大清河水系濱岸帶入侵草本植物分布特征及影響因素

任穎，侯利萍，何萍*

1.環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院

2.國(guó)家長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)聯(lián)合研究中心

近年來，隨著全球化進(jìn)程的加快和國(guó)際貿(mào)易自由化等的進(jìn)一步發(fā)展，跨界電商、國(guó)際快遞等新業(yè)態(tài)呈迸發(fā)式發(fā)展，由此帶來的生物入侵，特別是外來物種入侵已經(jīng)成為威脅全球環(huán)境的重大熱點(diǎn)問題[1]。我國(guó)是遭受生物入侵威脅最大和損失最為嚴(yán)重的國(guó)家之一[2-3]，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因外來入侵物種造成的直接經(jīng)濟(jì)損失逾2 000億元[4-5]。目前我國(guó)已確認(rèn)有超600種外來入侵物種[6]，包括植物370余種，其中來自美洲的物種占1/2以上，其入侵性強(qiáng)，危害極大[7]。如原產(chǎn)于南美洲的空心蓮子草（Alternanthera philoxeroides）最早作為飼料被人為引入，其水陸兩生性及強(qiáng)大的克隆繁殖方式使其在陸地、水域迅速繁殖，影響農(nóng)作物產(chǎn)量，破壞公園綠化，覆蓋水面造成河道堵塞、水體溶解氧濃度降低，威脅水生生物多樣性等，成為我國(guó)外來入侵物種中危害最嚴(yán)重的物種之一[8]。

外來物種入侵的機(jī)制，除了考慮入侵種本身具備的內(nèi)稟優(yōu)勢(shì)[9]、較強(qiáng)的植物表型可塑性和適應(yīng)性進(jìn)化特征[10]外，還需考慮生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境特性和人類活動(dòng)強(qiáng)度作用[11]。研究顯示，人口密度、交通發(fā)達(dá)程度與入侵植物分布有顯著相關(guān)性[12-13]，對(duì)于部分水陸兩生型植物來說，水文連通性亦是其傳播擴(kuò)散的一個(gè)重要途徑[14]。

河流是以河道及附近濱岸帶為主要棲息地的生物擴(kuò)散的重要廊道。華北地區(qū)由于頻繁的人類活動(dòng)導(dǎo)致生境破碎化嚴(yán)重，連片的森林幾乎消失，河流的生境連通性在河湖濕地植物擴(kuò)散過程中起到了關(guān)鍵作用[15]。一些已在河岸帶完成入侵定植的入侵植物的種子或具有克隆繁殖屬性的植物根莖隨水流漂到下游完成擴(kuò)散傳播，對(duì)下游造成威脅，如日本虎杖（Fallopia japonica）和大葉牛防風(fēng)（Heracleum mantegazzianum）[14]。

大清河水系位于海河流域的核心地帶，橫跨太行山脈山區(qū)與華北平原交錯(cuò)帶。與同流域的子牙河水系、北三河水系相比，大清河水系現(xiàn)有開發(fā)程度不高，區(qū)域生物入侵問題并不突出[16]。2017年在大清河流域腹地設(shè)立雄安新區(qū)，2018年起對(duì)大清河水系及白洋淀實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水，區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題受到關(guān)注。如何在新區(qū)開發(fā)建設(shè)的同時(shí)兼顧生態(tài)平衡、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，及早預(yù)判并規(guī)避新區(qū)發(fā)展帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，成為本區(qū)域的生態(tài)研究熱點(diǎn)。筆者以大清河水系為研究區(qū)，以2013年流域內(nèi)濱岸帶植被調(diào)查數(shù)據(jù)為基線背景數(shù)據(jù)，探索入侵植物分布格局及入侵機(jī)制，分析環(huán)境因子和人類活動(dòng)與入侵植物構(gòu)成及分布格局的關(guān)系，并評(píng)估雄安新區(qū)與白洋淀區(qū)域發(fā)展可能對(duì)入侵植物分布及擴(kuò)散產(chǎn)生的負(fù)面影響，以期為當(dāng)?shù)厝肭种参锕芾硖峁├碚撘罁?jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

大清河水系（38°23’E～40°09’E，113°39’N～116°10’N）是海河流域的九大支流之一，發(fā)源于太行山脈，河系呈扇形分布。分南、北兩支，南支匯集磁河、沙河、唐河、漕河等，北支匯集拒馬河，均入白洋淀后經(jīng)天津獨(dú)流減河、海河干流入渤海。全長(zhǎng)483 km，地跨山西、河北、北京、天津4?。ㄊ校饔蛎娣e為43 060 km2，南水北調(diào)中線工程由山前自南向北貫穿該流域。地勢(shì)西北高、東南低，山區(qū)、平原分界明顯，山區(qū)高險(xiǎn)，平原低平，地貌較單一；屬溫帶半干旱大陸季風(fēng)區(qū)，降水量自東南向西北遞減，地帶性植被依次為森林、灌叢、稀疏灌草叢等。保定市為流域內(nèi)最大城市，雄安新區(qū)亦設(shè)在白洋淀及其周邊各縣，經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景良好。研究區(qū)位于我國(guó)黃淮海平原農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，農(nóng)業(yè)和交通發(fā)達(dá)，耕地面積占全區(qū)面積的近1/2，鄉(xiāng)級(jí)以上道路里程超5萬km，是連通我國(guó)南北部的重要交通要道。

1.2 樣點(diǎn)布設(shè)與調(diào)查

海拔高度、河網(wǎng)密度、人類活動(dòng)強(qiáng)度均會(huì)影響植被類型的空間分布差異性，因此研究區(qū)樣地及采樣點(diǎn)主要根據(jù)河流等級(jí)及湖庫(kù)分布、流域地形地貌，同時(shí)結(jié)合道路交通情況來選取，盡量保證采樣點(diǎn)具有代表性。參考大清河水系圖和地形地貌圖，在各二級(jí)支流分類單元和湖庫(kù)布設(shè)采樣點(diǎn)，并根據(jù)河系結(jié)構(gòu)、地形地貌的復(fù)雜程度及人類干擾下河岸同質(zhì)性特征進(jìn)行適當(dāng)增設(shè)或刪減，最終確定了36個(gè)采樣點(diǎn)（圖 1）。

圖1 大清河水系采樣點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of sampling points in Daqing River system

采用線路調(diào)查法、樣方調(diào)查法和目測(cè)估值法相結(jié)合的方式對(duì)各樣點(diǎn)進(jìn)行外來植物入侵狀況調(diào)查，調(diào)查時(shí)間為2015年7—9月。根據(jù)植被蓋度、人為干擾程度在各采樣點(diǎn)位置設(shè)置1個(gè)1 m×1 m的草本樣方，統(tǒng)計(jì)樣方內(nèi)植物的種類、分蓋度、均高及樣方總蓋度。同時(shí)記錄采樣點(diǎn)上下游500 m范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的樣方外物種名稱，以及采樣點(diǎn)周邊環(huán)境信息，包括經(jīng)緯度、高程、河岸形態(tài)、河流護(hù)岸類型、堤外土地類型等。

參考《中國(guó)入侵植物名錄》[17]確定大清河水系的入侵植物名單及4個(gè)入侵等級(jí)（1級(jí)，惡性入侵類；2級(jí)，嚴(yán)重入侵類；3級(jí)，局部入侵類；4級(jí)，一般入侵類），并計(jì)算各采樣點(diǎn)的入侵強(qiáng)度〔入侵強(qiáng)度=∑(4－植物入侵等級(jí))[18]〕，物種入侵強(qiáng)度越高，其入侵危害性越大；參考《中國(guó)入侵植物名錄》[17]、《中國(guó)植物志》（https://www.plantplus.cn/cn）以及中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中與本研究調(diào)查物種相關(guān)的文獻(xiàn)，確定各物種的入侵途徑。本研究?jī)H記錄了草本植物，灌木及喬木未計(jì)入。

1.3 數(shù)據(jù)獲取與分析

1.3.1 指標(biāo)的選擇

根據(jù)不同入侵機(jī)制，將多年平均降水量、海拔、河道蜿蜒度作為自然環(huán)境因素指標(biāo)，1 km緩沖區(qū)內(nèi)路網(wǎng)密度、建設(shè)用地面積占比、耕地面積占比作為人類活動(dòng)因素指標(biāo)，分析各指標(biāo)與采樣點(diǎn)入侵指數(shù)之間的關(guān)系。

多年平均降水量數(shù)據(jù)根據(jù)研究區(qū)內(nèi)氣象站點(diǎn)提供的1993—2012年降水量數(shù)據(jù)，利用ArcGIS軟件做插值處理后獲得；海拔數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)獲得；河道蜿蜒度為以河流交匯點(diǎn)為分割點(diǎn)劃分河段后的河段長(zhǎng)度與分割點(diǎn)間直線距離之比，其中河網(wǎng)數(shù)據(jù)通過匯總多種分辨率、多種渠道的數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際調(diào)研，對(duì)河網(wǎng)進(jìn)行手工數(shù)字化和取舍后獲取[19]；以采樣點(diǎn)為圓心作半徑為1 km的圓形，計(jì)算圓形區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)密度、建設(shè)用地面積和耕地面積占比，數(shù)據(jù)來源為中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所的資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https://www.resdc.cn/）提供的2013年土地利用矢量數(shù)據(jù)。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2016軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行前處理；以各樣點(diǎn)入侵物種數(shù)和各環(huán)境指標(biāo)為表征值，用SPSS 19.0軟件對(duì)物種數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)、聚類分析、相關(guān)性分析、單因素方差分析、多重比較分析；用ArcGIS 10.2軟件分析入侵植物空間分布特征，并用克魯格插值法繪制空間分布圖；用OriginPro 9.0軟件對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 入侵植物組成和入侵性分析

大清河水系濱岸帶共調(diào)查發(fā)現(xiàn)植物177種，分屬41科121屬，共有外來入侵植物24種（表1），分屬10科15屬，占濱岸帶植物種數(shù)的13.6%，其中莧科 2屬 7種，菊科 5屬 6種，為入侵種屬最多的2科，這2科入侵物種數(shù)占總?cè)肭治锓N數(shù)的54.2%。所有入侵物種中，一年生草本植物為20種，占所有草本植物物種數(shù)的83.3%；無意引進(jìn)的物種數(shù)占2/3，多年生草本包括空心蓮子草、菊芋、草木犀、香附子多作為牧草、經(jīng)濟(jì)植物等被有意或人工引進(jìn)；原產(chǎn)地為美洲的占比達(dá)62.5%。入侵植物生活型和地理起源與中國(guó)入侵植物的情況一致[7,20]。

表1 大清河水系濱岸帶入侵植物性狀Table 1 Characteristics of invasive plants in riparian area of Daqing river system

根據(jù)《中國(guó)入侵植物名錄》[17]的入侵等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，1級(jí)惡性入侵類植物包括空心蓮子草、刺莧、反枝莧、小蓬草、大狼杷草、鬼針草、鉆葉紫菀、圓葉牽牛8種植物。該類入侵植物擴(kuò)散定植能力極強(qiáng)且能快速擠占本土物種的生態(tài)位，除空心蓮子草和鉆葉紫菀外，其他入侵物種已遍布大清河水系各支流，對(duì)當(dāng)?shù)刈匀簧臣稗r(nóng)牧業(yè)造成了明顯危害。2級(jí)嚴(yán)重入侵類植物包括凹頭莧、合被莧、皺果莧、牽牛、曼陀羅5種植物。這類植物主要分布于村邊路旁、田地荒野，具有較強(qiáng)的傳播擴(kuò)散能力，在大清河水系雖尚未形成整體擴(kuò)散，但已產(chǎn)生較強(qiáng)危害。3級(jí)局部入侵類植物有3種，這類植物多為區(qū)域性入侵，以人工引進(jìn)種為主，如莧作為經(jīng)濟(jì)植物引自印度，通奶草常作為觀賞植物被人工種植。4級(jí)一般入侵類植物有8種，這類植物擴(kuò)散能力和危害一般，給當(dāng)?shù)卦斐傻慕?jīng)濟(jì)、生態(tài)危害均十分有限，其雖有廣布種（如鱧腸），但也不必實(shí)施滅除措施。

在反復(fù)認(rèn)真做好外業(yè)工作基礎(chǔ)上，對(duì)輸水管路走向、平面布置位置、管床開挖斷面尺寸控制、細(xì)部結(jié)構(gòu)（鎮(zhèn)墩、支墩、橋涵、樁基、保坎等）設(shè)計(jì)、管道連接件（閘閥、排氣閥、沖沙閥、拍門、彎管接頭、三通管、連通管、伸縮節(jié)等）、管道墊層、管道回填等項(xiàng)目作出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，經(jīng)審查后確定宏觀的管道規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，對(duì)局部性的規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)整和變更可轉(zhuǎn)入實(shí)施階段進(jìn)行修改和完善。

大清河水系入侵植物中，莧科、菊科入侵種占比超過1/2，其物種構(gòu)成與同流域的灤河水系情況相近[18]。其中1級(jí)惡性入侵類物種占入侵物種總數(shù)的1/3，對(duì)入侵區(qū)域的經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失，使區(qū)域生態(tài)及生物多樣性遭受破壞。菊科是我國(guó)入侵植物的一個(gè)大科，很多菊科植物因具有較高的觀賞價(jià)值而被引種栽培[21]，同時(shí)部分菊科植物具有高度自交親和、種子結(jié)實(shí)率高且具鉤刺冠毛、克隆繁殖能力強(qiáng)[22]、化感抑制作用[23]等特點(diǎn)，是其入侵性強(qiáng)、分布廣、危害大的重要原因。莧科植物在大清河水系平原分布廣的主要原因是，莧科植物中旱田雜草和可食用種類居多，如反枝莧、合被莧、莧等，而大清河水系平原一帶為糧食主產(chǎn)區(qū)，一些莧科入侵種作為經(jīng)濟(jì)作物被引入后逸為野生，其種子在長(zhǎng)期農(nóng)耕過程中由作物裹挾傳播，這也是入侵植物的重要傳播擴(kuò)散途徑[24]。

從植物性狀來看，入侵植物的種子特性、繁殖方式、生活型特征[25]以及表型可塑性[26]也能反映植物入侵性。一年生植物憑借其生活史短、個(gè)體小、種子量大且成活率高等特點(diǎn)在新環(huán)境中迅速占據(jù)優(yōu)勢(shì)生態(tài)位并完成世代更替，然后借助風(fēng)媒、人畜活動(dòng)等方式進(jìn)一步擴(kuò)散；多年生植物則多通過克隆繁殖逃避種子萌發(fā)所需的環(huán)境適應(yīng)條件，以營(yíng)養(yǎng)繁殖來縮短生長(zhǎng)期，在短時(shí)間內(nèi)即可完成定植和進(jìn)一步入侵。通過對(duì)比植物性狀發(fā)現(xiàn)，入侵植物相較于本地物種能更多地獲取營(yíng)養(yǎng)資源[27]，這在一定程度解釋了為何入侵植物能夠快速擠占本土植物生態(tài)位，成為群落優(yōu)勢(shì)種。

2.2 入侵植物在大清河水系的空間分布格局

對(duì)濱岸帶各采樣點(diǎn)入侵植物數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理，得到入侵物種空間分布（圖2）。入侵物種數(shù)多的區(qū)域主要分布在海拔100 m分界線附近的平原及近山區(qū)、北部拒馬河上游山區(qū)段以及東北部牤牛河河北霸州段等區(qū)域。從分布范圍看：區(qū)域內(nèi)廣布種（出現(xiàn)頻率≥30%）有反枝莧、鬼針草、圓葉牽牛、鱧腸、大狼杷草、苘麻等；菊芋、通奶草只在山區(qū)濱岸帶出現(xiàn)，合被莧、鉆葉紫菀在平原區(qū)上下游均有發(fā)現(xiàn)，但未出現(xiàn)在山區(qū)。

圖2 各采樣點(diǎn)入侵物種數(shù)空間分布Fig.2 Spatial distribution of invasive species numbers at each sampling point

入侵物種數(shù)和入侵強(qiáng)度的系統(tǒng)聚類結(jié)果（圖3）顯示，大清河水系采樣點(diǎn)可依入侵嚴(yán)重程度分為4類（圖4）：L1類為入侵物種數(shù)較多（5種以上）、入侵強(qiáng)度較大（高于13）的采樣點(diǎn)，主要分布在流域北部的拒馬河上游山區(qū)段、府河保定城區(qū)段以及東北部牤牛河下游區(qū)域；L2類為入侵強(qiáng)度處于9～13，入侵物種數(shù)處于4～7種的采樣點(diǎn)，主要分布在山前平原及近山丘陵區(qū)，個(gè)別樣點(diǎn)位于南部沙河上游；L3類采樣點(diǎn)較為分散，入侵物種數(shù)為3～6種，入侵強(qiáng)度處于6～9，在沙河、北拒馬河、白洋淀附近及下游泄洪河道均有分布；L4類采樣點(diǎn)入侵種物種數(shù)較少（4種以下），入侵強(qiáng)度較低（不高于5），主要分布在大清河水系南支及白洋淀附近。

圖3 基于入侵物種數(shù)和入侵強(qiáng)度的系統(tǒng)聚類結(jié)果Fig.3 System clustering results based on intrusion number and intrusion intensity

圖4 基于入侵物種數(shù)和入侵強(qiáng)度的采樣點(diǎn)類別分布Fig.4 Sample classification based on invasion number and invasion intensity

統(tǒng)計(jì)4類采樣點(diǎn)的入侵物種（表2）可知，L1～L4平均入侵物種數(shù)和入侵強(qiáng)度依次遞減；反枝莧、大狼杷草、鱧腸、小藜、苘麻、曼陀羅在4類采樣點(diǎn)均有分布，其入侵生境廣泛，已遍布大清河水系；空心蓮子草、刺莧、鉆葉紫菀等劣性入侵植物分布于入侵風(fēng)險(xiǎn)較低的局部采樣點(diǎn)，但其生物學(xué)性狀使其存在較大的擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)；菊芋、凹頭莧、莧屬于入侵風(fēng)險(xiǎn)低的植物，主要分布在入侵強(qiáng)度較低的采樣點(diǎn)。

表2 不同類別采樣點(diǎn)的入侵植物情況Table 2 Invasive plants at different classification points

2.3 各類采樣點(diǎn)自然環(huán)境和人類干擾強(qiáng)度差異

4類采樣點(diǎn)的單因素方差分析結(jié)果顯示，海拔（P=0.044）、蜿蜒度（P=0.001）、年均降水量（P=0.009）、路網(wǎng)密度（P=0.045）、建設(shè)用地面積占比（P=0.000）5個(gè)環(huán)境指標(biāo)方差齊性檢驗(yàn)顯著。進(jìn)一步多重比較結(jié)果顯示（表3），路網(wǎng)密度和建設(shè)用地面積占比組間差異顯著，即路網(wǎng)密度和建設(shè)用地面積占比是采樣點(diǎn)分類的主要驅(qū)動(dòng)因子。4類采樣點(diǎn)兩兩比較顯示（表4），L1與L3的分異因子是建設(shè)用地面積占比，L1與L4的分異因子是年均降水量、建設(shè)用地面積占比和路網(wǎng)密度，L2與L4的分異因子是路網(wǎng)密度，L3與L4的分異因子是路網(wǎng)密度，其他指標(biāo)的各類采樣點(diǎn)間差異不顯著。

表3 各環(huán)境因素多重比較的差異顯著性Table 3 Significance of difference of multiple comparisons of various environmental factors

表4 各類采樣點(diǎn)的環(huán)境因素差異顯著性檢驗(yàn)Table 4 Significance test of environmental factors of various sample points

入侵植物的空間分布結(jié)果顯示，入侵物種數(shù)多的采樣點(diǎn)分布于拒馬河上游山區(qū)段、河北霸州的牤牛河下游以及山前平原及近山區(qū)一帶，這種分布特點(diǎn)與當(dāng)?shù)赝恋乩煤腿祟惢顒?dòng)強(qiáng)度有關(guān)。拒馬河上游山區(qū)段分布有紫荊關(guān)、野三坡、十渡等臨河旅游熱門景區(qū)，旅游流動(dòng)人口多、車流量大，以及旅游及配套設(shè)施建設(shè)開發(fā)過程對(duì)河流兩岸的干擾，都可能對(duì)入侵植物的分布及擴(kuò)散有促進(jìn)作用。尤其是2012年拒馬河遭遇北京“7·21”特大暴雨洪水過境，山區(qū)植被遭到嚴(yán)重破壞后，在拒馬河沿岸實(shí)施的一系列排險(xiǎn)加固工程以及人工造林工程等措施[28]，在對(duì)濱岸植被群落進(jìn)行了人工重建的同時(shí)，在很大程度上也增加了入侵植物定植和擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。牤牛河下游霸州段地處京津半小時(shí)交通圈，城市化建設(shè)發(fā)展對(duì)當(dāng)?shù)刂脖桓蓴_強(qiáng)烈，雜草型及對(duì)環(huán)境忍耐性強(qiáng)的植物更易在這類環(huán)境中存活擴(kuò)散[29]。山前平原一帶多為人口繁衍和城市發(fā)育的集聚之地，分布有京廣鐵路以及京港澳、京昆高速公路等多條承擔(dān)我國(guó)南北客貨運(yùn)輸?shù)闹匾煌ň€路，路網(wǎng)密度大，近山區(qū)的淺山丘陵地帶農(nóng)業(yè)發(fā)展和早期密集的采礦業(yè)開發(fā)活動(dòng)，都是這一區(qū)域植物入侵問題突出的重要因素。整體看來，旅游、交通、河道水利工程施工等人類活動(dòng)是影響入侵植物分布的主要因素。

2.4 入侵植物分布影響因素判別

入侵植物分布影響因素的相關(guān)分析顯示，路網(wǎng)密度、建設(shè)用地面積占比與入侵植物物種數(shù)、入侵強(qiáng)度均呈顯著正相關(guān)，即路網(wǎng)密度越大，建設(shè)用地面積占比越高，則入侵物種數(shù)越多，入侵強(qiáng)度越大。其他指標(biāo)與入侵植物分布關(guān)系不顯著（表5）。判斷4類采樣點(diǎn)的入侵植物與本土植物和其他環(huán)境因子之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，影響4類采樣點(diǎn)入侵植物分布的主導(dǎo)因子包括建設(shè)用地面積占比、耕地面積占比、路網(wǎng)密度。

表5 入侵植物分布與各環(huán)境指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficient between the distribution of invasive plants and each environmental index

圖5 4類采樣點(diǎn)的分異因子在山區(qū)、平原間的差異Fig.5 Differences of differentiation factors between mountain and plain at 4 types of sampling points

L4類采樣點(diǎn)山區(qū)的建設(shè)用地面積占比、路網(wǎng)密度高于平原區(qū)，原因是大清河水系濱岸帶植物入侵已經(jīng)遍布全水系，部分山區(qū)開發(fā)水平不斷加大至接近平原區(qū)，L4類采樣點(diǎn)的植物入侵水平代表了整個(gè)水系的最低入侵水平，在山區(qū)、平原已不存在明顯差異。

3 討論

3.1 植物入侵分布影響因子

無論是從流域還是聚類后各類采樣點(diǎn)來看，路網(wǎng)密度、建設(shè)用地面積占比都是影響大清河水系濱岸帶入侵植物分布的主要因子，入侵程度最嚴(yán)重的L1類采樣點(diǎn)入侵植物分布與耕地面積占比具有顯著相關(guān)性，與年均降水量、海拔、河流形態(tài)等自然因素?zé)o顯著相關(guān)性。從全國(guó)尺度來看，氣候條件和路網(wǎng)密度是決定我國(guó)入侵植物分布的重要因子[11]，在地形差異明顯的小尺度研究區(qū)域，海拔也是影響入侵植物分布的一個(gè)因素[30]。而大清河水系尺度較小，流域內(nèi)海拔差異較小，且氣候條件差異不足以使植物組成格局產(chǎn)生顯著性差異，道路密度則成為主要驅(qū)動(dòng)力。密集的路網(wǎng)改變了原有生境，阻斷了本土生物的擴(kuò)散和遷入，所形成的空生態(tài)位會(huì)給外來植物入侵以可乘之機(jī)[31]，同時(shí)頻繁的交通運(yùn)輸可能攜帶外來植物種子，使克隆繁殖體完成進(jìn)一步擴(kuò)散。建設(shè)用地一般為城鄉(xiāng)住宅、工礦企業(yè)以及供人類活動(dòng)的基礎(chǔ)設(shè)施用地等，承擔(dān)著大量人類生產(chǎn)生活功能，建設(shè)用地面積占比是影響水陸交錯(cuò)帶物質(zhì)-能量交換的人為干擾的表征，代表了人對(duì)水陸系統(tǒng)的滲透程度[32]，建設(shè)用地面積占比高的區(qū)域人類活動(dòng)強(qiáng)度大，如在河流近岸的游玩、耕作、放牧等，給外來植物提供了進(jìn)入新生境的機(jī)會(huì)和定居所需的干擾[27]。耕地面積占比與入侵植物分布無緊密關(guān)聯(lián)，可能因?yàn)楦厥且环N高度人工化的生態(tài)系統(tǒng)，其所具備的維持生物多樣性價(jià)值是建立在人類不斷播種、收割以及對(duì)耕地系統(tǒng)深度干預(yù)的基礎(chǔ)上的，外來植物入侵一般發(fā)生在農(nóng)業(yè)密集開發(fā)初期，人類對(duì)農(nóng)田的長(zhǎng)期持續(xù)耕作過程可能反而會(huì)對(duì)外來植物的擴(kuò)散具有一定約束作用[33]，但需要更進(jìn)一步論證。

3.2 大清河水系植物入侵風(fēng)險(xiǎn)

目前大清河水系的植物入侵問題尚不突出，但近年地區(qū)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和環(huán)首都城市圈的擴(kuò)張?jiān)斐闪饔騼?nèi)建設(shè)用地面積不斷增加[34]，同時(shí)雄安新區(qū)建設(shè)過程中在保障新區(qū)生態(tài)安全的前提下勢(shì)必會(huì)增加道路建設(shè)、人口密度等，大清河水系將面臨更加強(qiáng)烈的人類活動(dòng)干擾。特別是白洋淀具有濕地生態(tài)系統(tǒng)特有的下沉式景觀格局，濕地植物受水分、養(yǎng)分、干擾的積累效應(yīng)影響，更易受到外來物種的入侵[35]，對(duì)白洋淀的生態(tài)補(bǔ)水工程會(huì)使水域面積和河流連通性增加[36]，影響濱岸帶植被構(gòu)成，甚至致使群落重建。河濱帶植被結(jié)構(gòu)在這種不斷的破壞—波動(dòng)—重建中受到外來植物入侵并進(jìn)一步使擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)增加[37]。以空心蓮子草為例，該植物早期被廣泛應(yīng)用于富營(yíng)養(yǎng)化水體和生活污水處理中[38]，本次調(diào)查結(jié)果顯示，空心蓮子草在大清河濱岸帶的分布區(qū)域并不大，但已有在白洋淀上游及其周邊擴(kuò)散的報(bào)道。由于該植物的根莖斷裂后可隨水漂流，通過克隆繁殖迅速定居傳播，一旦其在大清河水系大面積擴(kuò)散，將對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)林業(yè)、物種多樣性和生態(tài)平衡造成嚴(yán)重威脅。本次植物入侵研究?jī)H限于濱岸帶植被中，調(diào)查時(shí)間在雄安新區(qū)設(shè)立之前，后期未持續(xù)開展跟蹤調(diào)查監(jiān)測(cè)，雄安新區(qū)建設(shè)后的濱岸帶植被及入侵植物相關(guān)研究不足，且鮮見其他地區(qū)或流域開展入侵植物長(zhǎng)期調(diào)查監(jiān)測(cè)工作。而植物入侵是一個(gè)漫長(zhǎng)且動(dòng)態(tài)變化的過程，需要建立廣泛的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制，推演入侵形勢(shì)及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，以便管理者作出準(zhǔn)確決策。

3.3 植物入侵的防控措施

目前較常用的入侵植物防治手段可概括為物理防治、化學(xué)防治、生物防治、生態(tài)替代、群落改造、資源開發(fā)及多手段綜合[39]。物理防治即通過物理或機(jī)械作用干擾破壞植物生長(zhǎng)繁殖；化學(xué)防治以除草劑為代表，當(dāng)下普遍使用的除草劑雖然能迅速分解，非目標(biāo)效應(yīng)造成土壤中微生菌群活性降低的可能性較小，但使用除草劑造成的短期內(nèi)裸地增加問題仍需受到關(guān)注[40]；生物防治主要基于植物之間的天敵逃逸假說、新武器假說等理論，通過調(diào)整群落物種結(jié)構(gòu)，引種對(duì)入侵物種生長(zhǎng)繁殖有制約作用的本土物種，達(dá)到控制入侵種擴(kuò)散的目的，通常與生態(tài)替代、群落改造手段結(jié)合應(yīng)用；資源開發(fā)即發(fā)掘入侵植物的可利用價(jià)值，變廢為寶，獲取收益。單一的入侵植物防治手段收效有限，通常采用多手段綜合施用，以獲取更好成效。針對(duì)外來入侵植物的防控措施，主要可從以下幾點(diǎn)著手：1）阻斷人為引入途徑。加大對(duì)新區(qū)建設(shè)園林綠化過程中的苗木引種、游客旅行及水利設(shè)施興建和過境交通運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的監(jiān)控[41]，同時(shí)注重新建道路及建筑施工、建設(shè)完成后受施工影響的生境恢復(fù)，如棄渣堆、邊坡植被恢復(fù)時(shí)首選本地物種，以加強(qiáng)植物生境對(duì)入侵種的抵御能力。2）對(duì)重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)入侵植物實(shí)施人工清除。根據(jù)入侵植物的危害、生物學(xué)特性、入侵機(jī)制等制定植物清除方案，應(yīng)首選入侵危害大、分布范圍廣的惡性入侵植物實(shí)施清除手段，如克隆繁殖的空心蓮子草的防治以冬季人工防除為主，輔以除草劑化學(xué)防除和基于生物替代種間競(jìng)爭(zhēng)的生物防治方法，以種子繁殖為主的莧屬、鬼針草屬植物則應(yīng)在果實(shí)形成前進(jìn)行人工拔除。3）建立健全入侵植物跟蹤監(jiān)測(cè)體系。針對(duì)本次發(fā)現(xiàn)的惡性入侵植物，如空心蓮子草、刺莧及鉆葉紫菀，實(shí)施清除后應(yīng)在出現(xiàn)區(qū)定期開展監(jiān)測(cè)跟蹤調(diào)查，預(yù)判擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)，完善監(jiān)測(cè)體系，做到盡早防治，防止擴(kuò)散后對(duì)當(dāng)?shù)厣臣稗r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)造成更大損失。

4 結(jié)論與建議

（1）大清河水系入侵植物構(gòu)成主要以菊科和莧科為主，一年生草本、無意引進(jìn)、原產(chǎn)地為美洲的物種占多數(shù)；流域內(nèi)入侵植物分布廣，如反枝莧、大狼杷草等部分惡性入侵種已經(jīng)遍布整個(gè)流域。

（2）大清河水系平原區(qū)植物入侵強(qiáng)度高于山區(qū)，旅游和人居活動(dòng)強(qiáng)烈區(qū)域的植物入侵強(qiáng)度更大，交通路網(wǎng)和土地開發(fā)建設(shè)是影響入侵植物分布和入侵強(qiáng)度的主要因素。

（3）建議盡快開展新一輪河流植被生態(tài)調(diào)查，盡早判斷植物入侵及擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)，以采取科學(xué)有效的防范措施，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)保護(hù)工作提供理論支撐。