湖北省黃岡市農業外來入侵植物組成和分布特征

摘要：為探明湖北省黃岡市農業外來入侵植物的現狀，并探討其組成和分布特征，于2022年在黃岡市135個鄉鎮街道進行踏查，共發現102種入侵植物，涉及30個科、69個屬，主要隸屬于菊科、豆科、莧科、茄科等，麻城市發現的入侵植物種類最多，達到98種，而武穴市最少，僅有50種。在黃岡市各縣（市、區）的鄉鎮街道中，入侵植物的豐度存在顯著差異。蘄春縣的鄉鎮入侵植物種類最多，平均每個鄉鎮有（34.6±2.3）種，而麻城市最少，平均每個鄉鎮有（12.7±0.4）種。而各縣（市、區）入侵植物的種類數與其轄區面積和公路里程呈正相關。在對8個縣（市、區）735個踏查點的8 001個踏查記錄的物種進行生境分析時，發現養殖基地和中轉節點類型生境所分布的入侵植物最多，而農田村莊生境所分布的入侵植物最少，分別為（11.5±0.3）、（11.4±0.2）、（10.3±0.3）種；在進行區域分析時，紅安縣踏查點入侵植物物種數最多，而黃梅縣踏查點的最少，分別為（13.6±0.4）、（9.5±0.3）種，這些差異均具有統計學意義。進一步分析出現頻次最高的10種入侵植物的區域和生境的分布特征，這些植物包括小蓬草（Erigeron canadensis）、空心蓮子草（Alternanthera philoxeroides）、垂序商陸（Phytolacca americana）、一年蓬（E. annuus）、蘇門白酒草（E. sumatrensis）、斑地錦草（Euphorbia maculata）、大白花鬼針草（Bidens alba）、大狼耙草（B. frondosa）、野老鸛草（Geranium carolinianum）和牽牛（Ipomoea nil）；結果顯示，其中6種（空心蓮子草、大白花鬼針草、一年蓬、大狼耙草、蘇門白酒草、野老鸛草）在各縣（市、區）的分布具有顯著差異性。此外，垂序商陸在不同生境間的分布頻率也有顯著差異，特別是在旅游景點和養殖基地的分布頻率顯著高于農田農村。說明黃岡市入侵植物的分布具有明顯的區域性和生境特異性。這些發現可以為制定科學的防控策略提供數據支持。

關鍵詞：農業入侵植物；分布特征；生境；物種豐度；黃岡市

中圖分類號：S451；S181.1" 文獻標志碼：A" 文章編號：1003-935X（2024）04-0034-14

Composition and Distribution Characteristics of Agricultural Alien Invasive Plants in Huanggang City，Hubei Province

ZHANG Jialiang1，ZHOU Yu1，FANG Yuanping1，LI Zhiliang1，WU Xuan2，ZHOU Yang2，HU Zhirui3，CHEN Fei4，XIAO Huagang5，FU Jun1

收稿日期：2024-06-28

基金項目：國家自然科學基金（編號：32171600）。

作者簡介：張家亮（1978—），男，安徽宿州人，博士，講師，主要從事入侵生態學和污染生態學研究。E-mail：jialiangzh@163.com。

通信作者：付 俊，高級實驗師，研究方向為生物多樣性和生物資源調查。E-mail：844715805@qq.com。

（1.Hubei Key Laboratory of Economic Forest Germplasm Improvement and Resources Comprehensive Utilization，

Hubei Collaborative Innovation Center for the Characteristic Resources Exploitation of Dabie Mountains，

Huanggang Normal University，Huanggang 438000，Hubei，China； 2.Huanggang Agricultural Technology

Promotion Center，Huanggang 438000，Hubei，China； 3.Tuanfeng Agriculture and Rural Bureau of Huanggang City，

Hubei Province，Tuanfeng 438899，China； 4.College of Agriculture，Yangtze University，Jingzhou 434023，China；

5.College of Plant Science and Technology of Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）

Abstract：To investigate the current status of agriculture alien invasive plants in Huanggang City，Hubei Province，and explore their composition and distribution characteristics，a survey was conducted in 135 townships and streets of Huanggang City during 2022. A total of 102 invasive plant species were identified，belonging to 30 families and 69 genera，mainly including the families of Asteraceae，Fabaceae，Amaranthaceae，and Solanaceae. Macheng City had the highest number of invasive plant species，reaching 98 species，while Wuxue City had the lowest，with only 50 species. There were significant differences in the abundance of invasive plants among the localities across different counties in Huanggang City. Qichun County had the highest number of invasive plant species per township，averaging （34.6±2.3），while Macheng City had the lowest，averaging （12.7±0.4）. The number of invasive plant species in each county was positively correlated with its area and road mileage. When analyzing the habitats of 8 001 survey records from 735 survey points in 8 counties，it was found that invasive plants were most abundant in habitats such as breeding bases and transit nodes，and least abundant in farmland habitats，with averages of （11.4±0.3），（11.4±0.2），and （10.3±0.3） species，respectively. In regional analysis，the survey points in Hong an County had the highest number of invasive plant species （13.6±0.4），while those in Huangmei County had the lowest （9.5 ±0.3），and these differences were statistically significant. Further analysis of the regional and characteristics of habitat distribution of the 10 most frequently occurring invasive plant species，including Erigeron canadensis，Alternanthera philoxeroides，Phytolacca americana，E. annuus，E. sumatrensis，Euphorbia maculata，Bidens alba，B. frondosa，Geranium carolinianum，and Ipomoea nil，revealed that six of these species （A. philoxeroides，B. alba，E. annuus，B. frondosa，E. sumatrensis，and G. carolinianum） had significant differences in distribution among the counties. Additionally，there were significant differences in the distribution frequency of P. americana across different habitats，particularly being more frequent in tourist attractions and breeding bases than in farmland. This study indicates that the distribution of invasive plants in Huanggang City exhibited clear regional and habitat specificity. These findings provide important data support for formulating scientific prevention and control strategies.

Key words：agricultural invasive plant；distribution characteristics；habitat；species abundance；Huanggang City

生物入侵是指外來物種由其原生存地經由自然或人為途徑遷移到新環境中，對當地的生物多樣性、農林牧漁業生產及人類健康造成的經濟損失或生態災難。隨著全球化的加速和國際貿易的增長，外來入侵物種已成為全球性的環境問題^［1-2］，給世界各國帶來高昂的經濟成本，過去幾十年（1970—2017年）入侵總成本至少達到1.288 萬億美元，年平均成本為 268 億美元，而2017年的年平均成本可能達到1 627億美元^［3］。在我國這一問題尤為嚴重，據估計，我國每年因外來入侵物種造成的經濟損失高達7 000億^［4］。這些物種的擴散對生物多樣性、生態系統服務、農業生產及林業等領域產生了巨大影響^［5-6］?！?019中國生態環境狀況公報》顯示，全國已發現660多種外來入侵物種，其中71種對自然生態系統造成或具有潛在威脅，被列入《中國外來入侵物種名單》^［7-11］?！吨攸c管理外來入侵物種名錄》（2022年）中記錄了59種入侵物種，其中33種為入侵植物^［12］。根據《中國入侵植物名錄》可知，我國的入侵植物有94科450屬806種^［13］。其中，紫莖澤蘭、薇甘菊、鳳眼蓮、豚草等惡性外來入侵植物對農林牧漁生產、生態環境及人類健康造成了嚴重危害^［14-15］。例如，我國因豚草過敏所需的醫療費用高達14.5億元^［16］。這些入侵生物給我國的經濟發展、生態安全和人類健康帶來了巨大的負面影響。

盡管外來入侵植物的危害已引起廣泛關注，但對其入侵動態、分布范圍及對本土生態系統的具體影響的研究^［17-18］仍不足。目前，我國在這方面的基礎調查數據匱乏，這限制了對入侵物種的深入了解和有效管理^［19］。早期調查是關鍵策略之一，特別是在入侵規模較小時，根除工作更有可能成功。然而，隨著入侵面積的增加，根除的難度和成本也隨之上升，對于超過1 000 hm2的大面積入侵，根除幾乎不可能^［20］。為了更好地理解入侵模式并制定有效的管理策略，監測和追蹤新出現的物種是必要的。早期發現和快速響應（early detection and rapid response，EDRR）被認為是入侵植物管理的最佳方式^［21-22］。為了降低外來入侵植物管理時間和經濟成本，對全國進行外來入侵植物普查尤為重要，這不僅可以掌握外來入侵植物物種及分布信息，更有利于發現重要入侵植物的入侵過程動態，在局部區域實現早期發現和快速響應的管理策略。首先，通過全國外來入侵植物普查可全面了解外來入侵植物的種群分布和入侵狀況，及早發現潛在入侵物種。通過系統、科學的調查，能夠為制定預防和控制策略提供可靠的數據支持，及時采取措施，阻止外來入侵植物的擴散和蔓延，減小其對生態環境和生物多樣性的負面影響。其次，通過開展全國性普查工作還能提高公眾對外來入侵植物的防范意識，促進公眾對入侵植物危害的認知，“防”優于“治”，為保護本土生物多樣性、維護生態安全奠定基礎。

在當今時代，可以通過多種渠道獲取關于入侵植物的信息，包括學術文獻、數據庫、政府和環保組織報告、社交媒體和網絡平臺等。這些信息通常來源于實地考察、遙感技術或問卷調查。然而，要想系統全面地掌握某地區外來入侵植物的最新動態，野外實地調查仍是最直接有效的方法。不過，這種方法耗時且成本高，尤其是在廣闊區域進行全面調查時，顯得不太現實。因此，野外抽樣調查成為了一種更高效實用的選擇，它在保證數據質量的同時，能有效控制研究的成本和時間^［23］。鑒于入侵植物種類眾多、分布廣泛且生境類型多樣，農業部門制定了一系列針對不同物種的調查技術規范和標準，例如NY/T 1864—2010《外來入侵植物監測技術規程 紫莖澤蘭》^［24］、NY/T 2530—2013《外來入侵植物監測技術規程 刺萼龍葵》^［25］、NY/T 3960—2021《水生外來入侵植物監測技術規程》^［26］、NY/T 3017—2016《外來入侵植物監測技術規程 銀膠菊》^［27］等。這些技術規程的建立和執行，對于提升我國對特定外來入侵物種的管理水平、確保普查和監測工作的系統化和規范化，以及更有效地進行防控管理，保護生態環境和生物多樣性，都具有重大意義。

《生物安全法》和《外來入侵物種管理辦法》的頒布實施，為外來入侵物種的管理提供了明確的法律規范。這些法規的執行，使得外來入侵生物的普查工作成為法律要求的基礎性任務。為配合農業農村部發起的全國性農業外來入侵物種普查活動，本研究依據農業農村部及自然資源部發布的《農業外來入侵物種普查面上調查技術規程（試行）》^［28］，選取黃岡市外來入侵植物作為研究對象。本研究通過野外實地踏查，收集湖北省黃岡市外來入侵植物的種類、數量和分布范圍等關鍵數據，并分析這些植物在黃岡市的分布特點和生境特性，以期為制定科學的防控策略奠定數據基礎。

1 研究區域與研究方法

1.1 研究區域

黃岡市位于湖北省東部、大別山南麓、長江中游北岸。地理位置為29°45′～31°35′N、114°25′～116°08′E。北接河南，東連安徽，南與鄂州、黃石、九江隔江相望。下轄黃州區、麻城市、武穴市、團風縣、浠水縣、羅田縣、英山縣、蘄春縣、黃梅縣（含龍感湖管理區）、紅安縣。第3次全國國土調查（簡稱“三調”）數據顯示，黃岡市現有耕地48.52萬hm2，其中水田32.20萬hm2，園地7.36萬hm2，林地75.94萬hm2，草地1.13萬hm2、濕地0.68萬hm2、城鎮村及工礦用地16.31萬hm2、交通運輸用地3.37萬hm2、水域及水利設施用地18.72萬hm2^［29］。

1.2 研究方法

1.2.1 關鍵節點選擇

依據《農業外來入侵物種普查面上調查技術規程（試行）》^［28］，本研究在每個縣域選擇關鍵區域，將交通要道進出縣域的起止點、河流進出縣域的起止點、水庫及湖泊的入水口和出水口、車站、碼頭、機場、邊民互市區域、生產資料集散地、快遞公司包裹集散地等列為踏查關鍵節點；同時將大型養殖基地、種植基地（果園、蔬菜基地、農業設施建設點）、旅游景點及大面積農田也列入關鍵節點（此后稱“踏查點”）。在踏查位點1～5 km范圍內進行踏查，重點踏查農田生態系統、漁業水域等生產活動中心。

1.2.2 踏查方法

依據農業生態系統中外來入侵植物生物學和生態學特性，本研究選擇大多數植物花果期展開調查，即2022年6—10月。依據踏查點生境類型，在踏查區域內選擇合適的方法進行踏查，例如在旱地、水澆地、果園、茶園等采用對角線法或“Z”字路線法；在水庫、湖泊、坑塘、水田等可采用三線法或對角線法；在鐵路用地、公路用地、農村道路、河流、溝渠等則采用平行線法沿兩邊踏查。踏查內容：調查時記錄踏查點的地理信息（經緯度、海拔）、生境類型、踏查面積，外來入侵植物種類、危害對象及危害程度等信息，獲得每個踏查點的入侵植物種類數。

1.3 數據處理與分析

1.3.1 比較各縣（市、區）行政區域入侵植物豐度 按鄉鎮統計入侵植物種類數，并以縣域分組，以分析黃岡市不同縣（市、區）外來入侵植物的分布情況，并以黃岡市全國第3次國土調查的數據^［30-39］為基礎，使用Pearson相關性分析黃岡市各縣（市、區）總的入侵植物種數與土地利用、人口和經濟因素之間的相關性。

1.3.2 分析踏查點入侵植物的豐度及生境的分布特征 按踏查點統計入侵植物種類數，以縣域為分組單位，統計各踏查點的物種數，進而比較黃岡市各縣（市、區）外來入侵植物的發生程度。并將踏查點分為5個大的生境類型：中轉節點（如道路起點、河流、湖泊水庫、交通站點等）、農田農村（如小型菜園、荒地、村莊等）、種植基地（果園、蔬菜基地、農業設施）、養殖基地（如養雞場、養豬場）、旅游景點。由于麻城市和蘄春縣缺少詳細踏查點信息數據，這2個地區未被納入分析。用單因素方差分析（One-Way ANOVA）或非參數檢驗（Kruskal-Wallist Test）方法比較各組間的差異。

1.3.3 分析高頻次外來入侵植物分布特征并計算出現頻率 分析出現次數最高的前10種（Top10）入侵植物的分布區域及生境，并計算其在各縣（市、區）或生境中的出現頻率。以物種出現頻率分析物種分布區域或生境的分布特征，物種A出現頻率計算方法：該區域或生境類型中物種A出現的次數/該區域或生境類型中踏查點數。同樣地，用上述方法比較各組間差異。

2 結果與分析

2.1 黃岡市外來入侵植物踏查結果

在黃岡市135個鄉鎮街道進行踏查，共獲得102種入侵植物，涉及30個科、69個屬，主要隸屬于菊科、豆科、莧科、茄科等（表1、表2）。入侵植物在各縣（市、區）的物種豐度差異較大，麻城市發現的種類最多，達到98種，而武穴市發現的種類最少，僅有50種，其余各縣（市、區）入侵植物種數分別是蘄春縣75種、英山縣72種、黃梅縣72種、團風縣70種、黃州區64種、浠水縣62種、紅安縣60種、羅田縣59種。

將本次踏查結果與《中國入侵植物名錄》^［13］中記錄的湖北省118種入侵植物進行對比，發現有48種在此次調查中未被記錄，同時新增了32種入侵植物。這一差異可能與筆者所在課題組選擇的農業生態系統調查點的生境特性及踏查范圍有關。自《中國入侵植物名錄》出版以來，已有一段時間，入侵植物名錄的更新和物種記錄的波動均屬正?，F象。此外，某些物種在單次踏查中未被記錄到，可能與踏查時的生境選擇和踏查強度有關。

在這102種入侵植物中，菊科的植物種類最為豐富，共有26種，占所有入侵植物種類的25.49%。緊隨其后的是豆科（9種，8.82%）、莧科（8種，7.84%）、茄科（6種，5.88%）。而車前科、大戟科、禾本科、柳葉菜科和旋花科各有5種入侵植物，占比均為4.90%（表2）。本調查研究發現菊科、豆科、莧科和茄科的外來入侵植物共計49種，占總數的48.04%， 是黃岡市農業生態系統主要外來入侵植物，與閆小玲等的研究結果^［40-41］相似。閆小玲等通過文獻資料統計、野外調查和標本信息查閱，發現72科285屬515種外來入侵植物，菊科、豆科和禾本科構成了我國外來入侵植物主體，3科占據總數的43.1%^［40］；曹婧等基于文獻報道和數據庫資料的研究，發現我國草地外來入侵植物183種，菊科47種，禾本科30種，豆科21種，3科植物構成我國草地外來入侵植物主要組成部分^［41］。

2.2 調查區域鄉鎮入侵植物的豐度分析

黃岡市各縣（市、區）的鄉鎮入侵植物數存在顯著差異（Plt;0.05），蘄春縣鄉鎮平均入侵植物數最高達到（34.6±2.3）種，麻城市鄉鎮平均入侵植物數最低，為（12.7±0.4）種（圖1）。結果顯示，盡管麻城市的入侵植物種數最多，但每個鄉鎮的外來入侵植物種數相對較少，這表明入侵植物在麻城市分布物種重疊性不高。

2.3 縣域入侵植物物種豐度與轄區面積及土地利用形式分析

在分析各縣（市、區）外來入侵植物種數與國土面積及國土利用形式時，發現外來入侵植物物種數與各縣（市、區）的林地面積（r=0.637 1，P=0.047 6）、各縣（市、區）轄區內公路里程（r=0.646 6，P=0.043 3）、各縣（市、區）行政面積（r=0.655 6，P=0.039 6）、“三調”國土利用總面積（r=0.642 4，P=0.045 2）具有正相關性（圖2）。林地面積與外來入侵植物種數呈正相關性，而調查區域主要集中在農業生態系統和村莊城鎮，與林地關系不大，所以入侵植物物種數與林地面積的相關性，可能是因為林地面積與行政面積（r=0.915 611，Plt;0.001）或“三調”國土利用總面積（r=0.912 989，Plt;0.001）呈正相關。而轄區內公路建設里程可以間接反映出該轄區內人類的活動強度，與外來入侵物種的數量和分布有著密切的聯系^{［2，42］}，本研究發現轄區內公路里程與外來入侵植物數量呈正相關（圖2-B）。在全國范圍內我國各省外來入侵植物物種數和省域面積沒有明顯相關關系，這是由于地理氣候、人類活動強度等因素成了較大尺度區域內影響入侵生物種數的因素， 而在地理氣候很相似的較小區域內，轄區面積和入侵物種數量關系與生態學中種與面積的關系相似。本研究發現入侵植物種數與轄區面積呈正相關關系，轄區面積越大擁有的外來入侵植物種類也越多。外來入侵生物數量與轄區面積和轄區公路里程具有密切關系^{［2，42］}。

2.4 踏查點入侵植物豐度分析

由于缺少麻城市和蘄春縣踏查點生境和外來入侵植物種數的具體信息，所以，在分析踏查位點入侵植物分布特征時，使用了其余8個縣（市、區）735個位點的8 001條入侵植物信息進行分析。結果表明，不同生境間踏查點的入侵植物豐度也有顯著差異，養殖基地、中轉節點的調查位點物種數顯著高于農田村莊生境，而旅游景區和種植基地介于兩者之間（圖3-A），這表明不同生態環境對入侵植物的分布和數量有顯著影響。而黃岡市各縣（市、區）的踏查點入侵植物物種數也存在顯著差異（Plt;0.05），紅安縣調查位點物種數最高，為（13.6±0.4）種，黃梅縣最低，為（9.5±0.3）種（圖3-B），這表明不同縣（市、區）受到外來入侵植物侵擾程度不同。

2.5 高頻入侵植物的區域和生境分析

通過統計8 001條外來入侵植物記錄，選出頻次最高的10種入侵植物進行區域分布和生境的分布特征分析，這10種外來入侵植物分別是小蓬草（632種）、空心蓮子草（533種）、垂序商陸（489種）、一年蓬（470種）、蘇門白酒草（425種）、斑地錦草（305種）、大白花鬼針草（304種）、大狼耙草（293種）、野老鸛草（232種）、牽牛（226種）。這10種入侵植物是該地區最常見的入侵植物種類，也是最主要的入侵植物，它們對當地生態系統的威脅較大。

在分析這些外來入侵植物在各縣（市、區）分布差異時，發現有6種入侵植物在各縣（市、區）間差異極顯著，分別為空心蓮子草、大白花鬼針草、一年蓬、大狼耙草、蘇門白酒草和野老鸛草（表3）?？招纳徸硬菰邳S州區和武穴市出現的頻率顯著高于在羅田縣和英山縣出現的頻率（圖4-A），大白花鬼針草在羅田縣、英山縣出現的頻率顯著高于在黃梅縣和紅安縣出現的頻率（圖4-B）； 一年蓬在武穴市、紅安縣、黃州區、羅田縣、英山縣出現的頻率顯著高于在團風縣和黃梅縣出現的頻率（圖4-C）；大狼耙草在黃梅縣、團風縣、黃州區、浠水縣出現的頻率顯著高于在羅田縣、武穴市和英山縣出現的頻率（圖4-D）；蘇門白酒草在黃州區、羅田縣、英山縣出現的頻率顯著高于在武穴市、浠水縣、團風縣、黃梅縣和紅安縣出現的頻率（圖4-E）；野老鸛草在紅安縣和武穴市出現的頻率顯著高于在其他縣（市、區）出現的頻率（圖4-F）。

這些分布特征可能與當地的環境條件、入侵植物在該地區的入侵時間、入侵習性及人為干預等因素密切相關。例如，空心蓮子草在黃州區和武穴市的高頻率與羅田縣和英山縣的低頻率形成鮮明對比，因為羅田縣和英山縣為山區丘陵地區，而黃州區和武穴市為平原區域。這些發現對于制定針對性的入侵植物管理和控制策略具有重要意義，有助于優化資源分配和提高生態保護效率。

在分析這10種外來入侵植物在區域內5種大類型生境間差異時，由圖5可知，僅有垂序商陸在生境間出現頻率有顯著性差異（Plt;0.05），它在旅游景點和養殖基地出現的頻率顯著高于在農田農村出現的頻率，而其他入侵植物在生境類型間分布差異不顯著。這一發現對于理解垂序商陸的生態偏好和制定針對性的生態管理措施具有指導意義。

對高頻或具有重大經濟和生態影響的入侵植物進行區域和生境分析十分重要，這有利于防控資源的合理分配，允許優先關注這些高頻或具有重大經濟和生態影響的入侵植物，掌握生態風險較大的區域，從而提高管理效率。此外，針對生態和經濟影響顯著的外來入侵植物進行分析，對于揭示入侵植物的分布模式、評估其對當地生態系統的風險極為關鍵。這有助于制定針對性的管理和控制措施，以保護受影響的生態系統。

3 結論

黃岡市不同縣（市、區）的外來入侵植物種類數量存在顯著差異，其中麻城市記錄的入侵植物種類最多，而武穴市記錄的種類最少。外來入侵植物區域分布及其生境的分布特征在黃岡市也存在顯著性差異。黃岡市入侵植物種類數量與轄區面積和土地利用形式相關：轄區面積越大，轄區公路里程越大，外來入侵植物種類越多。在黃岡市記錄的入侵植物中，菊科植物的種類數量最為豐富，其次是豆科、莧科和茄科，這些科的植物對黃岡市的生態系統構成重要的入侵壓力。

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