重庆武陵山生物多样性保护优先区入侵植物现状及防治对策研究

唐佳， 邓洪平， 张家辉， 胡玲，夏常英， 左有为， 王圆圆

1.西南大学 生命科学学院，重庆 400715；2.西藏农牧学院 高原生态研究所，西藏 林芝 860000；3.重庆科学技术研究院 低碳与环保中心，重庆 400715

生物入侵是人为有意或无意的行为及其他自然因素将非本地生物物种引入到新的区域，在引入区建立种群并持续生存，且进一步扩散到其他区域的过程[1].外来物种入侵已成为全球性问题，是当前生物多样性丧失的主要原因之一[2-4].开展入侵物种防控是各国政府工作的重心之一，并且已成为生物多样性保护与农业绿色发展的重点工作[2-8].

武陵山素有“华中动植物基因库”之称，是我国亚热带森林系统核心区域、长江流域重要的水源涵养生态屏障，区域内物种资源丰富，属我国具有全球保护意义的生物多样性关键地区之一.在该区域开展入侵生物的调查与评估，摸清入侵生物分布、动态变化和危害程度，提出相关的防控对策建议，对强化国家和地方生态环境管理决策能力，提升原生生物多样性和生态环境保护，促进绿色可持续发展具有重要的现实意义[9-11].

1 研究区域

武陵山区位于北纬27°10′～31°28′，东经106°56′～111°49′，平均海拔1 000 m左右，山脉贯穿黔东、湘西、鄂西、渝东南地区，长度约420 km.气候属典型亚热带类型，年平均温度在13～16 ℃之间，年降水量1 100～1 600 mm，无霜期280 d左右.根据《中国生物多样性保护优先区域范围》(生态环境部公告 2015年第94号)区划，武陵山生物多样性保护优先区地跨湖北、湖南、重庆、四川、贵州5省(市).重庆市涉及8个区县，即黔江区、江津区、南川区、武隆县、石柱县、秀山县、酉阳县、彭水县.本文在重庆市8个区县开展调查研究.

2 研究方法

1)调查编目方法.主要采用历史资料搜集、访谈、标本查阅及实地考察等方法，对武陵山生物多样性保护优先区(以下简称优先区)外来入侵植物的分布现状、生活型、生境、原产地及传入途径等进行研究.外来入侵植物实地调查以区县为单位，区县以下每个乡镇选择主要河流、道路、林下、林缘、荒地等生境进行样线调查[12-15].

2)风险评估方法.外来入侵植物风险评估依据生态环境部发布的《中华人民共和国国家环境保护标准——外来物种环境风险评估技术导则》及文献[16-17]的方法，构建适用于优先区的外来入侵植物风险评估体系；采用层次分析法(Analysis hierarchy process，AHP)确定各级指标的权重；采用三级目标标准，依据各外来入侵植物的入侵史、环境适应性、生长情况、生物学特征、扩散方式与能力、潜在危害与影响、防控与检疫难度，对外来入侵植物的风险进行评估；再根据综合评估所得的分值进行风险等级划分.

3 结果与分析

3.1 入侵植物的种类组成

实地调查发现，优先区内有外来入侵植物30科75属101种.其中，在国家生态环境部公布的入侵植物重点管控名录中的有8科15属18种，分别占比26.67%，20%和17.82%，即紫茎泽兰Ageratinaadenophora、加拿大一枝黄花Solidagocanadensis、土荆芥Chenopodiumambrosioides、空心莲子草Alternantheraphiloxeroides、反枝苋Amaranthusretroflexus、刺苋Amaranthusspinosus、垂序商陆PhytolaccaAmericana、落葵薯Anrederacordifolia、喀西茄Solanumaculeatissimum、藿香蓟Ageratumconyzoides、钻叶紫菀Astersubulatus、鬼针草Bidenspilosa、大狼杷草Bidensfrondosa、小白酒草(加拿大蓬、小蓬草)Erigeroncanadensis、一年蓬Erigeronannuus、苏门白酒草Conyzasumatrensis、野燕麦Avenafatua、凤眼蓝Eichhorniacrassipes这18种危害性较大的植物；在科水平上，这些入侵植物中种类最多的是菊科、苋科和豆科，共47种，占优先区总种数的46.53%；在属水平上，最多的是苋属，占优先区总属数的6.93%[12-15].

3.2 入侵植物的原产地及传入途径分析

对101种入侵植物的原产地进行分析发现，源自美洲的入侵植物最多，共62种，占优先区总种数的61.39%，这可能与重庆的气候条件及它们自身的生物学特性密切相关.原产于亚洲和欧洲的入侵植物均为14种，分别占优先区总种数的13.86%.原产于非洲的入侵植物8种，占优先区总种数的7.92%.原产于大洋洲的入侵植物1种，占优先区总种数的0.99%.有2种入侵植物原产地不详，占优先区总种数的1.98%(图1)[12-15].

图1 重庆武陵山生物多样性保护优先区入侵植物原产地

入侵植物的传入途径分析表明，有意引入的入侵植物最多，为67种，占优先区总种数的66.34%.无意引入的21种，占优先区总种数的20.79%.自然传入的10种，占优先区总种数的9.90%.引入途径不详的有3种，占优先区总种数的2.97%.经调查访谈，入侵植物主要是通过植物引种栽培、旅行及交通运输带入.

3.3 入侵植物的生活型

参照文献[12-14]，入侵植物的生活型中草本植物最多，有90种，这与草本植物生长特性密切相关，能够在多种生境中生长使其成为入侵植物中的优胜者.其中，一年生草本61种，多年生草本29种；灌木7种，乔木2种，藤本1种(图2).

图2 重庆武陵山生物多样性保护优先区外来入侵植物生活型

3.4 风险等级分析

评估体系总分为100分，若分值大于等于40，则风险等级为高级，应加强管控，严格实施检疫；若分值大于等于33，小于40，则风险等级为中级，需采取相应的防范措施；若分值小于33，则风险等级为低级，可暂不处理，但要注意做好干预工作.在优先区所涉及的8个区县中，入侵植物在其入侵区域所造成的危害程度因物种而异.对优先区101种入侵植物进行风险评估表明，低风险外来入侵植物数量最多，共49种(表1)，占优先区总种数的48.51%，主要是一些在少数生境中生存的植物，生活力相对较弱；还有一些受人为活动影响大的栽培物种，扩散方式主要是人类活动，因此对优先区的经济、生态等影响较小，如月见草Oenotherabiennis、留兰香Menthaspicata、水飞蓟Silybummarianum、假连翘Durantaerecta等.中风险入侵植物31种(表1)，占优先区总种数的30.69%，是一些已经对优先区造成一定影响，主要在路边、林下、林缘、宅旁等生境分布较广的物种，也有一些具备较强的化感作用，依靠自身生物学特性在群落中占据优势.中风险入侵植物如土人参Talinumpaniculatum、土荆芥Chenopodiumambrosioides、绿穗苋Amaranthushybridus、红花酢浆草Oxaliscorymbosa、双荚决明Sennabicapsularis、野胡萝卜Daucuscarota等，其中土荆芥、垂序商陆、野燕麦3种植物在国家生态环境部公布的入侵植物重点管控名录中危害较大.高风险入侵植物21种(表1)，占优先区总种数的20.79%，对林业、农业生态环境的危害较大，包括一些在多种生境中都能生存的或在群落中具有绝对生长优势的植物，其中有15种在国家生态环境部公布的入侵植物重点管控名录中，占高风险入侵植物总数的71.43%，包括空心莲子草、紫茎泽兰、加拿大一枝黄花、反枝苋、刺苋、落葵薯、喀西茄、藿香蓟、钻叶紫菀、鬼针草(婆婆针)、大狼杷草、小白酒草(加拿大蓬、小蓬草)、一年蓬、苏门白酒草、凤眼蓝，可见这些在东南沿海一带危害较大的物种已经蔓延至西南地区，且对生物多样性较高的优先区都造成了危害，属高风险植物[16-24].

将21种高风险入侵植物根据所在区县的分布进行统计分析，生成热图(图3).图3中颜色色系不同代表入侵种在各个区县的乡镇分布率不同，颜色越偏红色系代表在各区县的乡镇分布率越低，颜色越偏蓝色系则代表分布率越大.图3显示，空心莲子草、霍香蓟、苏门白酒草、一年蓬、鬼针草、野茼蒿、刺苋、钻叶紫菀、牛膝菊Galinsogaparviflora的分布范围极为广泛，在优先区的8个区县均有分布.本研究在调查过程中还发现落葵薯、刺苋等的危害不亚于菊科植物，一方面因其藤本的生物学特性可迅速覆盖灌木群落，导致农业、林业受害严重；另一方面，刺苋因其植株带刺，对动物和人类都能造成伤害，因而危害严重.

颜色色系不同代表入侵种在各个区县的乡镇分布率不同(图3右边图例所示)，红色系表示入侵种在各区县乡镇的分布率低，颜色越深分布率越低；蓝色系表示入侵种在各区县的分布率高，颜色越深分布率越高.

3.5 入侵植物分布情况

3.5.1 各区县入侵植物种类组成

在优先区所涉及的8个区县中，武隆区、酉阳县的外来入侵植物数量最多，分别有59种和57种，占优先区总种数的58.42%和56.44%，也即大约一半多的外来入侵植物在这2个区县范围内均有分布，可见这2个区县受外来入侵植物的影响很大，可能与旅游业的发展相关；江津、黔江、南川、彭水4个区县的优先区内也涉及很多外来入侵植物，均大于40种，分别占优先区总种数的48.51%，47.52%，46.53%，44.55%，这与4个区县的地理环境及生境条件密切相关；其余2个区县的外来入侵植物低于40种，但即使是外来入侵植物数目最少的石柱县，也有37种，占优先区总种数的36.63%.野茼蒿、一年蓬等大面积分布，除了对农业造成巨大损失外，对林业也造成了巨大的影响(图4).

图4 重庆武陵山生物多样性保护优先区8个区县外来入侵植物总数对比

3.5.2 入侵植物分布生境分析

对入侵植物的生境进行分析，发现入侵植物主要分布在农田(田边)、路边、房前屋后、花坛、林下、林缘、荒地7种生境类型.有96种(约占优先区总种数的95.05%)入侵植物可以在2种及以上生境中生存.而藿香蓟、野茼蒿、落葵属等可在5种生境中生存，苏门白酒草、鬼针草等能在4种生境中生存(表1).在7种生境类型中，有占优先区总种数88.00%的入侵植物分布在公路边；其次是荒地，占优先区总种数的68.00%.花坛和房前屋后约有占优先区总种数48%的外来入侵植物分布；而林下和林缘约有占优先区总种数24.00%的外来入侵植物分布，远不及荒地和农田.由此可见，入侵植物的生境分布与人类活动密切相关[25-28].

表1 重庆武陵山生物多样性保护优先区入侵植物风险评估结果及生境类型

4 入侵植物防治对策与建议

随着经济的发展，外来植物入侵将日益加剧，带来的危害亦将变得更加严重，对外来入侵植物的防控任重道远.优先区内入侵植物在国家生态环境部公布的入侵植物重点管控名录中有8科15属18种，针对外来入侵植物在各区县的分布现状及威胁程度，可采取以下管理和防治对策：

4.1 加大宣传力度，提高公众对入侵植物的认知水平

在实地调查过程中，秀山县、江津区、黔江区、酉阳县等地，很多当地居民都把紫茉莉Mirabilisjalapa、鸡冠花Celosiacristata、秋英Cosmosbipinnata、凤眼莲等作为庭院观赏植物，有的甚至栽种到后山中，这种公众自发播种或栽培的入侵植物，导致入侵进一步加剧的情况屡见不鲜[28].外来入侵植物之所以肆虐，很大程度是因为人们防范意识缺失和淡薄.鉴于此，外来入侵植物的防治首先要提高公众对入侵植物危害性的认识，必要的手段就是加大宣传力度，可在各区县开展科普活动，委托专业人员制定彩图集或宣传视频，宣传入侵植物的危害来提高公众对入侵植物的认识[28-31].只有发动广大群众参与到外来入侵植物的防治过程中来，才能减少紫茉莉、鸡冠花、秋英等入侵植物的进一步扩散和危害.

4.2 开展外来入侵植物普查，摸清本底，推进源头预防和监测预警体系建设

优先区是保护濒危动、植物及其生态环境的重要地区，在漫长的历史演变中保持着其特有的物种和生态系统，经外界破坏后想要自我恢复非常困难[27-29]，随着长江经济带、成渝双城经济圈的推进，交通便捷可能为外来入侵植物的扩散提供更大的便利.本研究结果表明，优先区各区县外来入侵植物均超过30种，它们通过竞争排斥本地物种，降低了生态系统的生物多样性，因此需要在该区域推动多部门联合开展外来入侵植物普查，全面摸清外来入侵植物的扩散规律和发生情况，同时探索利用卫星遥感等信息技术进行基础性、长期性监测，从而形成系统性监测网络进行综合监测，以提升外来入侵物种动态监测预警能力[31].另外，外来入侵物种越来越多，因其表型可塑性较强，与本地种相似，且在不同的生境可能表型有所差异，故需采用更多的方法和技术来识别、防治.

4.3 提升综合治理与应急控制能力

各区县管理机构应高度重视对已有的外来入侵植物的防治及防除工作，可采取人工或机械清除、化学防治和生物防治相结合的方法，对症实施，选择经济有效、对环境不产生危害的方法来进行清除[30].

优先区内8个区县均有分布的牛膝菊、藿香蓟、空心莲子草、鬼针草等恶性入侵植物，它们分布面积大、扩散速度快、竞争能力强，对于分布集中、危害严重的区域应采取机械清除或化学防治等方法进行集中防除，对于分布零散的可采取人工铲除的方式进行清除.同时，防治和清理过程需具持久性，清除过程也不是一蹴而就、一朝一夕的事情[27].例如菊芋属于宿根性草本植物，无论植株是否开花结果，其根部依然保持着生命力，来年依然会萌发；一年蓬、黑麦草等植物种子数量多，这些植物一年内根本无法全部清除，需要持久性清理.使用化学防治方法时还要注意时间，尽量选择在入侵植物开花之前施用，以防止种子逃逸，如可在每年4-7月份，小白酒草开花之前对其使用百草枯进行喷洒，防止其利用种子逃逸.为了预防外来植物的入侵，还应积极探索采用适应力强的一些本土植物对荒地、空地等易遭受入侵的生境进行恢复[27].

在对高风险入侵植物进行防治的同时，也要重视中、低风险的入侵植物，正因为高风险入侵植物危害大、受害面积广、难防治，我们更应该吸取教训，将中风险、低风险的入侵植物做好集中治理及动态监测，并借助生态学模型等手段，做好分布预测工作，即使可能存在缺陷，但仍有很大的借鉴意义，至少可以在很大范围和较短时间内减少外来入侵植物的更大危害[30].例如青葙、千穗谷、银合欢、刺桐、斑地锦、一串红等只在少数生境有分布的低风险植物，这些植物大多为人工引进栽培的物种，目前看来对优先区没有造成较大的影响，但也要注意管理，建立健全的准入机制，避免其以后造成危害.

优先区应强化科技支撑，改善技术手段，逐步形成系统的外来入侵植物预防、控制、治理机制，切实保障国家经济、生态和生物安全[30].