黑龙江小北湖国家级自然保护区外来入侵植物研究_项凤影.pdf

黑龙江小北湖国家级自然保护区外来入侵植物研究项凤影1,孙继旭1,关艳辉1,郭世贤1,夏本志1,穆立蔷2(1.黑龙江小北湖国家级自然保护区管理局,黑龙江牡丹江 157499;2.东北林业大学,黑龙江哈尔滨 150040)摘要 目的探明黑龙江小北湖国家级自然保护区外来入侵植物现状,为该辖区生态安全、生物多样性的有效保护提供参考。方法通过野外调查及查阅文献资料,对小北湖保护区外来入侵植物种类、入侵等级、原产地及引入途径等进行分析。结果小北湖保护区共有外来入侵植物 23 种,隶属 9 科 17 属。其中,种数最多的是菊科,有 9 种,占外来入侵植物总种数的 39.13%。从生活型来看,均为草本植物。从原产地来看,以美洲和欧洲为主,分别为 12 种(占 52.17%)和 7 种(占 30.43%)。从科、属层面分析其分布区类型,世界分布、泛热带和北温带分布具明显优势。入侵途径以有意引入和无意引入为主。结论通过对外来入侵植物进行研究,提出了有效的管理措施及防治建议。关键词 外来入侵植物;原产地;入侵途径;植物区系;小北湖自然保护区中图分类号 S759.9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2023)03-0136-03doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2023.03.030 开放科学(资源服务)标识码(OSID):Sudy on Alien Invasive Plants in Heilongjiang Xiaobeihu National Nature ReserveXIANG Feng-ying,SUN Ji-xu,GUAN Yan-hui et al(Heilongjiang Xiaobeihu National Nature Reserve Administration,Mudanjiang,Heilongjiang 157499)Abstract ObjectiveThe invasive alien plants in Heilongjiang Xiaobeihu National Nature Reserve were investigated to provide reference for the effective protection of ecological security and biodiversity.MethodThe species,life form,invasion level,origin and invasive pathway of alien invasive plants in Xiaobeihu National Reserve were analyzed based on a field investigation and literature review.ResultThe results showed that there were 23 species of alien invasive plants in Xiaobeihu Nature Reserve,belonging to 17 genera and 9 families.Among them,composite had the largest number of species,9 species,accounting for 39.13%of the total alien invasive plants.From the perspective of life form,they were all herbaceous plants.In terms of origin,12 species and 7 species were found in America and Europe,accounting for 52.17%and 30.43%respectively.The distribution types were analyzed from the two levels of families and genera.The cosmopolitan distribu-tion,pantropic distribution and north temperate distribution had obvious advantages.The main ways of invasion were intentional introduction and unintentional introduction.ConclusionSome effective management measures and control suggestions were put forward according to its current situation in the local area.Key words Alien invasive plants;Origin;Invasive pathway;Flora;Xiaobeihu Nature Reserve作者简介 项凤影(1989),女,黑龙江绥化人,工程师,硕士,从事野生动植物保护研究。收稿日期 2022-01-18 世界经济一体化的加速以及全球气候的变化,使物种跨地域传播的可能性大大提高,目前世界范围内入侵植物种数共计 6 075 种,广泛分布于中国、美国及其他国家境内。外来入侵植物易引发生物同质化1,严重威胁着全球生物多样性,对入侵地自然生态、经济环境及人类健康2造成了严重损害,已经成为 21 世纪最难解决的环境问题之一3。我国对生态安全的研究从 20 世纪末起步并逐渐为人们所重视。我国外来入侵植物种数由最初 1998 年监测统计的58 种4上升到 515 种5,入侵种数持续上升。黑龙江省也由早期监测的 25 种上升到 105 种6-7。由此可见,无论是国家还是省层面,外来入侵植物种数都呈持续增加趋势。生物入侵一旦开始,入侵的代价在很大程度上是自我延续的。查阅文献可知8-11,许多外来入侵物种已经侵入自然保护区,并对保护区内的生态系统及重点保护的珍稀濒危物种构成了较大威胁。因此,了解保护区外来入侵植物的入侵动态,是制订保护策略重点考虑的问题。笔者对黑龙江小北湖国家级自然保护区外来入侵植物进行了调查,旨在为该辖区生态安全、生物多样性的有效保护和科学管理提供科学依据。1 材料与方法1.1 研究地概况 黑龙江小北湖国家级自然保护区(以下简称“小北湖保护区”),面积 20 834 hm2,位于黑龙江省宁安市境内,地处长白山北部支脉张广才岭中段,地理坐标为12833071284548E,440316441859N。地势西高东低,海拔在3601 260 m,平均海拔高度810 m,属中低山丘陵区。小北湖保护区地处温带大陆性季风气候区,因受海洋暖湿气流和西伯利亚冷空气的双重影响,四季气候变化明显。年均气温在 2.5 左右,年降水量在 650 mm 左右,主要集中在 78 月,无霜期 90100 d。在植被分区上,拥有森林、灌丛、草甸、沼泽和草塘共 5 个自然植被类型,森林覆盖率 95.7%12。近年来,保护区周边贸易、交通及旅游业发展迅速。小北湖保护区优越的地理条件和气候环境为外来植物的入侵提供了便利条件。1.2 研究方法 于 2017 年 6 月至 2021 年 10 月,通过查阅文献、标本馆查阅、专家咨询与野外调查相结合的方式调查小北湖保护区外来入侵植物。根据中国入侵植物名录13、中国外来入侵物种信息系统、中国植物物种信息数据库、Global Invasive Species Database 等,结合相关文献14-16查询小北湖保护区外来入侵植物的原产地、生活型、引入方式等相关信息,整理出小北湖保护区外来入侵植物名录,并将其作为进一步研究、科普和管理的重要参考资料。2 结果与分析2.1 种类组成 根据调查可知,小北湖保护区共有外来入侵植物23 种,隶属9 科17 属,占黑龙江省外来入侵植物总种 安徽农业科学,J.Anhui Agric.Sci.2023,51(3):136-138,146数的 21.90%,占全国外来入侵植物总种数的 4.47%。小北湖保护区外来入侵植物均为被子植物,其中双子叶植物 21种,单子叶植物 2 种。从生活型来看,小北湖保护区外来入侵植物均为草本植物,其中一、二年生草本植物 21 种,多年生草本植物 2 种。从科的构成来看,种数最多的是菊科,有 9种,占外来入侵植物总种数的 39.12%,其次是豆科,共 4 种(占 17.38%),苋科、锦葵科、禾本科均含 2 种(各占 8.70%),其余 4 科均仅含 1 种(各占 4.35%)。从各科所含属数来看,菊科含 6 属,豆科、锦葵科和禾本科均含 2 属,其余各科均含1 属(表 1)。从各属所含种数来看,苋属、草木樨属、车轴草属、豚草属、鬼针草属和飞蓬属均含 2 种,其余各属均含 1 种。由于草本植物具有适应性广、繁殖力强、易于扩散等特点,外来植物入侵后,竞争、占据本地物种生态位,进而造成生态环境破坏等灾害。因此,必须定期监测外来入侵草本植物的种类分布及数量,掌握动态变化,尤其是豚草、三裂叶豚草等有害检疫杂草。2.2 入侵等级划分 根据外来入侵植物入侵等级划分13,小北湖保护区 1 级恶性入侵类 8 种,占总入侵种数的34.78%,2 级严重入侵类 6 种(占 26.09%),3 级局部入侵类1 种(占 4.35%),4 级一般入侵类 7 种(占 30.43%),5 级有待观察类 1 种(占 4.35%)(表 2)。表 1 小北湖自然保护区外来入侵植物种类组成Table 1 The species composition of alien invasive plants in Xiaobeihu Nature Reserve科名Family属数Number of genera百分比Percentage%种数Number of species百分比Percentage%藜科 Chenopodiacea15.8814.35苋科 Amaranthacea15.8828.70豆科 Leguminosae211.77417.38锦葵科 Malvaceae211.7728.70柳叶菜科 Onagraceae15.8814.35旋花科 Convolvulaceae15.8814.35茄科 Solanaceae15.8814.35菊科 Compositae635.29939.12禾本科 Gramineae211.7728.70合计 Total1710023100表 2 小北湖自然保护区外来入侵植物名录Table 2 List of alien invasive plants in Xiaobeihu Nature Reserve序号No.科名Family种名Species生活型 Life form 原产地Origin引入途径Invasivepathway入侵等级Intrusion level用途Function1藜科 Chenopodiaceae杂配藜 Chenopodium hybridum 一年生草本欧洲和西亚无意引入2杂草2苋科 Amaranthacea凹头苋 Amaranthus blitum一年生草本热带美洲无意引入2杂草3 反枝苋 A.retroflexus 一年生草本美洲有意引入1饲草4豆科 Leguminosae白花草木樨 Melilotus albus 一、二年生草本西亚至南欧有意引入4饲草5草木樨 M.officinalis 二年生草本西亚至南欧有意引入4饲草6红车轴草 Trifolium pratense 多年生草本欧洲有意引入2饲草7白车轴草 T.repens多年生草本欧洲有意引入2饲草8锦葵科 Malvaceae 苘麻 Abutilon theophrasti 一年生草本亚洲(印度)有意引入3纤维9野西瓜苗 Hibiscus trionum一年生草本非洲无意引入4杂草10柳叶菜科 Onagraceae月见草 Oenothera biennis二年生草本北美洲有意引入2药用11旋花科 Convolvulaceae 圆叶牵牛 Pharbitis purpurea一年生缠绕草本美洲有意引入1观赏12茄科 Solanaceae毛酸浆 Physalis philadelphica一年生草本北美洲(墨西哥)无意引入4杂草13菊科 Compositae豚草 Ambrosia artemisiifolia一年生草本北美洲无意引入1杂草14 三裂叶豚草 A.trifida一年生草本北美洲无意引入1杂草15鬼针草 Bidens bipinnata 一年生草本美洲无意引入1杂草16大狼杷草 B.frondosa 一年生草本北美洲无意引入1杂草17屋根草 Crepis tectorum 一、二年生草本欧洲无意引入5杂草18一年蓬 Erigeron annuus 一年生草本北美洲自然扩散1杂草19小蓬草 E.canadensis 一年生草本北美洲自然扩散1杂草20牛膝菊 Galinsoga parviflora 一年生草本南美洲无意引入2杂草21欧洲千里光 Senecio vulgaris一年生草本欧洲无意引入4杂草22禾本科 Gramineae 虎尾草 Chloris virgata 一年生非洲无意引入4杂草23芒颖大麦草 Hordeum jubatum 二年生北美洲有意引入4饲草 注:为检疫杂草;1.恶性入侵类,2.严重入侵类,3.局部入侵类,4.一般入侵类,5.有待观察类。Note:refers to quarantine weed;1.Malignant invasion,2.Serious invasion,3.Local invasion,4.General invasion,5.To be observed.中国入侵植物名录13中给出了对于外来入侵植物的具体管理建议:发现 4 级(一般入侵类)、5 级(有待观察类)入侵植物需记录,以备后续研究;发现 3 级(局部入侵类)入侵植物须报告或报道,且不鼓励栽培使用;发现 2 级(严重入侵类)入侵植物要报告或报道,且不允许栽培使用和进口;发现 1 级(恶性入侵类)入侵植物要在 2 级管理的基础上必须根除。因此,应将豚草、三裂叶豚草、小蓬草等风险等级为 1级的外来入侵植物进行拔除,控制其蔓延。2.3 原产地分析 小北湖保护区外来入侵植物的原产地以美洲(主要为北美洲)最多,共 13 种,占总入侵种数的73151 卷 3 期 项凤影等 黑龙江小北湖国家级自然保护区外来入侵植物研究56.52%,其次为欧洲,共 7 种(占 30.43%);亚洲 4 种(占17.39%);非洲 2 种(占 8.70%)(表 2)。小北湖保护区外来入侵植物原产地以美洲和欧洲占绝对优势,这与郑宝江等16对黑龙江省外来入侵植物的研究结果相同。依据大陆漂移学说的内容,北美及东亚植物拥有相似的遗传背景,由于地理隔离,积累了大量可以在该区域传播扩散的种类。此外,小北湖保护区与欧洲很多地区的气候相近,植物区系存在温带性质成分,导致欧洲的外来植物更易入侵。因此,要特别注意防范来自美洲和欧洲的外来植物,对其进行系统的风险评估,慎重引种利用。2.4 传入途径 传入途径分为有意引入、无意引入和自然扩散 3 类。小北湖保护区外来入侵植物有意引进类有 9 种,其中有作为观赏、药用植物的圆叶牵牛、月见草等,有作为牧草引进的红车轴草、白花草木樨、草木樨等,有用于制作麻类织物引进的苘麻。无意引入类有 12 种,随国际农产品、货物、旅客、交通工具等方式带入,如杂配藜、豚草、三裂叶豚草等。自然扩散类有 2 种,其利用种实的特性,借助气流、水流等自然扩散方式传播,如一年蓬、小蓬草(表 2)。小北湖保护区外来入侵植物主要是人类活动(有意引入和无意引入)引入的。因此,加大巡护力度,控制人类活动应作为外来入侵植物管理规划中主要考虑问题。事实上,外来植物可能是通过多途径传入,且多次输入。因此,小北湖保护区应定期根据监测数据做好合理规划。2.5 区系分析 根据吴征镒等17世界种子植物科的分布区类型系统进行分析,小北湖保护区外来入侵植物科的分布区类型以世界分布最多,共 8 科,兼有泛热带分布 1 科。根据吴征镒18中国种子植物属的分布区类型进行分析,小北湖保护区外来入侵植物属的分布区类型以世界分布最多,共8 属,兼有泛热带分布4 属,北温带分布3 属,热带亚洲和热带美洲间断分布 1 属,旧世界温带分布 1 属。从科、属层面的分布区类型来看,小北湖保护区外来入侵植物以世界分布为主,其次是泛热带分布和北温带分布(表 3)。表 3 小北湖自然保护区外来入侵植物的分布区类型Table 3 Distribution types of alien invasive plants in Xiaobeihu Nature Reserve分布区类型Distribution type科数Number of families 属数Number of genera世界分布 Cosmopolitan88泛热带分布 Pantropic14热带亚洲和热带美洲间断分布Trop.Asia&Trop.Amer.disjuncted1北温带分布 North Temperate3旧世界温带分布 Old World Temperate1合计 Total9173 管理与防治对策小北湖保护区是我国北方温带森林生态系统保存较完整的地区,也是我国北方生态环境建设中极具潜力和价值的地区之一。保护区缓冲区有通往地下森林景区的公路,旅游高峰期人流量较大,与此同时,保护区优越的地理条件和气候环境也为外来植物的侵入提供了有利条件。为了有效减少外来入侵植物对小北湖保护区的威胁,建议采取如下措施:(1)加强外来入侵植物危害性的宣传教育,提高保护区周边群众和游客对其危害性的认识;加强对保护区旅游公路等区域环境的巡护管理,对进入保护区的车辆实行管控,限制外地车辆进入保护区。与动植物检验检疫等多部门联动,从源头做起,加强外来植物管控。慎重引种利用,植树造林、退耕还林及园林绿化时尽量选用本地物种。(2)建立包括分类地位、生活型、起源、引入途径、植物图片、分布现状和生态影响等信息的小北湖保护区外来入侵植物数据库。定期监测,掌握外来入侵植物的种群动态,并及时采取有效的防治措施。如对反枝苋、豚草、小蓬草等入侵等级为 1 级的外来入侵植物进行拔除,控制其蔓延。尽量做到早发现早管控,争取把对保护区生物多样性和生态环境的影响降至最低。(3)加强与科研单位合作,对保护区外来入侵植物进行深入研究,建立具有特色的外来入侵植物风险评估与预警体系,如可将区系成分、原产地等作为评估内容加入外来入侵植物风险评估体系中。(4)组织人员培训。加强对外来入侵植物识别、风险评估技术及防治管理措施的培训。(5)进行保护地整合优化。根据鲁萍等19研究表明,黑龙江省具有保护区面积大的地区受到外来入侵植物影响较小的规律,由此可知,建立保护区对于控制外来植物入侵具有重要意义,可以更有效地保护植物多样性和生态系统的完整。因此,建议在现有基础上合理增加保护区面积,或将距离较近的保护区进行整合,可以更好地抵御外来植物的入侵。参考文献1 王光美,杨景成,姜闯道,等.生物同质化研究透视J.生物多样性,2009,17(2):117-126.2 万方浩,郭建英,王德辉.中国外来入侵生物的危害与管理对策J.生物多样性,2002,10(1):119-125.3 LUDSIN S A,WOLFE A D.Biological invasion theory:Darwins contribu-tions from the origin of speciesJ.BioScience,2001,51(9):780-789.4 中国生物多样性国情研究报告编写组.中国生物多样性国情研究报告M.北京:中国环境科学出版社,1998:58-61.5 芮振宇.安徽省外来植物入侵现状及环境因子对入侵的影响D.合肥:安徽农业大学,2019:1-6.6 LIU J,LIANG S C,LIU F H,et al.Invasive alien plant species in China:Regional distribution patternsJ.Diversity and distributions,2005,11(4):341-347.7 闫小玲,刘全儒,寿海洋,等.中国外来入侵植物的等级划分与地理分布格局分析J.生物多样性,2014,22(5):667-676.8 宋小玲,曹飞,何云核,等.广东省鼎湖山国家级自然保护区外来入侵植物调查J.浙江林学院学报,2009,26(4):538-543.9 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