湖北省黄冈市农业外来入侵植物组成和分布特征

摘要：为探明湖北省黄冈市农业外来入侵植物的现状，并探讨其组成和分布特征，于2022年在黄冈市135个乡镇街道进行踏查，共发现102种入侵植物，涉及30个科、69个属，主要隶属于菊科、豆科、苋科、茄科等，麻城市发现的入侵植物种类最多，达到98种，而武穴市最少，仅有50种。在黄冈市各县（市、区）的乡镇街道中，入侵植物的丰度存在显著差异。蕲春县的乡镇入侵植物种类最多，平均每个乡镇有（34.6±2.3）种，而麻城市最少，平均每个乡镇有（12.7±0.4）种。而各县（市、区）入侵植物的种类数与其辖区面积和公路里程呈正相关。在对8个县（市、区）735个踏查点的8 001个踏查记录的物种进行生境分析时，发现养殖基地和中转节点类型生境所分布的入侵植物最多，而农田村庄生境所分布的入侵植物最少，分别为（11.5±0.3）、（11.4±0.2）、（10.3±0.3）种；在进行区域分析时，红安县踏查点入侵植物物种数最多，而黄梅县踏查点的最少，分别为（13.6±0.4）、（9.5±0.3）种，这些差异均具有统计学意义。进一步分析出现频次最高的10种入侵植物的区域和生境的分布特征，这些植物包括小蓬草（Erigeron canadensis）、空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）、垂序商陆（Phytolacca americana）、一年蓬（E. annuus）、苏门白酒草（E. sumatrensis）、斑地锦草（Euphorbia maculata）、大白花鬼针草（Bidens alba）、大狼耙草（B. frondosa）、野老鹳草（Geranium carolinianum）和牵牛（Ipomoea nil）；结果显示，其中6种（空心莲子草、大白花鬼针草、一年蓬、大狼耙草、苏门白酒草、野老鹳草）在各县（市、区）的分布具有显著差异性。此外，垂序商陆在不同生境间的分布频率也有显著差异，特别是在旅游景点和养殖基地的分布频率显著高于农田农村。说明黄冈市入侵植物的分布具有明显的区域性和生境特异性。这些发现可以为制定科学的防控策略提供数据支持。

关键词：农业入侵植物；分布特征；生境；物种丰度；黄冈市

中图分类号：S451；S181.1" 文献标志码：A" 文章编号：1003-935X（2024）04-0034-14

Composition and Distribution Characteristics of Agricultural Alien Invasive Plants in Huanggang City，Hubei Province

ZHANG Jialiang1，ZHOU Yu1，FANG Yuanping1，LI Zhiliang1，WU Xuan2，ZHOU Yang2，HU Zhirui3，CHEN Fei4，XIAO Huagang5，FU Jun1

收稿日期：2024-06-28

基金项目：国家自然科学基金（编号：32171600）。

作者简介：张家亮（1978—），男，安徽宿州人，博士，讲师，主要从事入侵生态学和污染生态学研究。E-mail：jialiangzh@163.com。

通信作者：付 俊，高级实验师，研究方向为生物多样性和生物资源调查。E-mail：844715805@qq.com。

（1.Hubei Key Laboratory of Economic Forest Germplasm Improvement and Resources Comprehensive Utilization，

Hubei Collaborative Innovation Center for the Characteristic Resources Exploitation of Dabie Mountains，

Huanggang Normal University，Huanggang 438000，Hubei，China； 2.Huanggang Agricultural Technology

Promotion Center，Huanggang 438000，Hubei，China； 3.Tuanfeng Agriculture and Rural Bureau of Huanggang City，

Hubei Province，Tuanfeng 438899，China； 4.College of Agriculture，Yangtze University，Jingzhou 434023，China；

5.College of Plant Science and Technology of Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）

Abstract：To investigate the current status of agriculture alien invasive plants in Huanggang City，Hubei Province，and explore their composition and distribution characteristics，a survey was conducted in 135 townships and streets of Huanggang City during 2022. A total of 102 invasive plant species were identified，belonging to 30 families and 69 genera，mainly including the families of Asteraceae，Fabaceae，Amaranthaceae，and Solanaceae. Macheng City had the highest number of invasive plant species，reaching 98 species，while Wuxue City had the lowest，with only 50 species. There were significant differences in the abundance of invasive plants among the localities across different counties in Huanggang City. Qichun County had the highest number of invasive plant species per township，averaging （34.6±2.3），while Macheng City had the lowest，averaging （12.7±0.4）. The number of invasive plant species in each county was positively correlated with its area and road mileage. When analyzing the habitats of 8 001 survey records from 735 survey points in 8 counties，it was found that invasive plants were most abundant in habitats such as breeding bases and transit nodes，and least abundant in farmland habitats，with averages of （11.4±0.3），（11.4±0.2），and （10.3±0.3） species，respectively. In regional analysis，the survey points in Hong an County had the highest number of invasive plant species （13.6±0.4），while those in Huangmei County had the lowest （9.5 ±0.3），and these differences were statistically significant. Further analysis of the regional and characteristics of habitat distribution of the 10 most frequently occurring invasive plant species，including Erigeron canadensis，Alternanthera philoxeroides，Phytolacca americana，E. annuus，E. sumatrensis，Euphorbia maculata，Bidens alba，B. frondosa，Geranium carolinianum，and Ipomoea nil，revealed that six of these species （A. philoxeroides，B. alba，E. annuus，B. frondosa，E. sumatrensis，and G. carolinianum） had significant differences in distribution among the counties. Additionally，there were significant differences in the distribution frequency of P. americana across different habitats，particularly being more frequent in tourist attractions and breeding bases than in farmland. This study indicates that the distribution of invasive plants in Huanggang City exhibited clear regional and habitat specificity. These findings provide important data support for formulating scientific prevention and control strategies.

Key words：agricultural invasive plant；distribution characteristics；habitat；species abundance；Huanggang City

生物入侵是指外来物种由其原生存地经由自然或人为途径迁移到新环境中，对当地的生物多样性、农林牧渔业生产及人类健康造成的经济损失或生态灾难。随着全球化的加速和国际贸易的增长，外来入侵物种已成为全球性的环境问题^［1-2］，给世界各国带来高昂的经济成本，过去几十年（1970—2017年）入侵总成本至少达到1.288 万亿美元，年平均成本为 268 亿美元，而2017年的年平均成本可能达到1 627亿美元^［3］。在我国这一问题尤为严重，据估计，我国每年因外来入侵物种造成的经济损失高达7 000亿^［4］。这些物种的扩散对生物多样性、生态系统服务、农业生产及林业等领域产生了巨大影响^［5-6］。《2019中国生态环境状况公报》显示，全国已发现660多种外来入侵物种，其中71种对自然生态系统造成或具有潜在威胁，被列入《中国外来入侵物种名单》^［7-11］。《重点管理外来入侵物种名录》（2022年）中记录了59种入侵物种，其中33种为入侵植物^［12］。根据《中国入侵植物名录》可知，我国的入侵植物有94科450属806种^［13］。其中，紫茎泽兰、薇甘菊、凤眼莲、豚草等恶性外来入侵植物对农林牧渔生产、生态环境及人类健康造成了严重危害^［14-15］。例如，我国因豚草过敏所需的医疗费用高达14.5亿元^［16］。这些入侵生物给我国的经济发展、生态安全和人类健康带来了巨大的负面影响。

尽管外来入侵植物的危害已引起广泛关注，但对其入侵动态、分布范围及对本土生态系统的具体影响的研究^［17-18］仍不足。目前，我国在这方面的基础调查数据匮乏，这限制了对入侵物种的深入了解和有效管理^［19］。早期调查是关键策略之一，特别是在入侵规模较小时，根除工作更有可能成功。然而，随着入侵面积的增加，根除的难度和成本也随之上升，对于超过1 000 hm2的大面积入侵，根除几乎不可能^［20］。为了更好地理解入侵模式并制定有效的管理策略，监测和追踪新出现的物种是必要的。早期发现和快速响应（early detection and rapid response，EDRR）被认为是入侵植物管理的最佳方式^［21-22］。为了降低外来入侵植物管理时间和经济成本，对全国进行外来入侵植物普查尤为重要，这不仅可以掌握外来入侵植物物种及分布信息，更有利于发现重要入侵植物的入侵过程动态，在局部区域实现早期发现和快速响应的管理策略。首先，通过全国外来入侵植物普查可全面了解外来入侵植物的种群分布和入侵状况，及早发现潜在入侵物种。通过系统、科学的调查，能够为制定预防和控制策略提供可靠的数据支持，及时采取措施，阻止外来入侵植物的扩散和蔓延，减小其对生态环境和生物多样性的负面影响。其次，通过开展全国性普查工作还能提高公众对外来入侵植物的防范意识，促进公众对入侵植物危害的认知，“防”优于“治”，为保护本土生物多样性、维护生态安全奠定基础。

在当今时代，可以通过多种渠道获取关于入侵植物的信息，包括学术文献、数据库、政府和环保组织报告、社交媒体和网络平台等。这些信息通常来源于实地考察、遥感技术或问卷调查。然而，要想系统全面地掌握某地区外来入侵植物的最新动态，野外实地调查仍是最直接有效的方法。不过，这种方法耗时且成本高，尤其是在广阔区域进行全面调查时，显得不太现实。因此，野外抽样调查成为了一种更高效实用的选择，它在保证数据质量的同时，能有效控制研究的成本和时间^［23］。鉴于入侵植物种类众多、分布广泛且生境类型多样，农业部门制定了一系列针对不同物种的调查技术规范和标准，例如NY/T 1864—2010《外来入侵植物监测技术规程 紫茎泽兰》^［24］、NY/T 2530—2013《外来入侵植物监测技术规程 刺萼龙葵》^［25］、NY/T 3960—2021《水生外来入侵植物监测技术规程》^［26］、NY/T 3017—2016《外来入侵植物监测技术规程 银胶菊》^［27］等。这些技术规程的建立和执行，对于提升我国对特定外来入侵物种的管理水平、确保普查和监测工作的系统化和规范化，以及更有效地进行防控管理，保护生态环境和生物多样性，都具有重大意义。

《生物安全法》和《外来入侵物种管理办法》的颁布实施，为外来入侵物种的管理提供了明确的法律规范。这些法规的执行，使得外来入侵生物的普查工作成为法律要求的基础性任务。为配合农业农村部发起的全国性农业外来入侵物种普查活动，本研究依据农业农村部及自然资源部发布的《农业外来入侵物种普查面上调查技术规程（试行）》^［28］，选取黄冈市外来入侵植物作为研究对象。本研究通过野外实地踏查，收集湖北省黄冈市外来入侵植物的种类、数量和分布范围等关键数据，并分析这些植物在黄冈市的分布特点和生境特性，以期为制定科学的防控策略奠定数据基础。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区域

黄冈市位于湖北省东部、大别山南麓、长江中游北岸。地理位置为29°45′～31°35′N、114°25′～116°08′E。北接河南，东连安徽，南与鄂州、黄石、九江隔江相望。下辖黄州区、麻城市、武穴市、团风县、浠水县、罗田县、英山县、蕲春县、黄梅县（含龙感湖管理区）、红安县。第3次全国国土调查（简称“三调”）数据显示，黄冈市现有耕地48.52万hm2，其中水田32.20万hm2，园地7.36万hm2，林地75.94万hm2，草地1.13万hm2、湿地0.68万hm2、城镇村及工矿用地16.31万hm2、交通运输用地3.37万hm2、水域及水利设施用地18.72万hm2^［29］。

1.2 研究方法

1.2.1 关键节点选择

依据《农业外来入侵物种普查面上调查技术规程（试行）》^［28］，本研究在每个县域选择关键区域，将交通要道进出县域的起止点、河流进出县域的起止点、水库及湖泊的入水口和出水口、车站、码头、机场、边民互市区域、生产资料集散地、快递公司包裹集散地等列为踏查关键节点；同时将大型养殖基地、种植基地（果园、蔬菜基地、农业设施建设点）、旅游景点及大面积农田也列入关键节点（此后称“踏查点”）。在踏查位点1～5 km范围内进行踏查，重点踏查农田生态系统、渔业水域等生产活动中心。

1.2.2 踏查方法

依据农业生态系统中外来入侵植物生物学和生态学特性，本研究选择大多数植物花果期展开调查，即2022年6—10月。依据踏查点生境类型，在踏查区域内选择合适的方法进行踏查，例如在旱地、水浇地、果园、茶园等采用对角线法或“Z”字路线法；在水库、湖泊、坑塘、水田等可采用三线法或对角线法；在铁路用地、公路用地、农村道路、河流、沟渠等则采用平行线法沿两边踏查。踏查内容：调查时记录踏查点的地理信息（经纬度、海拔）、生境类型、踏查面积，外来入侵植物种类、危害对象及危害程度等信息，获得每个踏查点的入侵植物种类数。

1.3 数据处理与分析

1.3.1 比较各县（市、区）行政区域入侵植物丰度 按乡镇统计入侵植物种类数，并以县域分组，以分析黄冈市不同县（市、区）外来入侵植物的分布情况，并以黄冈市全国第3次国土调查的数据^［30-39］为基础，使用Pearson相关性分析黄冈市各县（市、区）总的入侵植物种数与土地利用、人口和经济因素之间的相关性。

1.3.2 分析踏查点入侵植物的丰度及生境的分布特征 按踏查点统计入侵植物种类数，以县域为分组单位，统计各踏查点的物种数，进而比较黄冈市各县（市、区）外来入侵植物的发生程度。并将踏查点分为5个大的生境类型：中转节点（如道路起点、河流、湖泊水库、交通站点等）、农田农村（如小型菜园、荒地、村庄等）、种植基地（果园、蔬菜基地、农业设施）、养殖基地（如养鸡场、养猪场）、旅游景点。由于麻城市和蕲春县缺少详细踏查点信息数据，这2个地区未被纳入分析。用单因素方差分析（One-Way ANOVA）或非参数检验（Kruskal-Wallist Test）方法比较各组间的差异。

1.3.3 分析高频次外来入侵植物分布特征并计算出现频率 分析出现次数最高的前10种（Top10）入侵植物的分布区域及生境，并计算其在各县（市、区）或生境中的出现频率。以物种出现频率分析物种分布区域或生境的分布特征，物种A出现频率计算方法：该区域或生境类型中物种A出现的次数/该区域或生境类型中踏查点数。同样地，用上述方法比较各组间差异。

2 结果与分析

2.1 黄冈市外来入侵植物踏查结果

在黄冈市135个乡镇街道进行踏查，共获得102种入侵植物，涉及30个科、69个属，主要隶属于菊科、豆科、苋科、茄科等（表1、表2）。入侵植物在各县（市、区）的物种丰度差异较大，麻城市发现的种类最多，达到98种，而武穴市发现的种类最少，仅有50种，其余各县（市、区）入侵植物种数分别是蕲春县75种、英山县72种、黄梅县72种、团风县70种、黄州区64种、浠水县62种、红安县60种、罗田县59种。

将本次踏查结果与《中国入侵植物名录》^［13］中记录的湖北省118种入侵植物进行对比，发现有48种在此次调查中未被记录，同时新增了32种入侵植物。这一差异可能与笔者所在课题组选择的农业生态系统调查点的生境特性及踏查范围有关。自《中国入侵植物名录》出版以来，已有一段时间，入侵植物名录的更新和物种记录的波动均属正常现象。此外，某些物种在单次踏查中未被记录到，可能与踏查时的生境选择和踏查强度有关。

在这102种入侵植物中，菊科的植物种类最为丰富，共有26种，占所有入侵植物种类的25.49%。紧随其后的是豆科（9种，8.82%）、苋科（8种，7.84%）、茄科（6种，5.88%）。而车前科、大戟科、禾本科、柳叶菜科和旋花科各有5种入侵植物，占比均为4.90%（表2）。本调查研究发现菊科、豆科、苋科和茄科的外来入侵植物共计49种，占总数的48.04%， 是黄冈市农业生态系统主要外来入侵植物，与闫小玲等的研究结果^［40-41］相似。闫小玲等通过文献资料统计、野外调查和标本信息查阅，发现72科285属515种外来入侵植物，菊科、豆科和禾本科构成了我国外来入侵植物主体，3科占据总数的43.1%^［40］；曹婧等基于文献报道和数据库资料的研究，发现我国草地外来入侵植物183种，菊科47种，禾本科30种，豆科21种，3科植物构成我国草地外来入侵植物主要组成部分^［41］。

2.2 调查区域乡镇入侵植物的丰度分析

黄冈市各县（市、区）的乡镇入侵植物数存在显著差异（Plt;0.05），蕲春县乡镇平均入侵植物数最高达到（34.6±2.3）种，麻城市乡镇平均入侵植物数最低，为（12.7±0.4）种（图1）。结果显示，尽管麻城市的入侵植物种数最多，但每个乡镇的外来入侵植物种数相对较少，这表明入侵植物在麻城市分布物种重叠性不高。

2.3 县域入侵植物物种丰度与辖区面积及土地利用形式分析

在分析各县（市、区）外来入侵植物种数与国土面积及国土利用形式时，发现外来入侵植物物种数与各县（市、区）的林地面积（r=0.637 1，P=0.047 6）、各县（市、区）辖区内公路里程（r=0.646 6，P=0.043 3）、各县（市、区）行政面积（r=0.655 6，P=0.039 6）、“三调”国土利用总面积（r=0.642 4，P=0.045 2）具有正相关性（图2）。林地面积与外来入侵植物种数呈正相关性，而调查区域主要集中在农业生态系统和村庄城镇，与林地关系不大，所以入侵植物物种数与林地面积的相关性，可能是因为林地面积与行政面积（r=0.915 611，Plt;0.001）或“三调”国土利用总面积（r=0.912 989，Plt;0.001）呈正相关。而辖区内公路建设里程可以间接反映出该辖区内人类的活动强度，与外来入侵物种的数量和分布有着密切的联系^［2，42］，本研究发现辖区内公路里程与外来入侵植物数量呈正相关（图2-B）。在全国范围内我国各省外来入侵植物物种数和省域面积没有明显相关关系，这是由于地理气候、人类活动强度等因素成了较大尺度区域内影响入侵生物种数的因素， 而在地理气候很相似的较小区域内，辖区面积和入侵物种数量关系与生态学中种与面积的关系相似。本研究发现入侵植物种数与辖区面积呈正相关关系，辖区面积越大拥有的外来入侵植物种类也越多。外来入侵生物数量与辖区面积和辖区公路里程具有密切关系^［2，42］。

2.4 踏查点入侵植物丰度分析

由于缺少麻城市和蕲春县踏查点生境和外来入侵植物种数的具体信息，所以，在分析踏查位点入侵植物分布特征时，使用了其余8个县（市、区）735个位点的8 001条入侵植物信息进行分析。结果表明，不同生境间踏查点的入侵植物丰度也有显著差异，养殖基地、中转节点的调查位点物种数显著高于农田村庄生境，而旅游景区和种植基地介于两者之间（图3-A），这表明不同生态环境对入侵植物的分布和数量有显著影响。而黄冈市各县（市、区）的踏查点入侵植物物种数也存在显著差异（Plt;0.05），红安县调查位点物种数最高，为（13.6±0.4）种，黄梅县最低，为（9.5±0.3）种（图3-B），这表明不同县（市、区）受到外来入侵植物侵扰程度不同。

2.5 高频入侵植物的区域和生境分析

通过统计8 001条外来入侵植物记录，选出频次最高的10种入侵植物进行区域分布和生境的分布特征分析，这10种外来入侵植物分别是小蓬草（632种）、空心莲子草（533种）、垂序商陆（489种）、一年蓬（470种）、苏门白酒草（425种）、斑地锦草（305种）、大白花鬼针草（304种）、大狼耙草（293种）、野老鹳草（232种）、牵牛（226种）。这10种入侵植物是该地区最常见的入侵植物种类，也是最主要的入侵植物，它们对当地生态系统的威胁较大。

在分析这些外来入侵植物在各县（市、区）分布差异时，发现有6种入侵植物在各县（市、区）间差异极显著，分别为空心莲子草、大白花鬼针草、一年蓬、大狼耙草、苏门白酒草和野老鹳草（表3）。空心莲子草在黄州区和武穴市出现的频率显著高于在罗田县和英山县出现的频率（图4-A），大白花鬼针草在罗田县、英山县出现的频率显著高于在黄梅县和红安县出现的频率（图4-B）； 一年蓬在武穴市、红安县、黄州区、罗田县、英山县出现的频率显著高于在团风县和黄梅县出现的频率（图4-C）；大狼耙草在黄梅县、团风县、黄州区、浠水县出现的频率显著高于在罗田县、武穴市和英山县出现的频率（图4-D）；苏门白酒草在黄州区、罗田县、英山县出现的频率显著高于在武穴市、浠水县、团风县、黄梅县和红安县出现的频率（图4-E）；野老鹳草在红安县和武穴市出现的频率显著高于在其他县（市、区）出现的频率（图4-F）。

这些分布特征可能与当地的环境条件、入侵植物在该地区的入侵时间、入侵习性及人为干预等因素密切相关。例如，空心莲子草在黄州区和武穴市的高频率与罗田县和英山县的低频率形成鲜明对比，因为罗田县和英山县为山区丘陵地区，而黄州区和武穴市为平原区域。这些发现对于制定针对性的入侵植物管理和控制策略具有重要意义，有助于优化资源分配和提高生态保护效率。

在分析这10种外来入侵植物在区域内5种大类型生境间差异时，由图5可知，仅有垂序商陆在生境间出现频率有显著性差异（Plt;0.05），它在旅游景点和养殖基地出现的频率显著高于在农田农村出现的频率，而其他入侵植物在生境类型间分布差异不显著。这一发现对于理解垂序商陆的生态偏好和制定针对性的生态管理措施具有指导意义。

对高频或具有重大经济和生态影响的入侵植物进行区域和生境分析十分重要，这有利于防控资源的合理分配，允许优先关注这些高频或具有重大经济和生态影响的入侵植物，掌握生态风险较大的区域，从而提高管理效率。此外，针对生态和经济影响显著的外来入侵植物进行分析，对于揭示入侵植物的分布模式、评估其对当地生态系统的风险极为关键。这有助于制定针对性的管理和控制措施，以保护受影响的生态系统。

3 结论

黄冈市不同县（市、区）的外来入侵植物种类数量存在显著差异，其中麻城市记录的入侵植物种类最多，而武穴市记录的种类最少。外来入侵植物区域分布及其生境的分布特征在黄冈市也存在显著性差异。黄冈市入侵植物种类数量与辖区面积和土地利用形式相关：辖区面积越大，辖区公路里程越大，外来入侵植物种类越多。在黄冈市记录的入侵植物中，菊科植物的种类数量最为丰富，其次是豆科、苋科和茄科，这些科的植物对黄冈市的生态系统构成重要的入侵压力。

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