深圳市入侵植物区系与风险分布_束承继.pdf

第 卷第 期 年 月生态学报 ，：基金项目：国家自然科学基金青年项目（）收稿日期：；网络出版日期：通讯作者 ：束承继，蔡文博，杜凯伟，江南，林立，李先源深圳市入侵植物区系与风险分布生态学报，（）：，（）：深圳市入侵植物区系与风险分布束承继，蔡文博，杜凯伟，江 南，林 立，李先源，西南大学，园艺园林学院，重庆 中国科学院生态环境研究中心，城市与区域生态国家重点实验室，北京 重庆人文科技学院，建筑与设计学院，重庆 福建农林大学园林学院，福州 摘要：外来植物入侵现象随着城市化的推进在各地愈演愈烈，严重影响城市的生态系统稳定和社会经济发展。在深圳陆域优势植被普查的基础上开展，对深圳全市的入侵植物分布、来源、入侵途径、风险等进行调查分析，为深圳的入侵植物防治提供技术支撑。基础数据采用高分辨率遥感影像与地面实地观察结合的方法普查得到；并通过文献分析法对植物种类基础数据按研究要求进行筛选、提取、分析；创新性的引入斑块入侵风险计算方法和入侵植物种群风险计算方法，经计算得出深圳市范围内的入侵植物风险分布现状与高风险入侵植物种群。结果表明：（）参照中国外来入侵植物名录标准，深圳市陆域群落优势植物共有入侵植物 科 属 种，且以豆科、菊科、禾本科植物为主；其中 种为林业部门、生态环境部门、农业农村部和海关明确的官方认定且需要严格管控的入侵物种；（）单种科和少种科占比较高，共占比，大型科虽然占比仅，却包含了共计 种，占入侵植物总种数；单种属在深圳入侵植物区系中占绝对优势，占比，远高于其他类型之和；中型属中，属种比为；（）热带区系属性非常明显，热带分布科共计 科，占总科数的，热带分布属共计 属，占总属数比例高达；（）入侵植物以原产亚洲本地的植物物种为主，占比；其次为原产于南、北美洲的入侵植物，分别占比 和；（）通过对入侵物种及其斑块的风险分析可知，深圳范围内入侵植物高风险区主要分布在人类活动较少、管理养护较弱、植被近自然化的郊区或近自然地带。最后，本文对入侵风险值较高的 种植物进行了入侵途径分析，并给出了入侵植物管控建议。关键词：深圳；入侵植物；分布区类型；来源特点；风险值 ，：，：；，；，：（）“”，；，（），（），（），（），：；生物入侵是一个世界性的生态问题，随着我国城市化的发展，外来植物入侵问题愈演愈烈。生物入侵（）是指某种生物由原来的自然分布区域扩展到一个新的（通常也是遥远的）地区，在新的地区里，其后代可以繁殖、扩散并维持下去，入侵植物扩散问题已然成为一个世界性的生态问题，外来入侵植物在当地适宜水热条件的助长下，凭借其极强的生态适应能力、繁殖能力、生长发育速度和产生的化感物质，严重危害当地原生植被群落的生物多样性，从而对当地的林业经济、牧业经济、果树经济、生态环境质量造成巨大损失。随着我国城市化的发展，入侵植物也逐渐在我国各大城市扩散，甚至形成斑块内优势种，相关研究一直是学界关注的重点，侯新星等对江苏外来入侵植物区系、生活型及繁殖特性进行了研究，为进一步的防治工作提供了技术支撑；周先叶等调查了重点入侵植物薇甘菊在广东的传播途径及危害状况，发现长途交通运输等人为因素是造成薇甘菊远距离传播的主要原因，且薇甘菊对灌木危害极大。解决外来植物入侵问题的技术前提是要实现入侵植物特征的透明化和入侵风险分布的空间化。目前对于入侵植物的研究，内容上大多集中于区域内几种典型入侵植物的生理研究，或是基于样点仅做入侵植物区系研究，或是着眼于个别典型入侵植物的入侵机制和防治策略研究；方法上部分学者基于文献分析进行全国大尺度范围内的入侵植物风险评估研究，或结合样点数据，进行部分区域定性的入侵风险鉴定，如野外通过定点调查、线路调查、文献分析相结合的方法，记录和统计发现的外来入侵植物的种类，在有限区域内研究入侵植物的风险分布，缺少城市整体尺度范围内关于入侵植物风险值空间化的研究。深圳是我国高度城市化的窗口城市，城市发展带动了当地园林绿化部门和相关科研单位的引种驯化工作。持续从国外引入的园林栽培植物，使得深圳市外来植物种类不断增加，加之华南地区亚热带季风气候的水热条件适合入侵植物的扩散，深圳市在外来种入侵方面面临的压力增大，这使得深圳成为我国外来种入侵的脆弱地区，同时也是我国外来植物入侵最为严重的地区之一。所以本文在植被普查的基础上，旨在研究深圳全市优势入侵植物区系及地理成分来源特征；构建入侵风险评估公式，计算深圳全市斑块、种群入侵风险生 态 学 报 卷：值并进行空间化制图。研究方法 研究区概况深圳市陆域面积，位于广东省南部沿海，珠江入海口东侧，南邻香港，北靠东莞，东接惠州，是中国最早改革开放的窗口，粤港澳大湾区四大中心城市之一，也是国家支持建设的中国特色社会主义先行示范区。深圳全域地势由东南向西北逐渐降低，地面坡度缓和，整体形状为南北窄、东西宽的狭长形，由北向南逐渐分布着谷地丘陵、山脉海岸和海湾半岛三种地形。深圳气候属于南亚热带季风气候区，东南偏东风为常年主导风向，雨季集中在每年的 月份，雨量充足，年均降雨量；日照时间长，年平均气温，适合植物的全年生长和逸生入侵植物的扩散。研究方法 调查方法本研究是在深圳陆域优势植被普查项目的基础上，对其优势植物普查结果就入侵风险进行更深一步的研究分析。利用高分辨率遥感卫星图片与地面实地调查相结合的方法对深圳陆域优势植被开展了快速普查：根据手持 空间分辨率的 年谷歌卫星影像，识别卫星图上俯视视角下城区大于 的纹理异质性斑块（即面积大于 的绿地斑块被标记识别，纹理异质的斑块被分开识别），识别郊区大于 的纹理异质性斑块；并到现场对每个斑块目视识别其中盖度排名前，且累计盖度超过 的植被物种，并按照盖度大小顺序记录为、和。经调查，最终共划分植被群丛斑块 个，统计优势植物物种 科 属 种。入侵物种判定与分析方法（）入侵植物及入侵等级的判定方法主要是依据中国外来入侵植物名录、中国外来入侵植物彩色图鉴等相关论著和部分学者的局地研究成果，对深圳陆域植被调查的 种优势植物进行比对、遴选、入侵等级判定，同时以国家有关政策法规文件作为补充。（）入侵植物科、属的数量级别统计分析主要依据李锡文对于种子植物科、属的大小顺序排列方法，根据各科、各属所含种数的多少，将各科、属进行大小科、大小属的划分；入侵种子植物科、属的地理成分分析主要依据吴征镒关于世界种子植物科的分布区划分标准和关于中国种子植物属的分布区类型划分标准，参照生态因素和地质因素，可将世界所有科划分为 个大分布区类型，中国种子植物属划分为 个分布区类型。（）入侵植物来源特点分析主要依据中国外来入侵植物名录中对于原产地的论述，且对于原产地的划分按照地理学中七大洲的划分区域，对于原产于美洲的入侵植物，统计时南美洲与北美洲各计数一次；对于原产于热带美洲的入侵植物，统计时归于南美洲计数；对于原产于地中海地区的入侵植物，统计时，则亚洲、欧洲和非洲各计数一次；对于原产于某个具体国家的入侵植物，统计时则按照国家主体所在的大洲进行计数。植被斑块风险值评估方法本文基于深圳陆域项目所取得的基础数据，采取专家意见法，在征询相关研究领域专家的前提下，综合考虑“斑块面积”、“风险等级”、“斑块内入侵植物影响力总和”种变量，构建植被斑块风险值（，）评估公式，研究深圳全域入侵植物风险的空间分布。其中为了使计算结果更具有直观性，考虑到斑块之间面积差值较大，令所有斑块的面积在范围 之间进行重分布缩放处理，得到斑块面积指数；选择斑块内部入侵等级最高的植物，将其入侵等级作为斑块风险等级，级风险最高，级风险最低，且 级的入侵等级分别赋值、和 参与计公式计算；斑块内入侵植物影响力为斑块内每个入侵植物所处 中各个优势位置所对应的不同危害影响力赋值，优势度越高危害影响力越高，反 期 束承继 等：深圳市入侵植物区系与风险分布：之则越低，赋值分别为、，斑块内存在多种入侵植物时，便求其赋值总和作为影响力数值；运用 中计算排序功能和 软件分别对所有受入侵植物影响的群丛斑块进行风险值计算和空间分布图的制作。斑块风险值为该植被斑块受入侵植物影响的程度，其值的大小仅作为各斑块间风险值排序的依据，不具有实际的风险量化意义。公式如下：式中，为斑块风险值，无量纲；为斑块面积指数，无量纲；为斑块风险等级，无量纲；为斑块内入侵植物影响力总和，无量纲。物种种群风险值评估方法种群风险值（，）为各物种种群入侵风险的大小，采取专家意见法，在征询相关研究领域专家的前提下，构建物种种群风险值评估公式。综合考虑每一种入侵植物的入侵等级、入侵面积和在所有斑块内优势位置，对深圳 种优势入侵植物进行种群风险值计算，同样，值的大小仅作为各物种种群间风险值排序的依据，不具有实际的风险量化意义。公式如下：式中，为种群风险值，无量纲；为种群总面积指数，无量纲；为个体入侵等级，无量纲；为个体影响力总和，无量纲。种群总面积指数为包含该入侵植物种的斑块面积指数总和，此处的斑块面积指数计算方法见本文；个体入侵等级为该入侵植物种在中国外来入侵植物名录中规定的入侵等级；个体影响力总和为该入侵植物种在含有它的每个群丛斑块中，所处 的某一位置所对应的影响力总和，各自对应的影响力赋值参考。经 计算、统计、排序、分析可得出深圳地区个体风险值排名前 的入侵植物。结果与分析 入侵物种区系组成分析经统计，初步遴选出深圳陆域范围内入侵植物 种，隶属于 科、属；其中蕨类植物 科、属、种，分别占入侵植物总科、属、种总数的、和；被子植物 科、属、种，分别占入侵植物总科、属、种总数的、和；入侵植物中未发现裸子植物。总体上，被子植物在入侵植物中占绝对优势（见表）。表 深圳入侵植物科、属、种的统计分析 ，门类 科数 所占比例属数所占比例 种数所占比例 蕨类植物 被子植物 总计 在 种入侵植物中，豆科、菊科、禾本科所含植物种类数量分别为 种、种、种，占据前三，共计 种，分别占入侵植物总种数的、和，共计占比（见表）。相较于其他植物，这 科植物不仅在入侵植物的种类数量上占据绝对优势，对本地生态系统质量构成的威胁也较大。其他科总占比高达，且每科只包含 种入侵植物种，如紫茉莉科、桑寄生科等。查阅国家政府部门发布的关于入侵生物的政策法规性文件（见表），将其中所包含的需重点关注入侵植物种类与深圳陆域优势植物种类进行对比。结果如下：数据上看，环保部四批入侵生物名录、林业局全国林业检疫性有害生物名单、农业农村部国家重点管理外来物种名录（第一批）三份文件中涉及的入侵植物，近一半分布于深圳，占比分别为、生 态 学 报 卷：，具有一定的分布优势，深圳市相关部门在各自的行政施策过程中需引起重视。表 深圳入侵植物科的种数统计 科名种数 占总种数比例 科名种数 占总种数比例 豆科 爵床科 菊科 凤仙花科 禾本科 酢浆草科 苋科 竹芋科 大戟科 樟科 旋花科 鸢尾科 茄科 雨久花科 唇形科 野牡丹科 莎草科 荨麻科 桃金娘科 悬铃木科 茜草科 无患子科 马鞭草科 天南星科 锦葵科 石竹科 紫葳科 商陆科 鸭跖草科 桑科 仙人掌科 桑寄生科 西番莲科 秋海棠科 马齿苋科 千屈菜科 龙舌兰科 漆树科 蓼科 木贼科 夹竹桃科 木麻黄科 葫芦科 美人蕉科 紫茉莉科 毛茛科 玄参科 牻牛儿苗科 石蒜科 萝藦科 十字花科 卷柏科 伞形科 桔梗科 葡萄科 景天科 木棉科 海桑科 落葵科 百合科 柳叶菜科 白花丹科 藜科表 相关政策法规文件中入侵植物对比分析 政策法规文件 存在种数 代表性植物 环保部四批入侵生物名录（）五爪金 龙 、凤眼 蓝、薇甘菊 等国家进境植物检疫性有害生物名录（）菟丝子 、飞机草、薇甘菊 等林业局全国林业检疫性有害生物名单（）无 根 藤 、菟 丝 子、五爪金龙 等农业农村部国家重点管理外来物种名录（第一批）（）（），喜旱莲子草 、三裂叶豚 草、薇 甘 菊 等 期 束承继 等：深圳市入侵植物区系与风险分布：入侵植物科、属数量级别统计及分析参考李锡文对于种子植物科的大小顺序排列方法，考虑到各植物科所含有的植物种类数量，深圳陆域入侵植物的 个科可划分为 种类型，分别为单种科（种）、少种科（种）、中型科（种）、较大科（种）和大型科（种）（见表）。其中单种科和少