京津冀外來(lái)入侵植物的種類調(diào)查與分析

石 青， 陳 雪， 羅雪晶， 陳鳳新,3*， 任曉鴻

1河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,河北 保定 071002； 2河北師范大學(xué)匯華學(xué)院,河北 石家莊 050091;3河北大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院,河北 保定 071002

京津冀外來(lái)入侵植物的種類調(diào)查與分析

石 青1， 陳 雪2， 羅雪晶1， 陳鳳新1,3*， 任曉鴻1

1河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,河北 保定 071002；2河北師范大學(xué)匯華學(xué)院,河北 石家莊 050091;3河北大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院,河北 保定 071002

【目的】近年來(lái)，外來(lái)入侵植物對(duì)京津冀地區(qū)的生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)貿(mào)易發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。了解京津冀地區(qū)入侵植物種類組成，分析其分布特點(diǎn)，能夠?yàn)榫┙蚣降貐^(qū)外來(lái)入侵植物擴(kuò)散的防控、生物多樣性保護(hù)與生態(tài)安全提供理論依據(jù)?！痉椒ā繉?duì)京津冀外來(lái)入侵植物的種類、原產(chǎn)地、生活型、危害程度、引入途徑等進(jìn)行調(diào)查和分析?！窘Y(jié)果】京津冀目前有99 種外來(lái)入侵植物，其中惡性雜草11種。菊科和禾本科為優(yōu)勢(shì)科,所含種數(shù)分別為24和12 種。京津冀外來(lái)入侵植物以一、二年草本植物為主;美洲是京津冀入侵植物的最大起源地，其中,北美地區(qū)23種，美洲熱帶和中、南美洲共32種;人為有意引進(jìn)共56種,占外來(lái)入侵植物總種數(shù)的56.57%。【結(jié)論】當(dāng)前京津冀地區(qū)外來(lái)植物入侵狀況比較嚴(yán)重，且該地區(qū)入侵植物的入侵與其社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)因子和生物地理學(xué)因子密切有關(guān)，有意引入是京津冀地區(qū)外來(lái)植物入侵的主要途徑。

京津冀地區(qū)； 外來(lái)入侵植物； 種類分析

外來(lái)入侵植物已在世界范圍內(nèi)造成嚴(yán)重危害，它不僅導(dǎo)致生物多樣性的減少和喪失，而且威脅著全球的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，目前已經(jīng)引起了各國(guó)政府的普遍關(guān)注(萬(wàn)方浩等，2005)。京津冀是我國(guó)北方最大和發(fā)展程度最快的經(jīng)濟(jì)核心區(qū)，也是我國(guó)參與國(guó)際經(jīng)濟(jì)交流與合作的重要樞紐與門戶。京津冀地區(qū)范圍涉及兩市一省，多樣化的氣候和環(huán)境條件有利于外來(lái)生物的定居和入侵，使得該地區(qū)對(duì)生物入侵較為敏感(吳曉雯等，2006)。同時(shí)，飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)與快速城市化增加了生物入侵的風(fēng)險(xiǎn)(張帥等，2010)。隨著京津冀一體化的發(fā)展，了解該地區(qū)入侵植物擴(kuò)散與分布規(guī)律，明確其主要驅(qū)動(dòng)因子，有助于更好地預(yù)防、管理和控制入侵植物。但現(xiàn)有的文獻(xiàn)中，還沒(méi)有關(guān)于京津冀地區(qū)入侵植物種類及其分布的系統(tǒng)研究。因此，本研究依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)(賀士元，1986,1989,1991； 李振宇和解焱，2002； 彭程等，2010; 楊景成等，2009)及實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，分析京津冀地區(qū)入侵植物種類組成及其分布特點(diǎn)，為京津冀地區(qū)外來(lái)入侵植物擴(kuò)散的防控、生物多樣性保護(hù)與生態(tài)安全提供理論依據(jù)。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究地區(qū)概況

京津冀地區(qū)位于華北平原北部，北靠燕山山脈，西倚太行山，東臨渤海灣，西北和北面地形較高，南面和東面地形較為平坦。由西北的燕山—太行山山系構(gòu)造向東南逐步過(guò)渡為平原，呈現(xiàn)出西北高東南低的地形特點(diǎn)。從地貌上看，該區(qū)域囊括多種地貌特征，但仍然以平原地貌為主，沿渤海岸多灘涂、濕地。海河流域以扇狀水系的形式鋪展在京津冀地區(qū)。

1.2 研究方法

2015年10月—2017年3月，對(duì)京津冀管轄區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)地實(shí)地調(diào)查，調(diào)查地點(diǎn)以機(jī)場(chǎng)、車站、交通干道、景區(qū)、校區(qū)、農(nóng)地及荒地為主，采用樣線法設(shè)置采樣點(diǎn)，記錄每個(gè)樣點(diǎn)外來(lái)入侵植物的種類、危害和生境特點(diǎn)等項(xiàng)目。根據(jù)萬(wàn)方浩等(2005)、李振宇和解焱(2002)、中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館，以及《河北植物志》(河北植物志編輯委員會(huì)，1986,1989,1991)、《中國(guó)植物志》(中國(guó)科學(xué)院中國(guó)植物志編輯委員會(huì)，1990)、《北京植物志》(賀士元等，1984)、《天津植物志》(劉家宜，2004)等相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)京津冀外來(lái)入侵植物的種類組成、學(xué)名、原產(chǎn)地、引入途徑和危害。

1.3 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行相關(guān)分析，應(yīng)用Excel軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 京津冀外來(lái)入侵植物的種類組成

研究結(jié)果表明，目前京津冀地區(qū)共有99種外來(lái)入侵植物，隸屬于27科，其中，河北80種，北京82種，天津44種(表1、2)。植物種類數(shù)量最多的是菊科，有24種，這與其為一年生、生長(zhǎng)發(fā)育快、瘦果小、可借助風(fēng)和氣流傳播、抗逆性強(qiáng)、產(chǎn)生的化感物質(zhì)抑制本地植物生長(zhǎng)(王志西等，1999)等生理和生存特性相關(guān)；禾本科12種，莧科10種，豆科9種，十字花科5種，大戟科6種(表2)。在這些入侵植物中，空心蓮子草Alternantheraphiloxeroides(Mart.) Griseb.、鳳眼蓮Eichhorniacrassipes(Mart.) Solms、豚草AmbrosiaartemisiifoliaL.、假高粱Sorghumhalepense(L.) Pers.屬于中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)保總局公布的首批外來(lái)入侵植物。三裂葉豚草AmbrosiatrifidaL.、加拿大一枝黃花SolidagocanadensisL.、蒺藜草CenchrusechinatusL.、黃頂菊Flaveriabidentis(L.) Kuntze.、土荊芥ChenopodiumambrosioidesL.、刺莧AmaranthusspinosusL.、落葵薯Anrederacordifolia(Tenore) Steenis.屬于國(guó)家環(huán)保總局公布的第二批外來(lái)入侵植物。

2.2 外來(lái)入侵植物的生活型組成

生活型是生物對(duì)外界環(huán)境適應(yīng)的外部表現(xiàn)形式，京津冀外來(lái)入侵植物的生活型可以分為喬木、灌木、草本和藤本4 種類型。其中，草本植物種類最多，有91 種，占91.92%；其次為灌木、灌草，有4種，占4.04%；藤本2 種，喬木2種(表1)。其中，一年生或二年生的草本植物有71 種，占71.72%。

2.3 原產(chǎn)地分析

對(duì)京津冀地區(qū)外來(lái)入侵植物的原產(chǎn)地分析表明：原產(chǎn)于美洲55種，占55.56%，美洲熱帶和中、南美洲32種，北美洲23種；原產(chǎn)于美洲的外來(lái)入侵植物中在河北省分布的有38種，北京45種，天津23種(表3)。原產(chǎn)于歐洲的27種，亞洲16種，非洲5種。一方面可能是亞洲與美洲的植物有相似的遺傳背景，所以來(lái)自美洲的外來(lái)植物在我國(guó)的分布與生存機(jī)率大；另一方面，可能與氣候變化有關(guān)，氣候變化導(dǎo)致了部分地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，激活了外來(lái)入侵植物的活性，導(dǎo)致外來(lái)植物的大量入侵和生長(zhǎng)繁殖。

2.4 外來(lái)入侵植物的引入途徑

對(duì)京津冀地區(qū)99種外來(lái)入侵植物的引入途徑進(jìn)行分析,結(jié)果表明:有56種是人為有目的的引入,占總種數(shù)的56.57%。有意引進(jìn)外來(lái)物種的目的多種多樣,作為牧草或飼料引進(jìn)的有空心蓮子草、紫苜蓿MedicagosativaL.、白香草木樨MelilotusalbusMedic. ex Desr等；作為觀賞植物引進(jìn)的有單刺仙人掌Opuntiamonacantha(Willd.) Haw.、月見(jiàn)草OenotheraerythrosepalaBorb.、圓葉牽牛Pharbitispurpurea(L.) Voigt、銅錘草OxaliscorymbosaDC.等；作為經(jīng)濟(jì)植物引進(jìn)的有大麻CannabissativaL.、蓖麻RicinuscommunisL.、苘麻AbutilontheophrastiMedicus等；作為藥用植物引進(jìn)的有美洲商陸PhytolaccaAmericanaL.、麥藍(lán)菜Vaccariasegetalis(Neck.) Garcke、決明CassiasopheraL.、望江南CassiaoccidentalisL.等。38種隨人類活動(dòng)無(wú)意傳入,占總種數(shù)的38.38%。其中，隨國(guó)際農(nóng)產(chǎn)品和貨物輸入而帶入的有假高粱、反枝莧AmaranthusretroflexusL.、皺果莧AmaranthusviridisL.、刺莧、北美莧AmaranthusblitoidesS.Watson、毒麥LoliumtemulentumL.等；隨植物引種，特別是園林植物引種帶入的有阿拉伯婆婆納VeronicapersicaPoir.、斑地錦EuphorbiamaculataL.等；隨人類的交通工具傳播進(jìn)入的有豚草、三裂葉豚草、小蓬草Conyzacanadensis(L.) Cronq.、一年蓬Erigeronannuus(L.) Pers.等。另外,目前還有合被莧AmaranthuspolygonoidesL.、土荊芥、大狼把草BidensfrondosaL.、雜配藜ChenopodiumhybridumL.、婆婆納VeronicadidymaTenore、蒺藜草6種外來(lái)入侵植物的引入途徑不詳。

2.5 外來(lái)入侵植物的危害性質(zhì)

調(diào)查發(fā)現(xiàn),在99種外來(lái)入侵植物中,絕大多數(shù)為一般性雜草,共85種,占總種數(shù)的85.86%。有毒雜草3種,占總種數(shù)的3.03%,包括毛曼陀蘿DaturainnoxiaMill.、曼陀蘿DaturastramoniumL.和毒麥,毛曼陀蘿和曼陀蘿均屬于茄科,全株含生物堿,對(duì)人、家畜、魚類和鳥類有強(qiáng)烈的毒性,其中果實(shí)和種子的毒性最大。其余11種為惡性雜草,占總種數(shù)的11.11%,包括莧科的空心蓮子草，菊科的豚草、三裂豚草、香絲草Conyzabonariensis(L.)Cronq、小蓬草、牛膝菊GalinsogaparvifloraCav.、黃頂菊以及禾本科的大米草SpartinaanglicaC.E.Hubb.、假高粱和野燕麥,還有雨久花科的水葫蘆Eichhorniacrassipes(Mart.) Solms?？招纳徸硬菰诒本┖吞旖蚍植驾^廣，種群較大，常在農(nóng)耕地、荒地和綠化草地上形成單優(yōu)群落。它具有地下根狀莖，不易清除，且常與農(nóng)作物爭(zhēng)奪生長(zhǎng)空間和土壤養(yǎng)分，降低農(nóng)作物產(chǎn)量，對(duì)周邊環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成極大危害。值得注意的是菊科入侵植物，尤其是豚草和黃頂菊，常在人類活動(dòng)密集區(qū)、火車站和園林區(qū)生長(zhǎng),二者種子量大且傳播迅速，易形成單優(yōu)群落，與本地植物競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)，對(duì)人畜和農(nóng)作物危害嚴(yán)重。禾本科的惡性雜草在路旁有數(shù)株，可能是隨交通工具引入，雖未大量繁殖，但其適應(yīng)能力和繁殖能力強(qiáng)，一旦形成種群優(yōu)勢(shì)，將對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)造成嚴(yán)重的危害。這些惡性雜草的防治應(yīng)予以高度重視。

3 討論

京津冀地區(qū)復(fù)雜的地貌特征和特殊的地理位置對(duì)植被結(jié)構(gòu)和入侵植物的分布影響明顯。研究表明，京津冀地區(qū)共有99種外來(lái)入侵植物，約占全國(guó)外來(lái)入侵植物種類總數(shù)(270種)的36.67%(閆小玲等，2012)，其中，惡性雜草11種，說(shuō)明當(dāng)前京津冀地區(qū)外來(lái)植物入侵狀況比較嚴(yán)重。對(duì)植物種類分析表明，以菊科最多(黃喬喬，2009)，這與Weberetal. (2008)對(duì)我國(guó)整體外來(lái)入侵植物的研究結(jié)論相同。其中，草本植物種類最多，尤其是一年生或二年生草本植物。這與入侵植物的組成種類特點(diǎn)極為相似。一年生或二年生草本植物相對(duì)于其他生活型的植物具有生長(zhǎng)周期短、種子多、繁殖速度快、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因此更容易入侵成功。

經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、城市化程度高、各種交流和交通發(fā)達(dá)的地區(qū)往往承受著巨大的生物入侵威脅(Weberetal.,2008)。來(lái)源于熱帶中南美洲的入侵植物的分布主要由生物地理學(xué)因子決定，而來(lái)源于北美洲的入侵植物主要由社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)因子決定(黃喬喬，2009)。從起源地來(lái)講，美洲是京津冀入侵植物的最大起源地，其中，北美地區(qū)23種，美洲熱帶和中、南美洲共32種，這進(jìn)一步說(shuō)明這些地區(qū)入侵植物的入侵既與植物的生物學(xué)特征和入侵地物候?qū)W特征有關(guān)，又與該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)際貿(mào)易密切相關(guān)(王蘇銘等, 2012； Liuetal.,2008)。隨著經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的日益頻繁，生物入侵種類呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，如2009年北京外來(lái)入侵植物有29種，目前已增加到80種；河北省外來(lái)入侵植物由2008年的63種增加為75種(龍茹等，2008； 楊景成等，2009)。因而隨著京津冀一體化的持續(xù)發(fā)展，如何更好地預(yù)防、管理和控制入侵植物是生態(tài)安全領(lǐng)域亟待解決的重要問(wèn)題。

表3 京津冀外來(lái)入侵植物原產(chǎn)地分析Table 3 Analysis on the origin of alien invasive plants in Beijing, Tianjin, and Hebei Province

入侵地區(qū)Invasivearea科數(shù)Numberoffamily美洲America非洲Africa歐洲Europe亞洲Asia河北Hebei3852314北京Beijing4551913天津Tianjin234116總計(jì)Total5552716

從起源上看，有意引入已經(jīng)成為外來(lái)植物入侵京津冀地區(qū)的主要途徑。京津冀地區(qū)99種外來(lái)入侵植物中有55種是人為有目的的引入。據(jù)中國(guó)科學(xué)院植物研究所調(diào)查，入侵中國(guó)的有害植物中有58%是為了食用、藥用以及園林綠化、農(nóng)業(yè)林業(yè)生產(chǎn)等目的引進(jìn)的(徐海根和強(qiáng)勝，2004)。因此，在引進(jìn)國(guó)外植物品種時(shí)，一定要考慮其有無(wú)造成危害的可能性，并對(duì)其可能產(chǎn)生的正、負(fù)效應(yīng)進(jìn)行公正科學(xué)的評(píng)估。

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(責(zé)任編輯:郭瑩)

Investigation and analysis on alien invasive plants in Beijing, Tianjin and Hebei Province

SHI Qing1, CHEN Xue2, LUO Xuejing1, CHEN Fengxin1,3*， REN Xiaohong3

1CollegeofLifeandScience，HebeiUniversity，Baoding,Hebei071002，China;2HuihuaCollegeofHebeiNormalUniversity,Shijiazhuang,Hebei050091,China;3SchoolofEconomics,HebeiUniversity，Baoding,Hebei071002，China

【Aim】 Invasive plants pose a serious threat to the ecological integrity and economic development of Beijing, Tianjin, Hebei Province in recent years. Understanding which invasive plant species and their distribution can provide a basis for their prevention and control, as well for biodiversity protection and ecological integrity in these areas. 【Method】 Based on our field survey, each invasive plant species was analyzed considering its origin, life form, potential impact, and invasive routes. 【Result】 The results showed that 99 alien invasive species were found in these regions. Eleven species had a high level of threat to the local ecological environment. Compositae and Poaceae were dominant plants, with 24 species and 12 species, respectively. Most of the invasive plants were annual or biennial and were originally from the America. Twenty-three species were from North America and 32 species were from Central and South America. Fifty-six species were intentionally introduced, which took up 56.57% of the total species. 【Conclusion】 Alien plant invasion is very serious in Beijing, Tianjin, Hebei Province. The distribution of invasives is mainly determined by socioeconomic and biogeographic factors, and intentional introduction.

Beijing, Tianjin and Hebei Province; invasive plant species; species analysis

2017-04-10 接受日期(Accepted)： 2017-05-23

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31040066, 31372000)； 河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(C2015201021, C2015201041)； 河北大學(xué)研究生創(chuàng)新項(xiàng)目(X201725)

石青， 女， 碩士研究生。 研究方向: 入侵植物學(xué)。 E-mail: sqjiankufendou@163.com

*通信作者(Author for correspondence), E-mail: fengxinchen@126.com

10.3969/j.issn.2095-1787.2017.03.007