从“护堤能手”到“入侵物种”:互花米草治理启示

一种因为出色的海岸保护能力而被引进国内的植物却在多年之后成为了需要花费巨大人力物力予以清除的有害物种。互花米草在中国的四十年历史带来哪些启示和教训?

Cordgrass

河北的一些沿岸地带被互花米草占领,其他沿海地区为治理互花米草做出了不同的尝试。图片来源:孟伟庆

2001年,一种叫“互花米草”的外来植物被栽种在上海崇明岛东滩。仅仅过了11年,上海却不得不花了11.6亿人民币将它清走,成为迄今国内最昂贵的互花米草治理工程。

2021年,中国学者通过分析遥感数据发现,中国沿海盐沼的48.3%已经被互花米草占领,面积约600多平方公里。

“互花米草已经是中国海岸带生态的最大威胁之一。”自然资源部第一海洋研究所研究员张朝晖告诉中外对话。去年,国家发展改革委和自然资源部联合印发了《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021-2035)》,将“加强互花米草等外来入侵物种灾害防治”列入海岸带生态保护和修复重大工程。地方行动也紧随而上,目前,山东广西等地已明确公布了互花米草治理的量化目标。

从引种初期受到赞誉的“绿色长城”,反转为破坏生态的“绿色沙漠”,互花米草形象变迁的40年,对中国是一则值得深思的入侵物种警示录。

从“绿色长城”到“绿色沙漠”

在上世纪70年代末,中国学者不远万里奔赴美国东海岸,将互花米草引入国内,是因为互花米草有着强悍的护堤、固滩能力。人们至今津津乐道的一个故事是1994年,台风登陆浙江温州,掀起平均7米的浪高,导致70%的石筑海堤被毁,但有15公里海堤却因为堤外200米宽的互花米草带的消浪作用而被保住了。

互花米草是天生固滩能手。大多数植物无法忍受海水的盐度,以及长时间淹水的缺氧环境,因此无法在海滩上生长。而互花米草具有盐腺,可以将根部吸收的盐分排出体外,还有着发达的通气组织来为根部供氧,因此能耐受每天12小时的海水浸泡。

成年互花米草高约2米,根系能扎进地下30厘米,有时甚至可达1米,而且茎杆密集,1平方米内可生长200多株。保尔森基金会生态保护项目经理干晓静十几年前在上海读博期间研究互花米草入侵对鸟类群落的影响。她回忆说,自己和同学去采样,很容易就在草丛里迷失,因为草的密度太高,人在草里又闷又热,走一天下来裤子都被锋利的叶片划破了,“还特别臭,因为根茎和凋落物无法被潮水带走,都腐烂在了泥里面。”

Characteristics of cordgrass
制图: Ricardo Macía Lalinde / 中外对话海洋

改革开放后中国进入了“向海要地”的建设高潮,不少沿海地区有组织地引种了互花米草。上海就曾在90年代末为了建设浦东国际机场而在长江口外的沙洲——九段沙种植了互花米草。

在引种过程中,互花米草的危害也逐渐暴露。在浙江、福建,互花米草堵塞航道、诱发赤潮;在华南地区,它入侵红树林;在上海和江苏,它排挤土著植物,侵占鸟类栖息地。江苏的渔民发现,互花米草在光滩上大片蔓延后,他们过去经常捕捉的黄泥螺、跳跳鱼不见了。研究发现,密集的米草群落及其发达的根系,会严重抑制螺类、贝类、蟹类等大型底栖生物的生长栖息。

2003年,原国家环保总局和中国科学院发布了中国第一批16种外来入侵物种的名单,互花米草名列其中。这是中国受世界自然保护联盟(IUCN)全球百大入侵物种名单的启发,首次发布本国入侵物种名单。互花米草虽榜上有名,但实际上,那时中国对其入侵后果的研究并不多。中国当时才刚刚萌生对入侵物种的防范意识。

在这个名单发布前两年,复旦大学生命科学学院教授李博已经亲眼看到互花米草强劲的入侵性。他安排博士生陈中义来研究互花米草的入侵危害。2004年,陈中义完成了博士论文《互花米草入侵国际重要湿地崇明东滩的生态后果》,这是中国第一份系统性地评估互花米草对东滩植物、底栖动物和鸟类影响的学术研究成果。

陈中义的研究发现,互花米草的入侵,会导致海三棱藨(音同 “标”)草的生长繁殖受阻甚至死亡。海三棱藨草是长江口的一种最常见的盐沼植物。在它被互花米草取代后,很多鸟类就失去了食物和栖息地。

例如,迁徙的鸻鹬类以光滩上的底栖动物为主食。每年3、4月,当它们自遥远的南方飞来、在此处歇脚时,海三棱藨草才刚开始萌芽,幼苗低矮稀疏,不会影响它们在草苗间漫步觅食;相反,互花米草有越冬苗,4月时其群落高度已经达到半米,覆盖了六成的滩地,给鸟类觅食带来很大困难。

Coastal invasion of cordgrass
制图: Ricardo Macía Lalinde / 中外对话海洋

不止长江口,中国黄渤海之滨的多处湿地,是东亚-澳大利西亚鸟类迁飞路线的途径点,是勺嘴鹬、大杓鹬、大滨鹬等很多珍稀、濒危鸟类在长距离迁徙过程中是一个极其重要、甚至无法取代的停歇地点。正是因此,“黄渤海候鸟栖息地”被列为世界遗产地,世界上类似的遗产地仅有两处,另一处是欧洲的瓦登海。不幸的是,这些地点恰好也非常适合互花米草生长。

2003年被列入首批入侵物种名单,并没有阻挡互花米草扩张的步伐。张朝晖说,互花米草在2010年之后进入自然扩张的加速期,2015年左右在全国的面积增速达到顶峰,之后才放缓。放缓仅仅是因为 “能长的地方,差不多都给占上了。”
这些互花米草波及之地,就成了干晓静所描述的又密又臭、叶片锋利的高草滩,对于本地的很多鸟类、底栖动物来说,成了难以栖息的“绿色沙漠”。

昂贵的治理

互花米草之所以难治,是因为它兼具有性和无性两种繁殖形式,既能靠海浪远距离传播种子,也能靠根茎克隆繁殖近距离扩张。

2012年底,国家林业局和上海市政府批准启动了“上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区互花米草控制和鸟类栖息地优化工程”,即本文开头提及的昂贵工程。针对两种繁殖形式,该工程提出的治理思路是“刈割+水淹”——先刈割茎秆,清除植物的地上部分,使之无法有性繁殖,然后水淹残根6个月以上,使其缺氧而死,从而杜绝无性繁殖。为了形成水淹区,工程人员沿治理区的外边界修建了一座26.9公里长的围堤,并建设了涵闸来调节水位,使水深长期保持在40厘米以上。在互花米草死亡后,人们把海三棱藨草、芦苇等水鸟喜欢的的乡土植物在原地补种。

2018年,项目完工。上海市发布的自评报告称,互花米草灭除率达95%以上,彻底扭转了互花米草在崇明东滩大肆扩张蔓延的严峻态势,部分区域的海三棱藨草也得以恢复,鸟类种群数量也显著增加。

但是,该工程24平方公里投资高达11.6亿元,平均每平方公里4800万元,这对于中国大多数地区来说,财政上难以负担。所以业内普遍评论为“难以复制的示范工程”。

“仅一河之隔,九段沙就没法完全复制东滩的经验。所以还是要因地制宜。” 参与了东滩互花米草治理工程的李博说。九段沙湿地在交通等方面的基础设施远不如东滩便利,如果还用围堤水淹的方式去做,成本会高出许多。但是,他认为东滩经验中的某些元素,比如刈割辅以临时围堰、种植土著植物等,是有借鉴价值的。

位于崇明东滩以北180公里的江苏如东县小洋口互花米草治理工程,就走了一条稍微不同的路。

2019年,小洋口工程动工。由于国内众多实验性的治理方案规模普遍较小,缺乏借鉴价值,唯一大规模样板工程崇明东滩成本又太高,项目技术负责人张朝晖对着当时当地正在进行的航道疏浚想出了妙招——用疏浚物来掩埋互花米草。这项技术的关键点在于高程的控制,既要盖住刈割后的米草,使其无法进行光合作用,又不能太高,好保证涨潮时能全部被海水淹没。“否则就是填海工程了。”张朝晖说。

workers cutting down salt-water cordgrass
江苏小洋口工程的工作人员正在清除互花米草。图片来源:张朝晖

工程还冒出过一段小插曲。初期,工人筑了一座临时围堰来拦截泥沙。“土一上来,就立马被卫星发现了。”自然资源部怀疑这是在偷偷填海。所幸经过多轮调查,自然资源部认定这不是填海。根据项目监测报告,2020年项目完工后,互花米草清除率达98%以上,治理区内鸟类回归的种类是米草区3至5倍,而数量比米草区增加100到150倍,在修复区还发现了9只国家一级保护动物勺嘴鹬。但是,这次治理4.88平方公里,花费1.7亿,算下来每平方公里仍高达3500万元。

防止解决方案变成问题

大规模治理有手段,但没有后期管护的专门技术和措施,这在张朝晖看来这是最大的难题。“大面积的互花米草没了,但新的种子飘进来,或者随着潮沟进来,就又生根了”,他说,“你只能靠人工去查看,看到了就挖出来,只能这样。 没有后期管护的话,前期就白清除了,有三年时间肯定全部都长回来的。”

Cordgrass invading China's coast
制图: Ricardo Macía Lalinde / 中外对话海洋

张朝晖介绍,目前对米草治理的思路一是加强后期管护,二是“分区分类分级”治理 。“分区分类分级”是指按海岸属性分区、按米草密度分类、按治理紧迫程度分级,以此来制定治理策略。比如,在鸟类栖息地和保护区,治理紧迫度高,需要根据其生长情况制订干扰较小的治理措施;而对于一些油田和风电等需要加强护堤功能地方的米草,可以在控制其扩张能力的基础上留用,治理紧迫程度就比较低。在张朝晖看来,对这些被保留下来的互花米草,只要在后期管护中做好两件事,就可以防止它们扩散:第一,对它们进行定期刈割,不让种子成熟;第二,在它们周边做一些潮沟,用深水来阻挡根茎的对外扩散。

但也有专家告诉中外对话,在全国范围内对互花米草要尽可能地清除,因为定期刈割等手段依赖持续的资金和人力投入,现实操作中也不可能总是有人能将它们及时清除。

相比物理工程,除草剂成本低、见效快。缺点也很明显——毒性让人担忧。目前在中国,由于大面积使用的环境风险未知,除草剂只被用于小规模项目。多位专家也表示,在政府出资的大规模治理工程中,并不采用除草剂作为主要技术手段。在现有项目中,除草剂往往被用于物理工程无法覆盖到的互花米草生境斑块,例如围堤外的光滩。

华南红树林区还流行着另一种治理方式——生物替代。广西红树林研究中心的助理研究员潘良浩告诉中外对话,广西沿海的互花米草面积仍在扩大,而且通过抢先占据生境,制约了红树林的生长。但是,像崇明东滩、如东小洋口那样的大规模物理工程,较适合于淤张型的大型河口,并不适用于红树林区。因此,目前在红树林区,一般先用人工或半机械的方式清理互花米草,然后种上适合本地自然条件的红树植物,让它们抑制互花米草再度生长。

这种方式成本要低得多,但也要注意误用。生物替代的要点是确保替代植物的生长速度快过互花米草,从而制造郁闭,抑制后者的生长。因此,早年一些地区片面追求替代植物的生长速度,例如,珠海市政府曾在淇澳岛红树林湿地的互花米草泛滥区引入过无瓣海桑、拉关木作为治理手段,因为两者生长速度快,个子比互花米草高得多。但问题是,它们也是外来物种。

A mangrove forest canopy damaged by salt-water cordgrass
在广西的山口红树林生态国家级自然保护区里,互花米草制约了红树林的生长。图片来源:潘良浩

作为中国首个从国外引进并大面积推广种植的红树植物,无瓣海桑成为华南沿海地区恢复红树林选用的主要树种,近年来围绕其是否会对乡土红树植物的生长产生不利影响、是否会造成生态入侵存在较大争议。由于外来物种的入侵后果可能在长达数十年后才会显现,一些学者呼吁,对于无瓣海桑的引种要慎之又慎,避免被作为解决方案引入的它们,成为新的入侵物种。

“无瓣海桑本身是否存在入侵潜力,目前学术界还有争论”, 潘良浩说。但他表示,不可否认的是,作为外来种,在没有足够的数据评估其入侵性的前提下,都是有入侵的风险,不建议使用这样的方法治理互花米草。李博也认为,引种任何外来物种之前必须做好风险评估,“否则付出的代价会是很沉重的。”

目前,珠海市淇澳岛在逐步进行本地种替代无瓣海桑和拉关木的实验和工程。“最终还是要用本地种来解决问题。”潘良浩说。