郭婷婷, 齐淑艳,2, 董晶晶

(1. 沈阳大学 生命科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110044;2. 辽宁省城市有害生物治理与生态安全重点实验室, 辽宁 沈阳 110044)

随着世界经济一体化进程的加快,国家和地区间农副产品的贸易往来和植物引种栽培日趋频繁,加之人们对自然环境的干扰力度日趋加大,为外来种子植物的入侵提供了有力的条件.

外来植物是指非本地的乡土植物由于环境的变迁和人为活动,自外地或国外传入或迁入的植物[1].外来入侵植物指通过有意或无意的人类活动在自然分布区域外的自然、半自然生态系统或生态环境中建立种群,并对引进地的生物多样性造成威胁、影响或破坏的外来种子植物[2].外来入侵植物引进新的栖境后,脱离了人为控制逸为野生,在适宜的气候、土壤、水分及传播条件下进行扩散,成为大面积单优群落,破坏了当地动植物,危害了当地濒危动植物的生存,造成生物多样性丧失的结果称之为外来植物入侵[3].本文所指外来种子植物是指原产地不在中国的外来种子植物.外来入侵植物能够在自然条件下生存和繁殖,入侵力和竞争力很强,不仅导致生物多样性的减少或丧失,而且严重威胁生态环境和经济发展,甚至直接影响人类的健康,因此已经在全球范围内造成严重危害.目前,东北三省外来种子植物的调查限于局部区域入侵植物,东北三省范围内的外来种子植物的调查尚未见全面报道.本文对东北三省外来种子植物进行全面的调查和统计分析,旨在得到东北三省外来种子植物的本底信息,为进一步研究外来物种并对其加强管理,保障东北三省的生态和经济建设的可持续发展提供科学依据.

1 研究地区与研究方法

1.1 东北三省自然概况

东北三省包括黑龙江、吉林、辽宁三省,南临渤海、黄海,东临日本海,与朝鲜、俄罗斯和蒙古接壤.面积约78.73万km2,位于东经120°～135°,北纬38°～56°之间.辽宁省年平均气温5～10 ℃,无霜期150～180 d,年降水量多在400～1 200 mm[4].吉林省年平均气温为2～6 ℃,无霜期一般为100～160 d,年平均降水量为400～600 mm.黑龙江省年平均气温在-4～5 ℃之间,无霜期100～140 d,年降水量为350～800 mm[5].东北三省属于温带季风气候,四季分明、雨热同期,地形以平原、山地为主.土壤在平原上为黑土和黑钙土,山地为暗棕色森林土,在低洼的中西部地区有大面积盐碱土发育.

1.2 研究方法

采用文献收集、标本馆查阅、野外踏查和专家咨询等多手段相结合的方式.通过访问、标本采集、拍摄照片和GPS定位等手段对踏查的结果进行记录.采集及引证标本均保存于中国科学院上海辰山植物研究中心标本馆.

2 结果与分析

2.1 东北三省外来种子植物的种类组成

通过对东北三省外来种子植物野外实地调查和相关资料的统计(不包括在植物园、种子圃和温室等隔离种植的引种植物,且原产于国内的种,变种、变型及栽培变种和变型未被记录在内),结果表明,东北三省共有外来种子植物136种,隶属于32科、92属.虽然外来种子植物多达32科,但仅菊科、豆科、禾本科、苋科、十字花科、茄科这6大优势科占外来种子植物总种数的67.7%(图1).

图1 外来种子植物各科的数量分析

在这些大科中,菊科有35种,占总数的1/4,这是由菊科的生物学特性所决定的,菊科具有生长发育快、成熟早,瘦果小、产量高,且具有冠毛,种子能借助冠毛随风传播,范围广,有些种瘦果具有钩刺,有些种甚至能分泌特殊物质抑制其他植物生长,特殊的结构和机制为菊科植物传播、扩散提供了有利的条件,方便于植物扩大分布面积和占据居住地[6].豆科和禾本科并列第2位,有13种植物,多为工业、农业、园林绿化植物,被广泛的栽培,并能很好地适应东北地区的气候环境.苋科、十字花科、茄科分列第3位、第4位和第5位,多为常见的杂草,说明这些物种对东北有较好的适应性,其他各科的种数相差不大.

辽宁省外来种子植物含5种或5种以上的科有6个,共有外来种子植物84种,占总数的61.8%,含3种或3种以上的属有7个,共有外来种子植物29种,占总数的21.3%.吉林省外来种子植物含5种或5种以上的科有4个,共有外来种子植物44种,占总数的32.4%,含3种或3种以上的属有4个,共有外来种子植物15种,占总数的11.0%.黑龙江省外来种子植物含5种或5种以上的科有5个,共有外来种子植物46种,占总数的33.8%,含3种或3种以上的属有7个,共有外来种子植物22种,占总数的16.2%.

辽宁省在科、属、种三个层次上都接近于东北三省外来种子植物的总数量,这可能是由于辽宁省南临黄海和渤海,隔渤海海峡与山东半岛遥相呼应,并与河北省和内蒙古自治区毗邻,东南以鸭绿江为界与朝鲜隔江相望,是南北方向铁路的交通枢纽,水、陆交通发达.吉林省与黑龙江省外来种子植物数量几乎相同,这两个地区位于最北方,长白山、大小兴安岭是重要的天然屏障,交通不便,贸易往来较辽宁省少.菊科、豆科和禾本科在东北三省各地的分布依然是数量最多的科,这与总数量中菊科、豆科和禾本科均为优势科的研究结果一致.

2.2 东北三省外来种子植物的地理分布

分布于辽宁省有31科,84属,包含123种,占东北外来种子植物的90.4%、吉林省有22科,56属,包含76种,占东北外来种子植物的55.9%、黑龙江省有22科、55属,包含75种,占东北外来种子植物的55.1%(图2).

图2 外来种子植物数量在东北三省的分布

通过对标本信息的调查整理和统计,结果表明:黑龙江省外来种子植物分布最多的地区是哈尔滨市,种数多达35种;其次是密山县,种数达13种,有5～10种外来种植植物分布的地区有伊春、黑河、大庆、尚志、萝北;仅有1～4种外来种植物分布的地区包括依兰、集贤、大兴安岭、呼玛、嫩江、海林、肇东、安达、鹤岗、嘉荫、鸡西、鸡东、佳木斯、宁安、阿城、孙关、明水、呼兰、齐齐哈尔、牡丹江、饶河、五大连池、克山和虎林.吉林省外来种子植物分布最多的地区是安图县,分布外来种植植物11种;其次是抚松县,分布外来种植植物10种,有5～10种外来种植植物分布的地区有汪清、珲春、长白山区、临江、通化、吉林市和松江;仅有1～4种外来种植物分布的地区包括通榆、露水河、蛟河、左家、梅河口、松原、和隆、镇赉、、磐石、桦甸、辉南、吉安、白城、春化、敦化、靖宇、辽源、九台、德惠和安达.辽宁省外来种子植物分布最多的地区是沈阳市,种数多达49种,是东北三省外来种子植物分布最多的地区,其次是大连和旅顺地区,分别有38和22种外来种子植物,有10种以上外来种子植物分布的地区有金县、抚顺、鞍山、西丰、恒仁和本溪;有5～10种外来种植植物分布的地区有丹东、彰武、铁岭、建平、新宾、营口、北镇、凌源、葫芦岛和宽甸;仅有1～4种外来种植物分布的地区包括新民、东港、开原、盘锦、康平、盖县、辽阳、长海、海城、喀左、熊岳、大洼、法库、凤城、兴城、岫岩、盖平、朝阳、阜新、绥中、锦州、新金县和黑山.由此可见,外来种子植物分布种类较多的地区多为省会或沿海等交通便利、经济发达的地区.

2.3 东北三省外来种子植物的生活型

分布在东北三省的外来种子植物以草本植物为主,共有129种,占总数的94.9%,是外来种子植物的主体,且多为一年或二年生植物,仅有少部分为水生,大多数为陆生植物.这些植物生活史较短,种子小且数量多,扩散速度快,范围广泛,其生物学特性为草本植物的迅速定植提供了有力的条件.木本植物包括木质藤本、灌木和乔木,仅有5种,与草本植物相比,木本植物繁殖能力较弱,发育缓慢,定植优势不明显[7](表1).

表1 东北三省外来种子植物的生活型

2.4 东北三省外来种子植物的原产地

从来源看,东北三省外来种子植物的原产地主要包括美洲、欧洲、亚洲和非洲.136种植物中,75种来源于美洲,占东北三省外来东北植物总数的55%,其中来自北美洲的外来种子植物有40种,占东北三省外来种子植物总数的29%.来自于欧洲的外来种子植物有43种,占东北三省外来种子植物总数的32%,其中有部分植物为欧洲与亚洲西部共同起源的,有些源于地中海地区.来源于亚洲的外来种子植物有10种,占总数的7%;来源于非洲的植物有8种,占总数的6%(图3).北美和东亚植物区系的间断分布非常普遍,北美大陆的地理隔离积累了许多可能扩散分布的植物种类,一旦这些种类获得了在另外大陆生存的机会就能良好生长,蔓延扩散.

图3 东北三省外来种子植物的原产地

2.5 东北三省外来种子植物的传入途径及用途

通过调查发现,东北三省的外来种子植物主要传入途径是人为有意引入,这类植物共有75种,占全部外来种子植物的55%;通过无意引入的有57种,占全部外来种子植物的42%,无意引入包括自然传播、交通工具携带、种子混入等方式;另有4种植物引入途径不详,占总数的3%(图4).

图4 东北三省外来种子植物的传入途径

人为有意引入的植物其主要用途包括:①观赏植物共有22种,占全部有意引入植物的29.3%,如,含羞草(Mimosapudica)、苏丹凤仙花(Impatienswalleriana)、橙红茑萝(Ipomoeahederifolia)、圆叶牵牛(Ipomoeapurpurea)、洋金花(Daturametel)、秋英(Cosmosbipinnatus)等;②园林植物共有19种,占全部有意引入植物的25.3%,如肥皂草(Saponariaofficinalis)、锦绣苋(Alternantherabettzickiana)、飞燕草(Consolidaajacis)、紫穗槐(Amorphafruticosa)、火炬树(Rhustyphina)、复叶枫(Acernegundo)、茑萝(Ipomoeaquamoclit)、一串红(Salviasplendens)、春黄菊(Anthemistinctoria)、金光菊(Rudbeckialaciniata)、万寿菊(Tageteserecta)等;③药用植物共有15种,占全部有意引入植物的20.0%,如大麻(Cannabissativa)、蓖麻(Ricinuscommunis)、苘麻(Abutilontheophrasti)、菊苣(Helianthustuberosus)、水飞蓟(Silybummarianum)等;④饲草共有12种,占全部有意引入植物的16.0%,如喜旱莲子草(Alternantheraphiloxeroides)、千穗谷(Amaranthushypochondriacus)、紫苜蓿(Medicagosativa)、草木犀(Melilotusofficinalis)、苇状羊茅(Festucaarundinacea)、多花黑麦草(Loliummultiflorum)、梯牧草(Phleumpratense)、大米草(Spartinaanglica)等;⑤食用植物共有4种,占全部有意引入植物的5.3%,如辣根(Armoraciarusticana)、扁豆(Lablabpurpureus)等;⑥经济作物共有3种,占全部有意引入植物的4.0%,如菊芋(Helianthustuberosus)等.

3 外来种子植物入侵现状

通过调查发现,东北三省外来种子植物中,已经构成入侵的植物共有80种,占全部外来种子植物的58.8%,其中无意引入的物种有47种,有意引入的物种有31种,2种植物的引入途径不详.在这些已构成入侵的植物种有25种植物被收录在《中国主要外来杂草名录》(环保总局2002年11月发布)中,例如大麻(Cannabissativa)、土荆芥(Dysphaniaambrosioides)、白苋(Amaranthusalbus)、北美苋(Amaranthusblitoides)、苋(Amaranthustricolor)、绿独行菜(Lepidiumcampestre)、黄木犀草(Resedalutea)、牵牛(Ipomoeanil)、豚草(Ambrosiaartemisiifolia)、小蓬草(Erigeroncanadensis)等,有11个物种被列入《进境植物检疫性有害生物名录》,包括刺萼龙葵(Solanumrostratum)、豚草(Ambrosiaartemisiifolia)、三裂豚草(Ambrosiatrifida)、铺散矢车菊(Centaureadiffusa)、刺苍耳(Xanthiumspinosum)、蒺藜草(Cenchrusechinatus)、毒麦(Loliumtemulentum)等,4种物质被列入《全国农业植物检疫性有害生物名单》(农业部2006年3月发布),包括豚草(Ambrosiaartemisiifolia)、三裂豚草(Ambrosiatrifida)、毒麦(Loliumtemulentum)、石矛(Sorghumhalepense).

4 结 论

(1) 东北三省地域辽阔、地形复杂、雨热同期、土地肥沃,共有外来种子植物136种,隶属于32科、92属.菊科因具备生长发育快、成熟早,瘦果小、产量高,具有冠毛,种子能借助冠毛随风传播,范围广,有些种瘦果具有钩刺等特性,成为外来种子植物数量最多的优势科.随着世界农业贸易的发展,粮食和牧草的进出口活动为外来植物的传播提供了有力的条件,大多数的粮食作物均为豆科和禾本科,因此豆科和禾本科的数量仅次于菊科,其次是苋科、十字花科和茄科.

(2) 外来种到达一个新地点与人类的活动有着直接或间接的联系,因此其被带入的生境而是人类烦扰比较强的地方,辽宁省南临黄海和渤海,隔渤海海峡与山东半岛遥相呼应,并与河北省和内蒙古自治区毗邻,东南以鸭绿江为界与朝鲜隔江相望,是南北方向铁路的交通枢纽,水、陆交通发达,因此,辽宁省在科、属、种三个层次上都接近于东北三省外来种子植物的总数量.吉林省与黑龙江省外来种子植物数量几乎相同,这两个地区位于最北方,长白山、大小兴安岭是重要的天然屏障,交通不便,贸易往来较辽宁省少.

(3) 外来种子植物多为草本,少数为藤本、灌木和乔木,且多原产于美洲和欧洲,占全部外来种子植物的87%.中国东北三省纬度高与欧洲部分地区的气候相似,两地的现代植物区系中又存在着众多的温带性质分布型,欧洲一些植物容易在东北定居繁殖.因此,在引种过程中,要特别注意来自美洲和和欧洲的植物,严格评估其在东北的适应性和入侵性,一旦发现能够年际自然延续的植物种类须慎重对其引种和利用.

(4) 外来植物入侵带来的问题越发突出,其对生物多样性和生态环境危害逐渐加重[8],应加强对现有植物的开发利用,因地制宜的发展城市绿化和发展经济,并强化对外来引入物种的监护和管理.由于外来种子植物种构成入侵的物种具有很强的适应能力[9-11],应对引入的外来种子植物进行备案,详细记录植物的种类、数量、原产地、栽培地等信息,并仔细观测植物引入后的生长状况,预测可能出现的各种问题,有利于对植物日后的定植情况的长期监控.建立健全相关的法律法规,构建符合不同地区不同气候环境的风险评估体系,加强预警研究,提高忧患意识,完善对外来种子植物的检疫制度,通过科普宣传增强公众对外来种子植物的认识,避免个人盲目引种,防患于未然.

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