随着全球经济一体化,国际贸易自由化进程的加快,外来生物入侵现象越来越严重,它不仅造成生物多样性的丧失,而且破坏了自然生态平衡,对本地生态系统造成了严重威胁。外来物种在入侵地的扩散蔓延是其造成危害的关键。系统理解外来入侵物种的传入与扩散路线及其潜在的扩张趋势是制定早期监测预警管理措施的关键。黄顶菊是20世纪90年代入侵我国的恶性外来杂草。由于其具有极强的繁殖能力,一旦入侵极易形成单优群落对入侵地的生物多样性和农业生产构成极大危害。已开展的研究主要集中在黄顶菊的生物学、生态学特性、竞争替代机制、化学防治等方面。但是,黄顶菊如何传入我国、其扩散蔓延的路线、速度等方面并不清楚。全面解析黄顶菊在我国的时空扩散动态,明确其扩散路线进而结合其气候适应性预测其未来的发展趋势是本研究拟解决的关键问题和主要研究内容。基于此,本研究首先通过实地调查等途径重建了黄顶菊在我国的扩散历史过程、分析了时空地理分布格局特点及其主要扩散路线、以及最早入侵地与传入途径;进而通过比较中国黄顶菊种群与原产地和世界范围内入侵地的气候适应性,解析黄顶菊入侵我国后其气候适应性特征;最后,基于黄顶菊在我国的气候适应性及其在全球入侵过程中的气候适应性变化特征,利用生态位模型预测了其在我国的潜在适生区。黄顶菊在我国时空扩散动态重建表明其最早于20世纪90年代入侵河北省南部的邯郸、衡水,其后主要沿公路扩散蔓延,85%的最早发生点均位于公路尤其是G107、G106等国道的2km范围内。目前已从最初的入侵地向北扩散了唐山市,直线距离约350公里、向东扩散到了河北省唐海县和山东省广饶县,约350公里,向西扩散到了山西省黎城市,约100公里、向南扩散到了河南省开封市和兰考县,约250公里。黄顶菊在我国的不同方向扩散速度的异质性应该与自然屏障和扩散通道相关,太行山脉是黄顶菊向西扩散的地理屏障,但黄顶菊正在突破这个屏障。截止2017年,黄顶菊已入侵华北4省1市(河北、山东、天津、河南和山西)的146个县541个乡镇,而且还在不断地扩散蔓延。为了降低气候适应性比较分析中受到气候参数选择和物种基础生态位模拟导致误差,我们采用两组气候参数(一组利用Maxent模型选择环境变量,另一组利用黄顶菊相关生态学知识选择环境变量)和黄顶菊的同属近缘种腋花黄菊构成复合种分析其气候适应性变化特征,结果均表明黄顶菊在我国分布点的环境适应性显著不同于其在原产地的气候条件(P<0.001),而黄顶菊传入到非洲、欧洲等地的环境适应性与其原产地差异较小。其在我国适应了更加寒冷的气候条件,表明黄顶菊入侵我国其气候适应性可能发生了漂移。最后,基于黄顶菊在我国及其全球的环境适应性特性,利用黄顶菊和腋花黄顶菊在全球尤其是中国的分布数据构建生态位模型预测了黄顶菊在我国的适生区,结果表明除了当前已经入侵的地区,山西、宁夏、甘肃、广西、广东、云南、贵州、湖南、江西、福建、江苏、四川东部、浙江、重庆、陕西、海南等地都是其潜在的适生区。同时我们又把黄顶菊当前的气候适应性投影到了未来预测其气候变化背景下在我国的适生区,结果表明气候变化条件下,黄顶菊在中国的适生区域将会向东北和向西扩张,甘肃、青海、新疆、西藏、内蒙等部分地区尤为明显,未来的气候变化可能有助于其突破太行山脉这一自然地理屏障从而向西入侵到山西地区。总之,黄顶菊是由人类活动无意携带传入我国,进而不断沿道路扩散蔓延,目前还处在快速扩散阶段,未来应该会继续向南和向西扩散蔓延。急需在扩散的前沿地带开展监测预警,抑制其扩散蔓延。