郭亚男, 王瑞江
华南地区外来入侵和归化植物分析
郭亚男, 王瑞江*
(植物多样性与特色经济作物全国重点实验室,中国科学院华南植物园,广州 510650)
为了解华南地区外来植物现状,通过野外调查和查阅文献等,确定华南地区有外来入侵和归化植物45科141属223种,以菊科(Asteraceae, 38种)、豆科(Fabaceae, 36种)、禾本科(Poaceae, 19种)植物为主,其中草本植物和原产美洲的植物占优势,分别有204种(占总数的91.5%)和163种(占73.1%)。广东外来入侵植物有159种,归化植物23种;广西有入侵植物135种,归化植物16种;海南有入侵植物111种,归化种15种;香港有入侵植物105种,归化植物9种;澳门有入侵植物89种,归化种4种;华南5省区共有的外来入侵和归化植物为57种(55种为入侵植物,2种为归化植物)。广东是外来植物种类最多的地区,与其他4省区共有的外来入侵和归化植物种类也最多,说明广东同时是外来植物输入和输出大省。由于气候和生态生境的相似性,各省区都面临着其他植物从周边地区入侵的风险,因此在治理入侵植物时,应建立联合防控机制对外来入侵植物的联合监测和防控,以提升外来入侵植物的治理成效和降低其对人类健康和生态安全的威胁。
生物安全;外来入侵植物;归化植物;防治策略
近年来,随着全球经济一体化的不断加强、各国人口和货物的大幅度流动,以及我国快速城镇化造成的生境改变、交通网络从城市向农村的不断扩张,外来植物的引入频率及传播速率得到了迅速增加。外来物种的入侵已经给人们的生产和生活带来重大干扰,严重影响了自然界动植物的生态系统,事关国家的生物安全、生态安全和粮食安全。有资料显示,1906—1991年期间,79种外来物种造成了美国约970亿美元的损失[1];2002年我国每年因外来入侵生物所造成的经济损失就多达574亿元, 2004年外来入侵物种当年给中国造成的经济损失高达1198亿元。生物入侵已成为导致全球生物多样性下降的重要因素,仅次于生境破坏[2]。生物安全已成为当今社会所关注的焦点问题,其中生物资源安全管理、防范外来物种入侵与保护生物多样性等活动将成为《生物安全法》所规范管理和监督的主要内容之一。
目前,全国已经启动了对外来植物入侵现状的摸底调查,截止2014年,我国共有外来入侵植物72科285属515种[3],2021年发布的《2020中国生态环境状况公报》,全国已发现入侵物种660多种, 其中71种对自然生态系统已造成或具有潜在威胁并被列入《中国外来入侵物种名单》。
华南沿海地区历来是贸易和人口最为集中的区域,是经济发展的排头兵和改革开放的先头兵, 又有得天独厚的温暖湿润的热带亚热带气候和多种多样的地质和土壤条件等,这为外来植物的归化和入侵创造了非常有利的环境。另外,由于我国广东、广西、海南、香港和澳门5省区地理位置邻近、气候特点相似、植物区系基本相同,以及较高程度的经济一体化等,目前已经成为我国外来植物入侵的重灾区,也是我国植物入侵历史最久、入侵风险最高、入侵种类最多、入侵危害最大、入侵面积最广的地区。据2012年记载,广东、广西和海南三省共有外来入侵植物148种[4]。到2018年,《华南归化植物暨入侵植物》收录了广东、广西、海南、福建和江西5省的归化植物暨入侵植物共382种(含种下分类单位)[5]。之后仍不断有新的归化植物报道[6–10]。
为了有效应对生物多样性面临的挑战、全面提升生物多样性保护水平,确保重要生态系统、生物物种和生物遗传资源得到全面保护,中共中央办公厅和国务院办公厅在印发的《关于进一步加强生物多样性保护的意见》中,明确提出要制定完善外来入侵物种名录和管理办法,持续提升外来入侵物种防控管理水平。考虑到华南各省区的主要入侵植物种类既有共同性又有特殊性,并且地区之间也可能成为不同入侵种类的潜在适生区和分布区,因此, 本文基于对文献资料和我们近年的野外调查数据, 对华南地区外来入侵及归化植物进行了全面整理和分析,以反映这一区域外来入侵植物间的相互联系,为今后对华南地区外来植物调查、联合预控及治理、监测等提供基础资料。
华南地区位于中国南部,处于珠江三角洲,主要包括广东省、广西壮族自治区、海南省、香港特别行政区和澳门特别行政区,陆地与越南、老挝及缅甸交界,隔海与菲律宾、马来西亚、印度尼西亚等国相望。整个区域为热带-亚热带地区,气候温暖湿润,多为低山丘陵,土壤类型为赤红壤和砖红壤,植被类型多样。
归化植物是指在该区域内原没有分布,且在没有人为干扰条件下,能够长期维持(常10 a以上), 种群可自我更新的外来植物[11]。而部分归化植物由于大量繁殖,快速传播与扩散而造成本地区生物多样性丧失,这时往往被称为入侵植物[12]。
但由于早期文献资料物种信息不全,外来物种来源时间缺少记载、生物学特性了解不够,以及不同种类在不同地区生长和分布情况存在差异等因素,在判定一个外来植物是否为本土野生种、外来栽培种、外来归化种、外来入侵种时,不同地区、不同学者和不同管理部门往往会得出不同的结论。研究型学者大多根据既定的概念进行判定,而农林工作者却倾向物种的实际利用价值。
本文结合近年的野外植物调查,并依据《中国外来入侵植物志》[13–17]、《华南归化植物暨入侵植物》及相关文献资料[18–33],整合了农业、林业等管理部门及专家学者的不同意见,根据华南地区外来植物的实际生长和分布情况等,从利用价值、生长范围、生长过程和生态影响4个方面确定划分标准:(1) 栽培种:具有观赏、材用、荒山绿化、药用、食用等利用价值,生长在室内或农田、林地或苗圃等可控区域,繁殖、生长和扩散过程需要人为种植和管理,不会对生态环境造成影响的外来植物; (2) 归化种:没有或曾经具有一定的利用价值,能在人们可控区域和野外局部生长,繁殖、生长和扩散过程能够自主完成但种群和个体数量都比较少,虽尚未对生态环境造成影响或尚未发现有明显影响,但具有潜在入侵生态系统能力的外来植物; (3)入侵种:没有或具有潜在的利用价值,在人们可控区域和野外已经大量生长,繁殖、生长和扩散能力较强,已经开始危害本地生态系统并具有向其他适生区域扩散的外来植物。
尽管这种分类方法过于主观,并且也没有量化指标,但在实际调查和研究过程中便于应用,能够满足不同人员对大多数物种归类的要求。如有学者将来源于南美洲的紫茉莉科(Nyctaginaceae)叶子花属()植物列为外来入侵植物,但实际上这一植物不会进行有性繁殖,目前大多还是栽培种,并且也是广东省深圳市、珠海市、江门市、惠州市,广西梧州市,海南海口市、三亚市以及福建厦门市、三明市等城市的市花,并且海南省人民政府将之定为“省花”。另外,以前林业部门用来大面积造林的经济树种桉属()植物和荒山绿化的相思属()植物等也曾被作为入侵植物,而实际上,这些植物在野外很少能通过有性繁殖进行自我更新,故应作为栽培种,这类植物还有木麻黄属()植物、番石榴()、鸡蛋果()、量天尺()、芫荽()等。
依据以上原则,本文对华南5省区的外来植物进行了归类,并在省区水平和整个华南地区水平上分别对这些植物的种类组成、原产地、生活型及分布区域进行了分析。另外,由于外来植物生境多与人类活动范围相关,其种类、分布和危害也随着人类生产活动而不断发生变化,因此,我们目前的评估只是阶段性成果。此外,本文没有对确定为外来入侵植物的生态危害进行量化调查,因此,对这些植物的危害程度分级参考前人的研究结果。
华南地区的外来入侵及归化植物共有45科141属223种(表1)。但各省区的入侵和归化植物的种类和数量并不一样,如紫茎泽兰()仅在广西为入侵植物,而在其他地区还没有分布。
在种类组成上,华南地区入侵和归化植物以菊科(Asteraceae)植物最多,有38种,其次是豆科(Faba- ceae, 36种)、禾本科(Poaceae, 19种)、苋科(Amaran- thaceae, 17种)、旋花科(Convolvulaceae, 13种)、大戟科(Euphorbiaceae, 11种)和茄科(Solanaceae, 10种),这7科植物种类达144种,占华南地区外来入侵及归化植物种类的64.57%。菊科、豆科和禾本科植物种类的适应性较强,分布广,结实多,容易传播,种群极易扩大并入侵野外适生栖息地,成为入侵植物中的主要类群。
表1 华南地区5省区的外来入侵及归化植物名录
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GD: 广东; GX: 广西; HN: 海南; HK: 香港; MC: 澳门; AF: 非洲; AS: 亚洲; NA: 北美洲; AM: 美洲; EU: 欧洲; SA: 南美洲; OC: 大洋洲; H: 草本; S: 灌木; T: 乔木; V: 藤本; HC: 草质藤本; 0: 无分布; 1: 入侵植物; 2: 归化植物。
GD: Guangdong; GX: Guangxi; HN: Hainan; HK: HongKong; MC: Macao; AF: Africa; AS: Asia; NA: North America; AM: America; EU: Europe; SA: South America; OC: Oceania; H: Herb; S: Shrub; T: Tree; V: Vine; HC: Herbaceous climber; 0: No distribution; 1: Invasive plant; 2: Naturalized plant.
分别对华南地区5省区的外来植物进行统计,广东分布最多,有182种(归化种23种,下同);广西、海南次之,分别为151种(16)、126种(15);香港、澳门较少,分别有114种(9)和93种(4)。各省区间的相似系数皆大于0.5,即各省区间至少有一半以上的入侵物种相同,广东和广西共有物种最多,相似系数为0.787,其次是香港和澳门,广东和香港排列第三;广西和澳门间最低(表2)。
华南5省区共有的外来入侵植物有20科45属55种,以菊科(13种)最多、其次是豆科(7种)、大戟科(4种)、禾本科(4种)、茄科(4种)和苋科(4种),其他科较少,分别为茜草科(Rubiaceae, 3)、旋花科(Convolvulaceae, 3)、锦葵科(Malvaceae, 2)、马鞭草科(Verbenaceae, 2)、车前草科(Plantaginaceae, 1)、唇形科(Lamiaceae, 1)、胡椒科(Piperaceae, 1)、落葵科(Basellaceae, 1)、十字花科(Brassicaceae, 1)、西番莲科(Passifloraceae, 1)、荨麻科(Urticaceae, 1)、雨久花科(Pontederiaceae, 1)和酢浆草科(Oxalidaceae, 1)。这些物种分布区广,往往容易大范围爆发并蔓延危害到其他地区,在联防联控时要同步进行,共同处理。区域共有的归化植物有两种,分别是长春花()和紫茉莉(),以前多为栽植种,且现在也仍有地区栽培,其在野外已经见到大量生长,但未对当地生态系统造成危害,故本文将之作为归化种对待。
华南地区的外来入侵及归化植物可分为乔木、灌木、藤本及草本4类(表1),其中以草本植物最多,有203种,占总数的91.03%;灌木10种,占4.48%;乔木和藤本最少,各有5种,占2.24%。
对华南地区的外来入侵及归化植物的原产地进行统计,若某植物同时来源于两个洲以上,则对这些洲各统计1次[34]。结果表明,华南地区的外来入侵植物主要来源于美洲,有164种,占总种数的73.54%,其中来源于南美洲的有126种,北美洲的有127种,主要是来自美洲热带地区的墨西哥至巴西一带;来源于非洲、亚洲、欧洲的分别有33、24、17种;来源于大洋洲的最少,仅2种,占0.09%。
表2 华南地区外来入侵及归化植物的相似性比较
菊科、豆科、禾本科、苋科、旋花科等5科构成了华南地区外来入侵及归化植物的主体,这与我国大部分地区的外来入侵植物的组成基本一致[35–38]。这些外来植物适应性强、生长迅速、繁殖体或种子数量大、萌发率高、极易扩散,已经成为危害生境的主要种类,如水葫芦()、薇甘菊()、马缨丹()、白花鬼针草()、鬼针草()、钻叶紫菀()、小蓬草()、空心莲子草()和五爪金龙()等。但是,长期以来, 华南各省区在外来入侵植物的治理上并没有形成有效的防控机制,如一个地区在防控外来入侵物种时,附近其他地区没有同时开展治理,一定会造成无效防控。因此,对于这些种类在防控时应采取群防群控的措施,实行全国防控行动一盘棋,避免相互之间交叉入侵,以提高防治效果。
华南地区5省区处于珠江三角洲这一大的经济贸易圈,相互邻近,经济贸易往来频繁,又处于相似的气候带,主要外来入侵植物扩散交流的几率很大。广东和广西相邻,两个省区的面积都很大,气候上也比较相近,因此入侵植物种类相似性最高。而香港和澳门的土地面积都比较小,但外来入侵和归化植物的密度却不低,表明这两个城市极易成为外来植物向邻近地区扩散的种子源。另外,值得注意的是,目前仅在华南地区局部出现并形成入侵的一些物种,也极有可能在未来5~10 a间在其他地区进行扩散并形成入侵,对这些种类要加强防范。因此,要加强这些种类中的恶性入侵物种监测,在联合防控共有物种的同时,要谨防地区之间恶性非共有入侵物种的跨区域扩散和入侵。如外来入侵植物紫茎泽兰,以前在云南是最为恶性的外来入侵物种之一,现在已经向东扩散至广西;原来在我国北部地区生长的豚草(),目前也已经扩散到广东和广西地区;在我国长江中下游地区已经成为恶性杂草的入侵植物加拿大一枝黄花(),已经侵入广西,有可能先扩散到广东北部,然后再向中南部发展。
华南地区的外来入侵及归化植物主要来自美洲泛热带地区,种类超过总数的50%,并且与我国其他地区外来入侵植物的原产地一致。这说明,美洲热带地区已成为全国外来入侵植物的首要发源地。美洲大陆的外来植物往往具有较宽的生态幅度,由于华南地区纬度接近、气候环境相似,被引入后,能够较快的适应当地的气候条件,快速建立种群。再加上我国与美洲地区更为紧密的经贸交流,外来植物入侵机会更多,因此在植物引种、流动人员随身物品监管时,应特别注意对来自美洲中部至巴西一带,特别是与华南地区纬度接近的墨西哥地区的菊科、豆科、禾本科等物种的检查。如果属于有意引入,也应在引入前做好生态风险评估和引入后风险防控工作。对未经批准携带入境的植物种子、苗木等繁殖体材料进行无害化处理,以杜绝各种有意和无意带入的外来物种。
外来植物在栽培和归化的过程中并不能表现出明显的种群变化,外来植物的归化过程是其形成入侵的前提。外来物种一经形成入侵,基本上无法进行彻底和有效的清除,应该在保持现有种类和数量不增加的情况下,防止新的外来植物的入侵。因此,要时刻警惕对引入的栽培植物和已经归化物种的监测。目前华南地区已有34种归化植物,并且一些栽培植物也因管理缺失存在着成为归化和入侵植物的倾向,是潜在的入侵植物源,对本地的生态环境安全存在着极大的威胁。如前所述,菊科植物在入侵植物种类组成中占了很大的比例,并且也是入侵能力最强、危害最大的类群之一,因此,要特别加强对菊科植物的防范,尤其是目前尚处于栽培的种类,如两色金鸡菊()、秋英()、黄秋英()、堆心菊()、万寿菊()、芳香万寿菊()、多花百日菊()等种类。此外,也要十分警惕那些已经在华南地区归化的种类生长动态,如印度白花菜(var.)虽在海南归化,但在广东、香港和澳门已经形成入侵;多花黑麦草()在广东归化,而在广西形成入侵。而其他归化植物也很有可能在某一区域形成入侵,进而扩散到其他地区。因此,加强对外来归化植物的监测,是防控工作的前提,这对于降低防控成本,提高防控效率,保障生态安全具有重要意义。
华南地区在外来入侵物种的精准防控上非常不足,一是缺少动态的基础信息数据,对外来植物入侵危害的严重性缺少随时更新。由于评估标准体系的不统一,大多采用以前的旧数据而忽视情况的实时变化,缺少灵活动态的防控目标和防控策略。另外,在治理及防控规划上,多年来常集中于薇甘菊和水葫芦等一两个物种的治理,而对新出现的物种,如大黍()、银合欢()、翼茎阔苞菊()、小蓬草()等的防控却很少开展。采取的防控方法也大多采用物理清除和喷漆化学药物,但这种方法不但禁而不绝,并且会造成生态环境的进一步退化[39]。
针对当前形势,迫切需要对已归化和已入侵的植物进行全面和细致的调查,在此基础上建立外来入侵植物数据库。另外,通过在华南地区关键和重要地点建立虚拟样方的方法,长期观测样方内外来植物的种类变化情况,在观察到有外来植物的情况下,及早进行入侵等级分析和预警,并制定一套治理和清除措施,降低入侵风险并减少经济损失。为了更好地开展生态防控,还需要加强对外来入侵植物的长期野外监测,并对其生物学特性、种群状况、危害程度及扩散潜力进行研究,通过了解其入侵机制,制定科学的防控策略[40],从而提升外来入侵植物的防控管理水平。也要特别注意对受到干扰地带的群落恢复和周边区域的防控,以有效阻止外来植物的再次入侵[41],同时各区域还应加强科学宣传工作。
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Analysis on the Alien Invasive and Naturalized Plants in South China
GUO Yanan, WANG Ruijiang*
(State Key Laboratory of Plant Diversity and Specialty Crops, South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510650, China)
In order to understand the current situation of alien plants in South China, 223 species of alien plants belonging to 141 genera and 45 families were identified by field investigation and literature review, mainly composed of Asteraceae (38 species), Fabaceae (36 species) and Poaceae (19 species). The herbs and plants native to the Americas dominated, with 204 herbs (91.5% of the total) and 163 plants (73.1%), respectively. There were 159 invasive and 23 naturalized plants in Guangdong, 135 invasive and 16 naturalized plants in Guangxi, 111 invasive and 15 naturalized species in Hainan, 105 invasive and 9 naturalized plants in Hong Kong, 89 invasive and 4 naturalized species in Macao. Among them, there are 57 alien invasive and naturalized plants commonly distributed in the 5 provinces and regions of South China (55 invasive and 2 naturalized species). Guangdong has the largest number of alien species, meantime, and the largest number of alien invasive and naturalized species share with the other four provinces and regions, indicating that Guangdong is the major input and output province for alien plants. Due to the similarity of climate and ecological habitats in South China, each province is at risk of invasion by other species from surrounding areas, therefore, when controlling invasive plants, joint monitoring, prevention and control mechanism should be established, so as to improve the control efficiency of alien invasive plants and reduce the threat to human health and ecological safety.
Biosafety; Alien invasive plant; Naturalized plant; Control strategy
10.11926/jtsb.4644
2022-03-30
2022-06-14
科技基础资源调查专项(2022FY100501);农业农村部项目(13220147)资助
This work was supported by the Special Project of Science and Technology Basic Resources Investigation (Grant No. 2022FY100501), and the Project of Ministry of Agriculture and Rural Affairs of China (Grant No. 13220147).
郭亚男(1990年生),女,硕士,园林植物与观赏园艺专业。E-mail: 719218520@qq.com
. E-mail: wangrj@scbg.ac.cn