客观日本

保全生态系统的研究(2)

2012年01月11日 科技交流

国内外来植物的实际情况与风险性评估

1. 研究背景

随着国际贸易文化交流的日益增多,外来植物的入侵和引进案例不断增加。我们所担心的是,如果任其蔓延发展,不仅会给人类健康和农业生产带来直接危害,而且会对日本原有的生物多样性和生态系统造成破坏。针对侵略性的外来植物采取防范措施,是当今世界的紧急课题,日本国内为了消除外来生物对生态系统的影响,于2004年6月颁布了《关于防止特定外来生物破坏生态系统等的法律》(简称:外来生物法),并于2005年6月开始实施。日本是拥有独立生态系统的岛国,原产植物品种繁多。日本维管束植物的原产品种占有率为36%,低于印度尼西亚的60%、中国的56%,但高于德国和英国不足1%及韩国的8%,是世界上原产植物较多的国家之一。

外来生物法规定了“特定外来生物”,原则上禁止对这些生物进行饲养、栽培、贮存、运输、进口、转让、递送、销售、野外流放、种植以及播种等。对于违犯外来生物法的个人,将判处3年以下有期判刑,或处以300万日元以下罚款;对于违犯外来生物法的公司,将处以1亿日元以下罚款,可见惩罚条例非常之重。截止目前,已对“特定外来生物”中的植物进行过两次规定,合计12种植物。表1为特定外来生物中规定的植物列表。

表1 特定外来生物中指定的植物
金鸡菊(Coreopsis lanceolata)、光叶水菊(Gymnocoronis spilanthoides)、金光菊(Rudbeckia laciniata)、马达加斯加千里光(Senecio madagascariensis)、北水苦荬(Veronica anagallis-aquatica)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)、石莲花(Hydrocotyle ranunculoides)、刺果瓜(Sicyos angulatus)、青狐尾(Myriophyllum aquaticum)、大米草(Spartina anglica)、水浮莲(Pistia stratiotes)、海金砂(Azolla cristata)

1)截至2 009年7月24日

外来生物法针对不包括在法律管辖范围内的部分外来生物,出于对“需要着重处理”的考虑,制定及发布了“着重注意的外来生物”列表,以唤起公众注意。着重注意的外来生物是指“有可能产生危害,但科学证据不足,无法合理判定其危险性”的生物。

因此,为有贡献于外来生物法,在科学技术振兴机构(JST)的科学技术振兴调整费重要课题解决型研究中,以“外来植物的风险评估与蔓延防止对策”为课题名称,从2005年7月到2008年3月,针对外来植物的实际情况与风险性评估进行了研究。针对特定外来植物与着重注意的外来植物的实际情况、以及将来要引进的外来植物的风险和防治进行了研究。本研究以独立行政法人“农业环境技术研究所”为研究代表进行具体实施,独立行政法人“农业食品产业技术研究机构(畜产草地研究所与近畿中国四国农业研究中心)”、国立大学法人“冈山大学”、“雪印种苗株式会社(千叶研究农场、北海道研究农场)”、财团法人“植物化学调节剂研究协会”参与了策划。

 2. 外来植物的实际情况

2-1) 掌握外来植物的蔓延实际情况

针对蔓延实际情况,分为“全国级别”、“流域级别”、“群落~基因级别”3个阶段进行评估。全国级别的评估基于农林水产省农村振兴局的农业农村环境信息整理调查数据(2002年-2005年),采用“农环研”开发的RuLIS(景观调查信息系统),对外来植物的蔓延实际情况进行调查。明确日本全国范围内蔓延的植物品种、有气候限制的植物品种、有分布扩大倾向的植物品种。已经查明空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)是今后有扩大分布可能性的着重注意植物品种。流域级别的评估采用RuLIS按不同群落类型,对各群落类型的出现频率进行分析,A)具有高覆盖率的危险植物包括:伊乐藻、凤眼莲、空心莲子草等;B)广范围生长的危险植物包括:空心莲子草、北美一枝黄、三叶鬼针草、大狼巴草等;C)在特定地区生长的危险植物包括:伊乐藻、翼茎水丁香、三叶鬼针草等。已经查明外来植物容易入侵的地区为农场水田闲置地、新建设的航道、河川、掺入优质土壤的旱田闲置地等的人为改变土地环境和受到施肥等影响的地区。这些研究主要由“农环研”实施。

2-2) 外来植物的无意识入侵

根据对“种子混入进口谷物”这类无意识入侵途径的调查,查明:进口谷物中可能含有大狗尾草、假高粱、苘麻、洋野黍、打碗花,特别是进口小麦中可能含有抗除草剂的杂草。已经查明:每年2000万吨的进口谷物中平均混入0.2%的杂草种子,是最大的无意识入侵途径。此项研究主要由“农环研”实施。

2-3) 外来牧草类入侵实际情况评估

关于外来牧草类的“无意识引进”入侵途径评估,主要采用分子标记群体遗传学技术,分析查明蔓延集团与各入侵途径的关联性。此项研究主要由畜产草地研究所与农环研实施。

2-4) 水生外来植物的实际情况

目前规定的12种特定外来植物中,有8种属于水生植物,所占比例很大。同时,无法使用除草剂消灭这类水生植物,需要采用特殊技术。由于西日本水生植物较为繁茂,以 “冈山县南部水系”(该区域一直用作研究区域)为中心,对水生植物的外来品种与野生品种的繁茂情况进行了调查。另外,为了消灭此类水生植物,还设计出了冬季至春季的生态防治方案,并调查了该方案对生物多样性的影响。此项研究主要由冈山大学实施。

2-5) 须芒草的入侵实际情况与扩大分布情况的评估

为了制定已入侵的外来植物的风险性评估方法,对已入侵植物的入侵途径进行特别指定,并对已入侵植物的定居、扩大分布等问题进行了预测。特别是美国报告已指出植物化感作用对生态系统会带来影响,以在日本没有近缘品种,且外观容易区分的外来植物-须芒草为对象,对入侵地区-冈山县内进行详细调查,同时,实施全国调查,明确入侵实际情况和扩大分布情况。此项研究主要由冈山大学实施。

2-6) 外来物种蒲公英类(西洋蒲公英)的实际情况

已经查明:西洋蒲公英获取日本蒲公英的基因后形成杂交蒲公英,9成的西洋蒲公英为杂交品种,杂交蒲公英定居性强,已进化为高度适应日本环境的新品种。此项研究主要由“农环研”实施。

 3. 用于评估外来植物风险性的数据库的开发

3-1) 用于评估已入侵日本的外来植物风险性的数据库的开发

制定了归化植物一览表,包括目前已经无意识入侵日本的外来植物和有意识引进的、已经逸出归化的品种,明确了进口年代等。收集、保存外来植物的种子,建立标本、种子标本数据库,建立用于查明进口谷物等所含有的杂草种子的数据库。该数据库堪称世界一流,包括64科目554个物种,并带有检索功能。此项研究主要由冈山大学实施。

3-2) 用于评估新引进的外来植物风险性的数据库的开发

为了评估作为园艺和牧草而新引进的外来植物的风险性并实施河畔区域的防治工作,从国外购入可能引进的用于绿化和园艺的植物,并进行播种,对其特性进行调查。特别是通过栽培试验掌握其生长特性和在日本渡夏越冬的情况,制成数据库。此项研究由“雪印种苗”与“农环研”合作实施。

3-3) 用于评估外来植物化感活性的数据库的开发

用3种生物检测法对特定外来生物、着重注意的外来生物、以及可能引进或入侵的外来植物合计800种外来植物的化感(化感作用)活性进行检测,制成数据库。结果表明:特定外来生物中被指定植物的化感活性很强。在化感作用强的80种植物中,把已有报告的化感作用物加入相关数据库。新认定的化感作用物有:刺槐所含的L-酒石酸、雏菊所含的迷迭香酸、银合欢所含的L-含羞草氨酸。

 4. 外来植物风险性评估方法的开发

4-1) 以澳大利亚式杂草风险性评估法为依据,开发日式风险性评估法

为了查明如何防治已定居的外来植物,以及能否引进新品种外来植物等问题,开发外来植物生态系统影响风险性评估法。应以已有经验为依据,从多个方面(对原有植物和稀有物种的影响、与近縁物种的杂交性、竞争性、对人畜的危害性等等)判定外来植物的生态系统影响风险性。对澳大利亚开发的未引进植物的杂草风险性评估法进行改良,完成了由49个评估项目组成的日式评估法。此项研究主要由农环研实施。

4-2) FAO式杂草风险性评估法为依据,开发日式风险性评估法

由13个评估项目组成的FAO式杂草性评估法对存在风险的植物的生态特性(定居性、扩大分布能力、种子生产能力、营养繁殖能力等)进行整理,按不同特性对存在风险的贡献率进行系数化处理,从而尝试对外来植物的风险性评估项目进行评估。在此基础上,加入外来植物的原产地与日本环境、虫害及竞争植物群落等的相异点等评估项目,开发日本独特的外来植物评估系统。已入侵日本的外来植物可采用FAO式杂草性评估法进行评估。另外,对各评估项目的贡献率进行计算评估,结果表明:所含有毒成份和植物化感作用的影响最大。日本判定外来植物杂草性的重要项目如表2所示。采用这些项目对FAO方式进行改良,制定由10个项目组成的杂草评估法(新FAO方式)。评估结果表明:所有二次规定的特定外来植物的分数都很高,特别是水浮莲、刺果瓜、Hydrocotyle ranunculoides、光叶水菊以及空心莲子草这5种植物分数最高(表3)。目前,除空心莲子草之外的其它4种植物已经在河川及河畔开始爆发蔓延,严重影响区域生态环境。为了避免空心莲子草以后也像其它4种植物一样蔓延,必须尽快采取防治措施。此外,还查明了“着重注意外来生物”中列举的凤眼莲和北美一枝黄的分数最高。此次,新判明的杂草风险性高的外来植物有:罗氏草(Rottboellia cochinchinensis (Lour.) Clayton.)、鼠尾草(Festuca myuros L.)、紫花豆(Phaseolus lathyroides L.)、田野菟丝子(Cuscuta campestris Yuncker)、长荚罂粟(Papaver dubium L.)等。

表2 判定日本外来植物杂草性的重要项目
项 目 重要等级
是水生植物或耐水植物在河川等地生长蔓延 Y=3
与其同种的植物具有杂草性 Y=2
通过人类有意识或无意识的活动而生长蔓延 Y=2
带刺或针 Y=1
对人和动物有毒或有害 Y=1
植物化感活性(化感作用)强 Y=1
属蔓生植物,覆盖能力强,能够使其他植物窒息 Y=1
种子产量高 Y=1
通过营养繁殖(无性繁殖) Y=1
虽经切割、耕耘、火烧,但仍会继续蔓延 Y=1


表3 通过特定外来植物及其他外来植物的新FAO方式对杂草性风险进行评估(试行)
  中文名称 学名 水生植物 其同种具有杂草性 因人类活动而蔓延 有针或刺的 对人和动物有毒或有害 植物化感作用强 蔓性植物覆盖力强 种子产量高 营养繁殖 耐切割、耕耘、火烧 分数
特定外来生物中指定的植物 水浮莲 Pistia stratiotes L var.cuneata Engler 3 2 2 0 0 1 1 0 1 1 11
石莲花 Hydrocotyle ranunculoides L f 3 2 2 0 0 1 1 0 1 1 11
光叶水菊 Gymnocoronis spilanthoides DC 3 2 2 0 0 1 1 0 1 1 11
刺果瓜 Sicyos angulatus L 2 2 2 1 0 1 1 1 0 1 11
空心莲子草 Alternanthera philoxeroides 3 2 0 0 0 1 1 1 1 1 10
海金砂 Azolla cristata Kaulf 3 2 2 0 0 1 0 0 1 0 9
大房藻 Myriophyllum brasilense Cambess. 3 2 2 0 0 1 0 0 1 0 9
北水苦荬 Veronica angalis-aquatica L 3 2 0 0 0 1 0 1 1 0 8
大米草 Spartina anglica C.E.Hubbard 3 2 0 0 0 0 0 1 1 0 7
金光菊 Rudbeckia laciniata L. var laciniata 0 0 2 0 1 0 1 1 1 0 6
金鸡菊 Coreopsis lanceolata L. 0 0 2 0 0 0 1 1 1 1 6
马达加斯加千里光 Senecio madagascariensis Poir. 0 2 0 0 1 1 0 1 1 0 6
其他植物 凤眼莲 Eichhomia crassipes 3 2 2 0 0 0 1 0 1 1 10
北美一枝黄 Solldago canadensis 0 2 2 0 1 1 1 1 1 1 10
罗氏草 Rottboellia exaltata(L)L.f 0 2 0 1 1 1 1 1 1 1 9
鼠茅 Vulpia myuros (L.) C. C. Gmel. 0 2 2 0 0 1 1 1 1 1 9
假俭草 Eremochloa ophiuroldes Hack 0 2 2 0 0 1 1 1 0 1 8
宽翼豆 Macroptillum lathyroldes(L)Urban 0 2 2 0 0 1 1 1 0 0 7
菟丝子 Cuscuta pentagona Engelm 0 2 2 0 0 0 1 1 1 0 7
长荚罂粟 Papaver dubium L. 0 2 2 0 1 1 0 1 0 0 7
乳浆大戟 Euphorbia platyphyllos L 0 2 0 0 1 1 1 1 0 0 6
白蔓荷包牡丹 Fumaria capreolata L. 0 2 0 0 1 1 1 1 0 0 6
黑毛蕊花 Verbascum nigrum L. 0 2 2 0 0 0 1 1 0 0 6
拟刺茄 Solanum sisymbriifolium 0 2 0 1 1 0 1 1 0 0 6
薇甘菊 Mikania micrantha 0 2 0 0 0 0 1 1 1 1 6
刺金午时花 Sida spinosa L. 0 2 0 0 1 0 0 1 1 1 6
圆叶鸭跖草 Commelina benghalensis L. 0 2 0 0 0 0 1 1 1 1 6
狗尾草 Setaria viridis (L). Beauv 0 2 0 0 0 1 1 1 0 0 5
  硬雀麦 Bromus rigidus Roth 0 2 0 0 0 0 1 1 0 1 5
黑雀麦 Bromus secalinus L. 0 2 0 0 0 0 1 1 0 1 5
小胡普车轴草 Trifolium dubium 0 2 0 0 0 1 1 1 0 0 5
三裂叶豚草 Ambrosia trifida 0 2 0 0 0 1 1 1 0 0 5
暹罗草 Eupatorium odoratum 0 2 0 0 1 1 0 1 0 0 5
没有中文名称 Salvia horminoides Pourret 0 2 0 0 0 0 0 1 0 1 4
没有中文名称 Phalaris brachystachys Link. 0 2 0 0 0 1 0 1 0 0 4
无芒雀麦 Bromopsis inermis (Leyss.) Holub 0 2 0 0 0 1 0 1 0 0 4
篱打碗花 Calystegia sepium (L.) R.Br. 0 2 0 0 0 0 1 1 0 0 4
美洲豚草 Ambrosia artemisiifolia 0 2 0 0 0 1 0 1 0 0 4
毒麦 Lolium temulentum 0 2 0 0 1 0 0 1 0 0 4
藿香蓟 Ageratum conyzoides 0 2 0 1 0 0 0 1 0 0 4
假高粱 Sorghum halepense 0 2 0 0 1 0 0 1 0 0 4
加拿大飞蓬 Conyza canadensis. 0 2 0 0 0 1 0 1 0 0 4
苏门白酒草 Conyza sumatrensis 0 2 0 0 0 1 0 1 0 0 4
一年蓬 Erigeron annuus 0 2 0 0 0 1 0 1 0 0 4
反枝苋 Amaranthus retroflexus 0 2 0 0 0 1 0 1 0 0 4
红酸膜 Rumex sanguineus L. 0 2 0 0 0 0 0 1 0 0 3
野芥 Sinapis arvensis L. 0 2 0 0 0 0 0 1 0 0 3
小巢菜 Vicia hirsuta (L.) S. F.Gray 0 2 0 0 0 1 0 0 0 0 3
黄顶菊 Flaveria bidentis. 0 2 0 0 0 0 0 1 0 0 3
驴食草 onobrychis viciifolia scop. 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1
黑种草 Nigella arvensis L. 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1
刺芒柄花 Ononis spinosa L. 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1
胡芦巴 Trigonella foenum-graecum 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1
注释)评估在6分以上植物的杂草性风险高。
评估项目分数在今后的研究中可能会有所变更。

5. 成果公布

全国各地已经举办了9场公开座谈会,向国民介绍此项研究成果。参加人数总计1425人。相关内容登载于下面的网页中。

http://www.niaes.affrc.go.jp/project/plant_alien/index.html

为了帮助进行外来植物风险评估,以及识别混入粮食中的种子,把针对外来植物及其种子开发的部分数据库公开发布于下述网页中,这些数据库由外来植物的学名、日文名称、引进年代以及种子图片组成。特别是针对着重注意植物品种,具备了图片检索功能。

http://www.rib.okayama-u.ac.jp/wild/okayama_kika_v2/okayama_kika.html

另外,通过文献资料对此前报告过的外来植物的有害物质进行调查,以环境省提出的着重注意的外来植物为主,把合计80种植物的起源、在日本的分布、生长特性、有害物质、化感作用的相关信息制成了相应数据库,并制作了《外来植物小图鉴-可能对环境产生影响的外来植物》以及记载了所含有毒、有害成份信息的《外来植物与化学成份-特殊含有的生理活性物质及有害成份》。在公开座谈会上分发这2本图鉴,并将部分内容公开发表于下述网页中。

http://www.niaes.affrc.go.jp/project/plant_alien/index.html

 6. 目前的研究情况与今后的问题

本项目的最终实施方案为:对于今后更需要研讨的绿化植物,从2008年开始,环境省的《地球环境保护等试验研究费・防公害等试验研究费》中,5年计划-“绿化植物对生物多样性影响机制及影响风险性评估方法的相关研究”已开始实施。该项目是对国立公园等多处的绿化植物的生物多样性影响进行评估。

但是,在本项目中,已经判明:外来植物最大的入侵源是进口谷物中所含的外来杂草,对于外来杂草,农水省的防治体制不充分,需要尽快开始风险评估研究工作,并进行生态管制。另外,对于入侵外来植物杂草化风险较大的水生植物而言,需要坚持研究,特别是预计今后会急剧增多的空心莲子草,必须对已出现的空心莲子草的河畔进行防治。在日本,空心莲子草的入侵刚刚开始,但是在中国,空心莲子草已经蔓延全国,希望中日两国共同研究,借鉴中国方面的经验,给日本防治空心莲子草工作带来帮助。

本项目通过3个独特的数据库来完成。对此,今后仍需要继续积累数据。特别是冈山大学开发的外来植物种子图片数据库已达到该领域的世界最高水平。另外,外来植物图鉴作为用于评估外来植物风险性与益处的基本资料,意义重大。与化学生态特性有关的有毒物质和植物化感作用的相应数据库是世界独一无二的,今后希望能够继续保持并发展此项成果。农环研制定并公开了亚洲太平洋外来生物数据库(APASD)。希望今后能努力充实此方面的内容。

关于外来生物的研究,需要国际合作共同研究,截止目前,农环研已经召开了两次国际研讨会,邀请来自东南亚各国的众多研究人员参加了研讨会。2009年预定在中国和美国(康涅狄格州和夏威夷)召开国际会议。2010年将在名古屋召开COP10,讨论有关生物多样性的问题。我们期待着对外来生物的研究能够不断向前发展。

 

藤井 义晴

简历:

独立行政法人农业环境技术研究所首席研究员、外来生物生态影响的调查项目负责人。生于1955年1月18日。1981年 京都大学大学院农学研究科博士后期课程中途退学、食品工程学专业的博士(农学)。

1977年曾在农林水产省农业技术研究所、四国农业试验场工作、1995年农业环境技术研究所化感物质研究室室长、2005年起出任现职、2005-2008年国际化感作用学会会长、著有《化感作用-化感物质的作用与运用》、2009年度获得文部科学大臣奖(研究部门)。

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