河南高速公路中的外來(lái)入侵植物調(diào)查

王增琪，高均昭

(1．中煤科工集團(tuán)西安研究院，陜西西安710054;2．許昌學(xué)院土木工程學(xué)院，河南許昌461000)

在高速公路建設(shè)過(guò)程中，由于占用大量的土地、開(kāi)挖山體等，對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生了一些非污染型生態(tài)影響，主要表現(xiàn)為植被破壞、土壤侵蝕、自然資源影響、景觀影響及生態(tài)敏感區(qū)影響等。2004年國(guó)內(nèi)首次提出了“生態(tài)高速公路”理念，國(guó)內(nèi)開(kāi)始有植被護(hù)坡、植物固坡、坡面生態(tài)工程、坡面植被恢復(fù)等說(shuō)法。國(guó)際上對(duì)植被護(hù)坡的描述為“用活的植物，單獨(dú)用植物或者植物與土木工程和非生命的植物材料相結(jié)合，以減輕坡面的不穩(wěn)定性和侵蝕”［1］。

植物由原生存地經(jīng)自然或人為途徑侵入到另一個(gè)新環(huán)境，對(duì)入侵地的生物多樣性、農(nóng)林牧漁業(yè)生產(chǎn)以及人類(lèi)健康造成經(jīng)濟(jì)損失或生態(tài)災(zāi)難，這叫做植物入侵。外來(lái)入侵植物與本地植物競(jìng)爭(zhēng)生存空間和養(yǎng)分，給農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、畜牧和魚(yú)類(lèi)的棲息環(huán)境、農(nóng)業(yè)生物多樣性保護(hù)造成了巨大威脅。2010年我國(guó)西南地區(qū)遭遇歷史罕見(jiàn)旱災(zāi)，高溫干旱、降水稀少，一些林業(yè)有害植物如紫莖澤蘭的繁殖和危害時(shí)間明顯提前，有大面積暴發(fā)成災(zāi)的潛在危險(xiǎn)。作為全國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)的河南省，入侵植物每年給糧食、水產(chǎn)養(yǎng)殖等造成的損失至少上億元。張?jiān)葡嫉葘W(xué)者在2010年的研究表明，河南省新近入侵植物9 種，包括細(xì)葉滿江紅、野老鸛草、假酸漿、毛酸漿、牛茄子、北美車(chē)前、霍香薊、鬼針草和兩耳草［2］。

1 高速公路的植物入侵情況

21 世紀(jì)初期是我國(guó)的高速公路高速發(fā)展時(shí)期，2011年高速公路總里程已達(dá)8 萬(wàn)km，位居世界第二。但高速公路修建時(shí)，因?yàn)橥诜交蛱罘?，原先的生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，外來(lái)入侵植物此時(shí)最容易乘虛而入，迅速成為優(yōu)勢(shì)植物。如紫莖澤蘭原產(chǎn)于北美墨西哥和中美洲，有天敵象甲蟲(chóng)專(zhuān)吃紫莖澤蘭的葉子，使其受到控制，但20 世紀(jì)40年代從中緬、中越邊境傳入云南南部后，因在中國(guó)失去了天敵而肆意蔓延，瘋狂侵襲本地物種，成為獨(dú)霸一方的單一優(yōu)勢(shì)種，現(xiàn)已廣布于西南地區(qū)，僅云南目前發(fā)生面積即達(dá)24.7 萬(wàn)km2，并以每年10 多km 的速度向周邊蔓延［2］，凡是紫莖澤蘭所到之處其他植物均失去生存空間。

2011年，為了查明在生態(tài)高速公路邊坡的植被恢復(fù)過(guò)程中，由于脆弱的生態(tài)造成的植物入侵的程度，開(kāi)展了此次調(diào)查。調(diào)查地點(diǎn)全部在河南省境內(nèi)，包括京港澳高速、許平南高速、大廣高速、鄭堯高速、寧洛高速5 條高速公路，地域上包括許昌、鄭州、平頂山、南陽(yáng)等地，地形有平原、丘陵、山區(qū)，基本上代表了河南省各種高速公路的特征，調(diào)查里程約600 km，取樣方17個(gè)，調(diào)查植物58 種。

1.1 植物種類(lèi)眾多

本次調(diào)查共統(tǒng)計(jì)植物58 種，分別為紫穗槐、小薊、裂葉艾、葎草、爬山虎、茜草、榆樹(shù)幼苗、狗牙根、加拿大蓬、女貞、茵陳、野燕麥、艾蒿、鬼針草、狗尾草、石榴、南天竹、綠豆、馬鞭草、藎草、鵝冠草、夏枯草、波斯菊、豬毛菜、西瓜苗、牽牛、紅葉李、雞公菊、蜀葵、月季、齒果酸模、刺槐幼樹(shù)、黃蒿、鴨跖草、絞股藍(lán)、高粱、荊條、紫薇、旋覆花、紫花苜蓿、阿爾泰紫菀、喜旱蓮子草、打碗花、苣荬菜、星宿菜、圓葉掐不齊(雞眼草)、廣玉蘭、莎草、節(jié)節(jié)草、蒼耳、一年蓬、野菊花、茅草、圓葉牽牛、鹽蓬、圓葉苜蓿、苜蓿和毛地黃。

1.2 人工種植植物占優(yōu)勢(shì)地位

據(jù)調(diào)查，公路邊坡植物中的大部分優(yōu)勢(shì)植物屬于人工種植植物，如紫穗槐、爬山虎、狗牙根、牽牛、苜蓿、荊條等。這類(lèi)植物在公路邊坡中占主要部分，其中紫穗槐作為灌木占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其蓋度占所調(diào)查邊坡總蓋度的33.1%(圖1)，在個(gè)別樣方中其蓋度達(dá)到了99%;爬山虎、狗牙根的生長(zhǎng)狀況也很不錯(cuò)，其蓋度分別占整個(gè)調(diào)查樣方總蓋度的10．8%和7．8%，在單獨(dú)樣方中蓋度分別可達(dá)98%和50%。

圖1 高速公路邊坡中的植物蓋度比例

1.3 部分人工種植的觀賞性植物不適于作為公路護(hù)坡

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2007年在南洛高速公路邊坡建設(shè)中引入的觀賞性植物有石榴、南天竹、波斯菊等，其中:石榴、南天竹的野外生存能力一般，4年后基本適應(yīng)野外生存;而有些植物雖然觀賞性好，但在野外生存能力弱，如波斯菊由于受到入侵植物鬼針草的影響，4年后其生存能力大大下降(圖2)，大部分地段已經(jīng)不存活，部分存活的生活力也弱，估計(jì)幾年以后會(huì)在公路邊坡中徹底滅絕。

圖2 南洛高速公路邊坡某樣方蓋度統(tǒng)計(jì)

1.4 入侵植物達(dá)一定比例

本次調(diào)查共調(diào)查到入侵植物4 種，有加拿大蓬(Conyza canadensis)、鬼針草(Bidens pilosa)、野燕麥(Avena fatua)、一年蓬(Erigeron annuus)。累計(jì)所有樣方，這幾種植物蓋度占總蓋度比例分別為10.8%、5.6%、2.9%和0.7%(圖1)，但在單獨(dú)的樣方中，加拿大蓬蓋度高達(dá)55%，最大高度達(dá)到了2.2 m，鬼針草蓋度為70%，野燕麥蓋度為30%，一年蓬為1%。如果剔除人工種植植物，只統(tǒng)計(jì)野生植物的話，裂葉艾、狗尾草和加拿大蓬在前三位，蓋度比例分別達(dá)到15.7%、14.9%和14.0%，鬼針草和野燕麥的蓋度比例分別達(dá)到7.3%和3.8%(圖3)。

圖3 高速公路邊坡中野生植物蓋度比例

1.5 山區(qū)和丘陵地區(qū)植物種類(lèi)少、蓋度低

在山區(qū)和丘陵地帶，由于巖石裸露，土壤很少，因此植物蓋度較低，個(gè)別樣方中植物蓋度不到10%，種類(lèi)僅有爬山虎、狗牙根、葎草等少數(shù)幾種，不利于公路邊坡的生態(tài)修復(fù)。

2 入侵植物的入侵途徑

大多數(shù)外來(lái)種的傳入與人類(lèi)活動(dòng)有關(guān)［3］。在對(duì)外交往中，人們有意或無(wú)意地將外來(lái)種引入了我國(guó)。但也有一些入侵種類(lèi)屬于自然傳入，與人類(lèi)活動(dòng)無(wú)關(guān)或沒(méi)有明顯關(guān)聯(lián)。

2.1 人類(lèi)活動(dòng)無(wú)意傳入

火車(chē)、汽車(chē)攜帶的外來(lái)種容易在鐵路、公路兩側(cè)定居、擴(kuò)散，如加拿大蓬、野胡蘿卜、皺果莧、刺莧等，沿著鐵路、公路線擴(kuò)散到偏遠(yuǎn)山區(qū)［4］。尤其是近年來(lái)，隨著國(guó)際貿(mào)易的不斷增加、對(duì)外交流的不斷擴(kuò)大、國(guó)際旅游業(yè)的迅速升溫，外來(lái)入侵生物借助多種途徑越來(lái)越多地傳入我國(guó)。本次調(diào)查中，在車(chē)流量較高的京港澳高速公路邊坡中，發(fā)現(xiàn)了大量的加拿大蓬，調(diào)查點(diǎn)位于和城市道路交叉的高速公路邊坡地段，此處在邊坡上設(shè)置了人行臺(tái)階，一些公交車(chē)輛違反規(guī)定在此停車(chē)上人，此處的加拿大蓬蓋度達(dá)55%，單株高度達(dá)2.20 m(表1)。

表1 植物群落調(diào)查表(樣方13)

2.2 有意引入

植物有意引入的主要途徑有:觀賞、藥用、食用蔬菜、牧草、飼料和環(huán)境保護(hù)等，但如果不注意充分利用本地種，很可能導(dǎo)致入侵種種類(lèi)增加、危害加劇。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，截至1970年，由原產(chǎn)世界各地引種到我國(guó)來(lái)的植物有837 種，隸屬于267 科，約占我國(guó)栽培植物的25%～33%。近30年來(lái)，隨著對(duì)外經(jīng)濟(jì)和科技交流的日益擴(kuò)大，外來(lái)入境植物(包括雜草)數(shù)量也大為增加，到目前為止很難得出引種所帶來(lái)的有害植物的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，本次調(diào)查中也未發(fā)現(xiàn)。

2.3 自然傳入

外來(lái)入侵植物可以通過(guò)風(fēng)力、水流自然傳入，另外鳥(niǎo)類(lèi)等動(dòng)物還可通過(guò)糞便傳播雜草的種子，例如:紫莖澤蘭是從中緬、中越邊境自然擴(kuò)散入我國(guó)的，薇甘菊可能是通過(guò)氣流從東南亞傳入廣東的，水稻象甲也可能是借助氣流遷飛到中國(guó)大陸的。

3 高速公路邊坡植物生態(tài)修復(fù)的建議

學(xué)者研究表明，入侵種群把更多的葉氮分配到光合機(jī)構(gòu)致使其光合能力和光合氮利用效率提高，這與其生長(zhǎng)特性一致。在入侵地紫莖澤蘭對(duì)天敵減少的進(jìn)化響應(yīng)是降低葉氮向防御系統(tǒng)分配比例，提高葉氮向光合機(jī)構(gòu)分配比例，進(jìn)而提高資源捕獲能力和利用效率，提高入侵能力［5］，一旦天敵出現(xiàn)，必然有災(zāi)難性的后果。鑒于外來(lái)物種大多是依賴(lài)人為因素傳播的，為減少外來(lái)入侵物種的威脅，建議防止植物入侵的措施如下:

(1)生態(tài)高速公路邊坡大部分地段的優(yōu)勢(shì)種群依然是人工種植植物，但人工植物種群的選擇應(yīng)以本土植物為主。建議灌木選擇紫穗槐、荊條，藤本選擇小葉扶芳藤為主，草本植物選擇苜蓿、白茅、狗牙根等，石榴、南天竹等觀賞性植物可在河南省適量引入，而波斯菊等野外適應(yīng)能力弱，不宜在生態(tài)高速公路中種植。

(2)生態(tài)高速公路邊坡植物中，入侵現(xiàn)象表現(xiàn)為部分物種在部分地段演變?yōu)閮?yōu)勢(shì)物種。應(yīng)在物種抵達(dá)時(shí)及尚未廣泛逸為野生前，盡快鑒定及評(píng)估其入侵性和對(duì)本地生態(tài)及原生物種的影響，并對(duì)惡性入侵種盡快消除，以免廣泛蔓延?？刹扇∪斯し乐?、機(jī)械或物理防除、替代控制、化學(xué)防除、生物防治、綜合治理等方法。

(3)高速公路邊坡的生態(tài)恢復(fù)刻不容緩。高速公路在修建時(shí)期，由于施工原因?qū)е略瓉?lái)的生態(tài)系統(tǒng)受到破壞，生態(tài)系統(tǒng)最為脆弱，此時(shí)外來(lái)入侵植物最容易乘虛而入，迅速占領(lǐng)資源，成為優(yōu)勢(shì)植物。所以高速公路修建時(shí)，開(kāi)挖邊坡至邊坡生態(tài)修復(fù)至正常水平的時(shí)間應(yīng)保證盡量縮短［6］。

(4)加強(qiáng)對(duì)外來(lái)入侵物種的生物學(xué)特性、入侵生態(tài)學(xué)、控制措施等方面的研究，建立入侵物種數(shù)據(jù)庫(kù);把外來(lái)入侵種納入國(guó)家生物多樣性政策、戰(zhàn)略和行動(dòng)計(jì)劃，著力提高公眾的生物多樣性保護(hù)意識(shí)，制定經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)懲措施以及其他政策手段。

［1］張瑩瑩．高速公路邊坡植被恢復(fù)過(guò)程中群落動(dòng)態(tài)變化研究［D］．鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010:8－10．

［2］張?jiān)葡?，劉兆云，陳付合，等．河南外?lái)入侵植物新報(bào)［J］．河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，44(6):695－697．

［3］劉婷婷，張洪軍，馬忠玉．生物入侵造成經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估的研究進(jìn)展［J］．生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2010(2):173－175，178．

［4］董東平，葉永忠．河南外來(lái)入侵植物區(qū)系成分與成災(zāi)機(jī)制［J］．河南科學(xué)，2007(5):765－769．

［5］馮玉龍．增加葉氮向光合機(jī)構(gòu)分配的進(jìn)化促進(jìn)外來(lái)植物入侵［J］．中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)，2009，11(4):32－33．

［6］盧少飛．高速公路沿線外來(lái)入侵植物種類(lèi)及分布的初步研究［D］．武漢:華中師范大學(xué)，2006:50．