北京市近郊区郊野公园外来植物特征

孙芳旭，张嘉琦，赵丹阳，董 丽

在全球化的大背景下，生物入侵已经被列为威胁世界生态系统安全的主要因素之一［1］，导致生物入侵的重要因素就是外来植物的引入。中国土地面积广阔、气候条件多样，拥有类型丰富的生态系统和悠久的引种历史，极易遭受外来物种入侵。目前我国入侵种已经出现在各类生态系统中，对自然和人工生态系统造成了显著威胁及破坏。但同时，部分外来植物被应用到城市各类绿地中，满足了人们的观赏需求，也为城市植物景观增加了多样性。

北京复杂的地质地貌、水文和气候条件为乡土植物创造了有利的生长条件，同时也给外来植物提供了合适的生态位。北京近年来经济和贸易高速发展，城市化势头迅猛，这些都增加了生物入侵的风险［2］。已有研究表明，北京市在全国城市中单位面积入侵物种数排在第3位［3］。目前北京外来植物的研究主要针对入侵植物，包含种类组成、入侵时间、起源地、入侵途径等基础信息研究［4-5］，水平和垂直分布格局及影响因子研究［6-7］，潜在的生态风险和防治对策研究［8］等。

根据《北京市城市总体规划(2004－2020年)》和《北京市绿地系统规划》的指导意见，北京从2007年开始郊野公园环的建设，计划3 a内建成60处约4 000 hm2公园，使其成为具有游憩功能的景观绿化带和生态保护带［9-10］。郊野公园应成为城市中地域性植物景观的集中展示区域，然而北京市郊野公园中外来植物尤其是入侵植物的比例不断增加，这不仅容易导致原有植物风貌的逐渐消失，而且对城市生态系统的稳定性造成了一定威胁。

本研究在对北京市近郊区郊野公园植物进行实地调查的基础上，通过分析外来植物的种类构成、群落结构、景观效果等特征，对外来植物中具入侵性物种的特点以及不具危害性物种的应用价值进行评估，研究防控风险发生的应对措施以及不具危害的外来植物的应用模式，以期为城市中外来植物的有序管理和安全利用提供参考和借鉴。

1 研究区概况

北京(39°38'－41°05'N，115°24'－117°30'E)位于华北平原北部，隶属于暖温带半湿润气候区，土壤属于褐土带，地带性植被为暖温带落叶阔叶林。全市总面积 16 807.8 km2，山区面积占 61.2%，多为海拔200～500 m的低山丘陵和海拔800～1 500 m的中山，主要分布在北部、东部和西部，海拔＜100 m的平原主要分布在东南部。地理环境的复杂性也导致了生态上的脆弱性。20世纪70年代以来，北京城市化势头迅猛，现有建筑用地已达3 325.57 km2，占北京总面积的20.3%。2000年后，北京市建设用地发展重点由建成区转移向郊区［11］，剧烈的人类活动给原本脆弱的生态环境增加了巨大的压力，使得郊区生态环境破碎化日益严重。近年来，北京地区各类林地面积在退耕还林和封山育林等政策影响下有少量增加，但林地总体质量却呈下降趋势［12］。生境破碎单一、生物多样性减少等现状给外来植物的进入、繁殖和扩散创造了条件，也加剧了生物入侵的风险。

2 研究方法

2.1 调查方法

根据北京市郊野公园分布情况，对近郊区共44处郊野公园进行实地调查。采用网格法，共设置调查样点855个。根据《普通生态学实验手册》采用标准取样法，在各样点设置10 m×10 m的乔木调查样方，乔木样方四角处布置5 m×5 m的灌木样方4个(含木质藤本、竹类)，乔木样方中心及4个角点处布置1 m×1 m的草本样方。

调查时，乔木和灌木记录种名、株数(株)、株高(m)、胸径(cm)、冠幅(m)、生长势等;草本记录种名、盖度、生长势等;同时记录样方位置、植物群落结构等信息，拍摄照片记录样点群落的景观效果，作为对样点数据的直观生动补充。

2.2 外来物种和外来入侵物种的确定

2.2.1 外来植物 目前已有的对北京市外来植物的研究中，有关外来植物和入侵植物种数的结论有一定差异。除了研究时间和范围的不同之外，出现这一差异的重要原因是对外来植物的界定不统一。本研究采用2000年世界自然保护联盟(IUCN)物种生存委员会(SSC)对外来物种的定义，即出现在过去或现在分布范围及扩散潜力以外(在其分布范围以外或在未直接或间接引入或人类照顾之下而不能存在)的物种、亚种或以下的分类单元，包括其所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体。统计北京郊野公园外来物种中的植物部分，并将外来植物进一步界定为国外外来植物和国内区域性外来植物，以《北京植物志》和《河北植物志》为参考，原产地为国外的归为国外外来植物，原产地为华北以外中国境内的植物归为国内区域性外来植物。

2.2.2 入侵植物 外来植物并非全部具有入侵性。徐承远［13］等将外来种在新栖息地发生爆发性生长并失去控制的种类称为入侵种。迟德富［14］等将入侵植物界定为在引入地建立了庞大的种群，并向周围地区扩散，对新分布区生态系统的结构和功能造成明显损害和影响的外来种。王惠惠［15］等认为外来入侵物种是指历史文献中没有相关记录的，可以引起生态系统发生大的波动变化的物种。可见，定义入侵物种的重要标准是对生态系统的威胁性。结合前人定义及研究成果，本研究将入侵植物定义为非北京原生态系统进化出来(《北京植物志》中记载为非北京及河北地区原产的)，由于自然或人为因素被引入北京地区，并对北京本地生态系统环境及物种构成威胁的植物种类。

2.3 数据处理方法

将调查所得到的原始数据运用Excel、SPSS软件进行汇总处理，参照生态学方法，对调查结果进行频度、丰富度指数、多样性指数及均匀度指数等指标的计算。用优势度表示植物种在群落中的优势地位与作用，重要值作为衡量优势度的综合数量指标。

式中，IV为重要值，D为相对密度(%)，F为相对频度(%)，T在乔灌层计算中为相对基盖度(%)，在草本层计算中为相对盖度。

3 结果与分析

3.1 外来植物组成

本次调查到北京市近郊区郊野公园外来植物86种(含品种/变种，下同)，占植物总数的25.83%，其中国内原产的外来植物21种，占植物总数的6.31%，占外来植物总数的24.42%;国外原产的外来植物65种，占植物总数的19.52%，占外来植物的75.58%。国外外来植物所占比例在草本、灌木和乔木中明显＞国内外来植物(表1)。

北京市近郊区郊野公园外来植物中含8种及以上植物的科3个，分别为菊科(Asteraceae，16种，18.60%)、苋科(Amaranthaceae，9 种，10.47%)和禾本科(Gramineae，8 种，9.30%)，仅占总科数的8.57%，但包含的物种数占外来植物总数的38.37%;含1～3个种的科总计31个，占总科数的85.72%，包含的物种数占外来植物总数的50%。结果表明，北京市近郊区郊野公园外来植物各科之间表现出一定的大小等级，种类集中的优势科在植物组成中有较突出的地位(表2)。

表1 北京市近郊区郊野公园植物整体组成Table 1 Constitution on plants of country parks in suburb of Beijing

表2 北京市近郊区郊野公园外来植物种类构成Table 2 Species statistics on families of country parks in suburb of Beijing

3.2 入侵植物现状

对北京市近郊区郊野公园绿地植物进行核定，统计结果见表3，外来植物中有40种入侵植物，隶属于12科32属，占外来植物的46.51%，占调查植物的11.11%。入侵植物的大科主要有菊科(13种)、苋科(9种)和禾本科(4种)。调查到的入侵植物中草本植物占到90%，其中51.85%为具有较强的适应性和扩散能力的野生草本，这些植物在低维护的郊野公园很容易大面积繁殖，进而对原有的植物群落和生态系统产生负面影响，比较常见的有反枝苋(Amaranthus retroflexus)、小蓬草(Conyza canadensis)、牛膝菊(Galinsoga parviflora)。另外有部分属于园林绿化中引进的外来栽培植物，如野牛草(Buchloe dactyloides)、白车轴草(Trifolium repens)、菊芋(Helianthus tuberosus)等，可以在日常养护管理下被限制在一定可控范围内，对其他物种及种群的危害性不明显。

3.3 外来植物传播方式

在调查到的86种外来植物中，可以通过人工携带栽植和种子自然掉落传播的植物最多，分别为50种(58.14%)和 45 种(52.33%)，其次为风力传播(29种，33.72%)和人或动物身体携带传播(13种，15.12%)，而通过水力传播、动物吞食传播、果实弹力传播的植物最少，只分别占外来植物的3.49%、3.49%和2.33%。40种入侵植物中，可通过种子自然掉落进行传播的种数最多，为23种，占全部入侵植物的57.50%;其次为人工携带栽植和风力传播的，分别为17 种(42.50%)和16 种(40.00%)。另外还有通过人或动物身体携带传播的5种(12.50%)、通过水力传播的3种(7.50%)、通过果实弹力传播的2 种(5.00%)、通过动物吞食传播的 1 种(2.50%)(多种传播方式植物进行多次统计)。

表3 北京市近郊区郊野公园入侵植物统计Table 3 Constitution of invasive plants of country parks in suburb of Beijing

由此可知，北京市近郊区郊野公园外来植物的传播方式主要为种子自然掉落、人工携带栽植和风力传播。入侵植物的传播途径与非入侵外来植物相比，更为多样、全面，如水力传播、动物吞食和果实弹力的方式，在非入侵种的外来植物传播中几乎不存在，这也证明入侵植物具有更强的扩散能力，需要从防止扩散的角度阻止其传播和繁殖。

3.4 外来植物原产地及气候型

外来植物的原产地在一定程度上影响着其传播方式、自生繁衍等特性。北京市近郊区郊野公园外来植物中，原产于亚洲的植物最多，共37种，占外来植物的43.02%，其中21种来自中国境内其他地区。其次为北美洲，共30种，占外来植物的34.88%。原产于南美洲和欧洲的外来植物分别为12种(13.95%)和8种(9.30%)，原产于非洲的外来植物最少，只有4种(4.65%)。而入侵植物中，原产于北美洲的植物最多，共22种，占入侵植物总数的55%。原产南美洲的 9种(22.5%)，原产亚洲的 6种(15%)，其中1/2来自中国境外的日本、印度和西亚等地。原产于欧洲和非洲的入侵植物种类相对较少，分别为3种(7.5%)和2种(5%)(产于多个地区的物种进行重复统计，下同)。

综合各原产地条件来看，北京地区与北美洲部分地区纬度大致相同，海陆条件相当，历史气候环境有相似之处。因此来自北美洲的外来植物进入北京地区后能很快适应环境，这些外来植物中大部分的物种(73.33%)由于避开了原产地病原体及生态系统消费者的抑制，繁衍成为入侵种。而来自亚洲其他国家的外来植物中只有18.75%发展为入侵种，这说明在引入外来植物时需要格外注意相似气候条件的植物种，避免其繁衍成为入侵植物。

不同地域的气候类型不同，在很大程度上造成了植物物种分布的差异性。来自不同产地的外来植物也能够对此有所反映。北京市近郊区郊野公园外来植物和外来入侵植物中，属大陆东岸气候型的物种数量最多，分别为 60种(69.77%)和 27种(67.50%)，其次为大陆西岸气候型和热带气候型植物。北京地区为温带季风气候，乡土植物气候类型属于亚欧大陆东岸气候型。相较之下，原产地属于大陆东岸气候型的外来植物与北京的乡土植物生境最为相似，最容易适应北京的气候环境，因此这一气候型的外来、入侵植物数量最多。而随着园艺产业的发展和国际贸易、交通的日渐发达，来自欧洲、热带地区等的观赏植物、经济作物引入也日趋广泛，这些植物在北京被栽培、应用，并通过各类传播途径扩散到郊区。其中，热带气候型的外来植物发展成为入侵种的比例最高(72.73%)，风险最高。在人为管控意识和措施不足的情况下，容易造成生物入侵。

3.5 外来植物优势种

重要值反映植物在全部物种中的优势程度，重要值高的外来植物在植物群落景观中具有比较重要的地位。乔木层、灌木层、草本层的优势植物分别为刺槐、大叶黄杨和野牛草，其中野牛草的重要值＞50%(表4)。乔木、灌木、草本植物中优势度前3位的外来植物原产地气候型均为大陆东岸气候型，其中刺槐在北京引种历史久、应用范围广，反映出其对北京自然条件的极高适应程度。根据统计结果，只有4.58%的外来植物重要值＞40%，且全部为灌木和草本植物，而大部分植物重要值很低，反映了北京市近郊区郊野公园植物配置存在对少数外来植物选择的偏向性，也说明乡土植物在北京市近郊区郊野公园绿地中占据较大优势，而外来植物并未被大量应用。

3.6 外来植物景观效果

郊野公园在植物景观营造上，既要突出自然野趣，营造朴实静谧的氛围，又要满足游客的游憩需求和人性化的功能服务，同时也要考虑到管理精度上的局限性，最大限度地营造自然效果。进行种植设计时除了充分利用乡土植物突出地域性特征之外，组合搭配品质优良、入侵性弱的外来植物可以丰富植物景观，提升公园的可观赏性。例如在郊野公园中采用混播方式种植栽培类外来草本植物可以模拟自然野花地被景观，如滨菊(Leucanthemum vulgare)、大花金鸡菊、波斯菊(Cosmos bipinnata)、天人菊等，对体现野趣、形成景观亲和力效果明显。

表4 北京市近郊区郊野公园外来植物优势种前3位Table 4 Top 3 dominnance of exotic plants of country parks in suburb of Beijing

外来植物中常见的栽培类乔灌木往往经过多年人工驯化和栽植，具有良好的抗性和适应能力，或观赏性强、季相特征较明显，这类乔灌木在北京近郊区郊野公园重点打造的景观中应用较多，尤其是紫叶李(Prunus cerasifera f.atropurpurea)、紫 叶 矮 樱(Prunus×Cistena)、金叶女贞等常年异色叶植物弥补了北京乡土植物在季相上的不足;草本植物中有一些具有观赏性或较强地表覆盖能力的外来植物，可以在园林应用中结合用途考虑种植，但也应注意到草本植物中野生外来植物和入侵植物所占比例较高，说明其具有很强的扩散能力，因此在郊野公园景观营造中应注意避免使用入侵性强的植物。郊野公园养护管理成本相对较低，多为粗放式管理，这会对有入侵倾向植物产生一定的促进效益，因此应加强入侵抵御型生态群落设计，秉持乡土化原则，增加乡土植物在群落中的适应性和生态位，同时通过一定的郁闭度限制有入侵倾向植物的扩散。表5为季相特征较明显、景观效果较好且入侵性弱的外来植物。

4 结论与讨论

4.1 结论

本次调查到外来植物种数总体比例为25.83%，低于其他研究中北京市建成区外来植物的比例(53.0% ～54.8%)［16-17］，与世界其他城市郊区外来物种的研究结果相比，属于中等水平。这说明北京市近郊区与建成区相比，乡土植物的应用更普遍，植物景观的地域性特征更明显。外来植物种数最多的优势科为菊科、苋科、禾本科。从优势度来看，所有外来乔木以及绝大部分的灌木、草本重要值均＜40%，表明在进行近郊区郊野公园植物景观设计时，并未主动大量应用外来植物，生态系统具备一定的稳定性，能够得到较好的人为控制。北京市近郊区郊野公园外来植物的传播方式主要为种子自然掉落、人工携带栽植和风力传播。原产地集中在亚洲和北美洲，气候型以大陆东岸气候型最多。

表5 北京市近郊区郊野公园景观效果良好的外来植物Table 5 Exotic wild plants with ornamental value in country parks in suburb of Beijing

在86种外来植物中，野生植物32种，栽培植物54种。在北京市近郊区，大部分外来植物是以提升景观的观赏性为目的被有意引入园林中的。在应用上，主要有2种突出的形式:常绿树种、色叶树种丰富季相景观。外来乔、灌木全部为人为栽培植物。常见的有雪松(Cedrus deodara)等常绿树、紫叶李、紫叶矮樱、金叶女贞等常年异色叶植物。草本植物的应用丰富地被景观。与外来乔、灌木相比，外来草本植物在全部草本植物种数中所占比例最高。除一些野生草本扩散能力强外，人工使用外来草本植物丰富地被景观的情况也很多。如天人菊、随意草等。

本次调查到入侵植物共40种，占植物总数的11.11%，占外来植物总数的46.51%。入侵种的优势科与外来植物一致，主要有菊科(13种)、苋科(9种)和禾本科(4种)。入侵植物中野生草本植物的比例较大(51.85%)，这部分植物具有较强的适应性，对原有生态系统、植物群落和物种存在威胁，如反枝苋、小蓬草、牛膝菊等。另外，入侵植物的传播途径更加多样，需要从防止扩散的角度阻止其传播和繁殖。

预防为先，评估风险。预防、消灭和控制是管理外来入侵种的3个步骤，首先从源头上阻止外来入侵种的侵入。应完善检疫体系和引种管理体系，引种前了解引入的植物在其他国家或地区是否造成过负面影响［18］;在野外种植前，需进行室内引种试验，全面评估其安全性。同时建立风险评估机制，对容易造成危害的植物要明确其在引入地建立种群的风险。对外来植物可能产生的正、负效应及控制措施给予公正科学的评估，凡未经过风险性评估或评估后负效应的植物种不允许引进。

对已侵入的外来植物要及早研究出有效方法予以控制和消除。入侵植物的防治措施目前主要有物理、化学和生物3个方向。物理防治成本较高，但不会破坏环境。化学防治成本低、效果明显，但对环境危害程度大。生物防治成本较低且对环境无害，但所需时间较长。防治入侵不能以破坏生态为代价，因此应以对环境不产生威胁的防治措施为主，再结合各种方法综合治理。另外，要对入侵植物或有入侵风险的植物建立更完善的数据库，包括种类、产地、生境、生活史、入侵机制、传播方式、种群建立情况和防治方法等信息［15］，同时加强宣传力度，提高专业人员和公众的意识。

自然生态系统具有很强的稳定性和恢复力，本身能够抵御一些具有危害的植物入侵。但随着近年来人类对生态环境的不断干扰和破坏，地区间物种流动日益频繁，生态系统原有的平衡被打破，抵御干扰能力下降，这使得一些繁殖扩散能力强的外来植物更容易侵占乡土植物生态位。故保护当地生态环境、维护生态平衡是应对生物入侵的重要前提，对控制入侵植物进入和扩散有意义重大。

4.2 讨论

在近郊区郊野公园发挥的功能中，最受重视的是其为城市环境所带来的生态效益。这项功能得益于植物类型的合理配置，形成多层次、多物种、高稳定性、强抵御力的植物景观系统［19］。从北京市整体来看，优势度较高的几种乔木、灌木、草本植物在各生活型园林植物中所占比例很高，植物的多样性低，配置模式单一。这种情况在近郊区大面积绿化中尤为突出。研究表明，被入侵生态系统的环境特性是除了植物生物学特性和人类活动强度外，影响入侵植物分布的重要因素［20］。近年来相同种类外来植物的大量应用和城市化范围的扩大改变了地区原有植物种类和群落特征，也进一步推进了植被的均质化［21］。在此影响下，城市景观结构更加单一，生态系统的稳定性和抗干扰能力越来越差，城市近郊区绿地因自我恢复能力弱和本身管理成本较低等因素，比较容易遭受外来植物的入侵。

但另一方面，部分观赏性强的外来植物可以与乡土植物在季相等方面形成互补;外来植物的强抗逆性也使其可以作为立地条件较差地区的先锋植物或补植植物，有助于实现快速绿化。因此，对待外来植物，应秉持客观、科学、全面的态度，既要看到外来植物在丰富城市植物景观、满足人们的观赏需求和生态恢复等方面的作用，又要防止其迅速扩散蔓延成为入侵种，对原有生态系统的稳定性造成威胁。在引进外来物种时应严守维护生态安全的原则，严格控制具有入侵性的物种进入，建立外来物种数据库，进一步研究入侵植物的分布和扩散机制，完善风险评估体系，降低生物入侵风险。