梅州嘉应学院东江校区外来入侵植物调查研究

梅州嘉应学院东江校区外来入侵植物调查研究

外来入侵物种是指人类因无意识地人类活动而改变的、在自然或半自然生态系统或栖息地中建立群体的、改变和威胁当地生物多样性的外来物种。在入侵的初始阶段，外来入侵物种可以经历一个渐进的缓慢检测阶段，这很容易被忽视。如果入侵物种的种群分布在这一阈值内，就会发生爆炸扩散。如果外来植物入侵成功，将对新栖息地的生态环境、生物多样性和社会经济产生重大影响。一些中国科学家已经对城市外来入侵植物进行了研究。姜谦等人探讨了入侵香港的生态系统的危害。黄慧宁等人研究了珠海外来入侵植物的种类和组成，曾兰华等人研究了潮州湿地外来入侵植物的组成和分布。然而，关于大学里外来入侵植物的研究很少。目前，只有北京师范大学珠海分校和安庆师范大学的大学有外来入侵植物研究报告。在这种背景下，作者在甲滩区入侵外来植物的组成、起源、空间分布、入侵路径和发展趋势等方面进行了初步研究。学校后勤和园林人员在引进外来植物时应警惕植物入侵，并采取适当措施保护校园生态可持续发展。对于中国南方的其他大学的校园建设也有一定的借鉴意义。1研究领域的总结和研究方法1.1研究区的划分嘉应学院江北校区(以下简称江北校区)位于广东省东北部的梅州市北郊,面积约1.02km2,建筑面积约5×106m2,地理位置约为(24.323~24.329°N,116.123~116.133°E),与校外石子岭、周溪村等村庄接壤,周溪河流经学校东北部.夏季炎热多雨,冬季温和少雨,为典型的南亚热带季风湿润气候.本文为了研究方便,根据地理方位,结合学校历来的区域划分,把江北校区划分为东区、中区和南区三个区域(图1).1.2调查范围及外来植物的确定采用实地调查和文献检索相结合的方法,对嘉应学院江北校区中出现的外来入侵植物进行了调查.实地调查范围包括教学区、学生宿舍区和教工生活区,重点调查校园边缘地带及花圃.外来入侵植物的确定主要根据国家环境保护局公布的中国第一批、第二批外来入侵植物名录、李振宇等提供的中国外来入侵种名单和中国外来入侵植物数据库[9~10],并查阅《中国植物志》、《广东植物志》等文献,确定其原产地及入侵途径.2嘉应学院江北校园外来入侵植物分析2.1外来植物种5种通过实地调查,确认外来入侵植物37种,分属于21科(表1),其中含外来入侵植物种数大于2种的有6个科,分别为菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)、豆科(Leguminosae)、马鞭草科(Verbenaceae)、苋科(Amaranthaceae)和大戟科(Euphorbiaceae).其中,菊科植物有7种,占外来入侵植物总数的18.9%;禾本科、豆科各4种,各占总数的10.8%;马鞭草科有3种,占总数的8.1%;苋科、大戟科各2种,占5.4%;其他科各1种.由此可见,江北校区外来入侵植物主要集中为菊科,这有利于我们通过掌握这些植物的生物学特性,采取更有针对性的防治措施.2.2外来植物影响大陆生态系统由表1可见,江北校区外来入侵植物的原产地大致可分为美洲、非洲、亚洲和东半球热带、亚热带.原产自美洲的入侵植物种类所占比例最高,共有32种,占总数86.5%,其中56.3%原产于热带美洲;原产自非洲的有3种,占8.1%;原产自亚洲和东半球热带、亚热带的各有1种,各占2.7%.分析原产自美洲的外来入侵植物所占比例高达86.5%的原因可能是因为在世界植物区系范围里,美洲和东亚植物区系的间断分布非常普遍,美洲大陆的地理隔离,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境生存的机会就能良好生长,蔓延扩散;另外梅州为南亚热带季风湿润气候,与热带美洲的气候较为相似,致使热带美洲的一些植物容易在梅州定居繁殖,这也很好的解释了为何原产热带美洲的外来入侵植物占比超过一半.因此,学校园林工作在引入园林植物时要重点防范原产自美洲的植物,严格评估其适应性和入侵性,慎重引种和利用.2.3中区、东南角植物多样性分析从外来入侵植物的空间分布来看,在江北校区的东区、中区、南区都有分布的植物有9种,如红花酢浆草、小蓬草和野甘草等;马缨丹和地毯草分布在东区和中区;一部分外来入侵植物只分布于东区、中区、南区中的其中一个区域(表1,图2).可以看出外来入侵植物在东区、中区、南区分布的种数相差不大,其中东区含有外来入侵植物种数最多,25种;其次是中区,含有外来入侵植物23种;最少的是南区,含有外来入侵植物21种.造成外来入侵植物空间分布差异的原因可能是:1东区为学校开发历史最悠久的区域(早在嘉应师专时期就已开发),周溪河贯穿该区,且毗邻校外村庄石子岭、周溪村,对外交流最为频繁,加之学校边缘地区园林管理工作相对较为薄弱,为外来入侵植物入侵提供了可乘之机,因此外来入侵物种的数量最多.2南区主要为学生、教师宿舍区,南区学生宿舍区开发历史较短,2007年起陆续建成投入使用,教师宿舍区绿地有专人打理,加之该区面积最小,因此该区域的外来入侵植物种数最少;3中区为学校中心区域,教学办公区所在,也是学校园林工作重点区域,花圃、草地杂草通常被及时清除,因此该区尽管面积较大,但外来入侵物种数量在三个区域中仅排第二.2.4外来植物入侵,危害大.人工林生态系统生态系统.外来入侵植物的入侵途径一般分为有意引种、无意引种和自然传入三种.有意引种是指人们通常为了实现某种经济目的而特意从国外引种.这些植物或是观赏植物,或是食/药用植物,或是作为饲料的植物,在引进后大量繁殖、疏于管理使其逸为野生杂草,严重危害了当地的生态系统.如凤眼莲原产南美洲,1901年作为观赏植物引入台湾,现广泛分布于华北、华东、华中和华南大部分地区,被列为世界危害性最大的十大恶性杂草之一.无意引种指人类、动物等的活动无意带入的.如三叶鬼针草、两耳草通过园林植物引种带入.自然传入是指外来入侵植物通过风力、水流等自然传播力从周边地区传入.如借助风力自然传入的小蓬草、野茼蒿.北校区外来入侵植物主要是由人类行为引入,其中人为有意引种的植物占48.7%,人为无意引种的植物占40.5%,自然传入只占10.8%(表2).这也说明了要更好的控制外来植物入侵,最重要的是从控制人为引种入手.2.5生活型的入侵植物根据《中国植被》生活型分类系统,江北校区外来入侵植物的生活型可以分为草本、灌木、藤本3种类型(表1).其中,生活型为草本的入侵植物数量最多,有27种,占外来入侵植物总数的73.0%;灌木有8种,占总数的7.7%;藤本2种,占总数的5.4%(图3).草本植物尤其是一年生或二年生草本植物相对于其他生活型的植物具有生长周期短、种子多、繁殖速度快、对环境的适应性强等优势,因此更容易入侵成功,这也加大了我们开展校园防治工作的难度.3部分外来植物缺乏危害,且立地条件差,影响了学生外来入侵植物在一定程度上丰富了学校的植物组成,部分作为观赏植物引进的品种可以美化校园环境.但很多外来入侵植物对生态安全、经济安全甚至人的生命健康构成了严重威胁.江北校区外来入侵植物现阶段五爪金龙、凤眼莲、大薸危害程度较严重.五爪金龙在东区师专路旁、生命科学学院温室大棚旁都有较大面积的分布.其攀缘在其他植物上,覆盖周围的草本植物或灌木,使被其攀缘的植物无法得到足够的阳光而慢慢枯死,形成优势群落,对校园生物多样性和园林景观造成了较大危害.凤眼莲主要分布于周溪河上游,遇雨季河水水量增多、流速增快时,大量凤眼莲被冲至学校东区河段.因河宽较小,河水流量较大,再加上饶公桥桥墩的阻挡,成片的凤眼莲堵塞河道,形成安全隐患.大薸主要分布于学校中区的荷花池内,其繁殖速度非常快,密集生长在荷花池水面,不仅影响荷花池景观,而且大量消耗水中氧气,严重时导致池内鱼类缺氧死亡,进而因鱼尸体腐烂后又产生恶臭、富营养化等问题.作为观赏植物引进的马缨丹,分布于校园花圃、东区后山、情人山.在世纪广场花圃的马缨丹是作为观赏花卉人工定植的,但后山和情人山分布的马缨丹则应为野生的.马缨丹种子产量大,也可以无性繁殖,生长速度极快,还可以通过化感作用抑制周围其他植物的生长.马缨丹四季花期不断,是蝴蝶和蜜蜂喜欢的采蜜对象.假如让其大量生长,蝴蝶改变采蜜对象,而原本靠蝶类传粉的本地植物可能会因为缺少足够的传粉昆虫衰退,甚至消失.在校园东区、中区、南区都分布有红花酢浆草、苏门白酒草、小蓬草等(表1).植物数量较多,但没有形成单优群落,故其生态危害不大.但因其生境多为学校花圃和草坪,影响花圃美观,学校每年需花费大量人力、物力、财力来阻止这些植物的扩张,因此也不能忽视其经济方面带来的损失.其它多数外来入侵植物现阶段危害还较轻.如斑地锦仅极少数分布于东区校道旁边;一年蓬仅分布于世纪广场南侧人造小溪旁.这些植物因数量少,暂时没有对学校生态和经济造成明显危害.4预防和控制4.1进行科学防治学校园林工作者及相关专业的老师和学生,可详细调查校园内外来入侵植物的种类、分布、数量和危害,研究其生长繁殖规律和生态特征,并评估其种群状况、危害程度和扩散潜力等,然后有针对性的提出行之有效的防治策略.如菊科的植物,其带冠毛的瘦果借助风力可以轻易扩张其入侵范围,控制起来难度比较大,但如果能在其果实成熟之前及时铲除,则可做到事半功倍,效果会非常明显.此外,如果可能的话,学校还可建立系统的外来入侵植物数据库,对其种类、分布、数量、危害等信息及时更新,为后续的科学防治提供数据参考.4.2地质情况的应用一般认为生物入侵分为传播到达、定居建群、扩散入侵3个阶段.对外来入侵植物的防治应根据外来植物的入侵阶段采取不同的措施.现阶段危害较轻的斑地锦,其数量少,仅零星分布于东区校道旁边,属于传播到达阶段,可采用物理法,组织园林工作人员用人力或机械将其拔除即可.裸柱菊仅分布于南区花圃,但数量较多,属于定居建群阶段.苏门白酒草、小蓬草在全校各区都有分布,属于扩散侵入阶段.定居建群、扩散入侵阶段的外来入侵植物建议采用人工拔除和喷洒除草剂相结合的方式.需要注意的是,除草剂的使用对环境有一定程度的破坏,所以要选择专一性较强的除草剂,做到既能保护本地种又能除掉外来入侵种的目的.同时,使用除草剂会对人体有一定的危害,所以建议学校园林绿化中心在寒暑假期间使用,确保师生安全.4.3植物的选择和人工改造建议学校园林工作者种植观赏植物或是行道树尽量选择乡土植物,如可以引进香樟(Cinnamomumcamphora)、黄葛树(Ficusvirensvar.sublanceolata)、榕树(FicusmicrocarpaL.f.)等作为行道树,尽量不要引进外来植物.如在学校中区运动场种植的白千层(Melaleucaleucadendron),其在我国广东、台湾、福建、广西等多地作为行道树被引用.但该植物在美国佛罗里达形成生态入侵,并造成了严重破坏,故建议慎重引种.同时,在情人山、东区后山等人为改造较少的区域,建议保持和恢复乡土植物(如楝(MeliaazedarachL.)、土蜜树(BrideliatomentosaBl.)等),在美化校园的同时切实保护好校园生态.在外来植物容易入侵的荒地和管理薄弱的学校边缘地段,增植本土具有观赏价值的野生植物,如紫薇(Lagerstroemiaindica)、桃金娘(Rhodomyrtustomentosa)、野牡丹(Melastomacandidum)、地菍(MelastomadodecandrumLour.)、栀子(Gardeniajasminoides)、鸭跖草(Commelinacommunis)等,即保持了原生态环境,又能有效组织外来植物蔓延,且成本低廉,不失为一举多得的好办法.4.4提高公众预防意识外来入侵植物的防治工作是一项长久、复杂的工作.除了需要政府、学校的领导决策还需要在校师生的参与,提高全社会防范意识,使全校师生参与到防止生物入侵的行动中.可以通过广播、网络等新闻媒体广泛进行宣传教育,使公众认识到生物入侵的危害;针对不同公众群体,制定特定的宣传战略,对外来种容易侵入的地区,如草坪、花圃、学校边缘等地的工作人员加强入侵种防范意识,提高他们对早期生物入侵的警惕性.比如学校后勤处可以利用图片展、主题讲座等途径让园林绿化中心的员工了解外来入侵植物的形态特征、分布范围、危害等;学校学生会团委和各社团组织(如生命科学学院的花卉协会)可以定期举办关于外来入侵植物的主题活动,还可以通过网络微博等途径使全校师生认识到外来入侵植物的形态特征和危害,了解人类活动与植物入侵的关系,提高对早期外来植物入侵的警惕性.5重视外来植物对校园生态环境的影响,适时引种本地物种,注重选用本地物种,以保护好学校的生态安全总的来说,嘉应学院江北校区外来入侵植物危害