Kudzu w Stanach Zjednoczonych
.jpg)
Kudzu to inwazyjny gatunek rośliny w Stanach Zjednoczonych , sprowadzony z Azji z niszczycielskimi konsekwencjami dla środowiska, dzięki czemu zyskał przydomek „pnącze, które zjadło południe”. Szybko rozprzestrzenia się w południowych Stanach Zjednoczonych , „z łatwością wyprzedzając stosowanie herbicydów, oprysków i koszenia, a także zwiększając koszty tych kontroli o 6 milionów dolarów rocznie”. Szacunki dotyczące rozprzestrzeniania się winorośli są różne, od Służby Leśnej Stanów Zjednoczonych z 2015 r. Na 2500 akrów (1000 ha; 10 km 2 ) rocznie według szacunków Departamentu Rolnictwa aż 150 000 akrów (61 000 ha; 610 km 2 ) rocznie.
Historia i biologia
Opis
Kudzu to wieloletnia winorośl z rodziny bobowatych (Fabaceae ) pochodząca z Azji , głównie z subtropikalnych i umiarkowanych regionów Chin , Japonii i Korei , z trójlistkowymi liśćmi składającymi się z trzech listków . Pięć gatunków z rodzaju Pueraria ( P. montana , P. lobata , P. edulis , P. phaseoloides i P. thomsoni ) są blisko spokrewnione, a populacje kudzu w Stanach Zjednoczonych wydają się pochodzić od więcej niż jednego gatunku. Każda ulotka jest duża i jajowata , z dwoma do trzech płatków i włosami na spodzie. Liście mają zdolność wiązania azotu atmosferycznego , który na ubogich glebach może dostarczyć roślinie do 95% azotu liściowego. Wzdłuż winorośli znajdują się węzły , punkty, w których łodygi lub wąsy mogą się rozprzestrzeniać, aby zwiększyć wsparcie i przyczepić się do struktur. Jako wijąca się winorośl kudzu używa łodyg lub wąsy, które mogą rozciągać się od dowolnego węzła winorośli, aby przyczepić się do większości powierzchni i wspinać się po nich. Ponadto węzły winorośli kudzu mają zdolność ukorzeniania się po wystawieniu na działanie gleby, dodatkowo zakotwiczając winorośl w ziemi. Korzenie są bulwiaste i zawierają dużo skrobi i wody, a skręcenie rośliny pozwala na mniejsze stężenie węgla w budowie zdrewniałych łodyg i większe stężenie w korzeniach, co wspomaga wzrost korzeni. Korzenie mogą stanowić do 40% całkowitej biomasy roślin.
Podstawową metodą rozmnażania Kudzu jest bezpłciowe rozprzestrzenianie się wegetatywne (klonowanie) , które jest wspomagane przez zdolność do ukorzeniania się wszędzie tam, gdzie łodyga jest wystawiona na działanie gleby. W przypadku rozmnażania płciowego kudzu jest całkowicie zależne od zapylaczy.
Chociaż kudzu preferuje odrosty leśne i siedliska na skraju z dużym nasłonecznieniem, roślina może przetrwać w pełnym słońcu lub w półcieniu. Te cechy kudzu uczyniły go atrakcyjnym jako roślina ozdobna do zacieniania ganków w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych , ale ułatwiły wzrost kudzu, ponieważ stał się on „pasożytem strukturalnym” na południu, otaczając całe struktury, gdy nie był leczony i często określany jako „ winorośl, która zjadła południe”.
Słowo „kudzu” pochodzi od japońskiego słowa oznaczającego roślinę 葛 lub kuzu .
Pochodzenie w Azji
Uważa się, że kudzu pochodzi z Japonii, gdzie ekosystem (głównie tendencja kudzu do zamierania na powierzchni ziemi w okresie zimowym) zapobiegał uciążliwości winorośli i uważa się, że został wprowadzony do Chin i prawdopodobnie Korei .
W Japonii kudzu rozwija się w regionach górskich, od 44 równoleżnika północnego (wyspa Hokkaido ) do 30 równoleżnika północnego (wyspa Kuchinoshima ) oraz na wielu nizinach i wyspach. W Korei kudzu rośnie na obszarach, gdzie temperatura może spaść do -22 ° F (-30 ° C).
Historia wprowadzenia do USA
Roślina kudzu została sprowadzona do Stanów Zjednoczonych z Japonii w 1876 roku na Wystawie Stulecia w Filadelfii . Kudzu został wprowadzony na południowy wschód w 1883 roku na wystawie w Nowym Orleanie. Winorośl była szeroko sprzedawana na południowym wschodzie jako roślina ozdobna do zacieniania ganków, aw pierwszej połowie XX wieku kudzu było rozprowadzane jako wysokobiałkowa pasza dla bydła oraz jako roślina okrywowa zapobiegająca erozji gleby . Był uprawiany przez Cywilnego Korpusu Konserwatorskiego jako rozwiązanie problemu erozji podczas Dust Bowl . The Soil Erosion Service zalecił stosowanie kudzu w celu kontrolowania erozji zboczy, co doprowadziło do wspieranej przez rząd dystrybucji 85 milionów sadzonek i finansowanych przez rząd nasadzeń kudzu, które płaciły 19,75 USD za hektar (7,99 USD / akr). Szacuje się, że do 1946 roku zasadzono 1 200 000 hektarów (3 000 000 akrów) kudzu. Kiedy ryjkowca i nieudane uprawy bawełny spowodowały, że rolnicy porzucili swoje gospodarstwa, nasadzenia kudzu pozostawiono bez opieki. Klimat i środowisko południowo-wschodnich Stanów Zjednoczonych pozwoliły kudzu rosnąć praktycznie bez kontroli. W 1953 roku Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych usunął kudzu z listy sugerowanych roślin okrywowych i wymienił go jako chwast w 1970 r. Do 1997 r. winorośl została umieszczona na „Federalnej Liście Szkodliwych Chwastów” . Kudzu został usunięty z listy federalnych szkodliwych chwastów w 2000 r. Wraz z uchyleniem sekcji 2801 do 2813 federalnej ustawy o szkodliwych chwastach z 1974 r., Które zostały zastąpione zaktualizowanymi przepisami; jednak nadal jest wymieniony jako szkodliwy chwast w różnych stanach. Obecnie szacuje się, że kudzu obejmuje 3 000 000 hektarów (7 400 000 akrów) ziemi w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych, głównie w Alabamie , Georgii , Tennessee , Floryda , Karolina Północna , Karolina Południowa i Mississippi . Został zarejestrowany w Nowej Szkocji w Kanadzie , w Columbus w stanie Ohio oraz we wszystkich pięciu dzielnicach Nowego Jorku .
Zastosowania i uprawa
W Stanach Zjednoczonych kudzu było wykorzystywane jako pasza dla zwierząt gospodarskich , jako nawóz i do kontroli erozji , a winorośl była wykorzystywana w sztuce ludowej . W Korei korzeń kudzu jest zbierany ze względu na skrobię, która jest wykorzystywana w różnych produktach spożywczych, w tym w naengmyonie , a także w zdrowej żywności i ziołolecznictwie. W Chinach korzeń kudzu jest stosowany w lekach ziołowych , herbatach i leczeniu problemów związanych z alkoholem . Skuteczność leczenia problemów alkoholowych jest obecnie kwestionowana, ale eksperymenty dają obiecujące wyniki. W Japonii tzw skrobia z korzenia kudzu (lub skrobia z korzenia kuzu) ekstrahowana z korzeni kudzu jest używana w kuchni i medycynie naturalnej, a także służy do robienia siana, które jedzą chore zwierzęta. Skrobia jest używana w kuchni japońskiej i jako taka jest powszechnie spożywana w tym kraju. Kudzu jest również używany jako roślina jadalna na Jawie , Sumatrze i Malajach , można go znaleźć w Puerto Rico i Ameryce Południowej .
Inne zastosowania mogą obejmować: produkty papierowe, produkty spożywcze, środki odstraszające owady (dym z płonących liści), miód i produkcję metanu.
Kudzu ma również potencjał jako źródło biopaliw .
Ekologia w i wpływ na nowe społeczności
Nowe społeczności
Kudzu został celowo wprowadzony do Ameryki Północnej przez służby ds. erozji gleby i cywilny korpus ochrony w latach trzydziestych XX wieku w celu kontrolowania erozji gleby na południowym wschodzie Ameryki. Kiedy kudzu zostało po raz pierwszy wprowadzone na południowym wschodzie, początkowo było używane jako ozdobna winorośl do cieniowania domów. Na początku XX wieku mieszkańcy południa zaczęli używać kudzu do celów innych niż zdobnictwo, więc kudzu zaczęło zbliżać się do ziemi, co z kolei sprzyjało jego rozprzestrzenianiu się na południowy wschód. W ciągu 135 lat od jego wprowadzenia kudzu rozprzestrzeniło się na ponad trzech milionach hektarów (ha) południowych Stanów Zjednoczonych i nadal „konsumuje” południe w szacunkowym tempie 50 000 hektarów (120 000 akrów) rocznie, niszcząc linie energetyczne, budynki i rodzimą roślinność, zgodnie z badaniem z 2006 roku. Twierdzenie to zostało jednak zakwestionowane w 2015 r. przez Służbę Leśną Stanów Zjednoczonych, która oszacowała wzrost o 2500 akrów (1000 ha; 10 km2 ) rocznie. W Stanach Zjednoczonych kudzu jest szeroko zgłaszane w Alabamie , Arkansas , Waszyngtonie , Delaware , Florydzie , Georgii , Illinois , Indiana , Kentucky , Luizjana , Maryland , Missouri , Mississippi , Karolina Północna , Dakota Północna , New Jersey , Oregon , Ohio , Pensylwania , Karolina Południowa , Tennessee , Teksas , Wirginia i Wirginia Zachodnia . Spośród tych stanów trzy na południowym wschodzie mają najcięższe plagi: Georgia, Alabama i Mississippi.
Relacje ekologiczne
Kudzu zabija lub uszkadza inne rośliny, dusząc je pod kocem liści, obejmując pnie drzew, łamiąc gałęzie, a nawet wyrywając całe drzewa. Zdolność kudzu do szybkiego wzrostu, przetrwania na obszarach o niskiej dostępności azotu i szybkiego pozyskiwania zasobów pozwala mu konkurować z rodzimymi gatunkami. Spośród roślin, które mogą z powodzeniem konkurować z kudzu, wiele to inne gatunki inwazyjne, takie jak ligustr chiński i wiciokrzew japoński . Na południowym wschodzie rozprzestrzenianie się kudzu jest szczególnie kłopotliwe ze względu na wysoki poziom bioróżnorodności w tym regionie, którego nie ma w innych regionach Stanów Zjednoczonych. Kudzu i inne inwazyjne chwasty stanowią poważne zagrożenie dla różnorodności biologicznej na południowym wschodzie. Redukują środowisko do zubożałych „pustynnych winorośli”. Szybki wzrost i wysoką zdolność konkurencyjną osiąga się dzięki kilku kluczowym cechom kudzu, które są szczegółowo opisane poniżej.
Kudzu jest rośliną bardzo tolerancyjną na stres. Kudzu jest odporny na suszę i tylko nadziemne części rośliny są uszkadzane przez mróz. Kudzu tworzy również symbiotyczne związki z bakteriami wiążącymi azot w celu przekształcenia azotu atmosferycznego (N 2 ) w amon , który może być wykorzystany przez otaczające rośliny. Obecnie dominująca roślina wiążąca azot we wschodnich Stanach Zjednoczonych, kudzu wiąże szacunkowo 235 kilogramów na hektar ( 209 + 11 / 16 lb/akr) azotu rocznie, czyli o rząd wielkości więcej niż w przypadku gatunków rodzimych. Ta zdolność pozwala mu kwitnąć w miejscach ubogich w azot, gdzie inne rośliny nie są w stanie rosnąć. W przypadku braku innych roślin azot gromadzi się w glebie, umożliwiając utrzymanie dużych powierzchni liści i wysokiego tempa fotosyntezy .
Chociaż przeprowadzono niewiele badań na temat wpływu inwazji roślin na warunki atmosferyczne, badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Stony Brook w Nowym Jorku pokazuje, że kudzu zwiększyło stężenie atmosferycznych NOx we wschodnich Stanach Zjednoczonych, co powoduje wzrost o 2 ppb w glebie poziomu ozonu podczas zdarzeń o wysokiej temperaturze oprócz zakwaszenia gleby , mobilizacji glinu i wypłukiwania azotanów (NO 3 − ) do wód ekosystemy .
Po zadomowieniu się w środowisku kudzu może bardzo szybko rosnąć. Winorośl ma tempo wzrostu 0,3 m (1 stopa) każdego dnia. Maksymalna długość, jaką może osiągnąć winorośl, wynosi 30 m (98 stóp). Kudzu jest również w stanie przeznaczyć duże ilości węgla na wzrost korzeni, co pozwala mu na uzyskanie wystarczającej ilości składników odżywczych do szybkiego wzrostu i rozprzestrzeniania się klonów . Pierwotne korzenie kudzu mogą ważyć ponad 180 kilogramów (400 funtów), dorastać do 18 centymetrów (7 cali) średnicy i penetrować glebę z szybkością 3 centymetrów ( 1 + 1 / 8 cala) głębokości dziennie. Kudzu może również zakorzenić się wszędzie tam, gdzie łodygi stykają się z glebą, umożliwiając wzrost winorośli we wszystkich kierunkach. Po ukorzenieniu większość łodyg traci połączenie ze sobą w ciągu jednego roku, co pozwala każdej łodydze stać się fizjologicznie niezależnym osobnikiem i wymaga leczenia lub usunięcia wszystkich łodyg w celu wyeliminowania populacji.
Oprócz zdolności do pozyskiwania składników odżywczych i szybkiego rozprzestrzeniania się, liście kudzu mają ruchy paraheliotropowe , co oznacza, że poruszają się w odpowiedzi na ruch słońca w celu maksymalizacji produktywności fotosyntezy . Kudzu jest także „ pasożytem strukturalnym ", co oznacza, że zamiast wspierać się, rośnie na innych roślinach i budynkach, aby dotrzeć do światła. Jego zdolność do szybkiego rozmnażania się i rozprzestrzeniania pozwala mu szybko pokryć krzewy, drzewa i lasy, gdzie blokuje promienie słoneczne z znajdujące się pod nim rośliny, zmniejszając lub całkowicie eliminując ich produktywność fotosyntezy.
Wpływ ekonomiczny i kulturowy
Ekonomiczny wpływ kudzu w Stanach Zjednoczonych szacuje się na 100 do 500 milionów dolarów utraconych rocznie w produktywności lasów . Ponadto potrzeba około 5000 USD na hektar (2000 USD / akr) rocznie, aby kontrolować kudzu. Firmy energetyczne muszą wydawać około 1,5 miliona dolarów rocznie na naprawę uszkodzonych linii energetycznych. Mimo to sporadycznie zestrzelone linie utrzymują się na całym południu.
Zarządzanie Kudzu ma duże znaczenie w zarządzaniu parkami narodowymi na południowym wschodzie, takimi jak Narodowy Park Wojskowy Vicksburg , Narodowy Park Wojskowy Chickamauga i Chattanooga oraz Park Narodowy Great Smoky Mountains . W Vicksburgu kudzu zaatakowało 190 akrów (77 ha) z 2000 akrów ogółem (810 ha) parku i grozi zmniejszeniem historycznej wartości parku.
Metody kontroli i usuwania
Istnieje kilka metod kontrolowania wzrostu kudzu, które są stosowane w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych . Należą do nich metody mechaniczne, chemiczne i biologiczne. Kontrola winorośli jest trudna, ponieważ kudzu rozmnaża się przez rozłogi, kłącza, węzły na winorośli i nasiona. Resztki korzeni z kosiarek również mogą się zakorzenić i zakorzenić.
Mechaniczny
Większość mechanicznych sposobów usuwania kudzu praktykowanych w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych obejmuje koszenie winorośli lub jej przycinanie. Metody te, choć skuteczniejsze niż herbicydy , są bardziej czasochłonne. Winorośl należy kosić tuż nad poziomem gruntu co miesiąc lub dwa w okresie wegetacyjnym, aby zapobiec ich ponownemu odrastaniu. Podczas stosowania tej metody zwalczania kudzu cały materiał roślinny musi zostać usunięty i/lub zniszczony (spalony lub nakarmiony bydłem), aby zapobiec zakorzenieniu się winorośli i ponownemu wzrostowi. Inną metodą usuwania mechanicznego jest zdjęcie korony rośliny. Ta część również musi zostać zniszczona, aby zapobiec ponownej implantacji.
Chemiczny
Inną, mniej czasochłonną opcją zwalczania kudzu jest stosowanie herbicydów. Niektóre powszechnie stosowane herbicydy to pikloram i triklopyr ; najskuteczniejsze są pikloram i tebutiuron . Jednak zabiegi chemiczne są drogie, a całkowite zabicie rośliny wymaga dużych ilości herbicydów (40–80 galonów amerykańskich na akr (370–750 l / ha)). Stwierdzono, że herbicydy są najbardziej skuteczne, gdy są stosowane w typowym sezonie wegetacyjnym, od czerwca do października, oraz gdy są stosowane przez kolejne lata. W jednym studium przypadku zaobserwowano znaczny spadek wzrostu kudzu już po dwóch latach, podczas gdy inne badanie wymagało stosowania herbicydu przez okres do dziesięciu lat.
Inną formą usuwania chemicznego poza herbicydami jest solaryzacja gleby . Solaryzacja gleby to metoda termiczna (cieplna), która wykorzystuje wspomagane energią słoneczną w celu zabicia systemu korzeniowego rośliny, unikając w ten sposób stosowania pestycydów i innych bardziej niebezpiecznych (opartych na ogniu) środków do kontrolowania rośliny. Solaryzacja gleby wpływa na mikro i makroelementy w glebie. Najbardziej widocznym efektem tej metody zwalczania jest wzrost poziomu potasu . Wyższy poziom potasu we wszystkich glebach poddanych solaryzacji świadczy o skutecznym uwalnianiu K z rozkładających się tkanek roślin kudzu. Taki wzrost poziomu potasu w wyniku solaryzacji jest ważny dla gleb w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych, które są zwykle silnie zwietrzałe i generalnie mają niską zawartość potasu.
Biologiczny
Ponieważ zabiegi chemiczne są często nieskuteczne w przypadku długoterminowej kontroli, a usuwanie mechaniczne jest również trudne i kosztowne w przypadku długoterminowej kontroli, kudzu jest dobrym kandydatem do biologicznego zwalczania szkodników . Istnieje kilka środków biologicznych, które są już na miejscu i więcej, które można wdrożyć w celu kontrolowania wzrostu kudzu. Zaraza bakteryjna , roślinożerność owadów i drapieżnictwo nasion owadów występują w dużych ilościach w populacjach polowych kudzu. Drapieżnictwo nasion jest dość powszechne, a nawet 81% nasion ulega uszkodzeniu w populacjach badanych w Północnej Karolinie. Inne badanie wykazało, że kudzu żeruje na dwudziestu pięciu różnych gatunkach owadów. Na podstawie tego badania zidentyfikowano kilka chrząszczy i motyli żerujących na liściach, które nie mają innych znanych żywicieli. Oddzielne badanie wykazało również dwa ryjkowce, które zaatakowały łodygi kudzu i osiem chrząszczy, które kończą rozwój larw w korzeniach kudzu. Dokonując oceny potencjalnych środków kontroli, należy wziąć pod uwagę zakres środków kontroli. Organizmy żywiące się kudzu często żywią się pokrewnymi gatunkami niedocelowymi, które są ważne w rolnictwie, takimi jak soja i orzeszki ziemne . Potencjalne środki kontroli należy odrzucić, jeśli w badaniach laboratoryjnych i terenowych wykazano, że żywią się tymi roślinami niebędącymi przedmiotem zwalczania.
Spośród chorób, które zostały zidentyfikowane jako potencjalne środki zwalczania biologicznego, patogen grzybowy Myrothecium verrucaria okazał się bardzo obiecujący. Rozwój choroby jest bardzo szybki w temperaturze około 30–40 ° C (86–104 ° F), co odpowiada warunkom polowym. Ponadto grzyb nie rozprzestrzenia się poza obszary, na których jest stosowany. Jednak jedną z głównych wad tego biologicznego środka zwalczania jest to, że jest on wysoce toksyczny dla ssaków, tak więc przy obchodzeniu się z tym organizmem należy zachować szczególną ostrożność. Inne patogeny zostały przetestowane jako potencjalne środki kontroli biologicznej, ale okazały się nieskuteczne.
Zwierząt
Obecnie najlepszym sposobem zwalczania winorośli jest wypas kóz i świń. Innym sposobem kontrolowania kudzu są kozy i owce. Małe stado może codziennie zredukować 1 akr (0,40 ha) kudzu. [ potrzebne źródło ]