李龍沁 許光耀 高越 莫訓(xùn)強(qiáng) 李洪遠(yuǎn)










摘 要:歸化是外來(lái)植物越過(guò)一系列障礙成為入侵植物的基本前提,對(duì)歸化植物的種類組成及分布規(guī)律進(jìn)行研究,有助于預(yù)防和管控植物入侵。該文基于文獻(xiàn)報(bào)道和標(biāo)本記錄,對(duì)中國(guó)西部地區(qū)共12省(區(qū))126個(gè)地級(jí)市的歸化植物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(包含所有維管束植物),并分析了這些植物的組成和時(shí)空分布特征。結(jié)果表明:(1)西部地區(qū)共有歸化植物826種,分屬107科473屬,約占全國(guó)歸化植物總數(shù)(1 099種)的75.16%。(2)時(shí)間上,根據(jù)回歸擬合,15世紀(jì)前,西部地區(qū)的歸化植物累積增長(zhǎng)平穩(wěn),隨后呈Logistic模式增長(zhǎng),1936年增長(zhǎng)速率最大。目前,增長(zhǎng)速度趨緩,但無(wú)意引入比例顯著高于其他時(shí)期。(3)空間上,物種數(shù)及密度均呈自西北向東南、內(nèi)陸向邊境遞增的趨勢(shì),且存在“強(qiáng)省會(huì)”現(xiàn)象。(4)回歸樹(shù)分析表明,年降水量、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)、年均氣溫和耕地比例是西部地區(qū)歸化植物分布格局的主要驅(qū)動(dòng)因素。該研究結(jié)果豐富了西部地區(qū)歸化植物的基礎(chǔ)資料,有助于摸清西部地區(qū)外來(lái)植物入侵現(xiàn)狀,并為其綜合管控提供科學(xué)依據(jù)。
關(guān)鍵詞: 生物入侵, 西部地區(qū), 歸化植物, 時(shí)空分布格局, 驅(qū)動(dòng)因素
中圖分類號(hào):Q948
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1000-3142(2022)03-0429-11
Temporal and spatial distribution characteristics? of
naturalized plants in West China
LI Longqin1,2, XU Guangyao1,3, GAO Yue1,2, MO Xunqiang4, LI Hongyuan1,2*
( 1. College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300350, China; 2. Key Laboratory of Environmental Technology
for Complex Trans-Media Pollution, Tianjin 300350, China; 3. Tianjin Huanke Environment Consul Ting Co., Ltd., Tianjin 300191,
China; 4. School of Geographic and Environmental Sciences, Tianjin Normal University, Tianjin 300387, China )
Abstract:Naturalization is the basic premise for exotic plants to surmount a series of obstacles and become invasive plants. It is helpful to prevent and control plant invasion for studying the species composition and distribution of naturalized plants. Based on literature reports and specimen records, we firstly maked statistics on naturalized plants in 126 prefecture-level cities in 12 provinces (regions) in West China, included all vascular plants, and analyzed the plant composition and temporal and spatial distribution characteristics. The results were as follows: (1) There were 826 species of naturalized plants belonging to 107 families and 473 genera in the western region, accounting for about 75.16% of 1 099 species of naturalized plants in the country. (2) In terms of time, according to regression fitting, the cumulative growth of naturalized plants in the western region was stable before the 15th century, and then showed a Logistic pattern of growth, and the growth rate was the largest in 1936. At present, the growth rate slowed down but the proportion of unintentional introduction was significantly higher than that in other periods. (3) Spatially, the number and density of species were increasing from northwest to southeast and inland to the border, and there was a phenomenon of strong provincial capitals. (4) Regression tree analysis showed that annual precipitation, GDP, average annual temperature and cropland ratio were the main driving factors for the distribution pattern of naturalized plants in the western region. These results enriches the basic data of naturalized plants in the western region, are conducive for finding out the current situation of alien plant invasion in the western region, and provide scientific basis for its comprehensive control.
Key words: biological invasion, western region, naturalized plants,? temporal and spatial distribution pattern, driving factor
生物入侵已成為全球四大環(huán)境問(wèn)題之一,對(duì)生態(tài)環(huán)境、人類健康及社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重威脅(王方浩等,2002;閆小玲等,2014;Hassan & Mohamed, 2020)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年因外來(lái)入侵物種而造成的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)2 000億元(李大林,2014)。生物入侵還是導(dǎo)致全球生物多樣性減少的最主要因素之一,入侵植物會(huì)通過(guò)占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位降低本地植物的豐富度和多樣性,甚至?xí)刂澄镦溁蚴澄锞W(wǎng)影響本地動(dòng)物的多樣性,進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程(Eviner et al., 2012;許光耀等,2018)。20世紀(jì)80年代后,入侵物種危害日益猖獗,我國(guó)開(kāi)始重視對(duì)外來(lái)入侵種的研究與防治。然而,由于國(guó)內(nèi)區(qū)域生態(tài)調(diào)查不平衡,尤其是西部地區(qū),其起始時(shí)間和調(diào)查程度差異較大,因此,西南地區(qū)較西北地區(qū)調(diào)查頻率更高、起步早,記錄更加詳盡。云南是最早開(kāi)始研究入侵植物問(wèn)題的地區(qū)之一,如紫莖澤蘭(Ageratina adenophora)的相關(guān)研究(薛紀(jì)如等,1979)。隨后,廣西(唐賽春等,2008)、貴州(韋美玉等,2006)、重慶(孫娟等,2009)等地也開(kāi)展了對(duì)入侵植物的本底調(diào)查,而同一時(shí)期的西北地區(qū),如新疆(張?jiān)矗?007)等地區(qū)本底情況并不清楚,且對(duì)其危害也不夠重視。目前,甘肅、寧夏和青海等部分地區(qū)仍缺少對(duì)入侵植物本底調(diào)查的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),這使得區(qū)域入侵植物清單編制存在困難。
不同學(xué)者對(duì)外來(lái)植物的入侵狀態(tài)屬于逸生、歸化或入侵的判斷不同,目前仍然缺少認(rèn)定的入侵標(biāo)準(zhǔn),難以形成普遍認(rèn)同的入侵植物名錄(Van Kleunen et al., 2015),這使得明確并完善我國(guó)歸化植物清單尤為重要。歸化植物是指無(wú)需人類幫助(有可能存在人類干擾),能在多個(gè)生命周期內(nèi)維持自我更新種群的外來(lái)植物,一般來(lái)說(shuō),能維持十年或廣泛分布的植物就能經(jīng)受各種環(huán)境因子篩選,即可被視為歸化植物(Blackburn et al., 2011)。與入侵概念相比,歸化植物的概念更加明確(Pyek et al., 2017)。Van Kleunen等( 2015)建立并編制了全球歸化植物數(shù)據(jù)庫(kù)(GloNAF數(shù)據(jù)庫(kù))及清單,共列入歸化維管植物13 168種,占已知的所有維管植物的3.9%(Vinogradova et al., 2018),但其中中國(guó)地區(qū)的數(shù)據(jù)與實(shí)際情況存在較大誤差。其后,越來(lái)越多的國(guó)家制定了歸化植物清單(如印度、加納、俄羅斯等)(Inderjit et al., 2018;Vinogradova et al., 2018;Ansong et al., 2019)。國(guó)內(nèi)對(duì)于歸化種研究起步較晚,閆小玲等(2019)和許光耀等(2019)分別在省級(jí)層面上對(duì)中國(guó)歸化植物做了梳理,但數(shù)據(jù)的收集和更新均存在一定的差異性和滯后性。
越清晰的本底資料越有利于后續(xù)研究及安全管理,但當(dāng)前絕大多數(shù)歸化植物分布記錄只精確到省級(jí),極少統(tǒng)計(jì)到地市級(jí)。據(jù)此,本文在地級(jí)城市尺度上對(duì)西部地區(qū)12個(gè)省(市、自治區(qū))所有地級(jí)市的歸化植物進(jìn)行統(tǒng)計(jì),除嘉峪關(guān)市、金昌市、自貢市、南充市、烏海市5市數(shù)據(jù)缺失外,共獲得126個(gè)地級(jí)市的歸化植物的分布信息。對(duì)其種類組成結(jié)構(gòu)及來(lái)源(包括原產(chǎn)地和引入用途),特別是時(shí)空分布格局進(jìn)行了分析,以梳理西部地區(qū)歸化植物的本底資料,揭示歸化植物的分布規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)因素,為歸化植物的深入研究和科學(xué)管理提供可靠的依據(jù)。
1 研究區(qū)域與研究方法
1.1 研究區(qū)域
本研究區(qū)域是中國(guó)四大經(jīng)濟(jì)分區(qū)之一的西部地區(qū)(圖1),包含陜西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區(qū)、新疆維吾爾族自治區(qū)、西藏自治區(qū)、 四川省、重慶市、貴州省、云南省、內(nèi)蒙古自治區(qū)和廣西壯族自治區(qū)12個(gè)省(市、自治區(qū)),共126個(gè)市(盟、地區(qū)、自治州)。西部地區(qū)地域遼闊,地形特殊,自然景觀豐富,人口稀少,經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá),共與13個(gè)國(guó)家接壤,陸地邊境線約1.8萬(wàn)km。氣溫和降水受青藏高原影響,均從西北向東南遞增。土地面積約681.6萬(wàn)km2,占全國(guó)總面積的71.4%,人口數(shù)量約3.8億,占全國(guó)總?cè)丝诘?7.2%。
1.2 研究方法
歸化植物種類、分布數(shù)據(jù)及其他信息分別來(lái)源于《中國(guó)植物志》英文修訂版(FOC,http://www.iplant.cn/)、The Plant List(TPL,http://www.theplantlist.com/)、自然標(biāo)本館(CFH,http://www.cfh.ac.cn/)、中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館(CVH,http://www.cvh.ac.cn/)、中國(guó)植物圖像庫(kù)(PPBC,http://ppbc.iplant.cn/)、臺(tái)灣物種名錄(TaiCoL,http://taibnet.sinica.edu.tw/)、全球外來(lái)歸化植物數(shù)據(jù)庫(kù)(GloNAF,https://glonaf.org/)等網(wǎng)站,各省植物志及其他文獻(xiàn)資料,共查詢20 499個(gè)標(biāo)本數(shù)據(jù)。通過(guò)逐一查閱、收集和核實(shí),到形成最終的西部地區(qū)歸化植物名單,并對(duì)植物中文名、拉丁名、科、屬、原產(chǎn)地、引入時(shí)間、引入用途和分布地進(jìn)行整理。其中,中文名(科、屬、種)依據(jù)FOC確定,拉丁名以TPL確定,采用APG IV系統(tǒng);原產(chǎn)地劃分依據(jù)生物多樣性信息標(biāo)準(zhǔn)(TDWG,https://www.tdwg.org/)的大洲分區(qū)體系;引入時(shí)間是指該種植物在中國(guó)的首次記錄時(shí)間或首次引入時(shí)間;引入用途歸納為園林綠化、食用、材用、藥用和無(wú)意引入5種。
自然環(huán)境數(shù)據(jù)包括年均氣溫、年降水量、干燥度指數(shù)、濕潤(rùn)度指數(shù)、0 ℃有效積溫、歸一化植被指數(shù)(NDVI)、草地比例、森林比例、水體比例、沙土比例和黏土比例,共11種,主要表示植物生長(zhǎng)所需的不同環(huán)境及營(yíng)養(yǎng)成分,分別從世界氣象網(wǎng)(http://worldclimate.org/bioclim)、自然環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http://www.resdc.cn/Default.aspx)、國(guó)際農(nóng)業(yè)研究磋商組織(www.cgiar-csi.org)、中國(guó)氣象網(wǎng)(http://data.cma.cn)獲得。社會(huì)環(huán)境數(shù)據(jù)主要反映區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展整體水平、 交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展程度等人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度,包括GDP、人口密度、常住人口數(shù)、公路里程、公路貨運(yùn)量、夜間燈光指數(shù)、土地利用程度、土地利用動(dòng)態(tài)度和聚落、耕地比例,共10種,均從中國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)(http://data.cnki.net)中獲得。
1.3 數(shù)據(jù)分析
為探究歸化植物隨時(shí)間的累積分布情況,對(duì)西部地區(qū)歸化植物累積數(shù)量與引入時(shí)間分別進(jìn)行線性及Logistic擬合。為了解各科屬在地級(jí)市的分布情況以及引入時(shí)間與原產(chǎn)地、引入用途的關(guān)系,通過(guò)Grubbs’s Test的方法對(duì)其顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)。此外,為分析其空間分布格局,在ArcGIS中采用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法(Jenks)對(duì)各省(區(qū))、市物種數(shù)及密度進(jìn)行分類,用Jaccard相似性指數(shù)反映各省(區(qū))內(nèi)的物種相似性。
J=ca+b-c (1)
式中:a和b表示兩省(區(qū))、市的物種數(shù);c表示兩省(區(qū))、市之間的共有物種數(shù)。
根據(jù)各地級(jí)市的自然和社會(huì)環(huán)境數(shù)據(jù),用Pearson系數(shù)法對(duì)126個(gè)地級(jí)市進(jìn)行分析,去除相關(guān)性較強(qiáng)的因子,包括濕潤(rùn)度指數(shù)、有效積溫、NDVI、沙土比例、黏土比例、常住人口數(shù)、公路貨運(yùn)量及土地利用程度8個(gè)因子,其余13個(gè)用于構(gòu)建分類回歸樹(shù)。在分類回歸樹(shù)中,將面積作加權(quán)因子,根據(jù)CART算法在R中進(jìn)行(De’Ath & Fabricius, 2000; Loh, 2011),以確定歸化植物物種數(shù)與自然及社會(huì)因素之間的關(guān)系。
2 結(jié)果與分析
2.1 組成結(jié)構(gòu)及來(lái)源
截止到2019年,共統(tǒng)計(jì)到中國(guó)共有歸化植物112科578屬1 099種(許光耀等,2019)。西部地區(qū)歸化植物共統(tǒng)計(jì)到107科473屬826種,約占全國(guó)歸化植物總數(shù)的75.16%。從科的構(gòu)成來(lái)看,菊科(Asteraceae)114種、豆科(Fabaceae)106種、禾本科(Poaceae)88種,三大優(yōu)勢(shì)科共計(jì)308種,占總種數(shù)的37.24%。此外,大于10種的科有13個(gè)(含269種),2~9種的科有53個(gè)(含275種),單種科共38個(gè)。從屬的構(gòu)成來(lái)看,物種數(shù)最多的是大戟屬(Euphorbia)20種,大于10種的屬共4個(gè),6~9種的屬共11個(gè)(含153種),2~5種的屬有138個(gè)(含355種),單種屬共319個(gè)(表1)。
從引入用途看,園林綠化引入最多,共計(jì)322種(約占38.47%),無(wú)意引入共計(jì)267種,約占31.9%,食用、材用、藥用等分別占總引入數(shù)的10.39%、13.02%、5.97%(圖2)。
除10種植物原產(chǎn)地不詳、11種雜交起源、6種栽培起源外,原產(chǎn)于美洲的歸化植物最多,其中,北美約占21.42%,南美約占20.70%,此后依次為歐洲、溫帶亞洲、非洲、熱帶亞洲,大洋洲和太平洋島嶼起源較少。中國(guó)西南地區(qū)原產(chǎn)地分布趨勢(shì)與西部地區(qū)及全國(guó)趨勢(shì)一致(許光耀等,2019),原產(chǎn)于北美和南美最多,共占44.62%,而西北地區(qū)歸化物種原產(chǎn)于溫帶亞洲和歐洲的物種最多,分別占22.37%和23.14%(圖3)。
2.2 時(shí)間累積特征
共查詢到700種歸化植物的引入時(shí)間,約占總數(shù)的84.64%,其余126種絕大多數(shù)應(yīng)在15世紀(jì)前引入。時(shí)間上,根據(jù)查詢獲得的700種引入時(shí)間統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),最早可追溯到公元前200年(先秦),變化規(guī)律分為兩段(圖4):第一段,從先秦至15世紀(jì),西部地區(qū)歸化植物累積速率較平緩,符合線性擬合(R2=0.985),共累積92種;第二段,在15世紀(jì)后,累積趨勢(shì)符合Logistic曲線(R2=0.994),百余年間累積600余種。歸化植物累積增長(zhǎng)速率在清末迅速增長(zhǎng)(EC20=1895),于民國(guó)時(shí)期(EC50=1936)達(dá)到最大,改革開(kāi)放前期趨于穩(wěn)定(EC80=1977)。
根據(jù)線性擬合和Logistic擬合分析出的四個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn),將引入時(shí)間分為五個(gè)時(shí)間段,對(duì)其原產(chǎn)地和引入用途進(jìn)行分析(圖5)。從原產(chǎn)地來(lái)看,15世紀(jì)前,原產(chǎn)溫帶亞洲的歸化植物最多(約占31.37%),其次是歐洲(約占23.53%)。15世紀(jì)后,隨著新大陸的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致原產(chǎn)于美洲的歸化種數(shù)量快速增加。G檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與其余時(shí)間段相比,1400年以前,原產(chǎn)于溫帶亞洲的比例顯著高于其他地區(qū)(P<0.05),其余時(shí)間段各原產(chǎn)地比例相差不顯著(P>0.05)。
從引入用途來(lái)看,1400年以前,因食用引入的物種最多(36.56%),如葡萄(Vitis vinifera)、茄(Solanum melongena)、西瓜(Citrullus lanatus)、芝麻(Sesamum indicum)等。1400—1977年,園林綠化引入的歸化植物比例達(dá)52.22%,1977年后無(wú)意引入物種最多。G檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),1977年后,無(wú)意引入占比顯著高于其他途徑(P<0.05),其余各時(shí)間段引入用途的相差不顯著(P>0.05)。
2.3 空間分布特征
空間上,西部地區(qū)歸化植物物種數(shù)呈自內(nèi)陸向邊境、自西北向東南遞增的趨勢(shì)(圖6:A,B;表2)。物種數(shù)最多的省份是云南,共614種,占西部地區(qū)歸化植物總物種數(shù)的74.33%,其次是廣西,共579種;最多的地級(jí)市為西雙版納傣族自治州,共396種,約占47.94%,其次是桂林市360種和南寧市342種。物種數(shù)最少的是寧夏和青海,分別為132種和183種;地級(jí)市為那曲地區(qū)、石嘴山市和阿里地區(qū),分別為62種、70種和70種。此外,從省內(nèi)的Jaccard相似性指數(shù)來(lái)看(表2),物種數(shù)最多與最少省份相似性指數(shù)為0.19,整體存在由物種數(shù)高的地區(qū)向物種數(shù)低的地區(qū)擴(kuò)散的趨勢(shì)。物種數(shù)最多的云南與廣西,其相似性指數(shù)高達(dá)0.69,物種數(shù)最少的寧夏和青海的相似性指數(shù)也達(dá)0.53,說(shuō)明存在相鄰區(qū)域相似性高的趨勢(shì)。
歸化植物密度(物種數(shù)與面積之比)呈自西北向東南的遞增趨勢(shì),(圖6:C,D)。密度最高的是重慶(41.16種·萬(wàn)km-2);其次是廣西(24.39種·萬(wàn)km-2)和貴州(22.20種·萬(wàn)km-2),地級(jí)市是北海市(578.4種·萬(wàn)km-2)和防城港市(306.2種·萬(wàn)km-2);內(nèi)蒙古(1.71種·萬(wàn)km-2)和那曲地區(qū)(1.4種·萬(wàn)km-2)是密度最小的區(qū)和地級(jí)市。從省(區(qū))內(nèi)分布來(lái)看,陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆、西藏、貴州、內(nèi)蒙古8省(區(qū))的省會(huì)城市密度高于省(區(qū))內(nèi)其他地級(jí)市。
2.4 空間分布影響因素分析
分類回歸樹(shù)分析表明,年降水量、GDP、年均氣溫和耕地比例是影響歸化植物空間分布格局的主要因素。年降水量越小的地區(qū)歸化物種數(shù)越低,GDP越高的地區(qū)歸化物種數(shù)越高。當(dāng)年降水量小于618.52 mm且GDP小于492.34億元時(shí),歸化物種數(shù)最少(平均約79.74種),如海東地區(qū)、阿勒泰地區(qū)等;降水量較高且經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)歸化物種數(shù)最多(平均約283.00種),如西安市、成都市、昆明市等;在降水量較高且經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū),年均氣溫成為影響歸化植物數(shù)量的關(guān)鍵因素,氣溫越高的地區(qū)歸化物種數(shù)越高,當(dāng)年均氣溫小于16.75 ℃時(shí),平均歸化物種數(shù)為250.14種,如西雙版納傣族自治州、梧州市、北海市等;年均氣溫小于16.75 ℃時(shí),耕地比例越高的地區(qū)物種數(shù)低(圖7)。
3 討論與結(jié)論
3.1 時(shí)間累積特征分析
15世紀(jì)前,外來(lái)植物的傳入途徑較少, 人類活動(dòng)干擾程度較低,西部地區(qū)歸化植物累積較少,原產(chǎn)于溫帶亞洲的比例顯著高于其他時(shí)期,但累積速率平穩(wěn)增長(zhǎng)。陸上絲綢之路增加了傳入食用或無(wú)意引入的歸化植物。據(jù)統(tǒng)計(jì),中國(guó)現(xiàn)有的農(nóng)作物中半數(shù)以上為外來(lái)植物,而在明朝(1368年)以前,大部分是通過(guò)陸上絲綢之路傳入(劉啟振和王思明,2016)。此外,其多數(shù)原產(chǎn)于亞洲西部地區(qū)及地中海沿岸,來(lái)自歐亞大陸的歸化植物有著相似的生活史,能快速適應(yīng)新的生長(zhǎng)環(huán)境。
15世紀(jì)后,西部地區(qū)歸化植物因園林綠化引入的比例近半數(shù)。隨著通商口岸及殖民地的增加,由于交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)交流以及殖民者自身需求,引入了大量外來(lái)植物,使西部地區(qū)歸化植物增長(zhǎng)速率在清末開(kāi)始爆發(fā)式增長(zhǎng)(EC20=1895),并在民國(guó)時(shí)期(EC50=1936)達(dá)到最大。國(guó)內(nèi)植物學(xué)研究的發(fā)展和中國(guó)植物學(xué)會(huì)的成立(肖蕾,2014),使大量植物信息被集中收集和記錄,雖然會(huì)造成一定的統(tǒng)計(jì)偏差, 但也促使了其增長(zhǎng)速率于1936年達(dá)到最大值。值得注意的是,1977年后,隨著改革開(kāi)放,西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)逐漸發(fā)展,人口流動(dòng)增大,其無(wú)意引入占比也顯著高于其他途徑。然而,較早歸化的植物會(huì)占據(jù)大量空余生態(tài)位,阻止了其他植物歸化,雖使得1977年后增長(zhǎng)速率逐步趨于穩(wěn)定(EC80=1977),但仍然有歸化的風(fēng)險(xiǎn)。這與前人研究結(jié)果一致,一定時(shí)期歸化植物增長(zhǎng)速率與當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r有密切的聯(lián)系(Cabra-Rivas et al., 2016),貿(mào)易活動(dòng)是影響外來(lái)植物入侵和擴(kuò)散的重要因素(蒙彥良和陳鳳新,2020)。
進(jìn)入21世紀(jì),根據(jù)Logistic模型顯示,當(dāng)前西部地區(qū)歸化物種處于增長(zhǎng)速率逐步穩(wěn)定的階段。國(guó)家檢驗(yàn)檢疫政策逐步健全,對(duì)動(dòng)植物檢疫更加嚴(yán)格,植物引種逐漸規(guī)范,使有意引入和馴化的歸化植物增長(zhǎng)速率降低(何佳瑤等,2019)。雖然植物檢疫工作在近年來(lái)取得一定成效,對(duì)抵御外來(lái)生物入侵起著重要作用,但仍然存在的入侵風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。此外,隨著全球化的進(jìn)一步發(fā)展,“一帶一路”政策的實(shí)施以及國(guó)際貿(mào)易往來(lái)的進(jìn)一步加強(qiáng),西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展必將迎來(lái)新的局面 (任保平等,2019)。經(jīng)濟(jì)及交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,人口流動(dòng)及對(duì)外交流的增加等愈發(fā)頻繁的人類活動(dòng),也會(huì)增加有意或無(wú)意引入外來(lái)種,從而可引發(fā)歸化植物累積速度再次加快的風(fēng)險(xiǎn),為植物入侵提供可乘之機(jī)。
3.2 空間分布特征分析
從12個(gè)省(區(qū))分布看,有8個(gè)省會(huì)城市歸化植物密度最高,表現(xiàn)出明顯的強(qiáng)省會(huì)現(xiàn)象。省會(huì)城市中,園林綠化是歸化植物最主要的引入用途,同一般城市相比,省會(huì)城市具有更完善的基礎(chǔ)設(shè)施和更豐富的資源,城市景觀建設(shè)中園林植物的應(yīng)用更加豐富,受人類活動(dòng)影響更大,在獲得更多資源的同時(shí)也給植物歸化帶來(lái)更多的機(jī)會(huì)。
港口、口岸及邊界城市擁有特殊的地理位置,豐富的旅游資源和頻繁的國(guó)際交流等條件,增加了植物歸化的可能性(Foxcroft et al., 2017),這也是北海市和防城港市歸化種密度最高的原因。值得注意的是,西雙版納傣族自治州位于全球生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)之一的Indo-Burma內(nèi)(Myers et al., 2000),作為中國(guó)陸地生物多樣性保護(hù)的關(guān)鍵地區(qū)(Tang et al, 2006),也是西部地區(qū)歸化植物數(shù)量最多的地級(jí)市,占西部地區(qū)總數(shù)近50%。其原因除了獨(dú)特的地理位置和適宜的氣候條件外,其中的絕大多數(shù)外來(lái)植物是由于植物園的長(zhǎng)期引種而歸化,位于勐臘縣境內(nèi)的中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園是西雙版納引種外來(lái)植物最多的機(jī)構(gòu)(李園等,2006)。植物園所在地會(huì)成為歸化植物的分布熱點(diǎn)區(qū)域,國(guó)內(nèi)植物園的平均物種數(shù)在3 000左右,西雙版納熱帶植物園約5 000種,其中有1/3是外來(lái)植物(He, 2002)。植物的收集、引種和馴化是植物園的重要任務(wù),長(zhǎng)期引種使外來(lái)植物豐富了植物物種多樣性,但同時(shí)也帶來(lái)了對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害。因此,各省會(huì)、港口城市需重點(diǎn)防范,植物園引種應(yīng)更加警惕。
與前人研究結(jié)果一致,氣候和人類干擾對(duì)生物入侵進(jìn)程的影響尤為明顯(吳昊和丁建清,2014)。回歸樹(shù)分析表明,年降水量、GDP和年均氣溫是主要驅(qū)動(dòng)因素。耕地比例的增高會(huì)阻礙外來(lái)植物的歸化,一般來(lái)說(shuō)耕地多的地方欠發(fā)達(dá),干擾相對(duì)較弱,且?guī)浊甑母N過(guò)程中,雜草類植物早就占據(jù)了作物之外的空余生態(tài)位,阻止了其他植物的歸化(Van Kleunen et al., 2015)。
總體來(lái)說(shuō),我國(guó)西部地區(qū)地形特殊,青藏高原的隆起形成了獨(dú)特的高原氣候,直接影響了降水量,形成西北的干旱氣候(范廣州和程國(guó)棟,2003),海拔高的地區(qū)人口稀少,人類活動(dòng)影響較小,使歸化植物數(shù)量較少。某種程度上來(lái)說(shuō),地形是影響西部地區(qū)歸化植物數(shù)量最重要的因素,值得在后續(xù)研究中對(duì)其進(jìn)一步深化。寧夏、青海、新疆等地區(qū)調(diào)查頻率較少,調(diào)查區(qū)域往往受時(shí)間、頻率、交通等影響(Hyndman et al., 2015),信息收集不夠全面,植物標(biāo)本也存在物種鑒定錯(cuò)誤、信息記錄不詳?shù)葐?wèn)題,導(dǎo)致本文統(tǒng)計(jì)結(jié)果存在一定的不確定性,需在今后的研究中持續(xù)完善。
綜上所述,中國(guó)西部地區(qū)共統(tǒng)計(jì)到歸化植物826種,原產(chǎn)于美洲的最多,園林綠化是主要的引入用途。西部地區(qū)歸化植物空間分布整體上呈西北向東南、內(nèi)陸向邊境遞增的趨勢(shì),年降水量和GDP是其最主要的影響因素,景觀建設(shè)、對(duì)外貿(mào)易、大型植物園和調(diào)查頻次會(huì)影響歸化植物省內(nèi)空間分布格局。當(dāng)前西部地區(qū)的歸化物種累積速率趨于平緩,但隨著“一帶一路”政策的實(shí)施和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,西部地區(qū)尤其是省會(huì)城市歸化植物累積速度可能會(huì)增快,相關(guān)部門仍需保持警惕。此外,西部地區(qū)特殊的地形, 在一定程度上直接影響降水、 氣溫及人口分布,其對(duì)歸化植物累積的影響值得進(jìn)一步探討。調(diào)查較少而數(shù)據(jù)缺乏的地區(qū)(如寧夏、青海等地)需增加調(diào)查頻次,以降低統(tǒng)計(jì)誤差,為西部地區(qū)歸化物種名錄編制及植物入侵的預(yù)測(cè)、預(yù)防及管理提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。
參考文獻(xiàn):
ANSONG M, PERGL J, ESSL F, et al., 2019. Naturalized and invasive alien flora of Ghana[J]. Biol Invasions, 21(3): 669-683.
BLACKBURN TM, PYEK P, BACHER S, et al., 2011. A proposed unified framework for biological invasions[J]. Trend Ecol Evol, 26(7): 333-339.
CABRA-RIVAS I, SALDANA A, CASTRO-DIEZ P, et al., 2016. A multi-scale approach to identify invasion drivers and invaders’ future dynamics[J]. Biol Invasions, 18(2): 411-426.
DE′ATH G, FABRICIUS KE, 2000. Classification and regression trees: a powerful yet simple technique for ecological data analysis[J]. Ecology, 81(11): 3178-3192.
EVINER VT, GARBACH K, BATY JH, et al., 2012. Measuring the effects of invasive plants on ecosystem services: challenges and prospects[J]. Invasive Plant Sci Manag, 5(1): 125-136.
FAN GZ, CHENG GD, 2003. Reason analysis of the influence of Qinghai-Xizang Plateau uplifting on arid climate forming in northwest China (I): Influence on general circulation of atmosphere[J]. Plateau Met, 22(S1): 45-57. [范廣洲, 程國(guó)棟, 2003. 青藏高原隆升對(duì)西北干旱氣候形成影響的模擬(I):對(duì)大氣環(huán)流影響[J]. 高原氣象, 22(S1): 45-57.]
FOXCROFT LC, PYEK P, RICHARDSON DM, et al., 2017. Erratum to: plant invasion science in protected areas: progress and priorities[J]. Biol Invasions, 19(8): 2503-2505.
HASSAN MO, MOHAMED HY, 2020. Allelopathic interference of the exotic naturalized Paspalum dilatatum Poir. threatens diversity of native plants in urban gardens[J]. Flora, 266(2020): 151593.
HE JY, CHEN K, PAN XB, et al., 2019. Analysis of plant pest interception at China’s ports of entry during 2016-2017[J]. Plant Quarant, 33(6): 34-37. [何佳遙, 陳克, 潘緒斌, 等, 2019. 2016—2017年中國(guó)進(jìn)境植物疫情截獲情況分析[J]. 植物檢疫, 33(6): 34-37.]
HE SA, 2002. Fifty years of botanical gardens in China[J]. Acta Bot Sin, 9(44): 1123-1133.
HYNDMAN RJ, MESGARAN MB, COUSENS RD, 2015. Statistical issues with using herbarium data for the estimation of invasion lag-phases[J]. Biol Invasions, 17(12): 3371-3381.
INDERJIT, PERGL J, VAN KLEUNEN M, et al., 2018. Naturalized alien flora of the Indian states: biogeographic patterns, taxonomic structure and drivers of species richness[J]. Biol Invasions, 20(6): 1625-1638.
LI DL, 2014. China’s annual economic losses due to alien biological invasion exceed 200 billion yuan[J]. Guangxi Qual Super Guide Periodical, (11): 30. [李大林, 2014. 我國(guó)每年因外來(lái)生物入侵經(jīng)濟(jì)損失超兩千億元[J]. 廣西質(zhì)量監(jiān)督導(dǎo)報(bào), (11): 30.]
LI Y, WU ZL, LI LS, et al., 2006. A preliminary study on species diversity usage and ecological impact of alien plants in Xishuangbanna[J]. J Plant Resour Environ, 15(2): 68-72. [李園, 吳兆錄, 李麗莎, 等, 2006. 西雙版納外來(lái)植物的物種多樣性、用途和生態(tài)危害的初步研究[J]. 植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào), 15(2): 68-72.]
LIU QZ, WANG SM, 2016. The extraterritorial crops introduced into China via the Silk Road[J]. Chin Wild Plant Resour, 35(6): 5-20. [劉啟振, 王思明, 2016. 陸上絲綢之路傳入中國(guó)的域外農(nóng)作物[J]. 中國(guó)野生植物資源, 35(6): 5-20.]
LOH WY, 2011. Classification and regression trees[J]. WIREs: Data Mining Knowl Discov, 1(1): 14-23.
MENG YL, CHEN FX, 2020. Changes and growth forecast of invasive plants in China from the perspective of trade[J]. Plant Quarant, 34(2): 1-8. [蒙彥良, 陳鳳新, 2020. 貿(mào)易視角下中國(guó)外來(lái)植物的變化及其增長(zhǎng)預(yù)測(cè)[J]. 植物檢疫, 34(2): 1-8.]
MYERS N, MITTERMEIER RA, MITTERMEIER CG, et al., 2000. Biodiversity hotspots for conservation priorities[J]. Nature, 403(6772): 853-858.
PYEK P, PERGL J, ESSL F, et al., 2017. Naturalized alien flora of the world: Species diversity, taxonomic and phylogenetic patterns, geographic distribution and global hotspots of plant invasion[J]. Preslia, 89(3): 203-274.
REN BP, ZHANG Q, 2019. Achievements, experiences and transition of economic development in the western region in 20 years of development of western China[J]. J Shaanxi Norm Univ(Philos Soc Sci Ed), 48(4): 46-62. [任保平, 張倩, 2019. 西部大開(kāi)發(fā)20年西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的成就、經(jīng)驗(yàn)與轉(zhuǎn)型[J]. 陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版), 48(4): 46-62.]
SUN J, YANG GF, CHEN YC, et al., 2009. Exotic plants in the Jinfo Mountain Nature Reserve: Species ascertain and their distribution[J]. Acta Pratacul Sin, 18(3): 34-42. [孫娟, 楊國(guó)峰, 陳玉成, 等, 2009. 金佛山自然保護(hù)區(qū)外來(lái)入侵植物種及其分布情況[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 18(3): 34-42.]
TANG SC, L SH, HE CX, et al., 2008. The alien invasive plants in Guangxi[J]. Guihaia, 28(6): 775-779. [唐賽春, 呂仕洪, 何成新, 等, 2008. 廣西的外來(lái)入侵植物[J]. 廣西植物,? 28(6): 775-779.]
TANG ZY, WANG ZH, ZHENG CY, et al., 2006. Biodiversity in China’s mountains[J]. Front Ecol Environ, 4(7): 347-352.
VAN KLEUNEN M, DAWSON W, ESSL F, et al., 2015. Global exchange and accumulation of non-native plants[J]. Nature, 525(7567): 100-103.
VINOGRADOVA Y, PERGL J, ESSL F, et al., 2018. Invasive alien plants of Russia: insights from regional inventories[J]. Biol Invasions, 20(8): 1931-1943.
WAN FH, GUO JY, WANG DH, 2002. Alien invasive species in China: Their damages and management strategies[J]. Biodivers Sci, 10(1): 119-125. [萬(wàn)方浩, 郭建英, 王德輝, 2002. 中國(guó)外來(lái)入侵生物的危害與管理對(duì)策[J]. 生物多樣性, 10(1):119-125.]
WEI MY, LIU LP, WEN ZR, 2006. Growth and control of exotic plant in Qiannan areas of Guizhou[J]. Guizhou Agric Sci, 34(2): 35-38. [韋美玉, 劉麗萍, 文治瑞, 2006. 貴州黔南地區(qū)外來(lái)植物逸生機(jī)危害調(diào)查[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué), 34(2): 35-38.]
WU H, DING JQ, 2014. Recent progress in invasion ecology[J]. Chin Sci Bull, 59(6): 438-448. [吳昊, 丁建清, 2014. 入侵生態(tài)學(xué)最新研究動(dòng)態(tài)[J]. 科學(xué)通報(bào), 59(6): 438-448.]
XIAO L, 2014. Botanical society of China during the period of the republic of China[J]. J Hebei N Univ (Soc Sci Ed), 35(3): 43-63. [肖蕾, 2014. 民國(guó)時(shí)期的中國(guó)植物學(xué)會(huì)[J]. 河北北方學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 35(3): 43-63.]
XU GY, LI HY, MO XQ, et al., 2018. Research review on the advances of the invasive plants and the ecological effects of the related factors concerned[J]. J Safe Environ, 18(1): 375-380. [許光耀, 李洪遠(yuǎn), 莫訓(xùn)強(qiáng), 等, 2018. 入侵植物生態(tài)效應(yīng)及其影響因素研究進(jìn)展[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào), 18(1): 375-380.]
XU GY, LI HY, MO XQ, et al., 2019. Composition and spatial-temporal distribution of Chinese naturalized plants[J]. Acta Phytoecol Sin, 43(7): 601-610. [許光耀, 李洪遠(yuǎn), 莫訓(xùn)強(qiáng), 等, 2019. 中國(guó)歸化植物組成特征及其時(shí)空分布格局分析[J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 43(7): 601-610.]
XUE JR, DONG SR, YIN JH, et al., 1979. Eupatorium coelestium L.: It’s adaptability, damage and control[J]. Acta Bot Yunnan, 1(1): 106-113. [薛紀(jì)如, 董世仁, 印嘉祜, 等, 1979. 紫莖澤蘭的適應(yīng)性能、危害情況及防除措施[J]. 云南植物研究, 1(1): 106-113.]
YAN XL, LIU QR, SHOU HY, et al., 2014. The categorization and analysis on the geographic distribution patterns of Chinese alien invasive plants[J]. Biodivers Sci,22(5): 667-676. [閆小玲, 劉全儒, 壽海洋, 等, 2014. 中國(guó)外來(lái)入侵植物的等級(jí)劃分與地理分布格局分析[J]. 生物多樣性, 22(5): 667-676.]
YAN XL, WANG ZH, MA JS, 2019. The checklist of the naturalized plants in China[M]. Shanghai: Shanghai Science and Technology Press: 1-425. [閆小玲, 王樟華, 馬金雙, 2019. 中國(guó)歸化植物名錄[M]. 上海: 上海科學(xué)技術(shù)出版社: 1-425.]
ZHANG Y, 2007.The exotic plants of Urumqi City[D]. Urumqi: Xinjiang Normal University: 1-67. [張?jiān)矗?2007. 烏魯木齊市外來(lái)植物研究[D]. 烏魯木齊: 新疆師范大學(xué): 1-67.]
(責(zé)任編輯 周翠鳴)
收稿日期:2021-01-29
基金項(xiàng)目:天津市重大科技專項(xiàng)與工程(18ZXSZSF00200) [Supported by Major Key Project and Engineering of Science and Technology? and Projects in Tianjin(18ZXSZSF00200)]。
第一作者: 李龍沁(1997-),碩士研究生,研究方向?yàn)橹参锒鄻有院蜕鷳B(tài)恢復(fù),(E-mail)longq_lee@163.com。
通信作者:李洪遠(yuǎn),博士,教授,研究方向?yàn)樯鷳B(tài)恢復(fù)、植被生態(tài)與濕地生態(tài),(E-mail)eialee@nankai.edu.cn。