天津大黄堡省级自然保护区外来入侵植物的调查与分析
李中林， 孟炜淇， 楚克林， 韩向楠， 刘坤， 秦卫华
摘要：以天津大黄堡省级自然保护区为研究对象，通过样线法对外来入侵植物进行调查，分析和研究保护区外来入侵植物的种类组成、生活型、原产地、区系、入侵途径等。结果表明，保护区内外来入侵植物共27种，隶属于13科21属，其中以苋科的种类最多，有6种;入侵植物以草本植物为主，占入侵植物总种数的88.89%;入侵植物主要来自美洲，占总种数的70.37%;入侵途径多样，以有意引入和无意传播途径为主。
关键词：大黄堡省级自然保护区;外来入侵植物;调查;区系特征;防治建议
中图分类号：X173文献标志码：A文章编号：1003-935X（2021）02-0020-08Investigation and Analysis of Alien Invasive Plants in
Dahuangpu Nature ReserveLI Zhonglin1，MENG Weiqi1，CHU Kelin1，HAN Xiangnan1，LIU Kun2，QIN Weihua1
（1.Nanjing Institute of Environmental Sciences，Ministry of Ecology and Environment，Nanjing 210042，China;
2.College of Life Sciences，Anhui Normal University，Wuhu 241000，China）Abstract：Based on field surveys of invasive plants，we determined the species composition，life forms，origin，flora characteristics and invasion pathways of alien plants based on a line-transect method in Dahuangpu Nature Reserve，Tianjin City.There were 27 species of alien invasive plants in the reserve，belonging to 13 families and 21 genera，6 species of which belonged to Amaranthaceae.The invasive plants were mainly herbs，accounting for 89% of the total number of invasive plants. Alien invasive plants coming from America account for 70% of the total number of invasive plants recorded.The invasive plants were most likely introduced both intentionally and unintentionally.
Key words：Dahuangpu Nature Reserve;invasive plants;investigation;flora characteristics;prevention and control recommendations
由人类活动引发的有意或无意行为，导致外来植物带入本地区，并在自然生境中形成了种群，成为威胁本地生态系统正常功能的外来物种称之为外来入侵种[1]。外来入侵种大致可分为动物、植物、病菌、害虫这4大类，这些入侵种类造成的影响已经成为危害本地生物和生态系统多样性的一个重要因素。入侵植物指通过自然和人类活动等无意或有意地传播或引入到异域的植物，通过归化自身建立可繁殖的种群，进而影响侵入地的生物多样性，使其生态环境受到破坏，并造成经济影响或损失[2]。入侵植物能改变植物群落结构、抢夺植物生存资源，被认为是除栖息地破坏以外导致生物多样性丧失的第二大因素[3]，已成为全球性的生态环境问题[4]。入侵植物不仅给生态环境和国民经济带来巨大损失，还直接威胁到人类的健康。
截至 2018 年年底，我国已建立不同级别、各种类型的自然保护区2 750 个，约占国土陆地面积的14.8%[5]。国内关于自然保护区外来入侵物种的研究较多，薛达元等的研究显示，在我国已发现的外来入侵物种中，约46.3%的物种已侵入自然保护区[6]。宫璐等研究发现，国内有53个国家级自然保护区开展了外来入侵物种调查，占我国现有国家级自然保护区的11.88%[7]。刘峰等报道了部分国家级自然保护区外来入侵物种的分布状况，人类活动被认为是影响外来入侵物种传播和扩散的主要因素[8-12]。
天津大黄堡省级自然保护区是天津市为数不多的具有良好植被的天然湿地生态系统，其对于维持天津市的生态环境、生态屏障和生物多样性等方面具有重要意义。目前，针对大黄堡保护区外来入侵植物的关注较少。本研究通过对大黄堡保护区外来入侵植物的野外实地调查，了解外来入侵植物种类、生活型、威胁状况等，分析入侵植物种的传入途径，以期为保护区植物资源的保护、管理和发展提供参考。
1研究地区与研究方法
1.1研究地概况
天津大黄堡省级自然保护区位于天津市武清区东部，总面积为10 465 hm2，始建于2004年9月，2005年9月晋升为省级自然保护区，主要保护对象是典型的芦苇沼泽天然湿地生态系统，以及以黑鹳、丹顶鹤、白鹤等为代表的珍稀水鸟及丰富的生物多样性等。地貌属于海积冲积平原，气候属于暖温带半湿润大陆性季风气候。大黄堡自然保护区紧邻作为东亚候鸟南北迁飞路上的停歇站和中转站，为南北方鸟类交汇提供了良好的生态环境，也为珍稀濒危动植物的生存和繁衍提供了重要棲息地（图1）。
大黄堡自然保护区由于地处人口密集的天津市平原区域，其地势平坦，开发历史悠久，自古就是人口集中分布区，随着经济社会的快速发展，保护区内的人类活动更加频繁。大黄堡自然保护区内优越的自然条件、频繁的交通运输、农业活动、渔业活动等为外来物种入侵和蔓延提供了便利的条件，外来物种入侵因素的影响日益扩大。外来植物入侵可能破坏保护区景观的完整性和自然性，影响生态系统的稳定性，影响遗传多样性，最终对生物多样性造成影响。
1.2研究方法
2019年9月至2020年10月，本研究依托天津大黄堡省级自然保护区的综合科学考察，以样线法对保护区道路两旁、居民区、荒地、河滩、鱼塘堤岸等人为因素干扰较多、外来植物容易侵入的区域进行调查，并选取具有代表性的不同功能区域进行实地线路调查，记录所观察到的外来入侵植物的种类、分布、生境和生长状况等。
通过查阅《中国入侵植物名录》[2]及相关文献[13-14]，并结合所采标本对所记录的植物进行分类，记录植物的科名、中文名及拉丁文学名，对保护区外来入侵植物进行汇总。入侵植物原产地和危害等级的确定主要参考《中国入侵植物名录》。按照吴征镒等划分的世界种子植物科的分布区类型和中国种子植物属的分布区类型[15-16]，分别对保护区外来植物进行科和属的区系统计。
2结果与分析
2.1外来入侵植物种类构成
初步整理了大黄堡自然保护区所分布的外来入侵植物名录，共计13科21属27种（表1、图2）。
在科的物种组成上，以苋科最多，为6种，占外来入侵植物总种数的22.22%;其次为菊科，有5种，占外来入侵植物总种数的18.52%;再次为豆科，为4种，占外来入侵植物总数的14.81%;余下10科均1或2种，其中8科仅1种。从各科中属的数量看，菊科和豆科均为4属，苋科和锦葵科均为2属，其余各科均为1属。从属中的种数看，苋属最多，为5种，牵牛属和鬼针草属均为2种，其余各属均为1种。从种的数量看，苋科以6种居第1位，分别是凹头苋、繁穗苋、反枝苋、皱果苋、长芒苋、喜旱莲子草;菊科有5种，分别是鬼针草、婆婆针、小蓬草、菊芋、苦苣菜（表2）。
2.2危害等級划分
参照《中国入侵植物名录》中的定义，大黄堡自然保护区1级恶性入侵类共6种，包括喜旱莲子草、反枝苋、鬼针草等，占总数的22.22%;2级严重入侵类7种，包括曼陀罗、垂序商陆等，占总数的2593%;3级局部入侵种类5种，包括苘麻、婆婆针等，占总数的18.52%;4级一般入侵类8种，包括野西瓜苗、苦苣菜、菊芋等，占总数的2963%;5级观察名单类仅1种，即紫穗槐，占总数的370%（图3）。
调查发现，入侵植物分布范围涉及到保护区的所有功能区，核心区和缓冲区均有入侵植物分布。大多数分布于保护区人类活动较频繁、人为干扰较大的道路两旁，水塘等水体的堤岸以及废弃荒地等区域。数量较多的如长芒苋、鬼针草、小蓬草等，分布范围较广，在部分区域形成单一的优势群落，严重排挤了这些区域本土植物的生长，使入侵区域的植物多样性降低。
2.3原产地分析
了解入侵植物的原产地及入侵途径，对预防和应对入侵植物具有重要意义。对大黄堡自然保护区入侵植物的原产地和入侵途径进行分析，27 种入侵植物中有19种来自美洲，占总种数的70.37%，有3种来自亚洲，占总种数的11.11%，说明美洲起源的植物更容易在大黄堡自然保护区内归化和入侵（图4）。因此，在以后的引种过程中要特别注意原产于美洲的物种。
2.4生活型分析
生活型是植物在历史发展过程中对一定生活环境长期适应所形成的基本生存形式，植物的生活型在某种程度上反映了植物体和环境的统一性，也是对一定地区自然地理条件的综合反映[17]。对大黄堡自然保护区27种外来入侵植物的生活型进行分析和统计可知，木本植物仅3种，即刺槐、紫穗槐、火炬树;草本植物共有24种，占总种数的8889%，其中又以一年生草本居多，共计17种，占草本植物总数的70.83%;一级恶性入侵类和二级严重入侵类植物共13种，全部为草本植物。
根据以上分析，大黄堡保护区入侵植物以草本植物为主且以一年生草本植物居多。草本植物比木本植物具有更强的适应性和入侵性，因为草本植物具有幼苗生长速度快、单位时间内开花次数多、生活史短、繁殖能力强、种子数量大、个体小容易扩散及多种繁殖方式等特点。更有一些草本植物还能进行营养繁殖，如喜旱莲子草能在短时间内形成单优势群落而排挤本地物种，同时向周围生态系统扩散的潜力大，造成侵入地生物多样性的降低。外来种到达新地区的初始阶段，奠基种群往往很小，小种群要在高强度干扰的环境中存活、适应并扩散，必须具备应付环境和遗传不确定性的能力，此时这种短生活史植物具有明显优势。草本植物繁殖能力强且具有较高表型可塑性，使其更可能成为入侵种[18-19]。
2.5入侵途径分析
我国外来入侵植物中有50%是作为有用植物而引进的，主要用作牧草或饲料、观赏植物、纤维植物、蔬菜、草坪植物、环境植物等[20]。大黄堡自然保护区的外来入侵植物中，作为观赏、园林植物等引入的代表种有圆叶牵牛、刺槐、曼陀罗等;作为饲料植物引入的代表种有紫苜蓿、喜旱莲子草、大薸等;作为食用植物引入的有菊芋。无意引入的途径主要有进出口贸易、入境旅游、交通工具、粮食贸易和货物的输入等。大黄堡自然保护区的外来入侵植物中，鬼针草、婆婆针、凹头苋等是随交通工具、鸟兽活动或游客携带无意引入;皱果苋、繁穗苋、长芒苋等是种子、粮食贸易等引入;小蓬草、苦苣菜、虎尾草等是通过风力、水流、气流等自然传播方式从周边国家和地区传入（表3）。
2.6区系特征
从科的分布区类型特征可知，大黄堡自然保护区外来入侵植物共有13科，隶属于世界广布、泛热带分布、热带亚洲和热带美洲间断分布这3个类型（表4）。世界广布类型是入侵种的主体，有8科21种，占总科数的61.54%;其次是泛热带分布有4科5种，占总科数的30.77%;热带亚洲和热带美洲间断分布1科1种，占入侵植物总科数的769%。从大黄堡自然保护区植物区系科的分布类型可知，世界广布类型入侵比较严重，其次是泛热带分布，两者是入侵植物的主体类型。
从属的分布区类型特征来看，大黄堡自然保护区外来入侵植物共有21属，6个分布类型（表4）。
总体来看，泛热带分布共有8属9种，占入侵植物总属数的38.1%;世界广布有4属9种，占入侵植物总属数的19.05%;北温带分布、东亚和北美间断分布均有3属，分别占入侵植物总属数的14.29%;旧世界温带分布为2属，占入侵植物总属数的9.52%;热带亚洲和热带美洲间断分布为1属，占入侵植物总属数的476%。总体来看，泛热带分布属数最多，其次是世界广布，再次为北温带分布、东亚和北美间断分布，四者共占入侵植物属数的85.71%。
2.7入侵特点
大黄堡自然保护区内初步发现了13科27种外来入侵植物，在对入侵植物的物种组成、生活型、生境等进行分析后，归纳出以下特点：（1）入侵植物以苋科、菊科、豆科居多。大黄堡自然保护区外来入侵植物以苋科最多，为6种，菊科5种，豆科4种，锦葵科和旋花科均为2种，余下8科各1种。（2）入侵植物原产地以美洲地区居多，有19种来自美洲，占总种数的70.37%;其中，6种一级恶性入侵植物均来自美洲。（3）生活型以草本植物为主，入侵植物入侵能力、适应能力强，能在入侵地带迅速建立优势种群。本次调查中，草本植物数量占入侵植物总数的88.89%，可见大黄堡自然保护区入侵植物以草本为主，这与入侵草本植物种子数量普遍偏多、传播方式多种多样、适应性比较强有关。（4）从科的分布区类型特征来看，世界广布是入侵种的主体类型;从属的分布区类型特征来看，泛热带分布属数最多。
3防治措施与建议
大黄堡自然保护区是我国华北地区重要的保护湿地及生态系统的保护区，具有重要的环境保护、科研和生态旅游价值。为维护好这一区域的湿地生物多样性及重点保护野生植物，针对外来入侵植物对保护区的威胁，提出如下防治建议。
3.1控制已经被发现的入侵植物
大黄堡自然保护区内已被发现的外来入侵植物共13科27种。从生活型来看，入侵植物大部分为草本类植物，其中17种为一年生草本植物，生命短促，产籽量大，能够适应多变的环境。在防治过程中，建议在入侵植物开花前可以定期组织人力、物力进行机械铲除，避免入侵植物产生大量种子，避免随着人类活动而逐步扩大入侵面积。
3.2采取措施避免新的外来植物侵入保护区
从入侵植物的侵入途径分析来看，保护区外来入侵植物既有人为有意引入，也有无意传播侵入[21]。在预防过程中，应对保护区内主要人类活动，如道路绿化、游客观光以及农业活动等方面加强管理，尽可能减少外来植物被引入的可能性;同时加大保护区巡护力度，对新发现的外来入侵植物要及时清除。在保护区湿地恢复过程中，应以乡土植物的种植为主，减少外来植物引入的可能，通过乡土植物竞争结合人工干预的方法，有效抑制保护区内外来植物的生长繁殖。
3.3对保护区工作人员进行相关培训，加强对外来入侵物种的研究和监测
外来入侵种防治是一项专业性的工作，有必要对保护区工作人员进行关于外来入侵物种分类、控制、入侵危害等专业知识的培训，提高保护区工作人员关于外来入侵物种的意识，调动工作人员的积极性和主动性。积极和相关科研院所合作开展保护区外来入侵物种的专项研究，并对一些惡性外来入侵植物采取长期的生态监测，掌握其数量、分布面积及迁移扩散的动态数据，为进一步采取具体防除措施提供基础资料[22-23]。
3.4加强对保护区周边外来入侵物种的管理
大黄堡自然保护区周边居民点较多，人类活动频繁，应加大资金和人才投入力度，建立应急预案，与周边地区一起开展联防联控，在保护区周边进行外来入侵物种的管理和清除，防止外来入侵物种扩散到保护区中。
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收稿日期：2021-03-15
作者简介：李中林（1990—），男，安徽阜阳人，硕士，助理研究员，主要从事自然保护地生物多样性保护及管理研究。E-mail：ahlzl1990@163.com。
通信作者：秦卫华，博士，副研究员，主要从事自然保护地生物多样性保护及管理研究。E-mail：qinweihua2002@sina.com。
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