安順市夏季外來雜草定量調(diào)查

張玉波 周正湘 劉華麗 從春蕾 劉天雷

(安順學院農(nóng)學院；貴州省高校鄉(xiāng)村振興研究中心，貴州 安順561000)

隨著全球經(jīng)濟一體化進程加速，生物入侵問題已引起世界各國的重視[1]。生物入侵可以引起棲息地退化、本地植物區(qū)系和動物區(qū)系滅絕、生態(tài)系統(tǒng)功能的改變，造成了巨大的生態(tài)和經(jīng)濟災難[2]。在外來植物中，外來雜草種類繁多入侵性強[3]。外來雜草是指原國產(chǎn)外，能在我國的人工環(huán)境中自然延續(xù)其種群的植物[4]，2000年強勝[5]曾報道我國已知外來雜草23科，108種。目前我國外來雜草種類已超過108種[6]。各地政府投入大量精力用于外來雜草清除，但往往收效甚微。

國內(nèi)學者對外來雜草如紫金澤蘭等危害生物多樣性的機理研究較多，針對入侵植物對生態(tài)多樣性的影響，云南、安徽、山東等多地區(qū)已對外來雜草進行了調(diào)研[7]。關于城市生態(tài)系統(tǒng)中雜草的研究和某個地區(qū)外來雜草分布于生境的關系等方面的研究較少。城市雜草的研究還處于起步階段，或成為今后研究的一個熱點[8]。

安順市位于貴州中西部，地處東經(jīng)105°13′～106°34′，北緯25°21′～26°38′，屬于典型的高原濕潤亞熱帶季風氣候，雨量充沛[9]。安順作為一個優(yōu)秀旅游城市[10]，國外游客日益增多，外來雜草入侵的機會也就越來越多，特別是一些外來有毒植物的入侵與蔓延，擠占了本地植物生存范圍，土著生物被迫遷徙或在競爭中死去，外來雜草危害的問題日益突出。

基于上述，本文以安順市夏季外來雜草為研究對象，實地調(diào)查安順市區(qū)及其郊區(qū)不同生境下雜草的種類、數(shù)量、分布和危害情況，根據(jù)各聚類群物種豐富度的差異，判斷外來雜草的入侵對生物多樣性的不利影響，為安順的植被與生態(tài)保護提供依據(jù)與參考。

1 調(diào)查研究范圍及方法

1.1 調(diào)查研究范圍

1.1.1 調(diào)查范圍

調(diào)查工作在安順市區(qū)及郊區(qū)不同生境下進行雜草的種類及分布調(diào)查。主要調(diào)查的生境包括：水邊、路邊(公路邊、馬路邊、土路邊等)、西南山(山南、山北、山腰、山頂?shù)?、農(nóng)田(旱地、水田等)、荒地、菜地、果園、公園、風景區(qū)等雜草分布情況。總共調(diào)查了28個樣地，共84個樣方。調(diào)查時間為：2019年8月至9月。

1.1.2 調(diào)查及數(shù)據(jù)處理方法

調(diào)查采用樣方法，每個樣地選取有代表性的3個樣方，每個樣方大小為1m×1m[11]。

每種雜草的相對多度=每種雜草株數(shù)/樣方內(nèi)所有雜草株數(shù)

雜草特征值=相對多度+蓋度+相對頻度

雜草出現(xiàn)頻率(%)=(該雜草出現(xiàn)次數(shù)/總調(diào)查次數(shù))×100%

頻度(%)=(該種雜草出現(xiàn)的樣方數(shù)/調(diào)查該類群的總樣方數(shù))×100%

取外來雜草的特征值作為分析指標，28個樣地作為分析單位，構(gòu)成兩個原始數(shù)據(jù)矩陣，應用SPSS18.0統(tǒng)計軟件，對原始數(shù)據(jù)進行主成分分析[12]，并對分析結(jié)果進行生態(tài)學意義上的解釋，確定安順市外來雜草的分布特點，探討外來雜草數(shù)量特征和環(huán)境因素的關系。

2 結(jié)果與分析

2.1 安順市夏季外來雜草種類組成

在28個樣地中總共發(fā)現(xiàn)雜草130種，其中外來雜草共37種，隸屬于14科31屬(表1)。其中菊科12種，占32.43%。十字花科、禾本科和莧科各出現(xiàn)4種，占10.81%。旋花科有2種，占5.40%，其余雜草各1種。在安順市發(fā)生量較大的外來雜草，自于美洲的占51.35%，如小飛蓬(Conyza canadensis)、藿香薊(Ageratum conyzoides)、圓葉牽牛(Lpomoea purpurea)等，這些種類的植物生態(tài)系統(tǒng)適應范圍非常廣泛，說明中國的環(huán)境較能適應美洲的雜草。其次是歐洲，占32.43%。由雜草生活型可見，多年生雜草相對較少，共12種，占32.43%。一年生和二年生雜草共有26種，占70.27%。由此，安順市夏季外來雜草以一年生和二年生為主。其各雜草大多生活在含水量豐富的地方，入侵時間大多在一個時間段引進，不知道入侵時間的有11種，占29.73%。由此可見，人類活動是外來雜草入侵最直接原因。

表1 安順市夏季外來雜草名錄

(續(xù)表1)

2.2 主成分分析

(續(xù)表2)

主成分的得分值是通過坐標轉(zhuǎn)換得到的，大小和正負在評價中不可一概而論，只在具體評價中才具有意義[21]。表2列出了安順市夏季37種外來入侵雜草的前兩個主成分的負荷量。在第一主成分中，權(quán)重較大的外來雜草依次為白車軸草>北美車前>小繁縷>一年蓬>扁穗雀麥>鉆形紫菀。其中，呈較大正負相關的外來入侵雜草有白車軸草、北美車前、小繁縷。這些雜草大多在人工環(huán)境如玉米地、菜地和農(nóng)田中分布。呈較大負相關的外來雜草有鉆形紫菀、皺果莧、凹頭莧，這類雜草多在荒地、路邊生長。從以上的分析中，得出第一主成分所代表的生態(tài)學意義是人為干擾因素。第二主成分中呈較大正相關的外來雜草是扁穗雀麥、棕葉狗尾草、一年蓬等干旱雜草，多在山坡、裸地里出現(xiàn)。呈最大負相關的是白車軸草、小繁縷、北美車前等，這些外來雜草在潮濕的土壤中生長旺盛。因此，決定安順市夏季外來雜草發(fā)生、分布和危害的主要因素人是干擾強度+土壤水分條件因素。

表2 37種外來雜草在前面兩個主成分上的負荷量

由雜草的群落聚類分析樹狀圖(圖1)可見，37種外來雜草可分為A、B、C和D四個聚類群，其中，聚類群A包含的雜草有續(xù)斷菊、凹頭莧、空心蓮子草、小飛蓬、苦苣菜、辣子草、南苜蓿、綠獨行菜、北美車前、小繁縷、土荊芥，這類雜草多分布在土壤水分含量高的地方生長。聚類群B包含的雜草有小飛薊、白車軸草、美洲商陸、圓葉牽牛、臭薺、扁穗雀麥、毛花雀稗、直立婆婆納、長芒毒麥，這幾種外來雜草在旱地、農(nóng)田如玉米地、菜地中分布，人為因素干擾多，土壤含水量較小。聚類C包括的雜草有薺菜、白莧、刺花蓮子草、曼陀羅、銅錘草、豚草、野塘蒿、田野毛茛、皺果莧、勝紅薊、棕葉狗尾草、一年蓬、鉆形紫菀、裂葉牽牛等，這類雜草多分布在公園、景區(qū)，這類地區(qū)外來游客多，雜草入機會大大增加。聚類D包含的雜草有蘇門白酒草、反之莧等。這類雜草果實上具有特殊的特征，如冠毛，能以風為媒介遠距離傳播，常常是山坡、荒地、路邊的常見雜草。

圖1 36種外來雜草群落聚類分析樹狀圖

根據(jù)樣地的群落聚類分析樹狀圖(圖2)可見，在28個樣地共有84個樣方，28個樣地也可以分為A、B、C和D四個聚類。聚類群A只有1個樣地，喜濕雜草在群落中居多，外來雜草續(xù)斷菊、凹頭莧、小飛蓬、苦苣菜、辣子草、南苜蓿、綠獨行菜、北美車前、小繁縷、土荊芥，空心蓮子草等雜草生長良好，多分布在湖邊、潮濕地的地方。這些外來雜草適應性強，繁殖迅速快，發(fā)生量大，分布范圍廣，嚴重危害本地物種生存生長，以薺菜、小飛蓬、刺花蓮子草、凹頭莧、空心蓮子草為優(yōu)勢種(表3)。

表3 安順市夏季外來雜草群落中主要外來雜草數(shù)量特征

圖2 安順28個不同生境樣地聚類分析樹狀圖

聚類群B的樣地包括2、3、4、7、12、15、19、23，共8個樣地。這一群落的雜草包括小飛薊、白車軸草、美洲商路、圓葉牽牛、臭薺、扁穗雀麥、毛花雀稗、直立婆婆納、長芒毒麥，以扁穗雀麥、白車軸草、小繁縷、圓葉牽牛為優(yōu)勢種，都在含水量高的地方分布。

聚類群C包括5、6、10、11、13、14、16、17、18、20、21、22、24、25、26、27、28，共17個樣地，。這個聚類群的樣地大多以公園、景區(qū)為主。其中雜草為薺菜、白莧、刺花蓮子草、曼陀羅、豚草、野塘蒿、田野毛茛、皺果莧、勝紅薊、棕葉狗尾草、一年蓬、鉆形紫菀、裂葉牽牛等，銅錘草、曼陀羅在許多公園、景區(qū)大量種植，作為觀賞性植物供游客們觀賞，白莧、粽葉狗尾草在草坪樹叢中里也有分布，在這些樣地分布的雜草種類多，數(shù)量少。以扁穗雀麥、小繁縷、反之莧為優(yōu)勢種。

聚類群D包括8、9，這2個樣地常常是分布在路邊、荒地，到處都能生長這類雜草需要的水分少，耐旱，適應力極強。包含的雜草有蘇門白酒草、反之莧等。以刺花蓮子草、薺菜為優(yōu)勢種。

2.3 外來雜草對生物多樣性的影響

表4為安順市夏季外來雜草四個聚類群的物種多樣性指數(shù)。從表中可以得出，入侵極強的外來雜草的種類大多是分布在含水量豐富的環(huán)境中。濕潤、潮濕的地方入侵雜草猖獗生長，導致本地物種稀少或趨于滅亡，如空心蓮子草等外來雜草環(huán)境的周圍物種的豐富度就比較低。聚類群C中，公園、景區(qū)規(guī)劃嚴謹，管理水平非常高，又是外來游客觀光旅游密集的地方。因此外來雜草入侵機會更寬、更廣，豐富度也越來越大，但雜草豐富度小。從聚類群A、B、C比較來看，外來雜草物種豐富度隨著外來雜草豐富度和重要值的增加而增加。不過聚類群D物種豐富度都比其他的小，這可能是因為外來雜草的種類和分布對物種多樣性影響的程度不同所致。聚類D中主要以反之莧為主、蘇門白酒草，其物種多樣性的影響程度要明顯大于野塘蒿、一年蓬、小飛薊。經(jīng)方差分析表明A、B、C、D四個聚類群間外來雜草豐富度存在顯著差異(P<0.05)。

表4 37個樣地聚類群的多樣性指數(shù)

3 討論及建議

主成分分析的結(jié)果表明了安順市夏季外來雜草群落和環(huán)境因子之間的關系，聚類群中的雜草的種類表明了群落生境的特征。決定安順市夏季外來雜草發(fā)生、分布和危害的主要因素是人為干擾強度+土壤水分條件因素。根據(jù)土壤含水量、人為干擾因素的不同，將安順市夏季不同生境分成A、B、C、D四個聚類群。首先，從人類干擾強度來分析，聚類群C中外來雜草種類最豐富，是外來雜草傳播擴散的主要途徑。因為公園、景區(qū)是國家和地區(qū)之間貿(mào)易、旅游的重要場所，也是游人往來最為頻繁的地方[14]。借助于人類的生產(chǎn)活動傳播要比雜草憑自身所具有的傳播能力擴展生存空間更為有效[15]，空心蓮子草可能就是旅游者的行李粘附帶入的[16]。其次，從土壤的水分條件分析，如含水量豐富環(huán)境下生長的空心蓮子草和干旱環(huán)境下生長的反之莧。在聚類群B中優(yōu)勢雜草均分布在含水量豐富的地方，外來雜草發(fā)生量最大。說明多水的地區(qū)是外來雜草主要的生境，在其周圍幾乎沒有其他雜草生長。聚類群D中的雜草多來自荒地及郊區(qū)，這些地方周圍雜草單一，數(shù)量少。一年蓬和蘇門白酒草等大多沿交通路線發(fā)生分布。

最后，為了掌握有害外來雜草發(fā)展動態(tài)，詳細研究這些外來雜草的生長、毒理及傳播規(guī)律，了解它們對地區(qū)的適應情況并采取相應的措施，防止其進一步的入侵和蔓延。建議采取如下防護措施：

(1)防止外來生物入侵方面要單獨立法，從源頭做起，從初期做起，使法制更加健全。

(2)建立外來物種數(shù)據(jù)庫，掌握外來雜草入侵的路線及競爭機理，達到全方位防治的目的。

(3)建立以生物防治為主，化學、機械和人工方法防治為輔的綜合治理措施。