摘 要：" 為明確加拿大一枝黃花（Solidago canadensis）在湖北省的入侵過(guò)程和影響因素，該文結(jié)合相關(guān)報(bào)道和實(shí)地踏查搜集加拿大一枝黃花的入侵分布點(diǎn)，借助ArcGIS對(duì)其歷史分布動(dòng)態(tài)進(jìn)行模擬重建，并利用MaxEnt模型對(duì)其擴(kuò)散動(dòng)態(tài)和影響因素進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：（1）加拿大一枝黃花在湖北呈不連續(xù)聚集分布，由早期的“跳躍式”入侵演變?yōu)橛蓶|向西北“漸進(jìn)式”擴(kuò)散，其中武漢、咸寧和宜昌中部地區(qū)入侵程度最為嚴(yán)重。（2）人類(lèi)活動(dòng)是影響加拿大一枝黃花擴(kuò)散的主要因素，其主要沿著公路、鐵路等交通方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳播，入侵分布點(diǎn)數(shù)量與人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度和路網(wǎng)密度呈正相關(guān)。（3）最干季度降水量（Bio_17）、氣溫季節(jié)性變動(dòng)系數(shù)（Bio_4）、最濕季度平均溫度（Bio_8）、土壤的酸堿度（t_pH）、土壤表層有機(jī)碳含量（t_oc）和海拔（DEM）是影響其生長(zhǎng)繁殖的關(guān)鍵生態(tài)因子。在t_pH=4.0～7.5、t_oc=0.60%～1.12%的酸性或弱堿性土及Bio_4=880～920、Bio_8＞24 ℃時(shí)，加拿大一枝黃花最容易發(fā)生入侵，其在湖北省的中、高適生區(qū)面積可達(dá)75 200 km2。綜合其在湖北的歷史擴(kuò)散動(dòng)態(tài)和影響因素認(rèn)為：加拿大一枝黃花的適生區(qū)面積和入侵點(diǎn)均呈現(xiàn)由東向西減少的趨勢(shì)；人類(lèi)活動(dòng)是造成其入侵湖北和擴(kuò)散的主要因素，而自然因子則直接限制其在入侵點(diǎn)的種群大小和發(fā)生面積。該研究為加拿大一枝黃花的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)測(cè)預(yù)警和防控治理等技術(shù)提供了理論支撐。

關(guān)鍵詞： 加拿大一枝黃花， 擴(kuò)散動(dòng)態(tài)， 影響因素， 人類(lèi)活動(dòng)， 入侵機(jī)理

中圖分類(lèi)號(hào)：" Q948

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：" A

文章編號(hào)：" 1000-3142（2024）08-1481-14

Spread dynamics and driving factors of alien invasive plant Solidago canadensis in Hubei Province

JIAO Xinyu， LI Jiayi， YANG Qingyu， LONG Mei， ZENG Lingtian， LIU Zhixiong*

（ College of Horticulture and Gardening， Yangtze University， Jingzhou 434025， Hubei， China ）

Abstract：" Solidago canadensis originated from North America， has become a notorious alien invasive plant widely distributed in China， which cause huge agricultural economic losses and serious ecological environment problems. In order to understand the invasive process and driving factors of S. canadensis in Hubei Province， combining with investigation， previous studies， news and media reports to collect the distribution sites of S. canadensis， the historical distribution dynamics of S. canadensis was simulated and reconstructed by the ArcGIS in Hubei Province. Moreover， the spread dynamics and its driving factors were analyzed by MaxEnt model. The results were as follows： （1） S. canadensis showed discontinuous aggregation distribution in Hubei Province. The early “jumping” invasion" gradually transformed into the “gradual” spread from east to northwest Hubei in recent years. The Wuhan， Xianning and the central area of Yichang displayed the most serious invasion. （2） Human activities were the main factors promoting the spread of S. canadensis. It could move far away through transport along the road and railway. In addition， the invasive distribution sites of S. canadensis were positively correlated with human activity intensity and road network density in Hubei Province. （3） The precipitation of the driest quarter （Bio_17）， temperature seasonality （Bio_4）， mean temperature of the wettest quarter （Bio_8）， the pH value of the soil （t_pH ）， the soil surface organic carbon content （t_oc） and the elevation （DEM） were key ecological factors affecting the propagation of S. canadensis. S. canadensis invaded easily with the t_pH value 4.0-7.5， the t_oc value 0.60%-1.12%， the Bio_4 value 880-920 and the Bio_8 value more than 24 ℃. Moreover， the potential distribution areas suitable for medium and high adaptive growth of S. canadensis could reach up to 75 200 km2. Combined with historical spread dynamics and affecting factors of S. canadensis invasion， the adaptive areas and invasive distribution sites have tended to reduce from east to west in Hubei Province， and the human activities is a major factor resulted in its invasion and distribution. Moreover， natural factors directly limit its population size and potential distribution areas at the invasion site in Hubei Province. This research provides theoretical support for risk assessment， monitoring and early warning， and prevention and control technologies of S. canadensis.

Key words：" Solidago canadensis， spread dynamics， driving factors， human activities， invasive mechanism

生物入侵指某一物種通過(guò)自然或人為的途徑傳播到新環(huán)境，能夠定殖繁衍并對(duì)入侵地點(diǎn)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失或者生態(tài)影響的現(xiàn)象（Gioria et al.， 2023）。目前，我國(guó)的外來(lái)入侵物種已達(dá)到700多種，呈現(xiàn)出入侵范圍廣、入侵危害嚴(yán)重的特點(diǎn)（王偉，2022）。

加拿大一枝黃花（Solidago canadensis）是菊科（Asteraceae）一枝黃花屬（Solidago）多年生草本植物，原產(chǎn)于北美洲，1935年作為觀賞植物引入我國(guó)，后逸生成雜草，有“黃花開(kāi)處百花殺”之稱(chēng)，因此被列入《中國(guó)外來(lái)入侵物種名單》（第二批）（強(qiáng)勝和張歡，2022）。加拿大一枝黃花繁殖和傳播能力強(qiáng)，具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，目前已擴(kuò)散至上海、安徽、浙江、江蘇、云南、湖北和臺(tái)灣等地，對(duì)入侵地的農(nóng)林生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)危害嚴(yán)重，已成為惡性入侵物種之一（綦順英等，2022），因此開(kāi)展加拿大一枝黃花的防治工作迫在眉睫。前人已從加拿大一枝黃花的繁殖特性（Cheng H et al.， 2021）、遺傳多樣性（Alexander et al.， 2009）、與本土植物間的化感作用（Wang et al.， 2016）和對(duì)氣候變化的響應(yīng)（Bao et al.， 2022）等方面探討其入侵特性；李麗鶴等（2017）也對(duì)其在安徽、江蘇、浙江和上海的入侵風(fēng)險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。但是要做好加拿大一枝黃花的預(yù)警監(jiān)測(cè)和防治工作，仍有許多問(wèn)題亟須解決：長(zhǎng)序列時(shí)間上其持續(xù)性的歷史動(dòng)態(tài)擴(kuò)散追蹤；其在典型性、代表性的中小尺度區(qū)域上如何擴(kuò)散；量化人類(lèi)活動(dòng)、道路類(lèi)型和路網(wǎng)密度對(duì)其擴(kuò)散的影響。

湖北省地處我國(guó)中部，氣候溫暖濕潤(rùn)。作為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和中部地區(qū)崛起帶的交匯點(diǎn)，對(duì)外交流頻繁。構(gòu)建典型性區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)可以更加明確地反映生態(tài)系統(tǒng)和分類(lèi)群的特殊性（李惠茹等，2022），對(duì)于其他外來(lái)植物在相類(lèi)似地理氣候條件下的入侵與擴(kuò)散研究具有重要的啟發(fā)意義。近年來(lái)，加拿大一枝黃花在湖北快速擴(kuò)散，危害了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全和糧食安全，因此有必要盡快開(kāi)展對(duì)加拿大一枝黃花在湖北省的防治工作，但關(guān)于其入侵起源、擴(kuò)散方式及影響因素等尚不明晰。構(gòu)建完整和準(zhǔn)確的分布數(shù)據(jù)庫(kù)，有助于制訂科學(xué)有效的防控技術(shù)措施，降低其危害。

MaxEnt是一種基于最大熵算法的物種分布模型，能夠在較少的樣本數(shù)據(jù)中對(duì)未知的概率分布做出精確、穩(wěn)定的推論（Phillips et al.， 2006），在量化環(huán)境因子對(duì)入侵物種分布的影響、預(yù)測(cè)其潛在適生區(qū)等方面廣泛應(yīng)用，可為入侵植物的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)規(guī)劃提供借鑒。前人對(duì)于入侵植物適生區(qū)的研究多集中于氣候變化對(duì)其潛在分布的影響，很少將人類(lèi)活動(dòng)納入其潛在分布區(qū)的預(yù)測(cè)模型中（李惠茹等，2022）。然而，人類(lèi)活動(dòng)作為影響入侵植物擴(kuò)散的重要因素，將其納入模型有助于提高預(yù)測(cè)結(jié)果的科學(xué)性。基于此，本文運(yùn)用ArcGIS平臺(tái)和MaxEnt最大熵模型，重建加拿大一枝黃花在湖北省的歷史擴(kuò)散動(dòng)態(tài)、預(yù)測(cè)其潛在適生區(qū)。綜合考慮了生物氣候變量、地形、土壤因素、人類(lèi)活動(dòng)（人類(lèi)土地利用、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、人口密度、NOAA夜間燈光數(shù)據(jù)、公路、鐵路等數(shù)據(jù)層歸一化得到的數(shù)據(jù)層）等多類(lèi)型資源耦合對(duì)加拿大一枝黃花的擴(kuò)散影響。旨在探討加拿大一枝黃花在湖北的歷史擴(kuò)散動(dòng)態(tài)和入侵機(jī)理，明晰道路系統(tǒng)及人類(lèi)活動(dòng)等非生物因素、關(guān)鍵生物因素對(duì)其分布的影響，以期為加拿大一枝黃花的預(yù)警監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和防治提供有力的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

湖北省地處長(zhǎng)江中下游平原，位于108°10′—116°20′ E、29°0′—33°20′ N，地形地貌多樣。省內(nèi)多數(shù)地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，無(wú)霜期達(dá)230～300 d，為植物生長(zhǎng)提供了有利條件。作為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和中部崛起帶的交匯點(diǎn)，湖北省承擔(dān)著與共建“一帶一路”國(guó)家合作的樞紐作用。至2021年末，交通里程達(dá)296 921.76 km，城鎮(zhèn)化率為64.09%（劉成杰等，2022）。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

1.2.1 數(shù)據(jù)收集與整理 通過(guò)對(duì)中國(guó)植物數(shù)字標(biāo)本館（https：//www.cvh.ac.cn/）、全球多樣性生物平臺(tái)（https：//www.gbif.org/zh/）及其他相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行清查（Feng et al.， 2011; 俞紅，2014；Chen et al.， 2021）；根據(jù)新聞報(bào)道、訪問(wèn)（街頭隨機(jī)、電話(huà)訪問(wèn)市民、村民和農(nóng)林業(yè)技術(shù)人員等），并結(jié)合實(shí)地踏查（2022年5—8月），確定其分布點(diǎn)和發(fā)生面積。共獲分布點(diǎn)246個(gè)，利用ArcGIS中的“緩沖區(qū)”工具剔除空間自相關(guān)的點(diǎn)，保留224個(gè)點(diǎn)位。

1.2.2 環(huán)境變量來(lái)源 選取生物氣候變量、地形、土壤、人類(lèi)活動(dòng)及交通密度等因子作為環(huán)境變量（表1）。生物氣候變量來(lái)自Worldclim（https：//worldclim.org.）；高程數(shù)據(jù)（SRT DEM）來(lái)自地理空間數(shù)據(jù)云（www.gscloud.cn/search）；土壤數(shù)據(jù)來(lái)自世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)（https：//www.fao.org/soils-portal/soil-survey/soil-maps-and-databases/harmonized-world-soil-database-v12/en/）；人類(lèi)活動(dòng)足跡數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)際地球科學(xué)信息中心［Center for International Earth Science Information Network （ciesin.org）］，2004—2022年交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)（http：//www.ngcc.cn/ngcc/html/1/391/392/16114.html）及高德地圖（https：//ditu.amap.com/）；鐵路貨運(yùn)量數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒（http：//www.stats.gov.cn/）。

1.3 分析步驟

1.3.1 加拿大一枝黃花入侵過(guò)程的歷史擴(kuò)散動(dòng)態(tài) 自2004年起，以湖北各市為空間單元，3年為時(shí)間切片，繪制歷史擴(kuò)散分布圖。

1.3.2 影響加拿大一枝黃花入侵分布的關(guān)鍵環(huán)境因子篩選 利用MaxEnt最大熵模型對(duì)加拿大一枝黃花分布點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以75%的“分布點(diǎn)”作為訓(xùn)練子集，以25%的“分布點(diǎn)”作為驗(yàn)證子集。第一次將“人類(lèi)活動(dòng)足跡”和其他生態(tài)因子共同作為環(huán)境變量進(jìn)行模型的構(gòu)建，第二次將“人類(lèi)活動(dòng)足跡”剔除，僅保留其他生態(tài)因子作為環(huán)境變量進(jìn)行構(gòu)建，并利用受試者工作特征曲線(xiàn)（ROC曲線(xiàn)）對(duì)MaxEnt模型精度進(jìn)行評(píng)估，以ROC曲線(xiàn)下面積的AUC值做評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。AUC值在0.50～0.70時(shí)模型可信度較低；0.70～0.85時(shí)可信度一般；0.85～0.95時(shí)效果很好；越趨近于1說(shuō)明模型精度越高，預(yù)測(cè)結(jié)果越可信（Phillips et al.， 2006）。將兩次MaxEnt模型預(yù)測(cè)的結(jié)果以“.asc”的格式保存，利用SDMtoolbox工具中的“Distrubution changes between binary SDMs”對(duì)兩次結(jié)果進(jìn)行比較，得到人類(lèi)活動(dòng)對(duì)其分布的影響。同時(shí)，利用Jackknife刀切法以及主成分分析對(duì)其他生態(tài)因子進(jìn)行分析，得到影響加拿大一枝黃花分布的關(guān)鍵因子。在建模過(guò)程中，為了避免變量之間存在自相關(guān)性，利用皮爾森相關(guān)性分析， 剔除了兩個(gè)變量中|r|≥0.8的因子，對(duì)氣候變量和土壤變量進(jìn)行了預(yù)處理（Yang et al.， 2013）。借助ArcGIS中“Extract values to points”工具對(duì)加拿大一枝黃花入侵分布點(diǎn)的“公路等級(jí)”（Lemke et al.， 2021）、“運(yùn)營(yíng)時(shí)間”及“與鐵路路基距離”（Szilassi et al.， 2021）等10個(gè)因素進(jìn)行提取，建立回歸方程，探究分布格局與道路之間的關(guān)系。

1.3.3 加拿大一枝黃花的適生區(qū)評(píng)估 借助ArcGIS 10.8.2將預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行可視化處理，以“自然斷點(diǎn)法”為重分類(lèi)依據(jù)，將其劃分為非適生區(qū)（0～0.125）、低適生區(qū)（0.126～0.291）、中適生區(qū)（0.291～0.537）和高適生區(qū)（0.537～0.968）4個(gè)等級(jí)。

2 結(jié)果與分析

2.1 加拿大一枝黃花的歷史擴(kuò)散動(dòng)態(tài)

2004年僅發(fā)現(xiàn)加拿大一枝黃花在武漢市沿著鐵路零星分布（圖1：A）；2007年，蔓延之勢(shì)加重，武漢市除江夏區(qū)、新洲區(qū)外，其他區(qū)均發(fā)現(xiàn)加拿大一枝黃花，同年在恩施市清河紡織廠院內(nèi)、巴東縣水布埡壩址附近首次發(fā)現(xiàn)加拿大一枝黃花（圖1：B）；隨著高速公路的新增和道路的擴(kuò)建，2010年荊州、荊門(mén)和天門(mén)等地（圖1：C）；2013—2016年的黃石、黃岡和隨州開(kāi)始有加拿大一枝黃花入侵的報(bào)道（圖1：D，E）；高速公路全覆蓋后，各縣市之間的公路形成雙道聯(lián)通，至2019年，除潛江市外，湖北幾乎各縣市都有加拿大一枝黃花入侵的報(bào)道（圖1：F，G）；在交通網(wǎng)絡(luò)密度大的區(qū)域以及邊界城市，其更容易發(fā)生入侵（圖1：H）。加拿大一枝黃花在湖北省的入侵路線(xiàn)大致如下：武漢為最初入侵點(diǎn)，鄂、湘、渝交匯的恩施是第2個(gè)入侵點(diǎn)，隨后沿著漢宜鐵路與公路向中部地區(qū)（荊州、荊門(mén)和天門(mén)）擴(kuò)散，并沿著公路、鐵路向鄂西北擴(kuò)散。

2.2 加拿大一枝黃花入侵機(jī)制探究

2.2.1 加拿大一枝黃花入侵與道路類(lèi)型及交通的關(guān)系 加拿大一枝黃花多沿道路分布，并沿“京廣鐵路”“漢宜客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)”“漢丹鐵路”“襄渝鐵路”蔓延。通過(guò)二元Logistic回歸方程進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，加拿大一枝黃花的分布與公路鋪裝與否，離道路遠(yuǎn)近（表2），鐵路貨運(yùn)量、行政區(qū)內(nèi)鐵路里程和離鐵路路基遠(yuǎn)近（表3）具有較強(qiáng)的相關(guān)性。同時(shí)，硬質(zhì)鋪裝公路沿線(xiàn)發(fā)現(xiàn)的分布點(diǎn)占80.2%，約59.1%的分布區(qū)域距鐵路路基不超過(guò)1 500 m，隨著與道路相距的間距增大，入侵分布點(diǎn)逐漸減少（圖2：a，b），但隨著貨運(yùn)量和行政區(qū)內(nèi)鐵路里程的增加，入侵分布點(diǎn)增多（圖2：c）。

2.2.2 加拿大一枝黃花入侵與人類(lèi)活動(dòng)的關(guān)系 將“人類(lèi)足跡”作為環(huán)境變量，運(yùn)用ArcGIS和MaxEnt進(jìn)行處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在人類(lèi)活動(dòng)頻繁的地區(qū)，入侵程度較高（如武漢市），而受人類(lèi)活動(dòng)干

擾較少的地方（如神農(nóng)架林區(qū)），入侵程度較低（圖3：A，B）。在人類(lèi)活動(dòng)影響下，加拿大一枝黃花的中、高適生區(qū)面積約為75 200 km2，占湖北省40.44%，相較于無(wú)人類(lèi)活動(dòng)干擾時(shí)面積增加了0.57%。其中，黃岡的紅安縣和麻城市、咸寧的咸安區(qū)和赤壁市、宜昌的宜都市和枝江市、十堰的丹江口市等地的適生區(qū)相較于無(wú)人類(lèi)活動(dòng)干擾時(shí)擴(kuò)張了9 600 km2（圖3：C）。

ROC曲線(xiàn)驗(yàn)證人類(lèi)活動(dòng)與其地理分布表明，有人類(lèi)活動(dòng)干擾下訓(xùn)練集的AUC值為0.889（圖4：A），無(wú)人類(lèi)活動(dòng)干擾的訓(xùn)練集AUC值為0.867（圖4：B），均處于0.80～1.00之間，這表明模型結(jié)果可信。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，有人類(lèi)活動(dòng)干擾下的AUC值大于無(wú)人類(lèi)活動(dòng)干擾的AUC值，說(shuō)明加入“人類(lèi)活動(dòng)”能夠提高模型結(jié)果的準(zhǔn)確度，表明人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)加拿大一枝黃花的分布具有一定影響。Jackknife分析結(jié)果表明，人類(lèi)活動(dòng)在影響其擴(kuò)散分布的因素中所占權(quán)重為54.5%。

2.2.3 影響加拿大一枝黃花在湖北省分布的關(guān)鍵環(huán)境因子 對(duì)19個(gè)生物氣候變量進(jìn)行皮爾森相關(guān)性分析（圖5：A）的基礎(chǔ)上，剔除|r|≥0.8且貢獻(xiàn)率較低的因子，最終保留Bio_4、Bio_5、Bio_7、Bio_8、Bio_15、Bio_17和Bio_18共7個(gè)氣候變量，t_gravel、t_silt、t_pH、t_sand、t_clay、t_oc和t_bulk共7個(gè)土壤因子，以及海拔、坡度和坡向3個(gè)地形因子。將篩選后的7個(gè)氣候因子與加拿大一枝黃花在省內(nèi)分布的224個(gè)分布點(diǎn)的經(jīng)緯度進(jìn)行RDA分析，圖5：B結(jié)果表明，經(jīng)度（X）與Bio_4、Bio_5、Bio_7、Bio_8、Bio_17、Bio_18呈正相關(guān)，并與Bio_4的正相關(guān)性最顯著；緯度（Y）與Bio_4、Bio_7、Bio_8呈正相關(guān)，與Bio_5、Bio_17、Bio_18呈負(fù)相關(guān)。

對(duì)個(gè)17環(huán)境因子進(jìn)行主成分分析，結(jié)果表明（表4），Bio_4、Bio_8、Bio_17、DEM、t_pH和t_oc 6個(gè)環(huán)境因子是影響加拿大一枝黃花在湖北省分布的關(guān)鍵環(huán)境因子。從加拿大一枝黃花對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)曲線(xiàn)來(lái)看，加拿大一枝黃花分布點(diǎn)的數(shù)量會(huì)隨著海拔的升高逐漸減少，并且多分布于陰坡（圖5：C）。加拿大一枝黃花適宜生長(zhǎng)在pH=4.0～7.5、土壤表層有機(jī)碳含量（t_oc）0.60%～1.12%的酸性或弱堿性土中。當(dāng)氣候季節(jié)性變動(dòng)系數(shù)（Bio_4）在880～920之間，最濕季度平均氣溫（Bio_8）大于24 ℃時(shí)，加拿大一枝黃花最容易發(fā)生入侵（圖5：D-I）。加拿大一枝黃花主要分布在降水量較為充沛的區(qū)域（圖5：J）。

3 討論與結(jié)論

構(gòu)建外來(lái)植物基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)是深入研究外來(lái)入侵植物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要基礎(chǔ)，更是科學(xué)評(píng)估與科學(xué)管理的基準(zhǔn)指南，利用生態(tài)位模型對(duì)外來(lái)植物的適生區(qū)進(jìn)行分析是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要組成部分（Faulkner et al.， 2020）。前人對(duì)于入侵植物適生區(qū)的研究多集中于氣候變化對(duì)其潛在分布的影響（李惠茹等，2022）。人類(lèi)活動(dòng)作為影響入侵植物擴(kuò)散的重要因素，將其納入模型的構(gòu)建有助于增加預(yù)測(cè)結(jié)果的科學(xué)性。

3.1 影響加拿大一枝黃花在湖北擴(kuò)散的主要因素

從加拿大一枝黃花在湖北省歷史擴(kuò)散的動(dòng)態(tài)看，其由開(kāi)始的零星分布發(fā)展到連片式分布，從最初“跳躍式”入侵發(fā)展為近期“漸進(jìn)式”擴(kuò)散，并呈現(xiàn)鄂東南多而鄂西少的分布格局。2004—2007年為擴(kuò)散的時(shí)滯期，2007年后擴(kuò)散速度提高，2016年后進(jìn)入快速擴(kuò)張期，目前仍未達(dá)到飽和期。一方面，加拿大一枝黃花具有極強(qiáng)的繁殖能力和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其種子量大、萌發(fā)率高，地下根狀莖次年可萌蘗成多個(gè)獨(dú)立個(gè)體；同時(shí)其通過(guò)化感作用抑制本土植物的萌發(fā)和生長(zhǎng)，降低入侵地土壤種子庫(kù)種子密度，使其在入侵后能夠迅速擴(kuò)散形成單優(yōu)勢(shì)種群落（胡文杰等，2019；綦順英等，2022）。另一方面，加拿大一枝黃花可通過(guò)多倍化驅(qū)動(dòng)快速提高植株的耐熱性和繁殖能力，增強(qiáng)其在亞熱帶地區(qū)的適應(yīng)性（Lu et al.， 2020； Cheng J et al.， 2021）。Mozdzer和Caplan（2018）研究發(fā)現(xiàn)，增溫和CO2濃度上升可驅(qū)動(dòng)外來(lái)入侵植物的擴(kuò)散；任光前（2020）研究發(fā)現(xiàn)增溫和氮沉降交互的協(xié)同效應(yīng)能夠促進(jìn)加拿大一枝黃花的入侵；隨著全球氣候的變暖，加拿大一枝黃花近年在湖北省分布數(shù)量激增、擴(kuò)散速度加快。Valliere等（2019）研究表明，干旱能夠在一定程度上阻礙外來(lái)植物的入侵，葛結(jié)林等（2020）發(fā)現(xiàn)加拿大一枝黃花的莖生物量與最干季度降水量呈顯著負(fù)相關(guān)，干旱抑制其生長(zhǎng)，使其難以形成優(yōu)勢(shì)種群。本研究發(fā)現(xiàn)加拿大一枝黃花的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期與湖北最濕季度重合，其生物學(xué)特性與當(dāng)?shù)氐牡乩砩鷳B(tài)條件的耦合為其在湖北定殖提供了有利條件；當(dāng)最干季度降水量低于120 mm時(shí)，加拿大一枝黃花難以入侵。陳曉艷等（2022）研究發(fā)現(xiàn)，菊科另一入侵植物粗毛牛膝菊（Galinsoga quadriradiata）種群的擴(kuò)散和繁殖能力隨著海拔的升高而下降，本研究發(fā)現(xiàn)加拿大一枝黃花的入侵概率同樣隨著海拔的升高而降低。鄂東南較鄂西海拔低、降水量多，進(jìn)一步改變了其在鄂東南多而鄂西少的分布格局。

前人研究發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)活動(dòng)會(huì)給生態(tài)系統(tǒng)造成一定程度的破壞，增加物種入侵可能性，入侵植物先入侵人類(lèi)活動(dòng)頻繁、干擾嚴(yán)重、資源豐富的生境，其次入侵自然生境（Marco amp; Santini， 2015）；入侵植物多集中分布于人類(lèi)活動(dòng)干擾頻繁的區(qū)域（張?jiān)赖龋?022；Dimitrakopoulos et al.， 2022）。本研究發(fā)現(xiàn)，加拿大一枝黃花同樣先入侵人類(lèi)活動(dòng)較為頻繁的鄂東南地區(qū)，而后入侵人類(lèi)活動(dòng)干擾較弱的鄂西北地區(qū)。塞依丁·海米提等（2019）發(fā)現(xiàn)，相較于自然環(huán)境因子，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)入侵植物黃花刺茄（Solanum rostratum）的分布擴(kuò)散影響更大，能夠加速其擴(kuò)散并增大其適生面積。本研究通過(guò)Jackknife分析顯示，人類(lèi)活動(dòng)在影響其擴(kuò)散分布的因素中所占權(quán)重為54.5%。前人研究表明，入侵植物的分布與城市化有關(guān)，越靠近城市中心，入侵植物的數(shù)量越多（Murphy et al.， 2022）。資料顯示，2004—2007年湖北省城市化率僅增加了1.7%，2007—2010年城市化率增加了5%以上，特別是2016年至今，城鎮(zhèn)化率增加了約6%，湖北城市化率的增速提高使加拿大一枝黃花擴(kuò)散增快。另外，路網(wǎng)密度與入侵植物的分布呈顯著正相關(guān)，單位面積的交通線(xiàn)路越多，其外來(lái)入侵植物物種的密度也越高（王蘇銘等，2012；Seenbens， 2019）。道路里程能夠反映區(qū)域交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展和受人類(lèi)活動(dòng)干擾的大小。隨著與道路路基距離的減小，入侵強(qiáng)度逐漸增大（Bhatta et al.， 2020）。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，加拿大一枝黃花的分布點(diǎn)數(shù)量與公路、鐵路的數(shù)量以及路網(wǎng)密度有關(guān)，隨著2007年后漢宜鐵路和荊宜高速的通車(chē)，荊門(mén)、荊州和天門(mén)等地陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了加拿大一枝黃花的入侵點(diǎn)；路網(wǎng)密度較大的武漢、咸寧、宜昌入侵程度較為嚴(yán)重；其入侵程度與路基距離呈負(fù)相關(guān)，與貨運(yùn)量和行政區(qū)內(nèi)的鐵路里程呈正相關(guān)。本研究還發(fā)現(xiàn)加拿大一枝黃花的分布與路面鋪設(shè)與否具有較強(qiáng)的相關(guān)性，硬質(zhì)鋪設(shè)道路沿線(xiàn)發(fā)現(xiàn)其概率比未鋪設(shè)道路的概率大，與豚草（Ambrosia artemisiifolia）的入侵特性相似（Joly et al.， 2011）。一方面，可能由于菊科植物加拿大一枝黃花與豚草種子量大、細(xì)小且輕、易粘附在人類(lèi)衣物或車(chē)輛輪胎上且不易被發(fā)現(xiàn)，從而通過(guò)人類(lèi)活動(dòng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離擴(kuò)散；另一方面，相較于未鋪設(shè)的道路， 具有硬質(zhì)鋪設(shè)的道路上的交通更為便捷，人類(lèi)活動(dòng)頻率相對(duì)高，從而增加了外來(lái)物種傳播的機(jī)會(huì)。

3.2 加拿大一枝黃花的預(yù)警和防治探討

加拿大一枝黃花一旦形成入侵，就很難徹底根除，目前主要依靠人工防除、化學(xué)防除、生物防除，但防除效果不理想。若要通過(guò)“斷源、截流、截庫(kù)”的方法對(duì)其源頭進(jìn)行阻斷，科學(xué)防治，降低其擴(kuò)散傳播風(fēng)險(xiǎn)，政府應(yīng)給予更多的重視和支持，加強(qiáng)對(duì)其擴(kuò)散動(dòng)態(tài)預(yù)警、監(jiān)測(cè)和防控技術(shù)研究。結(jié)合本研究來(lái)看，加拿大一枝黃花容易在pH=4.0～7.5、t_oc=0.60%～1.12%的酸性或弱堿性土中、最濕季度平均氣溫（Bio_8）約為28℃以及路網(wǎng)密度大的區(qū)域發(fā)生入侵。一方面，可以對(duì)有類(lèi)似地理氣候環(huán)境且尚未發(fā)生入侵的區(qū)域?qū)嵤﹦?dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，多關(guān)注公路、鐵路沿線(xiàn)的生境，強(qiáng)化源頭預(yù)防，盡量做到早發(fā)現(xiàn)、早應(yīng)對(duì)。另一方面，加強(qiáng)重點(diǎn)入侵植物的科普宣傳，提高公眾的參與度，增強(qiáng)加拿大一枝黃花的防控意識(shí)，一旦發(fā)生新的小面積的入侵，能識(shí)別并及時(shí)鏟除，并對(duì)已嚴(yán)重入侵區(qū)域綜合治理和多年跟蹤，降低其擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)。

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（責(zé)任編輯 周翠鳴）

基金項(xiàng)目：" 國(guó)家自然科學(xué)基金（31101202）。

第一作者： 焦鑫宇（1997—），碩士，主要從事風(fēng)景園林植物研究，（E-mail）942615293@qq.com。

通信作者：" 劉志雄，博士，教授，研究方向?yàn)閳@林植物，（E-mail）zxliu@yangtzeu.edu.cn。