滇池西岸濕地公園園林植物外來種生態(tài)風(fēng)險評價

彭麟迪，汪 瓊，張紅麗，鄭成潔，王南媛，潘曲波

（西南林業(yè)大學(xué) 園林園藝學(xué)院 國家林業(yè)和草原局西南風(fēng)景園林工程技術(shù)研究中心/云南省功能性花卉資源及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)工程研究中心，云南 昆明 650224）

生物入侵是指在特定的生態(tài)系統(tǒng)下，非本地生物的引入產(chǎn)生或可能產(chǎn)生的經(jīng)濟和環(huán)境損失或?qū)θ祟悺游锛爸参锝】滴：Φ那闆r[1]。在全球化進程中，生物入侵每年造成的損失已超過1×1013美元，中國每年農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)損失約4×1010元，其中絕大部分是由外來植物入侵造成的植被危害所導(dǎo)致[2]。引入園林植物外來種原是為解決城市化進程中公共環(huán)境建設(shè)面臨的資源短缺問題，但因時滯效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)面影響具有潛伏性，若園林植物外來種歸化后克服了傳播障礙，就會在遠(yuǎn)離引種地建立具有入侵性的新種群，從而破壞生態(tài)平衡，降低生物多樣性[3]。因此，評估園林植物外來種入侵生態(tài)風(fēng)險對后續(xù)園林植物的引種應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

滇池是云南省面積最大的高原淡水湖泊，也是國家環(huán)境重點治理的“三湖三河”(淮河、海河、遼河和太湖、巢湖、滇池)之一[4]。早些年在滇池外圍建立了防浪堤，但這一舉措使滇池原有的淺灘濕地面積銳減。自20世紀(jì)80年代以來，國家及地方政府不斷加大對滇池保護和污染治理的力度，同時出于維護濕地生態(tài)平衡，提供人湖互動空間等目的，對滇池區(qū)域的濕地進行了恢復(fù)，建成大量濕地公園[5]。與緊鄰城區(qū)的滇池北岸、東岸及南岸濕地公園不同的是，遠(yuǎn)郊西岸的濕地公園近年來因缺乏管理日漸荒蕪，在湖泊治理、湖岸美化建設(shè)過程中引入的園林植物外來種已成為威脅滇池生態(tài)安全的隱患。對滇池西岸的園林植物外來種進行生態(tài)風(fēng)險評價能有效支持區(qū)域生態(tài)建設(shè)、系統(tǒng)管理和環(huán)境修復(fù)等諸多工作[6]，可為后續(xù)的規(guī)劃及管理提供重要的參考價值，為滇池和高原區(qū)域生態(tài)安全及高原濕地植物入侵等相關(guān)研究提供資料。

1 調(diào)查研究方法

1.1 研究區(qū)概況

滇池西岸的濕地公園位于云南省昆明市滇池湖濱濕地區(qū) (20°30′49″～25°13′14″N，102°32′58″～102°58′28″E)的環(huán)湖西路段及環(huán)湖南路古城段，西靠西山、觀音山和豹子山，森林植被資源豐富；東接多個鳥類保育區(qū)及土著、稀有水生植物保護區(qū)。在2015年滇池管理局頒布的《滇池分級保護范圍劃定方案》中，滇池西岸區(qū)域被劃分為多個生態(tài)價值較高的一、二級保護區(qū)，以及幾個零星分布可用于建設(shè)的三級保護區(qū)，相較于滇池東岸、北岸和南岸具有更高的生態(tài)保護需求。

本研究選取滇池西岸具有代表性的3個濕地公園：西華濕地公園、暉灣濕地公園和古城河河口濕地公園作為調(diào)查對象(表1)，對公園內(nèi)分布的園林植物外來種進行調(diào)查評價。

表1 滇池西岸 3 個濕地公園情況Table 1 Status statistics of three wetland parks on the west bank of Dianchi Lake

1.2 研究方法

1.2.1 外業(yè)調(diào)研 2019年3—7月及2021年9月，對滇池西岸3個濕地公園的場地現(xiàn)狀及植物種類進行了一、二輪調(diào)查和補充調(diào)查。調(diào)查采用線路踏查法和重點區(qū)域普查法，草本植物采用1 m×1 m的樣方，灌木及藤本植物采用5 m×5 m的樣方，喬木采用10 m×10 m的樣方。植物調(diào)查內(nèi)容包括植物的生長狀況及擴散逸生情況。

1.2.2 種類鑒定及區(qū)系成分統(tǒng)計 參考中國植物志官網(wǎng) (http://www.iplant.cn/)、Flora of China及《云南植物志》等相關(guān)資料進行種類鑒定及原產(chǎn)地和應(yīng)用類型的統(tǒng)計；按照吳征鎰等[7]對世界種子植物科、屬分布區(qū)類型的劃分，對園林植物外來種進行區(qū)系成分統(tǒng)計。

1.2.3 生態(tài)風(fēng)險評價體系構(gòu)建 參考王焱等[8]的研究，對滇池西岸園林植物外來種進行生態(tài)風(fēng)險預(yù)評價，即依據(jù)所調(diào)查的植物原產(chǎn)地是否為云南省，將其劃分為鄉(xiāng)土植物和外來植物；再依據(jù)外來植物是否能應(yīng)用于園林觀賞，將其劃分為園林植物外來種和非園林植物外來種；最后將這些植物種分成“已存在和未引入”2種不同狀態(tài)，并依據(jù)實際情況(如引種生長狀況等)歸入2種不同評價體系。在排除不具有入侵記錄、生長適應(yīng)差、分布面積小且未逸生的園林植物外來種后，最終從“已存在”的93種園林植物外來種中篩選出58種待評價的園林植物外來種。

參考潘曲波等[9]研究，構(gòu)建多指標(biāo)綜合評價體系框架，即將體系框架劃分為3個指標(biāo)層：1級指標(biāo)層(總目標(biāo)層)3個，分別為園林植物自身特性、引種地自然環(huán)境、引種地人為影響情況；2級指標(biāo)層(分目標(biāo)層)11個，是對一級指標(biāo)擴展與延伸；3級指標(biāo)層39個，是具體的操作性指標(biāo)。同時，評價體系的賦值由專家咨詢法和層次分析法共同完成，其計算結(jié)果得到的一致性比率(CR)＜0.1，即其權(quán)重值均通過一致性檢驗。參考馬金雙等[10]的研究，挑選30種該書中記載的園林植物入侵種作為檢驗植物，利用SPSS的K-Means聚類算法將其聚為3類；在排除異常點后，以每類最低分作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，得到3個風(fēng)險等級，用P表示得分值，即P≥68.0時為高風(fēng)險，63.5≤P＜68.0時為中風(fēng)險，18.5≤P＜63.5時為低風(fēng)險。

根據(jù)層次分析法的計算結(jié)果，參照劃分標(biāo)準(zhǔn)評價58種園林植物外來種的生態(tài)風(fēng)險，并提出防控建議。

2 結(jié)果與分析

2.1 種類組成與地理成分

3個濕地公園共有93種園林植物外來種(含種下等級)，隸屬48科77屬；西華濕地公園內(nèi)園林植物外來種應(yīng)用總數(shù)最多，暉灣濕地公園應(yīng)用總數(shù)最少(表2)。由表3可見：3個濕地公園園林植物外來種中應(yīng)用種類最多的科為豆科Fabaceae，約占總數(shù)的9.68%，其中5種在《中國外來入侵植物名錄》中有記載，即白車軸草Trifolium repens為二級入侵植物，黑荊Acacia mearnsii為三級入侵植物，紅車軸草Trifolium pratense為四級入侵植物，銀荊Acacia dealbata和雙莢決明Senna bicapsularis為有待考察植物；排第2位的禾本科Gramineae約占總數(shù)的7.53%；排第3位的薔薇科Rosaceae約占總數(shù)的5.38%，兩者所擁有的園林植物外來種在《中國外來入侵植物名錄》內(nèi)均未記載；排第4位的菊科Asteraceae約占總數(shù)的4.30%，其中3種有入侵記錄，分別為一級入侵植物加拿大一枝黃花Solidago canadensis、四級入侵植物秋英Cosmos bipinnatus和萬壽菊Tagetes erecta。

表2 3 個濕地公園園林植物外來種科、屬、種組成Table 2 Floristic composition of alien landscaping plant species in three wetland parks

表3 3個濕地公園園林植物外來種所屬科的比例Table 3 Proportion of alien landscaping plant species to families in three wetland parks

園林植物外來種的科、屬地理區(qū)系最多的為世界廣布型(表4)，其次為較適應(yīng)生長于昆明亞熱帶高原季風(fēng)氣候的泛熱帶區(qū)類型(即熱帶廣布型和以南半球為主的泛熱帶區(qū))。所有源于熱帶區(qū)的植物共計22科29屬，約占總數(shù)的45.83%和37.67%，其中以熱帶廣布型最多，共有13科16屬，分別占總數(shù)的27.08%和20.78%；熱帶亞洲至熱帶大洋洲類型最少，僅有1科1屬，即蘇鐵科蘇鐵屬Cycas，分別占總數(shù)的2.08%和1.30%。

表4 3 個濕地公園園林植物外來種科、屬的地理分布Table 4 Geographical distribution of species and genera of alien landscaping plant species in three wetland parks

2.2 生活型構(gòu)成

3個濕地公園園林植物外來種中，喬木及竹類共有37種，約占總種數(shù)的39.78%；灌木28種，約占總種數(shù)的30.11%；草本28種，約占總種數(shù)的30.11%。古城河河口濕地公園園林植物外來種中草本應(yīng)用最多，約占總種數(shù)的50%；西華濕地公園和暉灣濕地公園均是喬木及竹類應(yīng)用較多，均占各自總種數(shù)的40% 以上 (表 5)。

表5 3 個濕地公園園林植物外來種生活型構(gòu)成Table 5 Life forms of alien species in three wetland parks

2.3 園林植物外來種生態(tài)風(fēng)險評價

評價體系檢驗的30種園林植物外來種的K-Means聚類結(jié)果等級劃分散點分布顯示，低風(fēng)險聚類中存在64.5分的1個異常點(圖1)。由評價體系檢驗結(jié)果統(tǒng)計可知，該點為第17個樣本為鳳仙花Impatiens balsamina，在《中國外來入侵植物名錄》中被列為“有待觀察”(表6)。鳳仙花起源于印度與緬甸，在中國云南省內(nèi)分布較廣，原產(chǎn)地與云南接近，雖評分偏高，但不具有普遍性，列為特殊值，不作為等級劃分的參照標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 K-Means 聚類等級劃分示意圖Figure 1 Schematic diagram of K-means clustering classification

滇池西岸濕地公園58種園林植物外來種(含種下等級)中高風(fēng)險植物共計6種，分別為圓葉牽牛Pharbitis purpurea、馬纓丹Lantana camara、鳳眼藍Eichhornia crassipes、加拿大一枝黃花、大薸Pistia straiotes和白車軸草(表7)，其中3個濕地公園共有植物為圓葉牽牛、鳳眼藍和白車軸草。中風(fēng)險植物共計11種，列入入侵物種名錄的中風(fēng)險植物有黑荊、曼陀羅Datura stramonium、秋英、紅車軸草、鳳仙花、紫茉莉Mirabilis jalapa、萬壽菊、粉綠狐尾藻Myriophyllum aquaticum，其中3個濕地公園共有植物為秋英和蒲葦Cortaderia selloana；低風(fēng)險植物共計41種，評分較高、接近中風(fēng)險分值的有葉子花Bougainvillea spectabilis、光葉子花B.glabra、花葉蘆竹Arundo donaxvar.versicolor、藍桉和美人蕉，其中花葉蘆竹只分布在古城河河口濕地公園(表6)。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，古城河河口濕地公園和西華濕地公園內(nèi)高、中風(fēng)險園林外來植物種較多，暉灣濕地公園較少；圓葉牽牛和白車軸草在3個濕地公園廣泛分布；加拿大一枝黃花僅在西華濕地公園大面積分布。

表6 30種園林植物外來種生態(tài)評價體系檢驗結(jié)果Table 6 Ecological evaluation system for 30 alien landscaping plant species

表7 滇池西岸濕地公園58種園林植物外來種生態(tài)風(fēng)險評價結(jié)果Table 7 Ecological evaluation of 58 alien landscaping plant species in west bank of Dianchi wetland park

表7 (續(xù))Table 7 Continued

基于Word算法對58種園林植物外來種(含種下等級)生態(tài)風(fēng)險評價結(jié)果進行層次聚類分析(圖2)。由圖2可知：樣本主要被分為5類(已用顏色進行區(qū)分)，坐標(biāo)軸表示任意2種園林植物外來種間的距離平方和。當(dāng)距離平方和＜206.699 84時，樣本被分為2類，即中、高風(fēng)險植物與低風(fēng)險植物，草本植物在高、中風(fēng)險植物分類中占比較大，在低風(fēng)險植物分類中占比較??；當(dāng)距離平方和＜53.499 08時，樣本被分為3類，即除中、高風(fēng)險植物外，低風(fēng)險植物中的草本植物和喬灌藤植物被分開；當(dāng)距離平方和＜23.925 92時，樣本被分為4類，此時中、高風(fēng)險植物按評價等級又被分為了2類，其中，高風(fēng)險植物和中風(fēng)險植物評估得分大多較接近，分差較小，低風(fēng)險植物中草本評估得分偏高且較為集中，低風(fēng)險喬灌藤植物評估得分則普遍偏低。由此可知：高、中風(fēng)險植物間差異小于低風(fēng)險植物中草本和喬灌藤等的差異。當(dāng)樣本被分為5類時，由得分值的高低將低風(fēng)險植物喬灌藤等大致分為2類，得分偏高的占比較小，得分偏低的占比較大。上述結(jié)果表明：中風(fēng)險與高風(fēng)險植物的界定更多取決于植物本身在引種地的適應(yīng)情況，而草本植物引種往往會帶來更高的生態(tài)風(fēng)險。

圖2 58 種園林植物外來種生態(tài)評價結(jié)果聚類分析Figure 2 Cluster analysis of ecological evaluation results of 58 alien landscaping plant species

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

經(jīng)調(diào)查，滇池西岸3個濕地公園共有園林植物外來種93種，隸屬于48科77屬，以豆科植物最多。在選取評價的58種園林植物外來種(含種下等級)中，高、中風(fēng)險植物共有17種，豆科和菊科植物數(shù)量最多，各有3種；低風(fēng)險植物共有41種，葉子花、光葉子花、花葉蘆竹、藍桉和美人蕉得分偏高。在園林植物外來種中，高、中風(fēng)險植物絕大部分為草本植物，且低風(fēng)險草本植物得分普遍高于低風(fēng)險喬灌藤植物。因此，引種外來園林草本植物會帶來更高的生態(tài)風(fēng)險。

3.2 討論

豆科植物地理分布廣泛，在種子植物科中所含種數(shù)排第3位，且在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用較多，致使其種數(shù)占比高；除此之外，豆科植物具有優(yōu)良的固氮能力，這會導(dǎo)致土壤氮、磷失衡，形成氮多磷少的土壤環(huán)境，有利于部分外來雜草的生長，抑制部分本土植物的生長，因而豆科植物的風(fēng)險等級普遍較高[11?12]。菊科植物為云南入侵植物最多的1個科，風(fēng)險較高與其生長特性有關(guān)[13]。其中高風(fēng)險植物加拿大一枝黃花是《中國外來入侵植物名錄(2018版)》記載的惡性入侵種，近年來已經(jīng)嚴(yán)重危害中國中、東部的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)安全。2014年對滇池地區(qū)的加拿大一枝黃花進行調(diào)查時，還未見形成大面積危害[14]，但在2021年實地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)西華濕地公園內(nèi)加拿大一枝黃花長勢繁盛，形成以加拿大一枝黃花為主，摻雜圓葉牽牛、鬼針草Bidens pilosa、雙穗雀稗Paspalum distichum等入侵植物的大型植物群落，對西華濕地公園的生態(tài)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

黑荊與曼陀羅分別是《中國外來入侵植物名錄(2018版)》記載的局部入侵種和惡性入侵種，但在本次研究中被評估為中風(fēng)險，可能與滇池西岸引種地生長情況有關(guān)。黑荊是提煉栲膠的優(yōu)良樹種，在20世紀(jì)60年代末由于建設(shè)經(jīng)濟林、保持水土和改良土壤的需要而被引種應(yīng)用[15]，滇池也曾為治理水體污染引種應(yīng)用，后因其長勢過快，以及不得引入入侵物種的規(guī)定而被清除，調(diào)查區(qū)域僅剩的幾株應(yīng)是多次清除后的殘留植株。曼陀羅在調(diào)查區(qū)域僅見1株，且長勢不良，可能同為清除后的殘留植株。此外，粉綠狐尾藻也是《中國外來入侵植物名錄(2018版)》中記載的局部入侵種，本研究中被評估為中風(fēng)險。粉綠狐尾藻與狐尾藻M.verticillatum特性相似，當(dāng)其與本土種穗花狐尾藻M.spicatum混生時易被誤認(rèn)，從而忽略其入侵性。

蒲葦、梭魚草、風(fēng)車草雖未列入《中國外來入侵植物名錄(2018版)》，但也在本研究中被評估為中風(fēng)險，這可能與其生長特性有關(guān)。國內(nèi)已有對蒲葦和梭魚草入侵風(fēng)險的研究，發(fā)現(xiàn)它們的耐受能力強，可形成單優(yōu)群落，具有一定風(fēng)險性[16]。有研究發(fā)現(xiàn)：蒲葦在國外有入侵記錄，梭魚草因具觀賞性或水體凈化能力[17?18]，在滇池流域引種并廣泛應(yīng)用[19]，致使其風(fēng)險增加。風(fēng)車草為人工濕地常見植物，多用于滇池污染治理[20?21]，在劉蘊哲[22]的研究中將其確定為高風(fēng)險，與評價結(jié)果差異較大，這可能與其生長特性、生長環(huán)境和后期養(yǎng)護均有關(guān)，因風(fēng)車草在污染區(qū)生長快，應(yīng)加強管控避免形成單優(yōu)群落。

在近代，昆明市植物區(qū)系組成呈現(xiàn)出熱帶成分與溫帶成分相結(jié)合的高原山地亞熱帶氣候特征[23]，而滇池西岸3個濕地公園引種的近半數(shù)園林植物外來種來源地具有熱帶、亞熱帶氣候特征，可見公園在引種時偏重選擇原產(chǎn)地氣候與昆明接近的園林植物外來種。同時，中、高風(fēng)險植物所屬科多為廣布科和熱帶科，相似的氣候環(huán)境使適應(yīng)快、入侵潛力高的物種更容易被引入。在選取評價的58種園林植物外來種的高、中風(fēng)險物種中草本植物占大多數(shù)，但從引入的園林植物外來種總數(shù)來看，草本植物卻不是主要生活型，3個濕地公園中也僅有西華濕地公園的草本植物種數(shù)在生活型中占比為50%。這可能與管理部門為治理滇池水體，保護生物多樣性，從而引入大片以中山杉為主的針葉林來改變單一草本植物為主的分布格局等防控措施有關(guān)[24]。

層次分析法在近年關(guān)于入侵植物風(fēng)險的研究上應(yīng)用較多，如魏子璐等[25]采用該方法對寧波市外來入侵植物進行風(fēng)險評估。但由于外來植物風(fēng)險評估的評價方法有很多，評價標(biāo)準(zhǔn)及植物生長環(huán)境等又存在差異，這使評價結(jié)果不完全一致。如劉蘊哲[22]采取層次分析法對長沙市三大城市濕地公園117種外來植物進行風(fēng)險評估，并按照評估結(jié)果將外來入侵植物劃分成3種不同風(fēng)險等級，其中紫茉莉被列為一類高風(fēng)險植物。吳磊[26]采取系統(tǒng)分析法對黃山風(fēng)景區(qū)的外來入侵植物進行風(fēng)險評估，將其劃分為4種不同風(fēng)險等級，其中紫茉莉被列為“分布不廣，偶見”。本研究評價紫茉莉風(fēng)險等級為中風(fēng)險，即危害性不夠明顯或造成區(qū)域局部危害。評價結(jié)果出現(xiàn)差異的原因是紫茉莉的生長及分布情況各不相同所致。

3.3 防控策略與建議

滇池西岸園林植物外來種的引種工作應(yīng)因地適宜、方便管理及保護生態(tài)。對于兼顧游憩科普和人為干擾較多的西華濕地公園，以及并入生態(tài)環(huán)道建設(shè)、統(tǒng)一岸線景觀的古城河河口濕地公園，都應(yīng)禁止引種高風(fēng)險植物，實時監(jiān)控中風(fēng)險植物，優(yōu)先引種鄉(xiāng)土植物和低風(fēng)險植物。對于已經(jīng)變更為保護區(qū)的暉灣濕地公園應(yīng)不再引種園林植物外來種。在引種園林植物外來種時，應(yīng)提前對其進行生態(tài)風(fēng)險評估，并充分考慮引種地實際情況。對于已引種應(yīng)用的園林植物外來種，則應(yīng)根據(jù)其風(fēng)險評價等級，制定相應(yīng)的動態(tài)監(jiān)測與防控措施，如對加拿大一枝黃花等高風(fēng)險園林植物外來種采取全面清除措施，并做好定時監(jiān)測檢查等管控工作。