外来入侵植物五爪金龙的防治及其资源化利用展望

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　　摘要：五爪金龙[Ipomoea cairica （L.） Sweet]是华南地区的一种多年生草质藤本恶性入侵杂草，对生态系统的生物多样性和稳定性造成了严重危害。在介绍其生理生态特征的基础上，综述了对五爪金龙的防治技术和资源化利用等方面的研究进展。
　　关键词：入侵植物;五爪金龙[Ipomoea cairica （L.） Sweet];防治;利用
　　中图分类号：X176         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2019）04-0005-04
　　Abstract： Ipomoea cairica（L.） Sweet is a kind of perennial herbaceous vine invasion weeds in South China，which is harmful to the biodiversity and stability of the ecosystem. Based on the introduction of the physiological and ecological characteristics，make a summary of Ipomoea cairica （L.） Sweet prevention technology and resource utilization of the research progress.
　　Key words： invasive plants; Ipomoea cairica （L.） Sweet; prevention; utilization
　　五爪金龙[Ipomoea cairica （L.） Sweet]为旋花科（Convolvulaceae）番薯属（Ipomoea）多年生缠绕草本植物，原产于北美[1]。20世纪70年代在中国南方作为庭院观赏植物引入，后来逸为野生，在广东、福建、广西等地广泛分布[2，3]，目前已成为华南地区与“植物杀手”薇甘菊相提并论的藤本恶性杂草，对生态系统的生物多样性和稳定性造成了严重危害[4-9]。研究者为了阻止五爪金龙的进一步蔓延，对其生物学特性[10]、入侵机制[11]开展了廣泛研究，有关部门正积极进行动态监测并对五爪金龙的防治和扩散采取了相应措施，但是，完全消灭已建立种群的入侵种几乎是不可能的[12]，在防治五爪金龙的同时开展资源化利用将其变废为宝也是防控的一条重要途径。
　　1  五爪金龙的生理生态特征
　　五爪金龙为自交不亲和植物，其种子通过异花授粉获得[13]，在自然状态下结实率低，种皮坚硬致密，透水透气性极差，自然萌发率低，种子还具有休眠特性[14]，但五爪金龙繁殖的主要方式并不是有性繁殖，而是通过地上部营养器官进行无性繁殖。五爪金龙的营养生长速度快，生物量可达1.833 5 t/hm2[15]，全年可进行营养生长，攀援性和分枝能力强[1，10]，具有较强的CO2固定能力[16]。五爪金龙生态位幅宽，具有耐旱[17]、耐盐[18、19]、耐热[20]等特性，但其对入侵地的生境条件具有选择性，光照充足、水分多、可缠绕攀爬伴生植物等是其生长良好的条件，表现出喜阳植物特征，因此在生长良好、郁闭度高的森林中，五爪金龙则难以入侵成功[10，16]，在林缘、滩涂、垃圾场等地易形成单优势种。
　　2  五爪金龙的防治方法
　　2.1  人工铲除
　　人工铲除是最原始的方法，即通过铲除其地上部分来控制其蔓延生长的速度，但其地下根系未能根除，不妥善处理其残株，一段时间之后又会依靠无性繁殖重新生长，治标不治本，而且人工铲除只适合还没有大面积爆发的阶段，否则费时费力，成本较高。据报道，被称为广州“市肺”的白云山五爪金龙肆虐，2006年白云山管理局组织大量专业人员对五爪金龙进行清除，1个月内共投入了2 500人次，外运藤本垃圾36车，但是成效不大，只有80%的五爪金龙被清理[21]。廖宜英等[10]的研究还指出，采用人工铲除的办法应在其开花未结实时进行，这样既可以防止结出新的种子，又可以阻止其再发新枝。
　　2.2  化学防除
　　化学防除是采用化学除莠剂进行喷施，是大面积控制和灭除五爪金龙较彻底的方法。目前报道的有王永繁等[21]使用的二甲四氯、2，4-D丁酯、恶草灵、毒莠定对五爪金龙植株有一定的灭除效果，张泰劼等[22]使用了3种激素类除草剂以及Sun等[23]使用了乙烯利，均有良好的使用效果。虽然化学除草剂具有省时省工、效果迅速、使用方便、易于大面积推广应用等优点，但在防除五爪金龙的同时，可能也杀死了许多本地植物，在有些环境下也禁止使用，如水体附近、公园，另外这些化学药剂引起的环境污染和土壤残留的问题也不容忽视。马瑞君等[24]的研究发现，假臭草、艾蒿、飞机草、黄帚橐吾和披针叶黄华等植物叶片水浸液均能抑制五爪金龙幼苗的生长，为进一步开发安全无残留的植物源除草剂指明了方向。
　　2.3  生物防治
　　天敌逃逸假说（Enemy release hypothesis）[25]是外来物种成为入侵种的机制之一，是指外来种进入到新的领域后，失去了与其协同进化的天敌的控制，或新领域的广谱天敌对其作用较小，因而该物种竞争优势明显，形成入侵[26，27]。因此，寻找利用天敌来控制杂草的发育、生长蔓延和危害的生物防治方法已被广泛采用[28-31]。赵丹阳等[32]在野外调查时发现，甘薯台龟甲喜食五爪金龙，被啃食的五爪金龙有些已经死亡，随后进行了甘薯台龟甲对五爪金龙的取食力试验，结果表明甘薯台龟甲幼虫对五爪金龙具有较强的取食力，取食力随着虫口密度的增加而增加。朱慧[33]的研究结果表明，五爪金龙的虫害是存在的，只要通过系统深入地研究，利用其天敌进行生物防治的方法是可行的。虽然生物防治具有成本相对低廉、无污染、无药害等优点，但有一定生态风险，释放天敌前如不经过谨慎、科学地风险分析，天敌很可能成为新的有害生物。 　　2.4  替代控制
　　替代控制是通过有经济或生态价值的本地植物以覆盖的方式替代外来入侵植物的一种生态控制方法[34]。2004年以来，为响应农业农村部发布的关于开展“十省百县”外来入侵生物灭毒除害行动，创建了替代控制治理技术体系，经过多年的实践，已经在控制紫茎泽兰、豚草、黄顶菊[35]、薇甘菊[36，37]等入侵杂草的扩散危害上取得了良好的效果。关于五爪金龙的替代防治研究也在积极开展中，林淳[38]在调查中发现，本地攀藤植物葛藤是比五爪金龙更具竞争优势的植物，在两者生长过程中，葛藤能摆脱五爪金龙的覆压，最终通过覆盖五爪金龙，抑制五爪金龙的生长。Li等[39]的研究结果表明，野葛和鸡屎藤是控制五爪金龙生长的2种有价值的本土植物，但是替代植物的筛选还需进行大田试验以待自然生境进一步验证。
　　3  五爪金龙的资源化利用
　　3.1  药用资源
　　研究表明，五爪金龙在中国民间以根或茎入药，主治风湿、跌打损伤、炎症等病症[40，41]。焦涛等[42]对五爪金龙进行了生药学鉴定。Schr?der等[43]从五爪金龙中分离出2种天然的木脂体类——牛蒡苷元（A）和络石苷元（T），并发现这2种物质具有抗肿瘤、抗高血糖的功能，且对体外人免疫缺陷病毒Ⅰ型（HIV-Ⅰ;HTLV-Ⅲ B株）的复制有很强的抑制作用。Ferreira等[44]從五爪金龙的水相提取液中分离出2种异绿原酸，通过试验证明这2种物质具有镇痛作用。中国的研究者也从五爪金龙中分离得到了五糖树脂苷并对其活性进行了测定[45，46]。赵则海等[47]用超声提取法从五爪金龙中提取具有药理作用的黄酮。杨柳等[48]采用GC-MS法对五爪金龙叶片挥发性化学成分进行了分析，发现挥发油中的石竹烯、大根香叶烯D、α-石竹烯、β-榄香烯、大根香叶烯B具有药用价值，且这5种化合物占挥发油总量的87.51%。五爪金龙中含有大量的次生代谢产物，研究这些代谢产物的生物活性，分离提取出能够治疗疾病的物质，最终从中开发出有生产价值的药物，有广阔的前景。
　　3.2  生物农药
　　采用化学防治害虫对环境会造成污染，因此具有低毒、低残留的植物源农药的开发日益受到重视。在研究五爪金龙的入侵机制时发现，五爪金龙对某些昆虫和软体动物表现出化感效应，孔卓玮[49]测定了五爪金龙茎叶甲醇提取物对小菜蛾3龄幼虫的综合毒杀活性，胡飞等[50]、邹湘辉等[51]也报道了五爪金龙乙醇提取物对福寿螺的毒杀作用，邢树文[52]利用五爪金龙的水提取液及其与农药的混合液对假眼小绿叶蝉进行趋避和毒杀试验，也表现出了一定的化感作用。Thomas等[53]从五爪金龙叶片中提取出具有中等黏性的黄色油状液体，并对三带喙库蚊、埃及斑蚊、斯氏按蚊、致乏库蚊的幼虫进行毒力测定，结果证明，这种油状液体对这4种蚊虫的幼虫均有显著的趋避和毒杀效果。Zuharah等[54]探讨了五爪金龙粗提物对登革热传播媒介——白纹伊蚊和埃及伊蚊生活史的影响，研究发现有亚致死效应，显著降低了产卵量和孵化率，头部宽度和翅长都有所降低。目前，这些有杀虫活性的物质都是粗提物，如果能分离、纯化五爪金龙中的这些活性物质，研究其结构，并进一步将其开发为生物农药，具有重要的实践意义。
　　3.3  饲料添加剂
　　绿叶是色素的巨大宝库，植物绿叶中的叶蛋白极为丰富，一般为10%～30%，有的可达50%以上[55]，因此可以成为获取蛋白质和色素的来源。纪佩吉等[56]对粤东地区薇甘菊、五爪金龙等十几种外来有害植物进行了初步的分布调查，研究其粗蛋白含量，结果发现五爪金龙粗蛋白含量高达30.73%，在叶蛋白的提取及叶蛋白产品的开发利用方面具有良好的前景，可以将其作为饲料蛋白质添加剂。
　　植物染料是纯天然的植物提取制作而成的染料，无毒无害，绿色环保，对人体皮肤伤害较小，因此从植物叶中提取色素，并将其改性形成性质稳定的色素或染料，具有较高的潜在价值和应用开发前景。五爪金龙不仅叶色常绿，而且四季开花，花色艳丽，因此五爪金龙的叶和花是较为理想的天然色素来源。徐国熙等[57]研究了五爪金龙花色素的提取工艺，并对该色素的稳定性进行研究，结果表明，五爪金龙花色素为紫红色，色素得率为19.6%，呈现典型的花青素特征。虽然提取五爪金龙叶片色素的工艺还未开展，但郭珍等[58]曾将薇甘菊提取物水溶液用于纺织品染色，不仅有多种可用于染料制造的化学成分，还具有防虫、杀菌以及自然芳香，黄森科[59，60]从入侵植物水浮莲提取叶绿素并制取了叶绿素铜钠盐、叶绿素锌钠盐，这些都为五爪金龙的开发提供了可行性的参考。
　　3.4  改善生态环境
　　由于人们对资源的过度开发，使得有些生态环境遭到破坏，生态系统的恢复与重建成为当前的热点，寻找能够在恶劣条件下种植成活的植物是关键[61]。五爪金龙易于栽培管理，生长迅速，短期内就能形成可观的绿化面积，因此可用来作高速公路隔音绿篱或恢复垃圾场的植被。廖富林等[62]为煤矿废弃地植被恢复，研究了五爪金龙在煤矸石土壤中生长的适应性，结果表明五爪金龙能在煤矿废弃地扦插成苗和生长发育，适合在采矿后的废弃地等地域种植。
　　3.5  抗逆基因
　　五爪金龙生态位幅宽，对逆境胁迫具备一定的适应性，抗逆性强，因此挖掘五爪金龙的抗逆境胁迫基因能够为抗逆农作物分子育种提供基因资源。利用现代分子生物学和基因工程相关技术，开展对五爪金龙抗逆相关基因及其作用机制在分子水平上的研究，既有助于为五爪金龙入侵的机制研究提供相关的分子基础，也可以把五爪金龙抗逆基因作为基因工程的候选，然而目前对其相应的基因研究则相对较少。
　　4  小结
　　入侵植物五爪金龙的危害不能轻视，因此要加强对其进行综合防控，减缓入侵的步伐，降低其引起的经济损失。但在加强对五爪金龙防控的同时，也不能忽视五爪金龙潜在的利用价值。华南地区气候温暖湿润，五爪金龙可全年生长，取材不受时间和空间的限制，如能对其加以开发利用，则能化害为利，减少其对生态系统的危害，从而获得经济、社会、生态三大效益。 　　参考文献：
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