安顺市夏季外来杂草定量调查

张玉波 周正湘 刘华丽 从春蕾 刘天雷

(安顺学院农学院；贵州省高校乡村振兴研究中心，贵州 安顺561000)

随着全球经济一体化进程加速，生物入侵问题已引起世界各国的重视[1]。生物入侵可以引起栖息地退化、本地植物区系和动物区系灭绝、生态系统功能的改变，造成了巨大的生态和经济灾难[2]。在外来植物中，外来杂草种类繁多入侵性强[3]。外来杂草是指原国产外，能在我国的人工环境中自然延续其种群的植物[4]，2000年强胜[5]曾报道我国已知外来杂草23科，108种。目前我国外来杂草种类已超过108种[6]。各地政府投入大量精力用于外来杂草清除，但往往收效甚微。

国内学者对外来杂草如紫金泽兰等危害生物多样性的机理研究较多，针对入侵植物对生态多样性的影响，云南、安徽、山东等多地区已对外来杂草进行了调研[7]。关于城市生态系统中杂草的研究和某个地区外来杂草分布于生境的关系等方面的研究较少。城市杂草的研究还处于起步阶段，或成为今后研究的一个热点[8]。

安顺市位于贵州中西部，地处东经105°13′～106°34′，北纬25°21′～26°38′，属于典型的高原湿润亚热带季风气候，雨量充沛[9]。安顺作为一个优秀旅游城市[10]，国外游客日益增多，外来杂草入侵的机会也就越来越多，特别是一些外来有毒植物的入侵与蔓延，挤占了本地植物生存范围，土著生物被迫迁徙或在竞争中死去，外来杂草危害的问题日益突出。

基于上述，本文以安顺市夏季外来杂草为研究对象，实地调查安顺市区及其郊区不同生境下杂草的种类、数量、分布和危害情况，根据各聚类群物种丰富度的差异，判断外来杂草的入侵对生物多样性的不利影响，为安顺的植被与生态保护提供依据与参考。

1 调查研究范围及方法

1.1 调查研究范围

1.1.1 调查范围

调查工作在安顺市区及郊区不同生境下进行杂草的种类及分布调查。主要调查的生境包括：水边、路边(公路边、马路边、土路边等)、西南山(山南、山北、山腰、山顶等)、农田(旱地、水田等)、荒地、菜地、果园、公园、风景区等杂草分布情况。总共调查了28个样地，共84个样方。调查时间为：2019年8月至9月。

1.1.2 调查及数据处理方法

调查采用样方法，每个样地选取有代表性的3个样方，每个样方大小为1m×1m[11]。

每种杂草的相对多度=每种杂草株数/样方内所有杂草株数

杂草特征值=相对多度+盖度+相对频度

杂草出现频率(%)=(该杂草出现次数/总调查次数)×100%

频度(%)=(该种杂草出现的样方数/调查该类群的总样方数)×100%

取外来杂草的特征值作为分析指标，28个样地作为分析单位，构成两个原始数据矩阵，应用SPSS18.0统计软件，对原始数据进行主成分分析[12]，并对分析结果进行生态学意义上的解释，确定安顺市外来杂草的分布特点，探讨外来杂草数量特征和环境因素的关系。

2 结果与分析

2.1 安顺市夏季外来杂草种类组成

在28个样地中总共发现杂草130种，其中外来杂草共37种，隶属于14科31属(表1)。其中菊科12种，占32.43%。十字花科、禾本科和苋科各出现4种，占10.81%。旋花科有2种，占5.40%，其余杂草各1种。在安顺市发生量较大的外来杂草，自于美洲的占51.35%，如小飞蓬(Conyza canadensis)、藿香蓟(Ageratum conyzoides)、圆叶牵牛(Lpomoea purpurea)等，这些种类的植物生态系统适应范围非常广泛，说明中国的环境较能适应美洲的杂草。其次是欧洲，占32.43%。由杂草生活型可见，多年生杂草相对较少，共12种，占32.43%。一年生和二年生杂草共有26种，占70.27%。由此，安顺市夏季外来杂草以一年生和二年生为主。其各杂草大多生活在含水量丰富的地方，入侵时间大多在一个时间段引进，不知道入侵时间的有11种，占29.73%。由此可见，人类活动是外来杂草入侵最直接原因。

表1 安顺市夏季外来杂草名录

(续表1)

2.2 主成分分析

(续表2)

主成分的得分值是通过坐标转换得到的，大小和正负在评价中不可一概而论，只在具体评价中才具有意义[21]。表2列出了安顺市夏季37种外来入侵杂草的前两个主成分的负荷量。在第一主成分中，权重较大的外来杂草依次为白车轴草>北美车前>小繁缕>一年蓬>扁穗雀麦>钻形紫菀。其中，呈较大正负相关的外来入侵杂草有白车轴草、北美车前、小繁缕。这些杂草大多在人工环境如玉米地、菜地和农田中分布。呈较大负相关的外来杂草有钻形紫菀、皱果苋、凹头苋，这类杂草多在荒地、路边生长。从以上的分析中，得出第一主成分所代表的生态学意义是人为干扰因素。第二主成分中呈较大正相关的外来杂草是扁穗雀麦、棕叶狗尾草、一年蓬等干旱杂草，多在山坡、裸地里出现。呈最大负相关的是白车轴草、小繁缕、北美车前等，这些外来杂草在潮湿的土壤中生长旺盛。因此，决定安顺市夏季外来杂草发生、分布和危害的主要因素人是干扰强度+土壤水分条件因素。

表2 37种外来杂草在前面两个主成分上的负荷量

由杂草的群落聚类分析树状图(图1)可见，37种外来杂草可分为A、B、C和D四个聚类群，其中，聚类群A包含的杂草有续断菊、凹头苋、空心莲子草、小飞蓬、苦苣菜、辣子草、南苜蓿、绿独行菜、北美车前、小繁缕、土荆芥，这类杂草多分布在土壤水分含量高的地方生长。聚类群B包含的杂草有小飞蓟、白车轴草、美洲商陆、圆叶牵牛、臭荠、扁穗雀麦、毛花雀稗、直立婆婆纳、长芒毒麦，这几种外来杂草在旱地、农田如玉米地、菜地中分布，人为因素干扰多，土壤含水量较小。聚类C包括的杂草有荠菜、白苋、刺花莲子草、曼陀罗、铜锤草、豚草、野塘蒿、田野毛茛、皱果苋、胜红蓟、棕叶狗尾草、一年蓬、钻形紫菀、裂叶牵牛等，这类杂草多分布在公园、景区，这类地区外来游客多，杂草入机会大大增加。聚类D包含的杂草有苏门白酒草、反之苋等。这类杂草果实上具有特殊的特征，如冠毛，能以风为媒介远距离传播，常常是山坡、荒地、路边的常见杂草。

图1 36种外来杂草群落聚类分析树状图

根据样地的群落聚类分析树状图(图2)可见，在28个样地共有84个样方，28个样地也可以分为A、B、C和D四个聚类。聚类群A只有1个样地，喜湿杂草在群落中居多，外来杂草续断菊、凹头苋、小飞蓬、苦苣菜、辣子草、南苜蓿、绿独行菜、北美车前、小繁缕、土荆芥，空心莲子草等杂草生长良好，多分布在湖边、潮湿地的地方。这些外来杂草适应性强，繁殖迅速快，发生量大，分布范围广，严重危害本地物种生存生长，以荠菜、小飞蓬、刺花莲子草、凹头苋、空心莲子草为优势种(表3)。

表3 安顺市夏季外来杂草群落中主要外来杂草数量特征

图2 安顺28个不同生境样地聚类分析树状图

聚类群B的样地包括2、3、4、7、12、15、19、23，共8个样地。这一群落的杂草包括小飞蓟、白车轴草、美洲商路、圆叶牵牛、臭荠、扁穗雀麦、毛花雀稗、直立婆婆纳、长芒毒麦，以扁穗雀麦、白车轴草、小繁缕、圆叶牵牛为优势种，都在含水量高的地方分布。

聚类群C包括5、6、10、11、13、14、16、17、18、20、21、22、24、25、26、27、28，共17个样地，。这个聚类群的样地大多以公园、景区为主。其中杂草为荠菜、白苋、刺花莲子草、曼陀罗、豚草、野塘蒿、田野毛茛、皱果苋、胜红蓟、棕叶狗尾草、一年蓬、钻形紫菀、裂叶牵牛等，铜锤草、曼陀罗在许多公园、景区大量种植，作为观赏性植物供游客们观赏，白苋、粽叶狗尾草在草坪树丛中里也有分布，在这些样地分布的杂草种类多，数量少。以扁穗雀麦、小繁缕、反之苋为优势种。

聚类群D包括8、9，这2个样地常常是分布在路边、荒地，到处都能生长这类杂草需要的水分少，耐旱，适应力极强。包含的杂草有苏门白酒草、反之苋等。以刺花莲子草、荠菜为优势种。

2.3 外来杂草对生物多样性的影响

表4为安顺市夏季外来杂草四个聚类群的物种多样性指数。从表中可以得出，入侵极强的外来杂草的种类大多是分布在含水量丰富的环境中。湿润、潮湿的地方入侵杂草猖獗生长，导致本地物种稀少或趋于灭亡，如空心莲子草等外来杂草环境的周围物种的丰富度就比较低。聚类群C中，公园、景区规划严谨，管理水平非常高，又是外来游客观光旅游密集的地方。因此外来杂草入侵机会更宽、更广，丰富度也越来越大，但杂草丰富度小。从聚类群A、B、C比较来看，外来杂草物种丰富度随着外来杂草丰富度和重要值的增加而增加。不过聚类群D物种丰富度都比其他的小，这可能是因为外来杂草的种类和分布对物种多样性影响的程度不同所致。聚类D中主要以反之苋为主、苏门白酒草，其物种多样性的影响程度要明显大于野塘蒿、一年蓬、小飞蓟。经方差分析表明A、B、C、D四个聚类群间外来杂草丰富度存在显著差异(P<0.05)。

表4 37个样地聚类群的多样性指数

3 讨论及建议

主成分分析的结果表明了安顺市夏季外来杂草群落和环境因子之间的关系，聚类群中的杂草的种类表明了群落生境的特征。决定安顺市夏季外来杂草发生、分布和危害的主要因素是人为干扰强度+土壤水分条件因素。根据土壤含水量、人为干扰因素的不同，将安顺市夏季不同生境分成A、B、C、D四个聚类群。首先，从人类干扰强度来分析，聚类群C中外来杂草种类最丰富，是外来杂草传播扩散的主要途径。因为公园、景区是国家和地区之间贸易、旅游的重要场所，也是游人往来最为频繁的地方[14]。借助于人类的生产活动传播要比杂草凭自身所具有的传播能力扩展生存空间更为有效[15]，空心莲子草可能就是旅游者的行李粘附带入的[16]。其次，从土壤的水分条件分析，如含水量丰富环境下生长的空心莲子草和干旱环境下生长的反之苋。在聚类群B中优势杂草均分布在含水量丰富的地方，外来杂草发生量最大。说明多水的地区是外来杂草主要的生境，在其周围几乎没有其他杂草生长。聚类群D中的杂草多来自荒地及郊区，这些地方周围杂草单一，数量少。一年蓬和苏门白酒草等大多沿交通路线发生分布。

最后，为了掌握有害外来杂草发展动态，详细研究这些外来杂草的生长、毒理及传播规律，了解它们对地区的适应情况并采取相应的措施，防止其进一步的入侵和蔓延。建议采取如下防护措施：

(1)防止外来生物入侵方面要单独立法，从源头做起，从初期做起，使法制更加健全。

(2)建立外来物种数据库，掌握外来杂草入侵的路线及竞争机理，达到全方位防治的目的。

(3)建立以生物防治为主，化学、机械和人工方法防治为辅的综合治理措施。