Кудзу в США - Kudzu in the United States

Кудзу душит деревья в Атланта, Джорджия.
Лесной массив Квинс, Нью-Йорк, покрытый кудзу

Кудзу является инвазивные виды растений в Соединенные Штаты. Его внедрение привело к разрушительным экологическим последствиям.[1] За это его прозвали «виноградной лозой, съевшей Юг». Он быстро распространяется на юге США, «легко опережая использование опрыскивания и кошения гербицидов, а также увеличивает затраты на эти меры на 6 миллионов долларов в год».[2] Оценки распространения виноградной лозы варьируются от Лесная служба США оценка 2015 года - 2500 акров (1000 га - 10 км²) в год.[3] по оценке Министерства сельского хозяйства в 150 000 акров (61 000 га - 610 км²) ежегодно.[4]

История и биология

Описание

Кудзу это многолетнее растение лоза родом из Азия, в первую очередь субтропический и умеренный регионы Китай, Япония, и Корея,[5][6] с участием трехлистный листья, состоящие из трех листовки.[7][8] Пять видов в роде Пуэрария (P. montana, P. lobata, P. edulis, P. phaseoloides и P. thomsoni) тесно связаны, и популяции кудзу в Соединенных Штатах, по-видимому, произошли от более чем одного вида.[9][10] Каждая листовка большая и яйцевидный с двумя-тремя лопастями каждая и волосами на нижней стороне.[7][11] Листья обладают способностью фиксировать атмосферный азот, который может поставлять до 95% листа азот к растению в бедных почвах.[7] Вдоль виноградных лоз узлы, точки, в которых стебли или усики может распространяться для увеличения поддержки и прикрепления к конструкциям.[7] Как вьющаяся лоза, кудзу использует стебли или усики, которые могут выходить из любого узла на лозе, прикрепляться к большинству поверхностей и подниматься по ним.[5][7][12] Кроме того, узлы лозы кудзу обладают способностью укореняться при контакте с почвой, дополнительно прикрепляя лозу к земле.[5][7] Корни клубневидный и содержат большое количество крахмала и воды, а переплетение растений позволяет снизить концентрацию углерода в формировании древесных стеблей и повысить концентрацию в корнях, что способствует росту корней.[7] На корни может приходиться до 40% общей биомассы растений.[5]

Основным методом воспроизводства Кудзу является бесполый вегетативное распространение (клонирование) чему способствует способность укореняться везде, где стебель контактирует с почвой.[7] Для половое размножение Кудзу полностью зависит от опылителей.[7]

Хотя кудзу предпочитает лесное отрастание и край среды обитания при длительном пребывании на солнце растение может выжить на полном солнце или в полутени.[5][7] Эти атрибуты кудзу сделали его привлекательным как декоративное растение для затенения подъездов в юго-восток США, но они способствовали росту кудзу, поскольку он стал «структурным паразитом» Юга,[7] обволакивание целых структур при отсутствии лечения[11] и часто упоминается как «виноградная лоза, съевшая Юг».[13]

Слово «кудзу» происходит от Японский слово для растения, 葛 или Кузу.

Происхождение в Азии

Считается, что кудзу возникла в Японии, где экосистема (в первую очередь, склонность кудзу к отмиранию над землей в течение зимы) не позволяла лозе стать помехой.[14] и считается, что он был завезен в Китай[11] и скорее всего Корея.

В Японии кудзу процветает в горных регионах, начиная от 44-я северная параллель (остров Хоккайдо ) к 30-я северная параллель (остров Кучиношима ) и многие низины и острова.[11] В Корее кудзу растет в регионах, где температура может опускаться до -22 ° F (-30 ° C).[11]

История появления в США

В США растение кудзу было завезено из Японии в 1876 г. Столетняя экспозиция в Филадельфия.[7][8][14] Кудзу был представлен на юго-востоке в 1883 году на выставке в Новом Орлеане. Виноградная лоза широко продавалась на юго-востоке как декоративное растение, которое использовалось для затенения подъездов,[7][15] а в первой половине 20 века кудзу распространяли как крупный рогатый скот с высоким содержанием белка. корм и как покровное растение для предотвращения эрозии почвы. Его выращивал Гражданский Корпус Сохранения рабочих как решение для эрозии во время Чаша для пыли.[16] В Служба почвенной эрозии рекомендовал использовать кудзу для борьбы с эрозией склонов, что привело к распределению с помощью правительства 85 миллионов саженцев и государственным посадкам кудзу, заплатившим 19,75 долларов за га.[7] К 1946 году было подсчитано, что 1 200 000 гектаров (3 000 000 акров) кудзу были засажены.[7] Когда долгоносик заражения и неурожай хлопка заставили фермеров покинуть свои фермы, посадки кудзу остались без присмотра.[7] Климат и окружающая среда на юго-востоке США позволили кудзу практически беспрепятственно расти. В 1953 г. Министерство сельского хозяйства США удалил кудзу из списка предлагаемых покровных растений и включил его в список сорняков в 1970 году. К 1997 году лоза была помещена на «Федеральный список ядовитых сорняков».[5][7] Сегодня кудзу, по оценкам, покрывает 3 000 000 гектаров (7 400 000 акров) земли на юго-востоке Соединенных Штатов, в основном в Алабама, Грузия, Теннесси, Флорида, Северная Каролина, Южная Каролина и Миссисипи.[7][11] Это было записано в Новая Шотландия, Канада, в Колумбус, Огайо, а всего пять районы Нью-Йорка.[11]

Использование и выращивание

В Соединенных Штатах кудзу использовался как корм для скота, в удобрениях и в эрозия контроль, и лозы использовались для народное искусство.[7][14] В Корее из корня кудзу собирают крахмал, который используется в различных продуктах питания, включая Naengmyon, а также здоровое питание и фитотерапия. В Китае корень кудзу используется в лекарственное средство из растений, чаи и лечение проблемы, связанные с алкоголем.[14] Эффективность лечения проблем, связанных с алкоголем, в настоящее время находится под вопросом, но эксперименты показывают многообещающие результаты.[11][14] В Японии кудзу корень крахмал (или крахмал из корня кузу), извлеченный из корней кудзу, используется в кулинарии и в натуральных лекарствах, а также для приготовления сена, которое будут есть больные животные.[11] Крахмал используется в Японская кухня, и широко потребляется в этой стране.[11] Кудзу также используется как продовольственная культура в Ява, Суматра, и Малая, и его можно найти в Пуэрто-Рико и Южная Америка.[11]

Другие области применения могут включать: бумажные изделия, пищевые продукты, репелленты от насекомых (дым от горящих листьев), мед и производство метана.[11]

Кудзу также имеет потенциал в качестве источника биотопливо.[17]

Экология и влияние на новые сообщества

Заражение Кудзу в Соединенные Штаты.

Новые сообщества

Кудзу был намеренно завезен в Северную Америку Службой почвенной эрозии и Гражданский Корпус Сохранения в 1930-х годах с целью борьбы с эрозией почвы на юго-востоке Америки.[7] Когда кудзу впервые завезли на юго-восток, его изначально использовали как декоративную лозу для затенения домов. К началу 20-го века южане начали использовать кудзу для других целей, кроме украшения, и поэтому кудзу начал приближаться к земле, что, в свою очередь, способствовало ее распространению на юго-востоке.[18] За 135 лет с момента своего появления кудзу распространилось более чем на три миллиона га (га) юга Соединенных Штатов и продолжает «поглощать» юг примерно 50 000 гектаров (120 000 акров) в год, уничтожая линии электропередач, здания и естественную растительность на своем пути.[19] Однако это требование было оспорено в 2015 г. Лесная служба США оценивается увеличение на 2 500 акров (1 000 га) в год.[20] В Соединенных Штатах о кудзу широко сообщается в Алабама, Арканзас, Вашингтон., Делавэр, Флорида, Грузия, Иллинойс, Индиана, Кентукки, Луизиана, Мэриленд, Миссури, Миссисипи, Северная Каролина, Северная Дакота, Нью-Джерси, Орегон, Огайо, Пенсильвания, Южная Каролина, Теннесси, Техас, Вирджиния, и Западная Виргиния. Из этих штатов три на юго-востоке имеют самые тяжелые заражения: Джорджия, Алабама и Миссисипи.[18]

Экологические отношения

Кудзу убивает или повреждает другие растения, задыхая их под покровом листьев, охватывая стволы деревьев, ломая ветви или даже вырывая с корнем деревья целиком. Способность кудзу быстро расти, выживать в районах с низким содержанием азота и быстро приобретать ресурсы позволяет ему вытеснять местные виды. Среди растений, которые могут успешно конкурировать с кудзу, много других инвазивных видов, таких как Бирючина китайская и Жимолость японская.[18] На юго-востоке распространение кудзу особенно проблематично из-за высокого уровня биоразнообразие в этом регионе, которого нет в других регионах США. Кудзу и другие инвазивные сорняки представляют значительную угрозу биоразнообразию на юго-востоке. Они превращают окружающую среду в обедневшие «виноградные лозы».[18] Быстрый рост и высокая конкурентоспособность достигаются за счет нескольких ключевых особенностей кудзу, которые подробно описаны ниже.

Кудзу - очень стрессоустойчивое растение. Кудзу засухоустойчивый и только надземные части растения повреждаются морозом. Кудзу также формирует симбиотические отношения с участием азотфиксирующие бактерии преобразовать атмосферный азот (N2) в аммоний которые могут использоваться окружающими растениями. Кудзу, являющееся сегодня доминирующим азотфиксирующим растением на востоке США, фиксирует около 235 кг азота на гектар в год, что на порядок выше, чем у местных видов.[6] Эта способность позволяет ему процветать на бедных азотом участках, где другие растения не могут расти. В отсутствие других растений азот затем накапливается в почве, что позволяет поддерживать большую площадь листьев и высокую скорость фотосинтеза.[7]

Хотя мало исследований было проведено о влиянии инвазии растений на атмосферные условия, исследование, проведенное в Университет Стоуни-Брук в Нью-Йорк показывает, что кудзу увеличил концентрацию атмосферных NOx в восточной части США, что вызывает 2 ppb увеличить в тропосферный озон во время событий высокой температуры в дополнение к закисление почвы, мобилизация алюминия, и выщелачивание нитрат (НЕТ3−) в водные экосистемы.[6]

Прижившись в среде обитания, кудзу может очень быстро расти. Скорость роста лозы составляет 0,3 м (1 фут) каждый день. Максимальная длина лозы - 30 м (98 футов).[21] Кудзу также может выделять большие порции углерод для роста корней, позволяя ему получать достаточно питательных веществ для быстрого роста и распространения клонально. Первичные корни кудзу могут весить более 180 кг, вырастать до 18 см в диаметре и проникать в почву со скоростью 3 см в день. Кудзу также может укореняться везде, где стебли соприкасаются с почвой, позволяя лозам расти во всех направлениях. После укоренения большинство стеблей теряют связь друг с другом в течение одного года, что позволяет каждому стеблю стать физиологически независимой особью и требует обработки или удаления всех стеблей для уничтожения популяции.[7]

Помимо способности получать питательные вещества и быстро распространяться, листья кудзу обладают парагелиотропный движения, что означает, что они двигаются в ответ на движение солнца, чтобы максимизировать фотосинтетическая продуктивность.[7] Кудзу также является «структурным паразит ", что означает, что вместо того, чтобы поддерживать себя, он растет на других растениях и зданиях, чтобы достичь света. Его способность быстро воспроизводиться и распространяться позволяет ему быстро покрывать кусты, деревья и леса, где он блокирует солнечные лучи от растения под ним, уменьшая или полностью устраняя их фотосинтетическую продуктивность.[7]

Экономическое и культурное влияние

В экономическое влияние кудзу в Соединенных Штатах оценивается в 100-500 миллионов долларов, ежегодно теряемых в продуктивность леса.[7] Кроме того, для борьбы с кудзу требуется около 5000 долларов на гектар (2,5 акра) в год.[7] Энергокомпании должны тратить около 1,5 млн долларов в год на ремонт поврежденных линий электропередач.[7]

Кудзу менеджмент вызывает большую озабоченность в управлении национальные парки на юго-востоке, например Национальный военный парк Виксбург, Национальный военный парк Чикамауга и Чаттануга, и Национальный парк Грейт-Смоки-Маунтинс. В Виксбурге кудзу захватило 190 из 2000 акров парка и угрожает уменьшить историческую ценность парка.[18]

Методы контроля и удаления

Есть несколько методов контроля роста кудзу, которые используются в Юго-восток США. К ним относятся механические, химические и биологические методы. Контроль над лозой затруднен, потому что кудзу размножается побегами, корневищами, узлами на лозах и семенами. Остатки корней от газонокосилок также могут укорениться. [21]

Механический

Большинство механических средств удаления кудзу, практикуемых на юго-востоке Соединенных Штатов, включают скашивание лозы или ее обрезку. Эти методы хоть и более эффективны, чем гербициды, занимают больше времени.[13] Лозы необходимо скашивать чуть выше уровня земли один или два месяца в течение вегетационного периода, чтобы они не отрастали снова. При использовании этого метода борьбы с кудзу весь растительный материал должен быть удален и / или уничтожен (сожжен или скармлен скоту), чтобы лозы не пустили корни и не отрастили.[13] Другой метод механического удаления - это удалить корону завода. Эту часть также необходимо разрушить, чтобы предотвратить повторную имплантацию.[8]

Химическая

Другой и менее затратный по времени способ борьбы с кудзу - обработка гербицидами. Некоторые распространенные гербициды: пиклорам и триклопир; самые эффективные - пиклорам и тебутиурон.[5] Однако химическая обработка дорогая, а для полного уничтожения растения требуется большое количество гербицидов (40-80 галлонов на акр).[8] Установлено, что гербициды наиболее эффективны, когда они используются в течение типичного вегетационного периода, с июня по октябрь, и при использовании в течение последующих лет. Одно тематическое исследование показало значительное снижение роста кудзу всего через два года, тогда как другое исследование требовало использования гербицида до десяти лет.[7][22]

Другая форма химического удаления помимо гербицидов - соляризация почвы. Соляризация почвы - это термический (тепловой) метод, использующий солнечный нагрев почвы, чтобы убить корневую систему растения, тем самым избегая использования пестициды и другие более опасные (пожарные) средства контроля над установкой.[23] Соляризация почвы влияет на микроэлементы и макроэлементы в почве. Наиболее заметным эффектом этого метода контроля является увеличение калий. Более высокий уровень калия во всех почвах, подвергающихся соляризации, свидетельствует об успешном высвобождении калия из разлагающихся тканей растения кудзу. Такое повышение уровня калия за счет соляризации важно для почв на юго-востоке США, которые имеют тенденцию к сильному выветриванию и обычно имеют низкое содержание калия.[23]

Биологические

Поскольку химическая обработка часто неэффективна для долгосрочного контроля, а механическое удаление также сложно и дорого для долгосрочного контроля, кудзу является хорошим кандидатом для биологическая борьба с вредителями.[15] Есть несколько биологических средств, которые уже используются, и многие другие, которые могут быть применены для контроля роста кудзу. Бактериальные болезни, насекомое травоядный, и семена насекомых хищничество в больших количествах встречаются в полевых популяциях кудзу.[7] Поедание семян довольно распространено: до 81% семян получают повреждения в популяциях, изученных в Северной Каролине. Другое исследование выявило двадцать пять различных видов насекомых, питающихся кудзу.[7] В результате этого исследования было идентифицировано несколько листоедов и пилильщиков, у которых нет других известных хозяев.[7] Отдельное исследование также обнаружило двух долгоносиков, которые атаковали стебли кудзу, и восемь жуков, завершивших личиночное развитие в корнях кудзу.[7] При оценке потенциальных агентов контроля необходимо учитывать диапазон агентов контроля. Организмы, которые питаются кудзу, часто будут питаться аналогичными нецелевыми видами, которые важны для сельского хозяйства, такими как соя и арахис. От потенциальных агентов контроля следует отказаться, если в лабораторных и полевых испытаниях показано, что они питаются этими нецелевыми растениями.[15]

Из болезней, которые были определены как потенциальные агенты биологической борьбы, грибковый патоген Myrothecium verrucaria оказался очень многообещающим. Развитие болезни очень велико при температуре от 30 ° C до 40 ° C, что соответствует полевым условиям. Кроме того, грибок не распространяется за пределы территорий, на которые его наносят. Однако одним из основных недостатков этого агента биологической борьбы является то, что он очень токсичен для млекопитающих, поэтому при обращении с этим организмом необходимо проявлять особую осторожность.[7] Другие патогены были протестированы как потенциальные агенты биологической борьбы, но оказались неэффективными.[7]

Животные

В настоящее время выпас коз и свиней является лучшим методом борьбы с виноградом. [21] Еще один способ контролировать кудзу - это козы и овцы. Небольшое стадо может ежедневно убирать 1 акр (0,4 га) кудзу.[нужна цитата ]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Ричард Дж. Блаустейн (2001). «Вторжение Кудзу в жизнь и культуру юга США» (PDF). Министерство сельского хозяйства США. Получено 20 августа, 2007.
  2. ^ «Контроль кудзу с помощью естественного грибка». Science Daily. 20 июля 2009 г.. Получено 2009-07-20.
  3. ^ Билл Финч, «Легенда о зеленом монстре», Smithsonian Magazine, vol. 46, № 5, сентябрь 2015 г., стр. 19
  4. ^ "Fungus задействован, чтобы победить Кудзу: USDA ARS". www.ars.usda.gov. Получено 2019-07-17.
  5. ^ а б c d е ж г Харрингтон, Тимоти Б., Лора Т. Рейдер-Диксон и Джон В. Тейлор. «Кудзу (Пуэрария Монтана) Ответ сообщества на гербициды, сжигание и высокоплотную сосну лоблолли ».[постоянная мертвая ссылка ] Наука о сорняках,965-974, 2003.
  6. ^ а б c Хикман, Джонатан Э., Шилянг Ву, Лоретта Дж. Микки и Мануэль Т. Лердау. «Кудзу (Пуэрария Монтана) Вторжение удваивает выбросы оксида азота и увеличивает загрязнение озоном. "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Vol. 107.22, 10115-10119, 2010.
  7. ^ а б c d е ж г час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс у z аа ab ac объявление ае аф аг ах Forseth. Младший, И. и Иннис, Энн Ф. Кудзу (Пуэрария Монтана): История, физиология и экология вместе создают серьезную угрозу экосистеме » Критические обзоры в науках о растениях, Vol. 23, 401-413, 2004.
  8. ^ а б c d Комиссия по сохранению штата Миссури. «Кудзу». В архиве 2011-05-26 на Wayback Machine Департамент сохранения штата Миссури,2011.
  9. ^ Д. К. Джуэтт; К. Дж. Цзян; К. О. Бриттон; Дж. Х. Сан; Дж. Тан (1 сентября 2003 г.). «Характеристика образцов кудзу и родственных таксонов с RAPD». Castanea. 68 (3): 254–260. ISSN  0008-7475. JSTOR  4034173.
  10. ^ Вс, JH; Ли, Z-C; Джеветт, Д. К.; Бриттон, К. О.; Ye, W H; Ge, XJ (2005). «Генетическое разнообразие Pueraria lobata (kudzu) и близкородственных таксонов, выявленное с помощью межпростого анализа повторений последовательностей». Исследование сорняков. 45: 255. Дои:10.1111 / j.1365-3180.2005.00462.x.
  11. ^ а б c d е ж г час я j k л Митич, Л. «Кудзу (Пуэрария лобата Охви) "Weed Technology, Vol. 14, 231-235, 2000.
  12. ^ Блэк, Р.Дж. и Мироу, А. «Ландшафтный дизайн для экономии энергии» Труды садоводческого общества штата Флорида, Vol. 102, 142–144. 1989 г.
  13. ^ а б c МакГроарти, Майкл Дж. «Кудзу, виноградная лоза, поедающая юг». Как управлять кудзу, 2010
  14. ^ а б c d е Кеунг, W.M. и Валле Б.Л. «Корень кудзу: древний китайский источник современных антидипсотрофных агентов». Фитохимия, Vol. 47, 499-506, 1998.
  15. ^ а б c Фрай, Мэтью Дж., Джудит Хаф-Голдштейн и Цзян-Хуа Сунь. «Биология и предварительная оценка ареала хозяев двух потенциальных агентов биологической борьбы с кудзу». Экологическая энтомология, Vol. 36, 1430-1440, 2007.
  16. ^ Когделл, Кристина (2011). «Разрушая сетку». Дизайн и культура. 3 (1).
  17. ^ Маршалл, Джессика «Кудзу получает признание как потенциальное биотопливо»Кудзу получил признание как потенциальное биотопливо, 2008 г. В архиве 19 ноября 2011 г. Wayback Machine
  18. ^ а б c d е Blaustein, R.J. (2001). «Вторжение Кудзу в жизнь и культуру южных Соединенных Штатов». В McNeely, J.A. Великая перетасовка: человеческое измерение инвазивных чужеродных видов (PDF). МСОП. С. 55–62. ISBN  2-8317-0602-5.
  19. ^ Webster, C.R .; Дженкинс, М. А. и Хосе, С. "Лесные захватчики и проблемы, которые они создают для лесных экосистем в восточной части Соединенных Штатов", Journal of Forestry, Vol. 104, 366-274. 2006 г.
  20. ^ Билл Финч, «Легенда о зеленом монстре», Smithsonian Magazine, vol. 46, № 5, сентябрь 2015 г., стр. 19
  21. ^ а б c Амштуц, Лиза Дж (2018). Инвазивные виды. Миннеаполис, Миннесота: Abdo Publishing. С. 46–48. ISBN  9781532110245.
  22. ^ Миллер, Джеймс Х. и Рональд Истин. «Тесты гербицидов для искоренения кудзу». Комиссия по лесному хозяйству Грузии, Vol. 65, 1986.
  23. ^ а б Адамс, Николь Э. и др. «Эффекты Кудзу (Пуэрария Монтанта) Соляризация в химии почвы Верхнего Пьемонта, Южная Каролина » Почвоведение, Vol. 175, 61-71. 2010 г.

внешние ссылки

  • Кудзу на USDA Национальный информационный центр по инвазивным видам