用最短時(shí)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(shí)機(jī)的選擇，是項(xiàng)目難點(diǎn)所在。6月～8月互花米草種群進(jìn)入揚(yáng)花期，植株高度達(dá)30～40 cm，具備施藥條件且藥水能直接附著到莖葉上，不會(huì)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(shí)間，結(jié)合互花米草生長(zhǎng)規(guī)律將第一次施藥時(shí)間安排在5月中下旬，其后的歷次施藥或補(bǔ)藥時(shí)機(jī)，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(zhǎng)情況。

根據(jù)互花米草治理經(jīng)驗(yàn)，無(wú)人機(jī)滅除控制作業(yè)應(yīng)選擇小潮汛、低潮期、晴朗、無(wú)風(fēng)天氣實(shí)施，噴濕莖葉時(shí)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。本工程根據(jù)先行試驗(yàn)區(qū)外海側(cè)最外圍平均高程（現(xiàn)狀約2.2 m）和本地區(qū)潮位時(shí)間表（2020年堡鎮(zhèn)水文站資料），梳理出滿足低潮歷時(shí)要求的施藥時(shí)間段。施藥效果具有延后性，一般在施藥后15～20日才明顯觀察到，如不提前做好規(guī)劃，加大效果檢查力度，有可能錯(cuò)失下次施藥或補(bǔ)藥的潮位窗口期，造成工期延誤和質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。施藥后應(yīng)每隔10天和20天跟蹤監(jiān)測(cè)互花米草滅除效果，及時(shí)對(duì)漏噴區(qū)或效果不達(dá)標(biāo)區(qū)再次施藥，反復(fù)檢查不少于3次。

3.2施藥精準(zhǔn)度控制

施藥精準(zhǔn)度即對(duì)植保無(wú)人機(jī)施藥的偏差控制。這一關(guān)鍵性指標(biāo)取決于一線技術(shù)人員的大量經(jīng)驗(yàn)積累、隨現(xiàn)場(chǎng)施工條件變化作出的技術(shù)優(yōu)化和機(jī)器自身性能的不斷升級(jí)。如不能將施藥精準(zhǔn)度控制在較小誤差范圍，無(wú)疑會(huì)大大降低施工質(zhì)量，造成大面積遺漏，徒增無(wú)用功，引起復(fù)發(fā)率上升、工程費(fèi)用增加、時(shí)間節(jié)點(diǎn)滯后等一連串的重大不利變化。

為保證治理效果，無(wú)人機(jī)采取“弓字航線”，施藥時(shí)事先標(biāo)記位置，力求不疏不漏；針對(duì)局部和斑塊互花米草采取“螺旋航線”。施藥后，對(duì)施藥區(qū)域進(jìn)行標(biāo)識(shí)，避免漏打和重復(fù)施藥；對(duì)根部重新長(zhǎng)出的互花米草多次施藥，直至植株完全枯死。

4總結(jié)與建議

本工程在一個(gè)互花米草生長(zhǎng)季內(nèi)對(duì)試驗(yàn)區(qū)四次施藥，治理效果明顯，滅除率高且形成大片光灘和潮溝。對(duì)比施藥前后藥物殘留量及底棲動(dòng)物變化情況，藥劑對(duì)工程區(qū)的不利影響是局部的、可控的、安全的。因此，無(wú)人機(jī)施藥法治理互花米草工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)且風(fēng)險(xiǎn)可控，其技術(shù)要點(diǎn)主要是施藥時(shí)機(jī)選擇、施藥精準(zhǔn)度控制、施藥效果判斷和復(fù)發(fā)率控制。無(wú)人機(jī)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(kuò)張能力極強(qiáng)，在治理完成后須及時(shí)種植本土鹽沼植被、加強(qiáng)巡查清除復(fù)發(fā)斑塊，防止互花米草大面積復(fù)發(fā)、提高灘涂生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝寶華， 韓廣軒. 外來(lái)入侵種互花米草防治研究進(jìn)展[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2018， 29（10）： 3464-3476.

[2] 于彩芬， 許道艷， 邢慶會(huì)， 等. 淺談環(huán)渤海地區(qū)互花米草（Spartina alterniflora）防治建議[J]. 海洋環(huán)境科學(xué)， 2021， 40（06）： 903-907.

[3] 陳吉余， 李道季， 金文華. 浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)東移與九段沙生態(tài)工程[J]. 中國(guó)工程科學(xué)， 2001， （4）： 1-8.

[4] 袁月. 崇明東灘濕地蘆葦與互花米草種群間關(guān)系格局與影響因素研究[D]." 上海：華東師范大學(xué)， 2014.

[5] 陳潘， 張燕， 朱曉靜， 等. 互花米草入侵對(duì)鳥類的生態(tài)影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)， 2019， 39（07）： 2282-2290.

[6] 湯臣棟. 上海崇明東灘互花米草生態(tài)控制與鳥類棲息地優(yōu)化工程[J]. 濕地科學(xué)與管理， 2016， 12（3）： 4-8.

[7] 欽佩， 李思宇. 互花米草的兩面性及其生態(tài)控制[J]. 生物安全學(xué)報(bào)， 2012， 21（3）： 167-176.

[8] 華陽(yáng). 農(nóng)藥殘留值模型及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[D]." 長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)， 2020.

[9] 王備新， 楊蓮芳. 大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物水質(zhì)快速生物評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2001（4）： 107-111.

[10] 閆蘇蘇， 劉朔孺， 雷波. 長(zhǎng)壽湖浮游植物多樣性及水質(zhì)評(píng)價(jià)[J]. 環(huán)境影響評(píng)價(jià)， 2017， 39（3）： 61-65.

[11] 邢圓， 吳小平， 歐陽(yáng)珊， 等. 贛江水系大型底棲動(dòng)物多樣性與受脅因子初探[J]. 生物多樣性， 2019， 27（6）： 648-657.