日照互花米草（Spartina alterniflora）分布精细化测绘及化学方法治理对底栖生物的影响

摘要 互花米草（Spartina alterniflora）作为入侵我国沿海湿地产生危害最为严重的植物之一，其生长已严重威胁到滨海湿地生态系统的稳定，不断侵吞当地原生物种的生存空间，急需摸清互花米草的空间分布并针对现有的互花米草开展治理的全过程进行有效监测。在选划区域治理的前、中、后3个时期通过无人机遥感精细化测绘手段，对互花米草的分布面积进行动态监测，并通过分析各个时期潮间带底栖动物的密度、生物量、优势种及优势度以及各项多样性指标，发现化学方法治理对互花米草的灭杀效果十分显著，同时并未对区域内底栖生物类群产生显著影响。考虑到化学除草剂对环境的影响程度与其用量和施用时间密切相关，因而在后续的研究中，应在保证灭杀效果的前提下，探索出用药的最佳时间和药量的比例以求最大限度降低对生态环境的影响。

关键词 互花米草；精细化测绘；化学治理；底栖生物；生物多样性

中图分类号 X55 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）19-0072-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.19.015

Fine Mapping of the Distribution of Spartina alterniflora and the Effects of Its Chemical Treatment on Benthos in Rizhao City

HUANG Shuai，HOU Ji-ling，YU Yang et al

（North China Sea Environmental Forecasting Center，Qingdao，Shandong 266100）

Abstract Spartina alterniflora is one of the most harmful plants invading our coastal wetland，and its growth has seriously threatened the stability of the coastal wetland ecosystem，constantly occupying the living space of the local native species.Therefore，it is urgent to find out the spatial distribution of Spartina alterniflora and effectively monitor the whole process of the existing Spartina alterniflora management.In this study，the distribution area of Spartina alterniflora was dynamically monitored by UAV（Unmanned Aerial Vehicle）remote sensing fine mapping method in the three periods before，during and after the selected area for governance，and various indices such as density，biomass，dominant species and dominance of intertidal benthos，and diversity indices were analyzed in each period.It was concluded that the chemical treatment had a significant control effect on Spartina alterniflora，and had no significant effect on the benthic groups in the area.Considering that the impact of chemical herbicide on the environment is closely related to its dosage and application time，the optimal time and dosage ratio of the chemical herbicide should be explored in the subsequent research to minimize the impact on the ecological environment under the premise of ensuring the control effect.

Abstract Spartina alterniflora;Fine mapping;Chemical treatment;Benthos;Bio-diversity

互花米草（Spartina alterniflora）作为原产于北美洲东部海岸的一种多年生草本植物，隶属于禾本科米草属，广泛分布于加拿大纽芬兰直到墨西哥海岸，是当地潮滩湿地中占优势的物种［1-3］。由于互花米草秸秆较为粗壮、根系发达，对环境的胁迫抗性强，能在常受潮水淹没的潮间带中促进泥沙的快速沉降和淤积，从而起到保滩护堤的作用［4-6］。我国于1979年从美国东部各州引进该物种，并率先在福建的罗源湾进行种植，而后在各沿海省市滩涂进行引种［7］，在取得一定效果的同时也带来了一系列的问题。现如今，其分布范围已扩张至除我国台湾省和海南省之外的所有沿海省份［8-9］，但由于互花米草的快速扩张，致使本土植物的生存空间受到挤压，对我国滨海湿地生态环境的多样性和稳定性产生极大威胁［10］，同时针对其防控治理难度较大，也对船只出港和航道畅通形成阻碍。2003年就被国家环境保护总局和中国科学院联名将其列入中国第一批外来入侵物种，也是其中唯一的海岸盐沼植物［11］。

基于互花米草的分布和治理现状，找出能快速并有效的控制办法，从而尽可能减少或规避互花米草带来的生态危害，是目前滨海湿地生态管理遇到的一大难题。而治理的前提是先要对互花米草的疯狂式扩散进行监测，但由于人力进入互花米草所分布的潮间带区域极为困难，若无法对其实地分布范围和扩散动态进行监测，便很难为后续治理提供技术支撑。目前常用的治理互花米草的方法主要有物理方法、化学方法及生物方法［12-15］，而这些治理措施对当地的湿地生态系统所产生的影响也各不相同［16］。其中化学方法治理互花米草相较于另两种方法，具有成本低、效果显著、操作简单等特点，但施用化学除草剂会对海岸生态系统（特别是对底栖生物）产生影响，目前尚无一致结论及相关详细报道［17-18］。该研究旨在通过无人机遥感精细化测绘手段，对互花米草的分布面积及通过喷洒化学除草剂对互花米草的灭除效果进行监测，并通过分析除草剂对底栖生物的影响，为我国互花米草进一步完善治理提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 研究区域概述

山东省日照市海岸带地处黄海中部，北起白马河口，与青岛市黄岛区海岸相接，南至绣针河口，与连云港市赣榆区相连，向西至204国道，向东达20 m水深线附近。沿岸多为砂质海岸，与中部奎山和南部岚山形成岬角海崖和水下岩滩，境内河流多为内陆河入海段，除傅疃河等为永久性河流外，其余多为季节性河流［19］。调查发现，在多处岸段均发现互花米草入侵，尤其在白马河口、两城河口、傅疃河口和绣针河口等主要河口岸段，互花米草入侵尤为明显。通过走访调查了解，多年来日照市辖区内互花米草面积持续增长，2020年山东省互花米草调研小组专家联合日照市海洋资源调查人员对互花米草现状进行调研发现，日照市互花米草正处于大面积暴发前期，对互花米草的治理已刻不容缓。

1.2 监测点设置及监测方法

为有效防范互花米草继续扩散，力争尽快消除，切实保护滨海湿地生态系统，对日照市海区内现存互花米草入侵现状进行摸底调查，解译了日照市互花米草现状的卫星遥感图片（图1），将日照市全部沿海岸线疑似互花米草入侵的区域划分为13个无人机正射监测区域（白马河上、下游，两城河，森林公园，傅疃河口南部、养殖排水渠，刘家湾赶海园南、北两区，小海河南支流，多岛海和绣针河口上、下游），并对疑似区域绘制卫星解译互花米草入侵图斑，得到图斑shp文件作为下一步无人机正射作业和现场核查的参考。

1.3 互花米草覆盖面积的测绘方法

自2021年5月13日开始对已确定的13个无人机正射监测区域进行无人机正射飞行测绘作业，至2021年6月24日，完成全部无人机正射飞行作业。正射飞行作业完成后，通过Pix4Dmapper软件处理所得到的批量照片，制作作业区域矢量图，再利用ArcGIS软件对矢量图进行精准测绘，绘制该区域互花米草入侵图斑，并计算图斑面积等信息，最后用Adobe Photoshop软件对以上成果进行制作，形成互花米草分布区域的可见图件。

1.4 互花米草化学治理

依据前期卫星解析资料和无人机正射测绘影像数据，在日照市先筛选出具有代表性的互花米草入侵区域，然后综合考察全市互花米草分布状况、生态环境因素、潮汐条件及气候要素等，选择在岚山区多岛海风景区东部港池（简称多岛海东港池）互花米草入侵区域进行互花米草治理试验。根据之前研究资料表明，选用高效盖草能对互花米草进行灭杀效果最佳［20-21］。在试点区域开展互花米草化学治理药物残留检测试验效果如下：分别在用药后第1、2、4、7、11、20天采集区域内沉积物、海水、拟蟹守螺属（Cerithidea），进行盖草能中有效成分（氟吡甲禾灵）残留量的检测，并开展底栖生物调查，检测结果表明未对实验区底栖生物种类密度产生显著影响；氟吡甲禾灵残留在沉积物、海水、拟蟹守螺属中均未检出。

根据喷洒区域的地理环境、潮汐规律、互花米草分布密度、株高、茎粗等要素，计划进行2次（6月25日和7月9日）无人机药物喷洒作业，喷洒作业选择在试点区域退潮刚好露出全部植株时进行，喷洒作业时互花米草植株高度为12～42 cm，多数植株高度在30 cm以上，适宜高效盖草能药效的发挥，喷洒药剂后，保证植株在6 h内不被潮水淹没，确保互花米草叶面对药剂的充分吸收。

1.5 数据处理

以Berger-Parker优势度指数（D）表示底栖生物的优势度：

D= Nmax/N

式中：Nmax为优势种的个体数；N为群落中全部物种的个体数。

2 结果与分析

2.1 互花米草精细化测绘

正射飞行作业完成后，共获得正射照片5 703张，经过以上精确化测绘共得到13组工作图件（图2～7）。共计绘制图斑490个，并计算图斑面积等信息，得出日照市互花米草覆盖面积为53.439 6 hm2。其中东港区7.347 9 hm2，岚山区20.012 3 hm2，山海天旅游度假区22.473 7 hm2，经济技术开发区3.605 7 hm2。自与2020年9月卫星解析结果相比，全市互花米草增长率为1.607%。

2.2 互花米草试点区域化学治理效能

对互花米草试点治理区域的治理效果进行总体评价，经过无人机正射测绘计算，试点区域治理前2021年6月8日测绘互花米草覆盖面积为2.720 0 hm2，用化学法经2次无人机喷洒作业后，2021年8月11日测绘互花米草覆盖面积为0.046 2 hm2，试点治理区域互花米草治理灭杀效果达到98.3%（图8）；2021年11月17日测绘互花米草覆盖面积为0.011 2 hm2，试点治理区域互花米草治理灭杀效果达到99.6%（图9），治理效果明显，试点区域大片互花米草均呈现枯黄状态。

2.3 化学治理对底栖生物的影响