東北三省外來種子植物種類調(diào)查與分析

郭婷婷, 齊淑艷,2, 董晶晶

(1. 沈陽大學 生命科學與工程學院, 遼寧 沈陽 110044;2. 遼寧省城市有害生物治理與生態(tài)安全重點實驗室, 遼寧 沈陽 110044)

隨著世界經(jīng)濟一體化進程的加快,國家和地區(qū)間農(nóng)副產(chǎn)品的貿(mào)易往來和植物引種栽培日趨頻繁,加之人們對自然環(huán)境的干擾力度日趨加大,為外來種子植物的入侵提供了有力的條件.

外來植物是指非本地的鄉(xiāng)土植物由于環(huán)境的變遷和人為活動,自外地或國外傳入或遷入的植物[1].外來入侵植物指通過有意或無意的人類活動在自然分布區(qū)域外的自然、半自然生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)環(huán)境中建立種群,并對引進地的生物多樣性造成威脅、影響或破壞的外來種子植物[2].外來入侵植物引進新的棲境后,脫離了人為控制逸為野生,在適宜的氣候、土壤、水分及傳播條件下進行擴散,成為大面積單優(yōu)群落,破壞了當?shù)貏又参?危害了當?shù)貫l危動植物的生存,造成生物多樣性喪失的結(jié)果稱之為外來植物入侵[3].本文所指外來種子植物是指原產(chǎn)地不在中國的外來種子植物.外來入侵植物能夠在自然條件下生存和繁殖,入侵力和競爭力很強,不僅導致生物多樣性的減少或喪失,而且嚴重威脅生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展,甚至直接影響人類的健康,因此已經(jīng)在全球范圍內(nèi)造成嚴重危害.目前,東北三省外來種子植物的調(diào)查限于局部區(qū)域入侵植物,東北三省范圍內(nèi)的外來種子植物的調(diào)查尚未見全面報道.本文對東北三省外來種子植物進行全面的調(diào)查和統(tǒng)計分析,旨在得到東北三省外來種子植物的本底信息,為進一步研究外來物種并對其加強管理,保障東北三省的生態(tài)和經(jīng)濟建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù).

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 東北三省自然概況

東北三省包括黑龍江、吉林、遼寧三省,南臨渤海、黃海,東臨日本海,與朝鮮、俄羅斯和蒙古接壤.面積約78.73萬km2,位于東經(jīng)120°～135°,北緯38°～56°之間.遼寧省年平均氣溫5～10 ℃,無霜期150～180 d,年降水量多在400～1 200 mm[4].吉林省年平均氣溫為2～6 ℃,無霜期一般為100～160 d,年平均降水量為400～600 mm.黑龍江省年平均氣溫在-4～5 ℃之間,無霜期100～140 d,年降水量為350～800 mm[5].東北三省屬于溫帶季風氣候,四季分明、雨熱同期,地形以平原、山地為主.土壤在平原上為黑土和黑鈣土,山地為暗棕色森林土,在低洼的中西部地區(qū)有大面積鹽堿土發(fā)育.

1.2 研究方法

采用文獻收集、標本館查閱、野外踏查和專家咨詢等多手段相結(jié)合的方式.通過訪問、標本采集、拍攝照片和GPS定位等手段對踏查的結(jié)果進行記錄.采集及引證標本均保存于中國科學院上海辰山植物研究中心標本館.

2 結(jié)果與分析

2.1 東北三省外來種子植物的種類組成

通過對東北三省外來種子植物野外實地調(diào)查和相關(guān)資料的統(tǒng)計(不包括在植物園、種子圃和溫室等隔離種植的引種植物,且原產(chǎn)于國內(nèi)的種,變種、變型及栽培變種和變型未被記錄在內(nèi)),結(jié)果表明,東北三省共有外來種子植物136種,隸屬于32科、92屬.雖然外來種子植物多達32科,但僅菊科、豆科、禾本科、莧科、十字花科、茄科這6大優(yōu)勢科占外來種子植物總種數(shù)的67.7%(圖1).

圖1 外來種子植物各科的數(shù)量分析

在這些大科中,菊科有35種,占總數(shù)的1/4,這是由菊科的生物學特性所決定的,菊科具有生長發(fā)育快、成熟早,瘦果小、產(chǎn)量高,且具有冠毛,種子能借助冠毛隨風傳播,范圍廣,有些種瘦果具有鉤刺,有些種甚至能分泌特殊物質(zhì)抑制其他植物生長,特殊的結(jié)構(gòu)和機制為菊科植物傳播、擴散提供了有利的條件,方便于植物擴大分布面積和占據(jù)居住地[6].豆科和禾本科并列第2位,有13種植物,多為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、園林綠化植物,被廣泛的栽培,并能很好地適應東北地區(qū)的氣候環(huán)境.莧科、十字花科、茄科分列第3位、第4位和第5位,多為常見的雜草,說明這些物種對東北有較好的適應性,其他各科的種數(shù)相差不大.

遼寧省外來種子植物含5種或5種以上的科有6個,共有外來種子植物84種,占總數(shù)的61.8%,含3種或3種以上的屬有7個,共有外來種子植物29種,占總數(shù)的21.3%.吉林省外來種子植物含5種或5種以上的科有4個,共有外來種子植物44種,占總數(shù)的32.4%,含3種或3種以上的屬有4個,共有外來種子植物15種,占總數(shù)的11.0%.黑龍江省外來種子植物含5種或5種以上的科有5個,共有外來種子植物46種,占總數(shù)的33.8%,含3種或3種以上的屬有7個,共有外來種子植物22種,占總數(shù)的16.2%.

遼寧省在科、屬、種三個層次上都接近于東北三省外來種子植物的總數(shù)量,這可能是由于遼寧省南臨黃海和渤海,隔渤海海峽與山東半島遙相呼應,并與河北省和內(nèi)蒙古自治區(qū)毗鄰,東南以鴨綠江為界與朝鮮隔江相望,是南北方向鐵路的交通樞紐,水、陸交通發(fā)達.吉林省與黑龍江省外來種子植物數(shù)量幾乎相同,這兩個地區(qū)位于最北方,長白山、大小興安嶺是重要的天然屏障,交通不便,貿(mào)易往來較遼寧省少.菊科、豆科和禾本科在東北三省各地的分布依然是數(shù)量最多的科,這與總數(shù)量中菊科、豆科和禾本科均為優(yōu)勢科的研究結(jié)果一致.

2.2 東北三省外來種子植物的地理分布

分布于遼寧省有31科,84屬,包含123種,占東北外來種子植物的90.4%、吉林省有22科,56屬,包含76種,占東北外來種子植物的55.9%、黑龍江省有22科、55屬,包含75種,占東北外來種子植物的55.1%(圖2).

圖2 外來種子植物數(shù)量在東北三省的分布

通過對標本信息的調(diào)查整理和統(tǒng)計,結(jié)果表明:黑龍江省外來種子植物分布最多的地區(qū)是哈爾濱市,種數(shù)多達35種;其次是密山縣,種數(shù)達13種,有5～10種外來種植植物分布的地區(qū)有伊春、黑河、大慶、尚志、蘿北;僅有1～4種外來種植物分布的地區(qū)包括依蘭、集賢、大興安嶺、呼瑪、嫩江、海林、肇東、安達、鶴崗、嘉蔭、雞西、雞東、佳木斯、寧安、阿城、孫關(guān)、明水、呼蘭、齊齊哈爾、牡丹江、饒河、五大連池、克山和虎林.吉林省外來種子植物分布最多的地區(qū)是安圖縣,分布外來種植植物11種;其次是撫松縣,分布外來種植植物10種,有5～10種外來種植植物分布的地區(qū)有汪清、琿春、長白山區(qū)、臨江、通化、吉林市和松江;僅有1～4種外來種植物分布的地區(qū)包括通榆、露水河、蛟河、左家、梅河口、松原、和隆、鎮(zhèn)賚、、磐石、樺甸、輝南、吉安、白城、春化、敦化、靖宇、遼源、九臺、德惠和安達.遼寧省外來種子植物分布最多的地區(qū)是沈陽市,種數(shù)多達49種,是東北三省外來種子植物分布最多的地區(qū),其次是大連和旅順地區(qū),分別有38和22種外來種子植物,有10種以上外來種子植物分布的地區(qū)有金縣、撫順、鞍山、西豐、恒仁和本溪;有5～10種外來種植植物分布的地區(qū)有丹東、彰武、鐵嶺、建平、新賓、營口、北鎮(zhèn)、凌源、葫蘆島和寬甸;僅有1～4種外來種植物分布的地區(qū)包括新民、東港、開原、盤錦、康平、蓋縣、遼陽、長海、海城、喀左、熊岳、大洼、法庫、鳳城、興城、岫巖、蓋平、朝陽、阜新、綏中、錦州、新金縣和黑山.由此可見,外來種子植物分布種類較多的地區(qū)多為省會或沿海等交通便利、經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū).

2.3 東北三省外來種子植物的生活型

分布在東北三省的外來種子植物以草本植物為主,共有129種,占總數(shù)的94.9%,是外來種子植物的主體,且多為一年或二年生植物,僅有少部分為水生,大多數(shù)為陸生植物.這些植物生活史較短,種子小且數(shù)量多,擴散速度快,范圍廣泛,其生物學特性為草本植物的迅速定植提供了有力的條件.木本植物包括木質(zhì)藤本、灌木和喬木,僅有5種,與草本植物相比,木本植物繁殖能力較弱,發(fā)育緩慢,定植優(yōu)勢不明顯[7](表1).

表1 東北三省外來種子植物的生活型

2.4 東北三省外來種子植物的原產(chǎn)地

從來源看,東北三省外來種子植物的原產(chǎn)地主要包括美洲、歐洲、亞洲和非洲.136種植物中,75種來源于美洲,占東北三省外來東北植物總數(shù)的55%,其中來自北美洲的外來種子植物有40種,占東北三省外來種子植物總數(shù)的29%.來自于歐洲的外來種子植物有43種,占東北三省外來種子植物總數(shù)的32%,其中有部分植物為歐洲與亞洲西部共同起源的,有些源于地中海地區(qū).來源于亞洲的外來種子植物有10種,占總數(shù)的7%;來源于非洲的植物有8種,占總數(shù)的6%(圖3).北美和東亞植物區(qū)系的間斷分布非常普遍,北美大陸的地理隔離積累了許多可能擴散分布的植物種類,一旦這些種類獲得了在另外大陸生存的機會就能良好生長,蔓延擴散.

圖3 東北三省外來種子植物的原產(chǎn)地

2.5 東北三省外來種子植物的傳入途徑及用途

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),東北三省的外來種子植物主要傳入途徑是人為有意引入,這類植物共有75種,占全部外來種子植物的55%;通過無意引入的有57種,占全部外來種子植物的42%,無意引入包括自然傳播、交通工具攜帶、種子混入等方式;另有4種植物引入途徑不詳,占總數(shù)的3%(圖4).

圖4 東北三省外來種子植物的傳入途徑

人為有意引入的植物其主要用途包括:①觀賞植物共有22種,占全部有意引入植物的29.3%,如,含羞草(Mimosapudica)、蘇丹鳳仙花(Impatienswalleriana)、橙紅蔦蘿(Ipomoeahederifolia)、圓葉牽牛(Ipomoeapurpurea)、洋金花(Daturametel)、秋英(Cosmosbipinnatus)等;②園林植物共有19種,占全部有意引入植物的25.3%,如肥皂草(Saponariaofficinalis)、錦繡莧(Alternantherabettzickiana)、飛燕草(Consolidaajacis)、紫穗槐(Amorphafruticosa)、火炬樹(Rhustyphina)、復葉楓(Acernegundo)、蔦蘿(Ipomoeaquamoclit)、一串紅(Salviasplendens)、春黃菊(Anthemistinctoria)、金光菊(Rudbeckialaciniata)、萬壽菊(Tageteserecta)等;③藥用植物共有15種,占全部有意引入植物的20.0%,如大麻(Cannabissativa)、蓖麻(Ricinuscommunis)、苘麻(Abutilontheophrasti)、菊苣(Helianthustuberosus)、水飛薊(Silybummarianum)等;④飼草共有12種,占全部有意引入植物的16.0%,如喜旱蓮子草(Alternantheraphiloxeroides)、千穗谷(Amaranthushypochondriacus)、紫苜蓿(Medicagosativa)、草木犀(Melilotusofficinalis)、葦狀羊茅(Festucaarundinacea)、多花黑麥草(Loliummultiflorum)、梯牧草(Phleumpratense)、大米草(Spartinaanglica)等;⑤食用植物共有4種,占全部有意引入植物的5.3%,如辣根(Armoraciarusticana)、扁豆(Lablabpurpureus)等;⑥經(jīng)濟作物共有3種,占全部有意引入植物的4.0%,如菊芋(Helianthustuberosus)等.

3 外來種子植物入侵現(xiàn)狀

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),東北三省外來種子植物中,已經(jīng)構(gòu)成入侵的植物共有80種,占全部外來種子植物的58.8%,其中無意引入的物種有47種,有意引入的物種有31種,2種植物的引入途徑不詳.在這些已構(gòu)成入侵的植物種有25種植物被收錄在《中國主要外來雜草名錄》(環(huán)?？偩?002年11月發(fā)布)中,例如大麻(Cannabissativa)、土荊芥(Dysphaniaambrosioides)、白莧(Amaranthusalbus)、北美莧(Amaranthusblitoides)、莧(Amaranthustricolor)、綠獨行菜(Lepidiumcampestre)、黃木犀草(Resedalutea)、牽牛(Ipomoeanil)、豚草(Ambrosiaartemisiifolia)、小蓬草(Erigeroncanadensis)等,有11個物種被列入《進境植物檢疫性有害生物名錄》,包括刺萼龍葵(Solanumrostratum)、豚草(Ambrosiaartemisiifolia)、三裂豚草(Ambrosiatrifida)、鋪散矢車菊(Centaureadiffusa)、刺蒼耳(Xanthiumspinosum)、蒺藜草(Cenchrusechinatus)、毒麥(Loliumtemulentum)等,4種物質(zhì)被列入《全國農(nóng)業(yè)植物檢疫性有害生物名單》(農(nóng)業(yè)部2006年3月發(fā)布),包括豚草(Ambrosiaartemisiifolia)、三裂豚草(Ambrosiatrifida)、毒麥(Loliumtemulentum)、石矛(Sorghumhalepense).

4 結(jié) 論

(1) 東北三省地域遼闊、地形復雜、雨熱同期、土地肥沃,共有外來種子植物136種,隸屬于32科、92屬.菊科因具備生長發(fā)育快、成熟早,瘦果小、產(chǎn)量高,具有冠毛,種子能借助冠毛隨風傳播,范圍廣,有些種瘦果具有鉤刺等特性,成為外來種子植物數(shù)量最多的優(yōu)勢科.隨著世界農(nóng)業(yè)貿(mào)易的發(fā)展,糧食和牧草的進出口活動為外來植物的傳播提供了有力的條件,大多數(shù)的糧食作物均為豆科和禾本科,因此豆科和禾本科的數(shù)量僅次于菊科,其次是莧科、十字花科和茄科.

(2) 外來種到達一個新地點與人類的活動有著直接或間接的聯(lián)系,因此其被帶入的生境而是人類煩擾比較強的地方,遼寧省南臨黃海和渤海,隔渤海海峽與山東半島遙相呼應,并與河北省和內(nèi)蒙古自治區(qū)毗鄰,東南以鴨綠江為界與朝鮮隔江相望,是南北方向鐵路的交通樞紐,水、陸交通發(fā)達,因此,遼寧省在科、屬、種三個層次上都接近于東北三省外來種子植物的總數(shù)量.吉林省與黑龍江省外來種子植物數(shù)量幾乎相同,這兩個地區(qū)位于最北方,長白山、大小興安嶺是重要的天然屏障,交通不便,貿(mào)易往來較遼寧省少.

(3) 外來種子植物多為草本,少數(shù)為藤本、灌木和喬木,且多原產(chǎn)于美洲和歐洲,占全部外來種子植物的87%.中國東北三省緯度高與歐洲部分地區(qū)的氣候相似,兩地的現(xiàn)代植物區(qū)系中又存在著眾多的溫帶性質(zhì)分布型,歐洲一些植物容易在東北定居繁殖.因此,在引種過程中,要特別注意來自美洲和和歐洲的植物,嚴格評估其在東北的適應性和入侵性,一旦發(fā)現(xiàn)能夠年際自然延續(xù)的植物種類須慎重對其引種和利用.

(4) 外來植物入侵帶來的問題越發(fā)突出,其對生物多樣性和生態(tài)環(huán)境危害逐漸加重[8],應加強對現(xiàn)有植物的開發(fā)利用,因地制宜的發(fā)展城市綠化和發(fā)展經(jīng)濟,并強化對外來引入物種的監(jiān)護和管理.由于外來種子植物種構(gòu)成入侵的物種具有很強的適應能力[9-11],應對引入的外來種子植物進行備案,詳細記錄植物的種類、數(shù)量、原產(chǎn)地、栽培地等信息,并仔細觀測植物引入后的生長狀況,預測可能出現(xiàn)的各種問題,有利于對植物日后的定植情況的長期監(jiān)控.建立健全相關(guān)的法律法規(guī),構(gòu)建符合不同地區(qū)不同氣候環(huán)境的風險評估體系,加強預警研究,提高憂患意識,完善對外來種子植物的檢疫制度,通過科普宣傳增強公眾對外來種子植物的認識,避免個人盲目引種,防患于未然.

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