重慶武陵山生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)入侵植物現(xiàn)狀及防治對(duì)策研究

唐佳， 鄧洪平， 張家輝， 胡玲，夏常英， 左有為， 王圓圓

1.西南大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.西藏農(nóng)牧學(xué)院 高原生態(tài)研究所，西藏 林芝 860000；3.重慶科學(xué)技術(shù)研究院 低碳與環(huán)保中心，重慶 400715

生物入侵是人為有意或無意的行為及其他自然因素將非本地生物物種引入到新的區(qū)域，在引入?yún)^(qū)建立種群并持續(xù)生存，且進(jìn)一步擴(kuò)散到其他區(qū)域的過程[1].外來物種入侵已成為全球性問題，是當(dāng)前生物多樣性喪失的主要原因之一[2-4].開展入侵物種防控是各國(guó)政府工作的重心之一，并且已成為生物多樣性保護(hù)與農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重點(diǎn)工作[2-8].

武陵山素有“華中動(dòng)植物基因庫”之稱，是我國(guó)亞熱帶森林系統(tǒng)核心區(qū)域、長(zhǎng)江流域重要的水源涵養(yǎng)生態(tài)屏障，區(qū)域內(nèi)物種資源豐富，屬我國(guó)具有全球保護(hù)意義的生物多樣性關(guān)鍵地區(qū)之一.在該區(qū)域開展入侵生物的調(diào)查與評(píng)估，摸清入侵生物分布、動(dòng)態(tài)變化和危害程度，提出相關(guān)的防控對(duì)策建議，對(duì)強(qiáng)化國(guó)家和地方生態(tài)環(huán)境管理決策能力，提升原生生物多樣性和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[9-11].

1 研究區(qū)域

武陵山區(qū)位于北緯27°10′～31°28′，東經(jīng)106°56′～111°49′，平均海拔1 000 m左右，山脈貫穿黔東、湘西、鄂西、渝東南地區(qū)，長(zhǎng)度約420 km.氣候?qū)俚湫蛠啛釒ь愋停昶骄鶞囟仍?3～16 ℃之間，年降水量1 100～1 600 mm，無霜期280 d左右.根據(jù)《中國(guó)生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域范圍》(生態(tài)環(huán)境部公告 2015年第94號(hào))區(qū)劃，武陵山生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)地跨湖北、湖南、重慶、四川、貴州5省(市).重慶市涉及8個(gè)區(qū)縣，即黔江區(qū)、江津區(qū)、南川區(qū)、武隆縣、石柱縣、秀山縣、酉陽縣、彭水縣.本文在重慶市8個(gè)區(qū)縣開展調(diào)查研究.

2 研究方法

1)調(diào)查編目方法.主要采用歷史資料搜集、訪談、標(biāo)本查閱及實(shí)地考察等方法，對(duì)武陵山生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)(以下簡(jiǎn)稱優(yōu)先區(qū))外來入侵植物的分布現(xiàn)狀、生活型、生境、原產(chǎn)地及傳入途徑等進(jìn)行研究.外來入侵植物實(shí)地調(diào)查以區(qū)縣為單位，區(qū)縣以下每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)選擇主要河流、道路、林下、林緣、荒地等生境進(jìn)行樣線調(diào)查[12-15].

2)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法.外來入侵植物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估依據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)——外來物種環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》及文獻(xiàn)[16-17]的方法，構(gòu)建適用于優(yōu)先區(qū)的外來入侵植物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系；采用層次分析法(Analysis hierarchy process，AHP)確定各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重；采用三級(jí)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)各外來入侵植物的入侵史、環(huán)境適應(yīng)性、生長(zhǎng)情況、生物學(xué)特征、擴(kuò)散方式與能力、潛在危害與影響、防控與檢疫難度，對(duì)外來入侵植物的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估；再根據(jù)綜合評(píng)估所得的分值進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分.

3 結(jié)果與分析

3.1 入侵植物的種類組成

實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，優(yōu)先區(qū)內(nèi)有外來入侵植物30科75屬101種.其中，在國(guó)家生態(tài)環(huán)境部公布的入侵植物重點(diǎn)管控名錄中的有8科15屬18種，分別占比26.67%，20%和17.82%，即紫莖澤蘭Ageratinaadenophora、加拿大一枝黃花Solidagocanadensis、土荊芥Chenopodiumambrosioides、空心蓮子草Alternantheraphiloxeroides、反枝莧Amaranthusretroflexus、刺莧Amaranthusspinosus、垂序商陸PhytolaccaAmericana、落葵薯Anrederacordifolia、喀西茄Solanumaculeatissimum、藿香薊Ageratumconyzoides、鉆葉紫菀Astersubulatus、鬼針草Bidenspilosa、大狼杷草Bidensfrondosa、小白酒草(加拿大蓬、小蓬草)Erigeroncanadensis、一年蓬Erigeronannuus、蘇門白酒草Conyzasumatrensis、野燕麥Avenafatua、鳳眼藍(lán)Eichhorniacrassipes這18種危害性較大的植物；在科水平上，這些入侵植物中種類最多的是菊科、莧科和豆科，共47種，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的46.53%；在屬水平上，最多的是莧屬，占優(yōu)先區(qū)總屬數(shù)的6.93%[12-15].

3.2 入侵植物的原產(chǎn)地及傳入途徑分析

對(duì)101種入侵植物的原產(chǎn)地進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，源自美洲的入侵植物最多，共62種，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的61.39%，這可能與重慶的氣候條件及它們自身的生物學(xué)特性密切相關(guān).原產(chǎn)于亞洲和歐洲的入侵植物均為14種，分別占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的13.86%.原產(chǎn)于非洲的入侵植物8種，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的7.92%.原產(chǎn)于大洋洲的入侵植物1種，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的0.99%.有2種入侵植物原產(chǎn)地不詳，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的1.98%(圖1)[12-15].

圖1 重慶武陵山生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)入侵植物原產(chǎn)地

入侵植物的傳入途徑分析表明，有意引入的入侵植物最多，為67種，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的66.34%.無意引入的21種，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的20.79%.自然傳入的10種，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的9.90%.引入途徑不詳?shù)挠?種，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的2.97%.經(jīng)調(diào)查訪談，入侵植物主要是通過植物引種栽培、旅行及交通運(yùn)輸帶入.

3.3 入侵植物的生活型

參照文獻(xiàn)[12-14]，入侵植物的生活型中草本植物最多，有90種，這與草本植物生長(zhǎng)特性密切相關(guān)，能夠在多種生境中生長(zhǎng)使其成為入侵植物中的優(yōu)勝者.其中，一年生草本61種，多年生草本29種；灌木7種，喬木2種，藤本1種(圖2).

圖2 重慶武陵山生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)外來入侵植物生活型

3.4 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分析

評(píng)估體系總分為100分，若分值大于等于40，則風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為高級(jí)，應(yīng)加強(qiáng)管控，嚴(yán)格實(shí)施檢疫；若分值大于等于33，小于40，則風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中級(jí)，需采取相應(yīng)的防范措施；若分值小于33，則風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低級(jí)，可暫不處理，但要注意做好干預(yù)工作.在優(yōu)先區(qū)所涉及的8個(gè)區(qū)縣中，入侵植物在其入侵區(qū)域所造成的危害程度因物種而異.對(duì)優(yōu)先區(qū)101種入侵植物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估表明，低風(fēng)險(xiǎn)外來入侵植物數(shù)量最多，共49種(表1)，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的48.51%，主要是一些在少數(shù)生境中生存的植物，生活力相對(duì)較弱；還有一些受人為活動(dòng)影響大的栽培物種，擴(kuò)散方式主要是人類活動(dòng)，因此對(duì)優(yōu)先區(qū)的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等影響較小，如月見草Oenotherabiennis、留蘭香Menthaspicata、水飛薊Silybummarianum、假連翹Durantaerecta等.中風(fēng)險(xiǎn)入侵植物31種(表1)，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的30.69%，是一些已經(jīng)對(duì)優(yōu)先區(qū)造成一定影響，主要在路邊、林下、林緣、宅旁等生境分布較廣的物種，也有一些具備較強(qiáng)的化感作用，依靠自身生物學(xué)特性在群落中占據(jù)優(yōu)勢(shì).中風(fēng)險(xiǎn)入侵植物如土人參Talinumpaniculatum、土荊芥Chenopodiumambrosioides、綠穗莧Amaranthushybridus、紅花酢漿草Oxaliscorymbosa、雙莢決明Sennabicapsularis、野胡蘿卜Daucuscarota等，其中土荊芥、垂序商陸、野燕麥3種植物在國(guó)家生態(tài)環(huán)境部公布的入侵植物重點(diǎn)管控名錄中危害較大.高風(fēng)險(xiǎn)入侵植物21種(表1)，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的20.79%，對(duì)林業(yè)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的危害較大，包括一些在多種生境中都能生存的或在群落中具有絕對(duì)生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的植物，其中有15種在國(guó)家生態(tài)環(huán)境部公布的入侵植物重點(diǎn)管控名錄中，占高風(fēng)險(xiǎn)入侵植物總數(shù)的71.43%，包括空心蓮子草、紫莖澤蘭、加拿大一枝黃花、反枝莧、刺莧、落葵薯、喀西茄、藿香薊、鉆葉紫菀、鬼針草(婆婆針)、大狼杷草、小白酒草(加拿大蓬、小蓬草)、一年蓬、蘇門白酒草、鳳眼藍(lán)，可見這些在東南沿海一帶危害較大的物種已經(jīng)蔓延至西南地區(qū)，且對(duì)生物多樣性較高的優(yōu)先區(qū)都造成了危害，屬高風(fēng)險(xiǎn)植物[16-24].

將21種高風(fēng)險(xiǎn)入侵植物根據(jù)所在區(qū)縣的分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，生成熱圖(圖3).圖3中顏色色系不同代表入侵種在各個(gè)區(qū)縣的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布率不同，顏色越偏紅色系代表在各區(qū)縣的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布率越低，顏色越偏藍(lán)色系則代表分布率越大.圖3顯示，空心蓮子草、霍香薊、蘇門白酒草、一年蓬、鬼針草、野茼蒿、刺莧、鉆葉紫菀、牛膝菊Galinsogaparviflora的分布范圍極為廣泛，在優(yōu)先區(qū)的8個(gè)區(qū)縣均有分布.本研究在調(diào)查過程中還發(fā)現(xiàn)落葵薯、刺莧等的危害不亞于菊科植物，一方面因其藤本的生物學(xué)特性可迅速覆蓋灌木群落，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)、林業(yè)受害嚴(yán)重；另一方面，刺莧因其植株帶刺，對(duì)動(dòng)物和人類都能造成傷害，因而危害嚴(yán)重.

顏色色系不同代表入侵種在各個(gè)區(qū)縣的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布率不同(圖3右邊圖例所示)，紅色系表示入侵種在各區(qū)縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布率低，顏色越深分布率越低；藍(lán)色系表示入侵種在各區(qū)縣的分布率高，顏色越深分布率越高.

3.5 入侵植物分布情況

3.5.1 各區(qū)縣入侵植物種類組成

在優(yōu)先區(qū)所涉及的8個(gè)區(qū)縣中，武隆區(qū)、酉陽縣的外來入侵植物數(shù)量最多，分別有59種和57種，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的58.42%和56.44%，也即大約一半多的外來入侵植物在這2個(gè)區(qū)縣范圍內(nèi)均有分布，可見這2個(gè)區(qū)縣受外來入侵植物的影響很大，可能與旅游業(yè)的發(fā)展相關(guān)；江津、黔江、南川、彭水4個(gè)區(qū)縣的優(yōu)先區(qū)內(nèi)也涉及很多外來入侵植物，均大于40種，分別占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的48.51%，47.52%，46.53%，44.55%，這與4個(gè)區(qū)縣的地理環(huán)境及生境條件密切相關(guān)；其余2個(gè)區(qū)縣的外來入侵植物低于40種，但即使是外來入侵植物數(shù)目最少的石柱縣，也有37種，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的36.63%.野茼蒿、一年蓬等大面積分布，除了對(duì)農(nóng)業(yè)造成巨大損失外，對(duì)林業(yè)也造成了巨大的影響(圖4).

圖4 重慶武陵山生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)8個(gè)區(qū)縣外來入侵植物總數(shù)對(duì)比

3.5.2 入侵植物分布生境分析

對(duì)入侵植物的生境進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)入侵植物主要分布在農(nóng)田(田邊)、路邊、房前屋后、花壇、林下、林緣、荒地7種生境類型.有96種(約占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的95.05%)入侵植物可以在2種及以上生境中生存.而藿香薊、野茼蒿、落葵屬等可在5種生境中生存，蘇門白酒草、鬼針草等能在4種生境中生存(表1).在7種生境類型中，有占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)88.00%的入侵植物分布在公路邊；其次是荒地，占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)的68.00%.花壇和房前屋后約有占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)48%的外來入侵植物分布；而林下和林緣約有占優(yōu)先區(qū)總種數(shù)24.00%的外來入侵植物分布，遠(yuǎn)不及荒地和農(nóng)田.由此可見，入侵植物的生境分布與人類活動(dòng)密切相關(guān)[25-28].

表1 重慶武陵山生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)入侵植物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果及生境類型

4 入侵植物防治對(duì)策與建議

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，外來植物入侵將日益加劇，帶來的危害亦將變得更加嚴(yán)重，對(duì)外來入侵植物的防控任重道遠(yuǎn).優(yōu)先區(qū)內(nèi)入侵植物在國(guó)家生態(tài)環(huán)境部公布的入侵植物重點(diǎn)管控名錄中有8科15屬18種，針對(duì)外來入侵植物在各區(qū)縣的分布現(xiàn)狀及威脅程度，可采取以下管理和防治對(duì)策：

4.1 加大宣傳力度，提高公眾對(duì)入侵植物的認(rèn)知水平

在實(shí)地調(diào)查過程中，秀山縣、江津區(qū)、黔江區(qū)、酉陽縣等地，很多當(dāng)?shù)鼐用穸及炎宪岳騇irabilisjalapa、雞冠花Celosiacristata、秋英Cosmosbipinnata、鳳眼蓮等作為庭院觀賞植物，有的甚至栽種到后山中，這種公眾自發(fā)播種或栽培的入侵植物，導(dǎo)致入侵進(jìn)一步加劇的情況屢見不鮮[28].外來入侵植物之所以肆虐，很大程度是因?yàn)槿藗兎婪兑庾R(shí)缺失和淡薄.鑒于此，外來入侵植物的防治首先要提高公眾對(duì)入侵植物危害性的認(rèn)識(shí)，必要的手段就是加大宣傳力度，可在各區(qū)縣開展科普活動(dòng)，委托專業(yè)人員制定彩圖集或宣傳視頻，宣傳入侵植物的危害來提高公眾對(duì)入侵植物的認(rèn)識(shí)[28-31].只有發(fā)動(dòng)廣大群眾參與到外來入侵植物的防治過程中來，才能減少紫茉莉、雞冠花、秋英等入侵植物的進(jìn)一步擴(kuò)散和危害.

4.2 開展外來入侵植物普查，摸清本底，推進(jìn)源頭預(yù)防和監(jiān)測(cè)預(yù)警體系建設(shè)

優(yōu)先區(qū)是保護(hù)瀕危動(dòng)、植物及其生態(tài)環(huán)境的重要地區(qū)，在漫長(zhǎng)的歷史演變中保持著其特有的物種和生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)外界破壞后想要自我恢復(fù)非常困難[27-29]，隨著長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶、成渝雙城經(jīng)濟(jì)圈的推進(jìn)，交通便捷可能為外來入侵植物的擴(kuò)散提供更大的便利.本研究結(jié)果表明，優(yōu)先區(qū)各區(qū)縣外來入侵植物均超過30種，它們通過競(jìng)爭(zhēng)排斥本地物種，降低了生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，因此需要在該區(qū)域推動(dòng)多部門聯(lián)合開展外來入侵植物普查，全面摸清外來入侵植物的擴(kuò)散規(guī)律和發(fā)生情況，同時(shí)探索利用衛(wèi)星遙感等信息技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)性、長(zhǎng)期性監(jiān)測(cè)，從而形成系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，以提升外來入侵物種動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警能力[31].另外，外來入侵物種越來越多，因其表型可塑性較強(qiáng)，與本地種相似，且在不同的生境可能表型有所差異，故需采用更多的方法和技術(shù)來識(shí)別、防治.

4.3 提升綜合治理與應(yīng)急控制能力

各區(qū)縣管理機(jī)構(gòu)應(yīng)高度重視對(duì)已有的外來入侵植物的防治及防除工作，可采取人工或機(jī)械清除、化學(xué)防治和生物防治相結(jié)合的方法，對(duì)癥實(shí)施，選擇經(jīng)濟(jì)有效、對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生危害的方法來進(jìn)行清除[30].

優(yōu)先區(qū)內(nèi)8個(gè)區(qū)縣均有分布的牛膝菊、藿香薊、空心蓮子草、鬼針草等惡性入侵植物，它們分布面積大、擴(kuò)散速度快、競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)，對(duì)于分布集中、危害嚴(yán)重的區(qū)域應(yīng)采取機(jī)械清除或化學(xué)防治等方法進(jìn)行集中防除，對(duì)于分布零散的可采取人工鏟除的方式進(jìn)行清除.同時(shí)，防治和清理過程需具持久性，清除過程也不是一蹴而就、一朝一夕的事情[27].例如菊芋屬于宿根性草本植物，無論植株是否開花結(jié)果，其根部依然保持著生命力，來年依然會(huì)萌發(fā)；一年蓬、黑麥草等植物種子數(shù)量多，這些植物一年內(nèi)根本無法全部清除，需要持久性清理.使用化學(xué)防治方法時(shí)還要注意時(shí)間，盡量選擇在入侵植物開花之前施用，以防止種子逃逸，如可在每年4-7月份，小白酒草開花之前對(duì)其使用百草枯進(jìn)行噴灑，防止其利用種子逃逸.為了預(yù)防外來植物的入侵，還應(yīng)積極探索采用適應(yīng)力強(qiáng)的一些本土植物對(duì)荒地、空地等易遭受入侵的生境進(jìn)行恢復(fù)[27].

在對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)入侵植物進(jìn)行防治的同時(shí)，也要重視中、低風(fēng)險(xiǎn)的入侵植物，正因?yàn)楦唢L(fēng)險(xiǎn)入侵植物危害大、受害面積廣、難防治，我們更應(yīng)該吸取教訓(xùn)，將中風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)的入侵植物做好集中治理及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并借助生態(tài)學(xué)模型等手段，做好分布預(yù)測(cè)工作，即使可能存在缺陷，但仍有很大的借鑒意義，至少可以在很大范圍和較短時(shí)間內(nèi)減少外來入侵植物的更大危害[30].例如青葙、千穗谷、銀合歡、刺桐、斑地錦、一串紅等只在少數(shù)生境有分布的低風(fēng)險(xiǎn)植物，這些植物大多為人工引進(jìn)栽培的物種，目前看來對(duì)優(yōu)先區(qū)沒有造成較大的影響，但也要注意管理，建立健全的準(zhǔn)入機(jī)制，避免其以后造成危害.

優(yōu)先區(qū)應(yīng)強(qiáng)化科技支撐，改善技術(shù)手段，逐步形成系統(tǒng)的外來入侵植物預(yù)防、控制、治理機(jī)制，切實(shí)保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和生物安全[30].