青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物調(diào)查與分析

趙浩宇， 劉俊豆， 張建軍， 朱建義， 劉勝男， 孟 強(qiáng)， 皮 冰， 呂玉梅， 周小剛

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 610066；2.四川省農(nóng)學(xué)會(huì)，四川成都 610041； 3.青神縣植物保護(hù)站，四川青神 620460；4.四川省大英縣蓬萊鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，四川大英 629300)

外來(lái)入侵植物(invasive alien plants)是指通過(guò)自然或人為的方式傳播到新的地域定植，且對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)、農(nóng)林牧漁業(yè)生產(chǎn)、人類健康等造成損失的植物[1]。改革開(kāi)放以來(lái)，隨著對(duì)外貿(mào)易與交流的迅速增加，外來(lái)植物入侵我國(guó)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，成為我國(guó)生物多樣性缺失的重要因素[2]，紫莖澤蘭[Ageratinaadenophora(Sprengel) R. King & H. Robinson]、薇甘菊(MikaniamicranthaH. B. K.)、大米草(SpartinaanglicaHubb.)等惡性入侵植物已對(duì)我國(guó)局部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)造成重大危害。

四川省位于我國(guó)西南內(nèi)陸，有“天府之國(guó)”的美譽(yù)。該區(qū)域水熱資源豐沛，地形地貌及氣候類型多變，生物多樣性豐富，同時(shí)也是我國(guó)外來(lái)植物入侵嚴(yán)重的地區(qū)之一。目前，四川省外來(lái)入侵植物調(diào)查的相關(guān)報(bào)道匱乏，現(xiàn)有研究主要集中于園林、口岸生境類型[3-4]或城市生態(tài)系統(tǒng)[5]。鄧亨寧等調(diào)查明確了成都市158種外來(lái)入侵植物的種類特征、起源和區(qū)系組成[6]。筆者所屬研究團(tuán)隊(duì)曾于2008—2018年整理并報(bào)道了省內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的外來(lái)入侵植物62種[7]及后續(xù)發(fā)現(xiàn)的三裂葉豚草(AmbrosiatrifidaL.)、假臭草(PraxelisclematideaCassini)、裸冠菊[Gymnocoronisspilanthoides(D. Don ex Hooker & Arnott) Candolle]等新歸化種[8-9]。青神縣位于成都平原西南部，氣候溫和濕潤(rùn)，具有豐富的生物資源，近年來(lái)著力打造“中國(guó)碰柑之鄉(xiāng)”“中國(guó)竹編藝術(shù)之鄉(xiāng)”等品牌，持續(xù)加強(qiáng)對(duì)外交流，也導(dǎo)致外來(lái)物種入侵事件頻發(fā)，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)安全及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。本研究旨在通過(guò)系統(tǒng)調(diào)查獲取青神縣農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的外來(lái)入侵植物種類、分布區(qū)域和危害程度的最新信息，為當(dāng)?shù)赝鈦?lái)入侵植物風(fēng)險(xiǎn)分析、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和防控策略的制定提供本底數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查區(qū)域概況

青神縣隸屬四川省眉山市，位于成都平原西南邊緣，地處103°41′～103°59′E、29°42′～29°55′N之間，屬川西平原與川西丘陵接壤的過(guò)渡帶，氣候?yàn)閬啛釒駶?rùn)氣候，雨量充沛，四季分明，年均氣溫17.1 ℃，日照時(shí)數(shù)1 181.7 h，年均降水量 1 132 mm。青神縣地貌以縣城為中心呈盆地狀，東西側(cè)低山、丘陵環(huán)抱，中部為岷江沖積平原，縣內(nèi)江河溪溝密布，水資源豐富，優(yōu)越的地理環(huán)境為外來(lái)植物的入侵提供了良好的條件。

1.2 調(diào)查方法

2021年6月，在青神縣下轄的青竹街道、西龍鎮(zhèn)、漢陽(yáng)鎮(zhèn)、羅波鄉(xiāng)、瑞峰鎮(zhèn)、高臺(tái)鎮(zhèn)、白果鄉(xiāng)7個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)開(kāi)展面上調(diào)查，以交通要道進(jìn)出普查單元的起點(diǎn)和終點(diǎn)、交通樞紐、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)、農(nóng)貿(mào)交易市場(chǎng)及生產(chǎn)資料集散地、物流集散地為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，共設(shè)置關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)49個(gè)，各調(diào)查節(jié)點(diǎn)分布見(jiàn)圖1；以關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)周邊外來(lái)入侵植物能夠入侵的各類生境為調(diào)查地塊，共踏查地塊141塊，踏查總面積46.01 hm2。根據(jù)生境類型采用平行線法、三線法或“W”字五點(diǎn)取樣法進(jìn)行調(diào)查，記錄入侵植物的種類、生境類型并目測(cè)覆蓋度。

調(diào)查共涉及生境類型10種，分別為耕地(包括旱地、水澆地、水田)、園地(包括果園和茶園)、荒地、灘涂(內(nèi)陸灘涂)、坑塘、溝渠、綠地(包括城鎮(zhèn)綠化帶、觀賞草坪等)、村莊用地(包括物流集散地、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、住宅地)、公路沿線、其他交通運(yùn)輸用地(包括車站和公共停車場(chǎng))。調(diào)查共涉及該地區(qū)主要種植的作物類型16種，其中糧食作物2種，分別為水稻和玉米；經(jīng)濟(jì)作物14種，分別為柑橘、李、葡萄、桃、大櫻桃、果桑、花生、大豆、豇豆、菜豆、芋、甘蔗、煙草、茶樹(shù)。

入侵植物種類鑒定主要依靠專著《中國(guó)植物志》、《中國(guó)入侵植物名錄》[10]和《生物入侵：中國(guó)外來(lái)入侵植物圖鑒》[11]，并對(duì)其拉丁學(xué)名、分類地位、原產(chǎn)地等信息進(jìn)行嚴(yán)格考證。入侵植物在調(diào)查地塊的危害程度由覆蓋度(P)決定，當(dāng)P≤5%時(shí)為輕度危害；當(dāng)5%20%時(shí)為重度危害。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)閆小玲等對(duì)中國(guó)外來(lái)入侵植物的等級(jí)劃分[12]，入侵植物劃分為5個(gè)等級(jí)：惡性入侵(1級(jí))、嚴(yán)重入侵(2級(jí))、局部入侵(3級(jí))、一般入侵(4級(jí))和待觀察(5級(jí))。按恩格勒系統(tǒng)匯編青神縣外來(lái)入侵植物名錄，部分種類學(xué)名參考《中國(guó)植物志》修訂。

2 結(jié)果與分析

2.1 青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵物種種類組成

經(jīng)鑒定統(tǒng)計(jì)，青神縣共有農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物69種，均為被子植物，隸屬于28科57屬(表1)。其中，單子葉植物共有5科6屬7種，科、屬、種數(shù)量分別占青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物科、屬、種總數(shù)的17.86%、10.53%、10.14%；雙子葉植物為青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物的主體，科、屬、種分別為23科51屬62種，占比分別為82.14%、89.47%、89.86%。

對(duì)青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物28個(gè)科所含種數(shù)的多少進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)其中單種(僅含1種入侵植物)科共16科，包括石竹科、商陸科、馬齒莧科等，占比達(dá)57.14%；寡種(含2～5種)科共9科，包含落葵科、藜科、紫茉莉科等，占比32.14%；所含種數(shù)超過(guò)6種的僅3科，分別為莧科(6種)、豆科(6種)和菊科(19種)。

對(duì)青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物57個(gè)屬所含種數(shù)的多少進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)其中單種屬共50屬，占比達(dá)87.72%；寡種屬共7屬，占比12.28%，其中莧屬和飛蓬屬所含種數(shù)最多，各4種，鬼針草屬3種，車軸草屬、牽牛屬、馬纓丹屬和黑麥草屬均為2種。

表1 青神縣外來(lái)入侵植物名錄Table 1 List of alien invasive plants in Qingshen County

表1(續(xù))

2.2 青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物的原產(chǎn)地

由表1可知，青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物原產(chǎn)于美洲的種類最多，共48種，占總種數(shù)的69.57%，常見(jiàn)種有喜旱蓮子草、反枝莧、蘇門白酒草、土荊芥等；原產(chǎn)于亞洲的種類有8種，占比11.59%，常見(jiàn)種僅香附子1種；原產(chǎn)于歐洲的種類有5種，占比7.25%，常見(jiàn)種有小藜、野胡蘿卜、多花黑麥草；原產(chǎn)于非洲的種類有2種，占比2.90%，常見(jiàn)種僅野茼蒿1種；原產(chǎn)地跨洲分布的種類有6種，占比8.70%，常見(jiàn)種有白車軸草和苦苣菜。

2.3 青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物的生活型

由表1可知，對(duì)青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物的生活型進(jìn)行分析，結(jié)果顯示草本植物共63種，占總種數(shù)的91.30%。其中一年生或二年生的草本植物共43種，占比達(dá)62.32%；多年生草本植物20種，占比28.99%；藤本植物1種，占比1.45%，為落葵薯；灌木5種，占比7.25%，分別為光葉子花、梨果仙人掌、雙莢決明、馬纓丹和蔓馬纓丹。

2.4 青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物的入侵等級(jí)

青神縣69種農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物中，入侵等級(jí)為惡性入侵(1級(jí))的有16種，占總種數(shù)的23.19%；嚴(yán)重入侵(2級(jí))的有15種，占比21.74%；局部入侵(3級(jí))的有9種，占比13.04%；一般入侵(4級(jí))的有17種，占比24.64%；具有潛在危害、有待觀察的(5級(jí))有10種，占比14.49%(表1)。在1級(jí)惡性入侵植物中，菊科7種，莧科3種，其他6科各1種；2級(jí)嚴(yán)重入侵植物中，菊科3種，豆科和莧科各2種，其他8科各1種；3級(jí)局部入侵植物中，茄科2種，其他7科各1種；4級(jí)一般入侵植物中，菊科4種，豆科、禾本科各2種，其余9科各1種；5級(jí)有待觀察類入侵植物中，菊科4種，其他6科各1種(表1)。

2.5 青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物的分布范圍與危害程度

青神縣全部7個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道)均有分布的農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物種類共有18種，分別為喜旱蓮子草、蘇門白酒草、鉆葉紫菀、鱧腸、粗毛牛膝菊、野茼蒿、垂序商陸、小藜、凹頭莧、三葉鬼針草、反枝莧、藿香薊、香附子、大狼杷草、土荊芥、土人參、光葉子花和莧。全部141個(gè)踏查地塊中出現(xiàn)次數(shù)最多的外來(lái)入侵植物為喜旱蓮子草，出現(xiàn)頻率高達(dá)88.65%；出現(xiàn)頻率超過(guò)50%的外來(lái)入侵植物有5種，占總種數(shù)的7.25%，分別為喜旱蓮子草、蘇門白酒草、鉆葉紫菀、鱧腸和粗毛牛膝菊，其中除喜旱蓮子草之外，其余4種均屬于菊科；出現(xiàn)頻率超過(guò)10%的有25種，占比36.23%(表2)。

對(duì)踏查區(qū)域外來(lái)入侵植物的危害情況分析發(fā)現(xiàn)，在發(fā)生地塊造成重度危害(覆蓋度>20%)1次以上的外來(lái)入侵植物種類有8種，分別為喜旱蓮子草、蘇門白酒草、鉆葉紫菀、鱧腸、粗毛牛膝菊、小藜、野胡蘿卜、粉綠狐尾藻；造成中度危害(5%<覆蓋度≤20%)1次以上的外來(lái)入侵植物有15種。造成中度和重度危害次數(shù)最多的外來(lái)入侵植物為喜旱蓮子草，在有其發(fā)生的125個(gè)地塊里共出現(xiàn)24次中度危害和7次重度危害(表2)。

2.6 青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物的生境分布格局

踏查區(qū)域11種不同生境中，外來(lái)入侵植物種類最多的生境為公路沿線，為53種；綠地、耕地、園地、荒地生境的外來(lái)入侵植物種類分別為44、38、39、30種。將所有生境分為農(nóng)業(yè)生境(包括耕地和園地)和非農(nóng)業(yè)生境(其余9種生境)，農(nóng)業(yè)生境的踏查地塊數(shù)共83個(gè)，多于非農(nóng)業(yè)生境(58個(gè))，兩者踏查面積基本一致，但農(nóng)業(yè)生境的外來(lái)入侵植物種類(49種)遠(yuǎn)少于非農(nóng)業(yè)生境(68種)(表3)。

3 討論與結(jié)論

本研究調(diào)查表明，青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物已達(dá)28科57屬69種，主要隸屬于菊科、莧科、豆科、傘形科、禾本科等。該地區(qū)處于成都平原與川西丘陵的過(guò)渡帶，水熱條件良好，近年來(lái)隨著交通運(yùn)輸和旅游業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)外交流規(guī)模不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致外來(lái)植物傳入和擴(kuò)散速度加快，特別是許多外來(lái)植物作為景觀資源被引入，隨后逃逸到本土生態(tài)系統(tǒng)中，如紅花酢漿草、秋英、南美天胡荽、粉綠狐尾藻、柳葉馬鞭草等。在青神縣將來(lái)的園林建設(shè)規(guī)劃過(guò)程中，須科學(xué)評(píng)估外來(lái)植物的起源、分布范圍、繁殖特性、傳播途徑等信息，謹(jǐn)慎選擇引進(jìn)物種。

青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物最多的科為菊科，多達(dá)19種(占27.5%)，其次為豆科和莧科，均為6種(占8.7%)。菊科、莧科和豆科均為世界性分布的大科，生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)，能夠在多種環(huán)境條件下迅速建立種群。菊科植物多為一年生草本，通常結(jié)實(shí)量大，瘦果細(xì)小且具備冠毛、鉤刺等附屬結(jié)構(gòu)，能夠借助風(fēng)力、水流、人類活動(dòng)等多種途徑傳播擴(kuò)散[13]。莧科，特別是莧屬入侵植物同樣具有種子量大而細(xì)小，易于傳播的特性，且多數(shù)耐旱耐貧瘠，能夠在多種生境生存。豆科植物通常具有較發(fā)達(dá)的根系，通過(guò)固氮作用在與伴生的鄉(xiāng)土植物競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。

青神縣農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物有近七成原產(chǎn)地為美洲，這與我國(guó)外來(lái)入侵植物原產(chǎn)地占比相符合[12，14]。導(dǎo)致這一現(xiàn)象最可能的原因是東亞大陸與美洲大陸長(zhǎng)時(shí)間的地理隔離，兩地的物種間交流極少，美洲大陸的植物傳入我國(guó)后缺少天敵和競(jìng)爭(zhēng)者的制約，因此能快速占據(jù)生態(tài)位。從入侵等級(jí)來(lái)看，青神縣惡性入侵(1級(jí))和嚴(yán)重入侵(2級(jí))等級(jí)的外來(lái)入侵植物共31種，應(yīng)加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和防治，阻止其繼續(xù)擴(kuò)散蔓延；局部入侵(3級(jí))和一般入侵(4級(jí))等級(jí)的外來(lái)入侵植物共26種，多為零星發(fā)生，但其中鱧腸、小藜、香附子為縣域普遍發(fā)生且在部分田塊造成中度甚至重度危害，應(yīng)給予高度重視，積極采取防治措施。

表2 青神縣主要外來(lái)入侵植物分布與危害情況Table 2 Distribution and damage of the dominant invasive plants in Qingshen County

從生境分布來(lái)看，在調(diào)查地塊數(shù)更少、調(diào)查面積接近的前提下，非農(nóng)業(yè)生境的外來(lái)入侵植物豐富度高于農(nóng)業(yè)生境。在農(nóng)業(yè)生境中，人們會(huì)更頻繁地采取翻耕土地、噴施化學(xué)除草劑等各種措施對(duì)雜草進(jìn)行防治，統(tǒng)計(jì)結(jié)果說(shuō)明人為干預(yù)對(duì)外來(lái)入侵植物的發(fā)生與傳播有一定的抑制作用，這與前人的研究結(jié)果[15-17]一致。

綜合來(lái)看，青神縣危害最嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物無(wú)疑是喜旱蓮子草，該入侵種在本次調(diào)查的全部鄉(xiāng)鎮(zhèn)和全部生境均有分布，在所有調(diào)查地塊中的出現(xiàn)頻率高達(dá)88.65%，造成中度、重度危害的地塊數(shù)均遠(yuǎn)高于其他入侵植物。該結(jié)果可歸因于喜旱蓮子草對(duì)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境的高度適應(yīng)，以及極強(qiáng)的抗逆性、競(jìng)爭(zhēng)能力和無(wú)性繁殖能力[18]。在過(guò)去的十?dāng)?shù)年里，喜旱蓮子草一直是四川省農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵植物防控的重點(diǎn)目標(biāo)之一，但目前采取的以化學(xué)防治為主，物理、生物防治為輔的策略總體效果并不理想，生態(tài)控制方法是今后對(duì)喜旱蓮子草防治的重點(diǎn)研究方向。此外，蘇門白酒草、鉆葉紫菀、粗毛牛膝菊等惡性入侵植物也已在青神縣農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)廣泛分布并造成危害，有關(guān)部門應(yīng)盡快制定科學(xué)合理的管控策略，建立健全監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)和綜合防控技術(shù)體系，將入侵植物對(duì)農(nóng)林牧漁業(yè)和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的損害降到最低。

表3 青神縣不同生境外來(lái)入侵植物種類分布Table 3 Species distribution of alien invasive plants in different habitats of Qingshen County