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菊科入侵植物的生物防控：挑战与创新策略

一、引言

1.1研究背景与意义

随着全球经济一体化进程的加快，国际贸易与旅游业的蓬勃发展，外来物种的传播愈发频繁，生物入侵已成为全球性的生态与经济难题。中国作为世界上遭受外来植物入侵最为严重的国家之一，目前外来入侵植物种数已超两百多种，每年由此造成的经济损失高达上千亿元，对生态安全构成了严峻挑战。

菊科作为植物界中最大的科之一，约有1000属，25000-30000种，广泛分布于全球各地。因其具有强大的适应性、繁殖能力与传播扩散机制，菊科植物极易成为入侵物种，在中国的外来入侵植物中，菊科植物占比颇高。例如，紫茎泽兰、飞机草原产于中美洲墨西哥地区，于上世纪40年代经云南省西双版纳侵入我国，随后迅速向东、向北扩张，对西南地区的农、林、牧业造成了巨大危害，已被环保部列入《中国第一批外来入侵物种名单》。薇甘菊作为菊科假泽兰属多年生草本植物或灌木状攀援藤本植物，在20世纪中期被引入东南亚，80年代早期在广东南部被发现后，逐渐扩散至长三角一带诸多地区，因其生长速度极快，具有“缠绕死亡”和化感作用等特性，严重威胁同域内其他植物的生存，被称为“植物杀手”。

菊科入侵植物的危害是多方面的。在生态环境层面，它们通过竞争或占据本地物种的生态位，排挤本地种，改变种群、群落或生态系统的结构与功能，导致生态系统单一化或退化，生物多样性锐减。例如，豚草凭借其强大的繁殖能力和对资源的竞争力，迅速侵占其他植物的生存空间，与本地植物争肥、争水、争光，致使本地植物生长受抑，甚至灭绝，严重破坏了生态平衡。在经济领域，菊科入侵植物对农、林、牧业生产造成了直接的经济损失。紫茎泽兰入侵农田、牧场后，导致农作物减产、牧草质量下降，影响畜牧业发展，给农民和牧民带来了沉重的经济负担；同时，为了防治这些入侵植物，需要投入大量的人力、物力和财力，进一步加剧了经济损失。在人类健康方面，部分菊科入侵植物如豚草，其花粉是引发过敏性鼻炎和支气管哮喘等变态反应症的主要病源，严重威胁人类健康，给医疗保健系统带来了压力。

面对菊科入侵植物的严重危害，探寻有效的防控方法刻不容缓。传统的物理防治和化学防治方法虽在一定程度上能控制入侵植物的蔓延，但存在诸多局限性。物理防治如人工拔除、机械铲除等，耗费大量人力和时间，且难以彻底清除，易导致入侵植物再次生长；化学防治使用的除草剂虽能快速杀死入侵植物，但可能对非目标生物造成伤害，污染土壤、水体等环境，破坏生态平衡，还可能使入侵植物产生抗药性，增加后续防治难度。

相比之下，生物防控作为一种绿色、可持续的防治方法，具有诸多优势。它利用生物间的相互作用关系，如天敌昆虫、寄生微生物、化感作用和竞争等，来控制入侵植物的生长和繁殖，具有高度的特异性，一般不会对非目标生物造成危害，减少了对环境的负面影响；生物防控一旦建立起稳定的生态平衡，就能持续发挥作用，长期控制入侵植物的种群数量，且成本相对较低。因此，开展菊科入侵植物的生物防控研究具有重要的现实意义和理论价值。

本研究聚焦于几种菊科入侵植物，深入探究其生物防控方法，旨在为有效控制菊科入侵植物提供科学依据和技术支持。通过研究入侵植物之间的化感互作、乡土植物对入侵植物的化感抑制以及乡土植物与入侵植物的生长竞争等关系，筛选出具有生物防控潜力的植物和化合物，为开发安全、高效、可持续的生物防控技术奠定基础，以减少菊科入侵植物对生态环境、经济和人类健康的危害，维护生态平衡和生物多样性。

1.2研究目标与方法

本研究的核心目标在于深入探索菊科入侵植物的生物防控方法，通过全面、系统地研究入侵植物之间的化感互作、乡土植物对入侵植物的化感抑制以及乡土植物与入侵植物的生长竞争等关系，挖掘具有生物防控潜力的植物和化合物，为菊科入侵植物的有效治理提供创新思路和科学依据。

为达成上述目标，本研究综合运用了多种研究方法。实验法是本研究的重要手段之一，通过设置严谨、科学的实验，深入探究不同植物之间的相互作用关系。例如，在研究入侵植物之间的化感互作时，采用水浸提法制备入侵植物的浸提液，按照不同浓度梯度处理其他入侵植物的种子，以种子萌发率、发芽势、幼苗根长、苗高等为指标，精确观察种子萌发和幼苗生长受到的影响，从而准确评估入侵植物之间的化感作用强度和方向。在乡土植物对入侵植物的化感抑制研究中，同样运用浸提液处理入侵植物种子的方法，对比不同乡土植物浸提液对入侵植物种子萌发和幼苗生长的抑制效果，筛选出具有显著化感抑制作用的乡土植物。

在乡土植物与入侵植物的生长竞争研究中，选取典型的乡土植物和入侵植物，按照不同的种植密度和比例进行混合种植实验，定期测定植物的株高、冠幅、生物量、光合速率等生长指标，分析乡土植物与入侵植物在生长过程中的相互竞争关系，明确乡土植物对入侵植物的生长抑制作用机制