滇池西岸湿地公园园林植物外来种生态风险评价
彭麟迪，汪 琼，张红丽，郑成洁，王南媛，潘曲波
（西南林业大学 园林园艺学院 国家林业和草原局西南风景园林工程技术研究中心/云南省功能性花卉资源及产业化技术工程研究中心，云南 昆明 650224）
生物入侵是指在特定的生态系统下，非本地生物的引入产生或可能产生的经济和环境损失或对人类、动物及植物健康危害的情况[1]。在全球化进程中，生物入侵每年造成的损失已超过1×1013美元，中国每年农林生态系统损失约4×1010元，其中绝大部分是由外来植物入侵造成的植被危害所导致[2]。引入园林植物外来种原是为解决城市化进程中公共环境建设面临的资源短缺问题，但因时滞效应产生的负面影响具有潜伏性，若园林植物外来种归化后克服了传播障碍，就会在远离引种地建立具有入侵性的新种群，从而破坏生态平衡，降低生物多样性[3]。因此，评估园林植物外来种入侵生态风险对后续园林植物的引种应用具有指导意义。
滇池是云南省面积最大的高原淡水湖泊，也是国家环境重点治理的“三湖三河”(淮河、海河、辽河和太湖、巢湖、滇池)之一[4]。早些年在滇池外围建立了防浪堤，但这一举措使滇池原有的浅滩湿地面积锐减。自20世纪80年代以来，国家及地方政府不断加大对滇池保护和污染治理的力度，同时出于维护湿地生态平衡，提供人湖互动空间等目的，对滇池区域的湿地进行了恢复，建成大量湿地公园[5]。与紧邻城区的滇池北岸、东岸及南岸湿地公园不同的是，远郊西岸的湿地公园近年来因缺乏管理日渐荒芜，在湖泊治理、湖岸美化建设过程中引入的园林植物外来种已成为威胁滇池生态安全的隐患。对滇池西岸的园林植物外来种进行生态风险评价能有效支持区域生态建设、系统管理和环境修复等诸多工作[6]，可为后续的规划及管理提供重要的参考价值，为滇池和高原区域生态安全及高原湿地植物入侵等相关研究提供资料。
1.1 研究区概况
滇池西岸的湿地公园位于云南省昆明市滇池湖滨湿地区 (20°30′49″～25°13′14″N，102°32′58″～102°58′28″E)的环湖西路段及环湖南路古城段，西靠西山、观音山和豹子山，森林植被资源丰富；
东接多个鸟类保育区及土著、稀有水生植物保护区。在2015年滇池管理局颁布的《滇池分级保护范围划定方案》中，滇池西岸区域被划分为多个生态价值较高的一、二级保护区，以及几个零星分布可用于建设的三级保护区，相较于滇池东岸、北岸和南岸具有更高的生态保护需求。
本研究选取滇池西岸具有代表性的3个湿地公园：西华湿地公园、晖湾湿地公园和古城河河口湿地公园作为调查对象(表1)，对公园内分布的园林植物外来种进行调查评价。
表1 滇池西岸 3 个湿地公园情况Table 1 Status statistics of three wetland parks on the west bank of Dianchi Lake
1.2 研究方法
1.2.1 外业调研 2019年3—7月及2021年9月，对滇池西岸3个湿地公园的场地现状及植物种类进行了一、二轮调查和补充调查。调查采用线路踏查法和重点区域普查法，草本植物采用1 m×1 m的样方，灌木及藤本植物采用5 m×5 m的样方，乔木采用10 m×10 m的样方。植物调查内容包括植物的生长状况及扩散逸生情况。
1.2.2 种类鉴定及区系成分统计 参考中国植物志官网 (http://www.iplant.cn/)、Flora of China及《云南植物志》等相关资料进行种类鉴定及原产地和应用类型的统计；
按照吴征镒等[7]对世界种子植物科、属分布区类型的划分，对园林植物外来种进行区系成分统计。
1.2.3 生态风险评价体系构建 参考王焱等[8]的研究，对滇池西岸园林植物外来种进行生态风险预评价，即依据所调查的植物原产地是否为云南省，将其划分为乡土植物和外来植物；
再依据外来植物是否能应用于园林观赏，将其划分为园林植物外来种和非园林植物外来种；
最后将这些植物种分成“已存在和未引入”2种不同状态，并依据实际情况(如引种生长状况等)归入2种不同评价体系。在排除不具有入侵记录、生长适应差、分布面积小且未逸生的园林植物外来种后，最终从“已存在”的93种园林植物外来种中筛选出58种待评价的园林植物外来种。
参考潘曲波等[9]研究，构建多指标综合评价体系框架，即将体系框架划分为3个指标层：1级指标层(总目标层)3个，分别为园林植物自身特性、引种地自然环境、引种地人为影响情况；
2级指标层(分目标层)11个，是对一级指标扩展与延伸；
3级指标层39个，是具体的操作性指标。同时，评价体系的赋值由专家咨询法和层次分析法共同完成，其计算结果得到的一致性比率(CR)＜0.1，即其权重值均通过一致性检验。参考马金双等[10]的研究，挑选30种该书中记载的园林植物入侵种作为检验植物，利用SPSS的K-Means聚类算法将其聚为3类；
在排除异常点后，以每类最低分作为划分标准，得到3个风险等级，用P表示得分值，即P≥68.0时为高风险，63.5≤P＜68.0时为中风险，18.5≤P＜63.5时为低风险。
根据层次分析法的计算结果，参照划分标准评价58种园林植物外来种的生态风险，并提出防控建议。
2.1 种类组成与地理成分
3个湿地公园共有93种园林植物外来种(含种下等级)，隶属48科77属；
西华湿地公园内园林植物外来种应用总数最多，晖湾湿地公园应用总数最少(表2)。由表3可见：3个湿地公园园林植物外来种中应用种类最多的科为豆科Fabaceae，约占总数的9.68%，其中5种在《中国外来入侵植物名录》中有记载，即白车轴草Trifolium repens为二级入侵植物，黑荆Acacia mearnsii为三级入侵植物，红车轴草Trifolium pratense为四级入侵植物，银荆Acacia dealbata和双荚决明Senna bicapsularis为有待考察植物；
排第2位的禾本科Gramineae约占总数的7.53%；
排第3位的蔷薇科Rosaceae约占总数的5.38%，两者所拥有的园林植物外来种在《中国外来入侵植物名录》内均未记载；
排第4位的菊科Asteraceae约占总数的4.30%，其中3种有入侵记录，分别为一级入侵植物加拿大一枝黄花Solidago canadensis、四级入侵植物秋英Cosmos bipinnatus和万寿菊Tagetes erecta。
表2 3 个湿地公园园林植物外来种科、属、种组成Table 2 Floristic composition of alien landscaping plant species in three wetland parks
表3 3个湿地公园园林植物外来种所属科的比例Table 3 Proportion of alien landscaping plant species to families in three wetland parks
园林植物外来种的科、属地理区系最多的为世界广布型(表4)，其次为较适应生长于昆明亚热带高原季风气候的泛热带区类型(即热带广布型和以南半球为主的泛热带区)。所有源于热带区的植物共计22科29属，约占总数的45.83%和37.67%，其中以热带广布型最多，共有13科16属，分别占总数的27.08%和20.78%；
热带亚洲至热带大洋洲类型最少，仅有1科1属，即苏铁科苏铁属Cycas，分别占总数的2.08%和1.30%。
表4 3 个湿地公园园林植物外来种科、属的地理分布Table 4 Geographical distribution of species and genera of alien landscaping plant species in three wetland parks
2.2 生活型构成
3个湿地公园园林植物外来种中，乔木及竹类共有37种，约占总种数的39.78%；
灌木28种，约占总种数的30.11%；
草本28种，约占总种数的30.11%。古城河河口湿地公园园林植物外来种中草本应用最多，约占总种数的50%；
西华湿地公园和晖湾湿地公园均是乔木及竹类应用较多，均占各自总种数的40% 以上 (表 5)。
表5 3 个湿地公园园林植物外来种生活型构成Table 5 Life forms of alien species in three wetland parks
2.3 园林植物外来种生态风险评价
评价体系检验的30种园林植物外来种的K-Means聚类结果等级划分散点分布显示，低风险聚类中存在64.5分的1个异常点(图1)。由评价体系检验结果统计可知，该点为第17个样本为凤仙花Impatiens balsamina，在《中国外来入侵植物名录》中被列为“有待观察”(表6)。凤仙花起源于印度与缅甸，在中国云南省内分布较广，原产地与云南接近，虽评分偏高，但不具有普遍性，列为特殊值，不作为等级划分的参照标准。
图1 K-Means 聚类等级划分示意图Figure 1 Schematic diagram of K-means clustering classification
滇池西岸湿地公园58种园林植物外来种(含种下等级)中高风险植物共计6种，分别为圆叶牵牛Pharbitis purpurea、马缨丹Lantana camara、凤眼蓝Eichhornia crassipes、加拿大一枝黄花、大薸Pistia straiotes和白车轴草(表7)，其中3个湿地公园共有植物为圆叶牵牛、凤眼蓝和白车轴草。中风险植物共计11种，列入入侵物种名录的中风险植物有黑荆、曼陀罗Datura stramonium、秋英、红车轴草、凤仙花、紫茉莉Mirabilis jalapa、万寿菊、粉绿狐尾藻Myriophyllum aquaticum，其中3个湿地公园共有植物为秋英和蒲苇Cortaderia selloana；
低风险植物共计41种，评分较高、接近中风险分值的有叶子花Bougainvillea spectabilis、光叶子花B.glabra、花叶芦竹Arundo donaxvar.versicolor、蓝桉和美人蕉，其中花叶芦竹只分布在古城河河口湿地公园(表6)。据调查统计，古城河河口湿地公园和西华湿地公园内高、中风险园林外来植物种较多，晖湾湿地公园较少；
圆叶牵牛和白车轴草在3个湿地公园广泛分布；
加拿大一枝黄花仅在西华湿地公园大面积分布。
表6 30种园林植物外来种生态评价体系检验结果Table 6 Ecological evaluation system for 30 alien landscaping plant species
表7 滇池西岸湿地公园58种园林植物外来种生态风险评价结果Table 7 Ecological evaluation of 58 alien landscaping plant species in west bank of Dianchi wetland park
表7 (续)Table 7 Continued
基于Word算法对58种园林植物外来种(含种下等级)生态风险评价结果进行层次聚类分析(图2)。由图2可知：样本主要被分为5类(已用颜色进行区分)，坐标轴表示任意2种园林植物外来种间的距离平方和。当距离平方和＜206.699 84时，样本被分为2类，即中、高风险植物与低风险植物，草本植物在高、中风险植物分类中占比较大，在低风险植物分类中占比较小；
当距离平方和＜53.499 08时，样本被分为3类，即除中、高风险植物外，低风险植物中的草本植物和乔灌藤植物被分开；
当距离平方和＜23.925 92时，样本被分为4类，此时中、高风险植物按评价等级又被分为了2类，其中，高风险植物和中风险植物评估得分大多较接近，分差较小，低风险植物中草本评估得分偏高且较为集中，低风险乔灌藤植物评估得分则普遍偏低。由此可知：高、中风险植物间差异小于低风险植物中草本和乔灌藤等的差异。当样本被分为5类时，由得分值的高低将低风险植物乔灌藤等大致分为2类，得分偏高的占比较小，得分偏低的占比较大。上述结果表明：中风险与高风险植物的界定更多取决于植物本身在引种地的适应情况，而草本植物引种往往会带来更高的生态风险。
图2 58 种园林植物外来种生态评价结果聚类分析Figure 2 Cluster analysis of ecological evaluation results of 58 alien landscaping plant species
3.1 结论
经调查，滇池西岸3个湿地公园共有园林植物外来种93种，隶属于48科77属，以豆科植物最多。在选取评价的58种园林植物外来种(含种下等级)中，高、中风险植物共有17种，豆科和菊科植物数量最多，各有3种；
低风险植物共有41种，叶子花、光叶子花、花叶芦竹、蓝桉和美人蕉得分偏高。在园林植物外来种中，高、中风险植物绝大部分为草本植物，且低风险草本植物得分普遍高于低风险乔灌藤植物。因此，引种外来园林草本植物会带来更高的生态风险。
3.2 讨论
豆科植物地理分布广泛，在种子植物科中所含种数排第3位，且在生产、生活中应用较多，致使其种数占比高；
除此之外，豆科植物具有优良的固氮能力，这会导致土壤氮、磷失衡，形成氮多磷少的土壤环境，有利于部分外来杂草的生长，抑制部分本土植物的生长，因而豆科植物的风险等级普遍较高[11−12]。菊科植物为云南入侵植物最多的1个科，风险较高与其生长特性有关[13]。其中高风险植物加拿大一枝黄花是《中国外来入侵植物名录(2018版)》记载的恶性入侵种，近年来已经严重危害中国中、东部的农业生产和生态安全。2014年对滇池地区的加拿大一枝黄花进行调查时，还未见形成大面积危害[14]，但在2021年实地调查中发现西华湿地公园内加拿大一枝黄花长势繁盛，形成以加拿大一枝黄花为主，掺杂圆叶牵牛、鬼针草Bidens pilosa、双穗雀稗Paspalum distichum等入侵植物的大型植物群落，对西华湿地公园的生态安全构成严重威胁。
黑荆与曼陀罗分别是《中国外来入侵植物名录(2018版)》记载的局部入侵种和恶性入侵种，但在本次研究中被评估为中风险，可能与滇池西岸引种地生长情况有关。黑荆是提炼栲胶的优良树种，在20世纪60年代末由于建设经济林、保持水土和改良土壤的需要而被引种应用[15]，滇池也曾为治理水体污染引种应用，后因其长势过快，以及不得引入入侵物种的规定而被清除，调查区域仅剩的几株应是多次清除后的残留植株。曼陀罗在调查区域仅见1株，且长势不良，可能同为清除后的残留植株。此外，粉绿狐尾藻也是《中国外来入侵植物名录(2018版)》中记载的局部入侵种，本研究中被评估为中风险。粉绿狐尾藻与狐尾藻M.verticillatum特性相似，当其与本土种穗花狐尾藻M.spicatum混生时易被误认，从而忽略其入侵性。
蒲苇、梭鱼草、风车草虽未列入《中国外来入侵植物名录(2018版)》，但也在本研究中被评估为中风险，这可能与其生长特性有关。国内已有对蒲苇和梭鱼草入侵风险的研究，发现它们的耐受能力强，可形成单优群落，具有一定风险性[16]。有研究发现：蒲苇在国外有入侵记录，梭鱼草因具观赏性或水体净化能力[17−18]，在滇池流域引种并广泛应用[19]，致使其风险增加。风车草为人工湿地常见植物，多用于滇池污染治理[20−21]，在刘蕴哲[22]的研究中将其确定为高风险，与评价结果差异较大，这可能与其生长特性、生长环境和后期养护均有关，因风车草在污染区生长快，应加强管控避免形成单优群落。
在近代，昆明市植物区系组成呈现出热带成分与温带成分相结合的高原山地亚热带气候特征[23]，而滇池西岸3个湿地公园引种的近半数园林植物外来种来源地具有热带、亚热带气候特征，可见公园在引种时偏重选择原产地气候与昆明接近的园林植物外来种。同时，中、高风险植物所属科多为广布科和热带科，相似的气候环境使适应快、入侵潜力高的物种更容易被引入。在选取评价的58种园林植物外来种的高、中风险物种中草本植物占大多数，但从引入的园林植物外来种总数来看，草本植物却不是主要生活型，3个湿地公园中也仅有西华湿地公园的草本植物种数在生活型中占比为50%。这可能与管理部门为治理滇池水体，保护生物多样性，从而引入大片以中山杉为主的针叶林来改变单一草本植物为主的分布格局等防控措施有关[24]。
层次分析法在近年关于入侵植物风险的研究上应用较多，如魏子璐等[25]采用该方法对宁波市外来入侵植物进行风险评估。但由于外来植物风险评估的评价方法有很多，评价标准及植物生长环境等又存在差异，这使评价结果不完全一致。如刘蕴哲[22]采取层次分析法对长沙市三大城市湿地公园117种外来植物进行风险评估，并按照评估结果将外来入侵植物划分成3种不同风险等级，其中紫茉莉被列为一类高风险植物。吴磊[26]采取系统分析法对黄山风景区的外来入侵植物进行风险评估，将其划分为4种不同风险等级，其中紫茉莉被列为“分布不广，偶见”。本研究评价紫茉莉风险等级为中风险，即危害性不够明显或造成区域局部危害。评价结果出现差异的原因是紫茉莉的生长及分布情况各不相同所致。
3.3 防控策略与建议
滇池西岸园林植物外来种的引种工作应因地适宜、方便管理及保护生态。对于兼顾游憩科普和人为干扰较多的西华湿地公园，以及并入生态环道建设、统一岸线景观的古城河河口湿地公园，都应禁止引种高风险植物，实时监控中风险植物，优先引种乡土植物和低风险植物。对于已经变更为保护区的晖湾湿地公园应不再引种园林植物外来种。在引种园林植物外来种时，应提前对其进行生态风险评估，并充分考虑引种地实际情况。对于已引种应用的园林植物外来种，则应根据其风险评价等级，制定相应的动态监测与防控措施，如对加拿大一枝黄花等高风险园林植物外来种采取全面清除措施，并做好定时监测检查等管控工作。
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