外來(lái)紅樹植物拉關(guān)木入侵性研究

劉強(qiáng) 張穎 鐘才榮 楊勇 李冬琳 張世杰 張靜文

摘要：針對(duì)紅樹林濕地管理者和研究者中存在的對(duì)中國(guó)引入的外來(lái)紅樹植物拉關(guān)木（Laguncularia racemosa C. F. Gaertn.）是否具有入侵性的矛盾看法，對(duì)海南島分布的拉關(guān)木進(jìn)行了初步調(diào)查，并綜述了已有的相關(guān)研究文獻(xiàn)。拉關(guān)木在海南島和華南地區(qū)的海岸濕地上生長(zhǎng)良好，其植株生長(zhǎng)旺盛，繁殖力強(qiáng)，并已自然擴(kuò)散侵入海南鄉(xiāng)土紅樹植物群落，具有潛在的生物入侵風(fēng)險(xiǎn)。提出對(duì)拉關(guān)木的潛在入侵性深入研究的幾個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題，分別為拉關(guān)木與海南鄉(xiāng)土紅樹植物的種間競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，拉關(guān)木對(duì)鄉(xiāng)土紅樹植物群落及其演替趨勢(shì)的影響;拉關(guān)木繁殖體的自然擴(kuò)散機(jī)制;拉關(guān)木種群遺傳分化與環(huán)境適應(yīng)機(jī)制，以期增進(jìn)對(duì)拉關(guān)木潛在入侵性及其對(duì)海南鄉(xiāng)土紅樹植物多樣性潛在威脅的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：外來(lái)種;紅樹植物;拉關(guān)木（Laguncularia racemosa C. F. Gaertn.）;入侵性

中圖分類號(hào)：Q16? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）21-0060-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.21.012

Abstract： Aim at the contradictory views on the invasiveness of Laguncularia racemosa， the introduced exotic mangrove species in China， in both the researchers and the administrators of mangrove wetlands， the primary survey on the distribution of Laguncularia racemosa in Hainan island was carried out， and the issue based on the related literature was explored. Plants of Laguncularia racemosa grow very well and have high fecundity on the coastal wetlands in Hainan and south China， and some of the individuals have invaded in Hainan native mangrove communities. It has the potential risk of biological invasion. Some important points on research were proposed： The mechanism of competition between Laguncularia racemosa and native mangrove species and the effects of Laguncularia racemosa on the native mangrove communities and its succession trend; the mechanisms of Laguncularia racemosa propagule disposal in natural way; The mechanisms of genetic differentiation of Laguncularia racemosa population and the environmental adaptation， in that to enhance understanding of the potential invasiveness and its potential threat on the biodiversity of native mangrove species.

Key words： exotic species; mangrove tree; Laguncularia racemosa C. F. Gaertn.; invasiveness

生物入侵是全球面臨的重大生態(tài)問(wèn)題[1]，其造成的生態(tài)破壞[2]和經(jīng)濟(jì)損失巨大[3，4]。紅樹林生態(tài)系統(tǒng)也遭受到生物入侵的威脅[5]，海南島紅樹林正面臨著外來(lái)植物入侵問(wèn)題[6]。

拉關(guān)木（Laguncularia racemosa C. F. Gaertn.）是使君子科拉關(guān)木屬真紅樹植物，天然分布于美洲東岸和非洲西岸的沿海灘涂，于1999年從墨西哥拉巴斯市引入中國(guó)。先在海南島東寨港種植，3年開(kāi)始開(kāi)花結(jié)果，4年大量開(kāi)花結(jié)果，培育大量幼苗，再引種到廣東電白、福建莆田等地[7]。拉關(guān)木在海南島也被引種到三亞、陵水、東方、儋州等地用于濕地植被恢復(fù)。

在研究紅樹林濕地的學(xué)者和當(dāng)?shù)氐募t樹林濕地管理者中存在兩種互相矛盾的觀點(diǎn)，一種觀點(diǎn)認(rèn)為拉關(guān)木作為先鋒樹種對(duì)恢復(fù)濕地的植被是積極有效的，并且對(duì)有些鄉(xiāng)土紅樹林植物的生長(zhǎng)還有促進(jìn)作用;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為拉關(guān)木生長(zhǎng)速度快、繁殖力強(qiáng)、具有很強(qiáng)的擴(kuò)張性，對(duì)鄉(xiāng)土紅樹植物及群落構(gòu)成威脅，具有潛在的入侵性。在恢復(fù)紅樹林濕地的實(shí)踐中，前者主張可以用拉關(guān)木作為先鋒樹種，后者則認(rèn)為不可用拉關(guān)木作為濕地恢復(fù)的樹種，甚至應(yīng)當(dāng)清除紅樹林濕地中已有的拉關(guān)木。這些不確定的認(rèn)識(shí)對(duì)管理者的決策也造成了困惑。如果沒(méi)有確鑿的科學(xué)研究證據(jù)，林業(yè)管理部門還會(huì)繼續(xù)使用拉關(guān)木作為海南島海岸濕地的植被恢復(fù)樹種，將有形成生物入侵的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)海南島的鄉(xiāng)土紅樹植物多樣性和紅樹林生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成潛在威脅。但目前對(duì)拉關(guān)木的入侵性認(rèn)識(shí)還不充分，需要開(kāi)展深入的研究。為了避免出現(xiàn)像互花米草（Spratina alterniflora Lois.）的使用造成海岸灘涂生物入侵的嚴(yán)重后果和巨大的治理成本[8]，本研究針對(duì)紅樹林濕地管理者和研究者中存在的對(duì)中國(guó)引入的外來(lái)紅樹植物拉關(guān)木是否具有入侵性的矛盾看法，綜述了已有的相關(guān)研究文獻(xiàn)和作者近期對(duì)海南島分布的拉關(guān)木的初步調(diào)查對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了探討。

1? 紅樹植物的生物入侵研究

以紅樹植物為入侵物種的研究，即紅樹林生態(tài)系統(tǒng)組成的植物物種對(duì)其他非土著區(qū)入侵的問(wèn)題研究還很少。相關(guān)的研究區(qū)域集中于美國(guó)夏威夷群島、中國(guó)的華南和東南沿海， 在巴西、印度、澳大利亞、尼日利亞及加勒比海區(qū)域只有零星研究[5]。美國(guó)夏威夷群島從弗羅里達(dá)州引種Rhizaphora mangle，引起對(duì)夏威夷群島的入侵[9，10];引種的Rhizaphora mangle種群暴發(fā)擴(kuò)散，已經(jīng)覆蓋夏威夷南部海岸的25%[11，12];Rhizaphora mangle入侵夏威夷無(wú)植被裸灘，顯著地改變了當(dāng)?shù)卦猩鷳B(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[13-16]，還形成了一個(gè)外來(lái)生物入侵循環(huán)[17]。

于1985年從孟加拉國(guó)引種并廣泛栽種在中國(guó)華南沿海的無(wú)瓣海桑（Sonneratia apetala Buch.）[18]是否具有入侵性引起了多方的爭(zhēng)論[19，20]。支持無(wú)瓣海桑具有入侵性的觀點(diǎn)認(rèn)為無(wú)瓣海桑已經(jīng)入侵了海南瓊山、廣東湛江、深圳[21，22]、香港[23]、澳門[24]等地的本土紅樹林群落，對(duì)本土紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能產(chǎn)生影響和入侵危害[25]。不贊同無(wú)瓣海桑具有入侵性的觀點(diǎn)認(rèn)為無(wú)瓣海桑的種子天然萌發(fā)率低，苗木存活率低[26]，生長(zhǎng)易受各種生態(tài)因素的影響，生長(zhǎng)受到限制[27]，入侵性很小[28]，不會(huì)造成生態(tài)入侵[26，29]。目前還無(wú)一致的結(jié)論。

2? 引種紅樹拉關(guān)木的入侵性問(wèn)題

海南島地處熱帶北緣，分布有中國(guó)最大面積的紅樹林，紅樹林種類數(shù)量最多。為了對(duì)遭受人為活動(dòng)干擾破壞的紅樹林濕地進(jìn)行恢復(fù)，海南島開(kāi)展了大量的紅樹林植被恢復(fù)工程，引入了兩種外來(lái)紅樹植物，即1985年引入的無(wú)瓣海桑[18]和1999年引入的拉關(guān)木[7]。這兩種外來(lái)紅樹植物是否存在入侵風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系到能否有效保護(hù)海南紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的自然性。無(wú)瓣海桑的入侵風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注，而拉關(guān)木是否具有入侵性還缺少相關(guān)的研究。

2.1? 拉關(guān)木的生理生態(tài)特征

在拉關(guān)木的原產(chǎn)地?zé)釒乐薜貐^(qū)，其分布特征為常分布于河口有淡水影響[30，31]、土壤[32]和海水鹽度較低[33]、沙質(zhì)基質(zhì)[34]、林冠稀疏和人為干擾的區(qū)域[35]。拉關(guān)木的耐鹽性較低[36]，耐淡水處理[37]，種子和幼苗耐高光強(qiáng)度[38]，樹木的光合速率和水分利用率較高[39]。拉關(guān)木除有性生殖外，也有自然的營(yíng)養(yǎng)繁殖[40]。種苗定植強(qiáng)烈地受到隨海拔和與海岸距離而變化的繁殖體散布格局、分化定殖能力、環(huán)境理化因素的影響[41]，易入侵潮溝中高程適宜的空地和有紅樹Rhizaphora mangle苗木的區(qū)域[42]，拉關(guān)木從灌叢盆地到邊緣林地，繁殖體變得更小且生活力更低，有顯著的種內(nèi)差異[43]。

國(guó)內(nèi)有關(guān)拉關(guān)木研究的報(bào)道不多，近10年才有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，主要涉及到拉關(guān)木的耐寒、耐鹽等抗逆性及光合特性、化感作用等。拉關(guān)木耐寒能力強(qiáng)于海桑[Sonneratia caseolaris （L.） Engl.][44]、無(wú)瓣海桑、欖李（Lumnitzera racemosa Willd.）、紅海欖（Rhizophora stylosa Griff.）[7，45]，鹽誘導(dǎo)下拉關(guān)木能響應(yīng)鹽脅迫并上調(diào)抗氧化酶活性，降低鹽誘導(dǎo)的膜脂過(guò)氧化，提高抗鹽能力[46]，耐鹽性比秋茄[Kandelia candel （Linn.） Druce]和木欖[Bruguiera gymnorrhiza （L.） Poir.]更強(qiáng)[47]，能適應(yīng)較高的鹽度[7]。拉關(guān)木有較高的光合同化能力，其幼苗的生境適應(yīng)能力高于海桑屬植物[48]。拉關(guān)木的水浸液對(duì)木欖幼苗的葉綠素含量和幼苗根系活力有化感作用[49]。

2.2? 拉關(guān)木在海南島引種和生長(zhǎng)的初步調(diào)查

作者在2017—2018年對(duì)海南島海口東寨港、陵水新村港紅樹林濕地公園、三亞鐵爐港紅樹林保護(hù)區(qū)、三亞青梅港紅樹林保護(hù)區(qū)、東方黑臉琵鷺保護(hù)區(qū)、儋州新盈紅樹林濕地公園的拉關(guān)木分布現(xiàn)狀做了調(diào)查。以上各處除三亞鐵爐港自然保護(hù)區(qū)外，幾乎都有人工引入種植的拉關(guān)木。初步調(diào)查結(jié)果如下。

1）拉關(guān)木長(zhǎng)勢(shì)非常旺盛。在海南東寨港（圖1a）、儋州新盈（圖1b），三亞青梅港（圖1c）、東方市黑臉琵鷺保護(hù)區(qū)等地的人工種植區(qū)拉關(guān)木生長(zhǎng)旺盛，從2012年或2013年種植至2017年底觀察，大約六七年時(shí)間就已郁閉成林，林下十分陰蔽。

2）拉關(guān)木的繁殖力很強(qiáng)。在上述拉關(guān)木人工林，觀察到拉關(guān)木結(jié)實(shí)期種子量大，林下尤其是林緣和林隙區(qū)域幼苗數(shù)量眾多而密集。這些區(qū)域1 m×1 m的樣方中，拉關(guān)木幼苗數(shù)量高達(dá)85～112株。

3）拉關(guān)木具有擴(kuò)張性。拉關(guān)木個(gè)體已出現(xiàn)在人工種植區(qū)外，在東寨港演豐西河的下游河岸出現(xiàn)拉關(guān)木植株，而距離此處約1 km遠(yuǎn)處的上游才有人工種植的拉關(guān)木。根據(jù)東寨港保護(hù)區(qū)提供的調(diào)查信息，在東寨港內(nèi)灣距離東排村直線距離8 km之外的三江灣也長(zhǎng)出了拉關(guān)木，而這里沒(méi)有人工種植過(guò)拉關(guān)木。三亞鐵爐港自然保護(hù)區(qū)內(nèi)也沒(méi)有人工種植拉關(guān)木，筆者2015年的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，三亞鐵爐港紅樹林保護(hù)區(qū)開(kāi)始發(fā)現(xiàn)零星拉關(guān)木幼苗，2016年調(diào)查已經(jīng)形成了穩(wěn)定的拉關(guān)木種群，2018年初的調(diào)查發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有少量拉關(guān)木個(gè)體進(jìn)入紅樹林古樹群落（圖1d）。這些拉關(guān)木應(yīng)為保護(hù)區(qū)之外人工種植的拉關(guān)木繁殖體自然擴(kuò)散進(jìn)入而形成的。

4）拉關(guān)木已經(jīng)擴(kuò)散進(jìn)入本土紅樹植物群落。在東方市黑臉琵鷺保護(hù)區(qū)拉關(guān)木侵入毗鄰白骨壤群落、儋州市新盈港濕地公園拉關(guān)木侵入毗鄰的白骨壤-木欖群落、三亞市青梅港自然保護(hù)區(qū)拉關(guān)木侵入毗鄰的欖李-角果木群落等。既有拉關(guān)木自然擴(kuò)散侵入毗鄰的鄉(xiāng)土紅樹植物群落的現(xiàn)象，也有拉關(guān)木擴(kuò)散到非毗鄰區(qū)的現(xiàn)象。鄰近區(qū)域沒(méi)有拉關(guān)木種植的三亞鐵爐港自然保護(hù)區(qū)，已有不少的拉關(guān)木植株生長(zhǎng)在海蓮[Bruguiera sexangula （Lour.） Poir.]、尖瓣海蓮[Bruguiera sexangula （Lour.） Poir. var. rhynchopetala Ko]、木欖、紅欖李[Lumnitzera littorea （Jack） Voigt]等紅樹林古樹群落的外緣，甚至有少量的拉關(guān)木植株已經(jīng)向紅樹林古樹群落的內(nèi)部滲入。

雖然拉關(guān)木未被確定為外來(lái)入侵種，但基于已有的觀察跡象顯示，應(yīng)將其作為疑似外來(lái)入侵種進(jìn)行研究。

3? 有待研究的問(wèn)題及展望

入侵植物通過(guò)侵入、定殖、潛伏、擴(kuò)散、暴發(fā)的過(guò)程和機(jī)理是研究生物入侵的基礎(chǔ)理論問(wèn)題[50]。疑似入侵種拉關(guān)木在人工引種的條件下已經(jīng)完成定殖過(guò)程，形成穩(wěn)定的群落[7]。但在自然條件下，其侵入、定殖、擴(kuò)散的過(guò)程和機(jī)理還不清楚。為了增進(jìn)對(duì)拉關(guān)木的潛在入侵性和對(duì)本地種影響的認(rèn)識(shí)，將來(lái)的研究應(yīng)著重3方面的研究分別為與定殖過(guò)程有關(guān)的外來(lái)種的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制——拉關(guān)木與本地紅樹林植物種的種間相互作用機(jī)制;與自然擴(kuò)散過(guò)程有關(guān)的外來(lái)種的繁殖擴(kuò)散機(jī)制——拉關(guān)木繁殖體的自然擴(kuò)散機(jī)制;外來(lái)種的遺傳多樣性與環(huán)境適應(yīng)機(jī)制——拉關(guān)木種群遺傳分化與環(huán)境適應(yīng)機(jī)制。

3.1? 拉關(guān)木與本地紅樹林植物種的種間相互作用機(jī)制

群落動(dòng)態(tài)反映群落演替趨勢(shì)，種間競(jìng)爭(zhēng)解釋群落動(dòng)態(tài)發(fā)生機(jī)制。作者最近的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，海南東寨港外來(lái)紅樹種植區(qū)，2012年種植的拉關(guān)木快速生長(zhǎng)郁閉成林，將同期混合種植的鄉(xiāng)土紅樹植物木欖、紅海欖、角果木[Ceriops tagal （perr.） C. B. Rob.]等排擠出去。拉關(guān)木自然擴(kuò)散侵入鄉(xiāng)土紅樹植物群落中是否會(huì)發(fā)生拉關(guān)木對(duì)鄉(xiāng)土紅樹的競(jìng)爭(zhēng)排斥，使群落朝著拉關(guān)木占優(yōu)勢(shì)的方向演替，需要進(jìn)行群落動(dòng)態(tài)研究。廖寶文等[51]和黃月瓊等[52]已經(jīng)用Hegyi[53]的單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)模型開(kāi)展了對(duì)紅樹林種間競(jìng)爭(zhēng)的研究，但還缺少拉關(guān)木侵入本土紅樹植物群落的種間競(jìng)爭(zhēng)研究。

3.2? 拉關(guān)木繁殖體的自然擴(kuò)散機(jī)制

紅樹植物的繁殖體主要以海水為媒介進(jìn)行擴(kuò)散。Stocken等[54]對(duì)肯尼亞Gazi海灣的4種紅樹植物的研究發(fā)現(xiàn)，紅樹植物Heritiera littoralis的繁殖體因質(zhì)量密度小浮水高，外形似帆船的較大表面積，受風(fēng)力作用影響最大;Xylocarpus granatum果實(shí)繁殖體因質(zhì)量密度大沉水深，球形外表光滑，受風(fēng)力作用影響最小。Nitto等[55]對(duì)斯里蘭卡Pambala-Chilaw 潟湖的4種紅樹植物繁殖體擴(kuò)散的研究發(fā)現(xiàn)，卵形繁殖體比魚雷形繁殖體要擴(kuò)散得更遠(yuǎn)，但短距離擴(kuò)散是4種紅樹植物的主要擴(kuò)散策略，只有少量繁殖體離開(kāi)潟湖到達(dá)外海，風(fēng)對(duì)繁殖體散布的距離和方向有顯著的影響。這類研究著眼于繁殖體的擴(kuò)散行為研究，可以了解繁殖體能夠擴(kuò)散的范圍，尚不能了解繁殖體固著后最終萌發(fā)成苗的情況。曾雪琴等[56]對(duì)深圳灣引種的海桑進(jìn)行的研究則從距離母樹不同距離、不同光照、不同林型的樣方中繁殖體萌發(fā)成苗的數(shù)量來(lái)探究海桑幼苗發(fā)生和擴(kuò)散的格局。拉關(guān)木的相關(guān)信息還鮮見(jiàn)報(bào)道，需加強(qiáng)這方面的研究。

3.3? 拉關(guān)木種群遺傳分化與環(huán)境適應(yīng)性

生物適應(yīng)異質(zhì)生境有兩種主要方式，即遺傳分化和表型可塑性[57]。理論上講，外來(lái)種的種群遺傳多樣性越高，為入侵種準(zhǔn)備的適應(yīng)多變環(huán)境的遺傳資源越豐富。孫學(xué)等[58]發(fā)現(xiàn)與無(wú)瓣海桑原產(chǎn)地比較，引種中國(guó)華南地區(qū)的無(wú)瓣海桑的期望雜合度、香農(nóng)-威納信息指數(shù)和動(dòng)態(tài)信息指數(shù)都較低，雖然經(jīng)歷了引種的瓶頸效應(yīng)，但遺傳多樣性比同屬的中國(guó)本土植物還要高，從遺傳基礎(chǔ)看，入侵潛力不容低估。在探究拉關(guān)木的入侵潛力時(shí)，也有必要對(duì)其遺傳多樣性進(jìn)行研究。在拉關(guān)木的原產(chǎn)地巴西的塞佩蒂巴灣，Lira-Medeiros等[59]通過(guò)AFLP分子標(biāo)記對(duì)分布在近鹽沼區(qū)域發(fā)育較差的拉關(guān)木種群與分布在河邊區(qū)域的拉關(guān)木種群對(duì)比發(fā)現(xiàn)，種群間有很好的聯(lián)通，沒(méi)有顯著的遺傳分化，拉關(guān)木的形態(tài)學(xué)變化可能是表觀遺傳現(xiàn)象。在中國(guó)，拉關(guān)木引入東寨港的第一代植株僅有127株，現(xiàn)在其后代已經(jīng)廣泛分布在海南島及華南沿海多處不同的生境[7]，對(duì)多種不同新生境的良好適應(yīng)性是否源自自身遺傳多樣性，遺傳多樣性的水平在其潛在入侵性上有何作用，都有待進(jìn)一步探究。

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