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外来杂草(alienweed)已成为植物区系的重要组成部分,城市环境是外来杂草入侵的重要区域。上海是我国的最大沿海开发城市,具备外来杂草入侵所需要的极其便利的传播条件,因而上海地区具有丰富的外来杂草区系。控制杂草蔓延的方法有人工(机械)除草、化学除草、生物防治和生态替代控制等,但是根据城市社会、生态环境特点,植物替代控制法弥补了其他防治方法的不足,尤其是应用于城市园林景观中。 本文从种群生态学、群落生态学、入侵生物学、植物形态学、分类学等方面,利用样方法调查上海市代表性园林中杂草种类和分布情况,并用除趋势典范对应分析法分析杂草或样地与环境因子的相关性,然后通过栽培试验示范了应用园林植物替代控制外来杂草的方案。主要研究结果如下: (1)在上海市静安区、卢湾区、黄浦区、浦东新区、宝山区、徐汇区、青浦区、松江区的园林中设立207个样点。调查结果显示:①春季108个样地中共有94种杂草,隶属于36科77属;秋季99个样地中有95种,隶属于35科77属。②在调查发现的125种杂草中,禾本科和菊科为优势科,分别有22种杂草,共占调查区域总杂草种数的35.2%。③生活型谱中,58.4%为一年生、两年生草本植物。 (2)125种杂草中有37种为外来入侵种,占调查总种数的29.6%,来源于美洲的居多,有20种,其它依次是欧洲(11种)、亚洲(5种)、非洲(1种)。其中24种外来杂草是无意引进的,其他17种是引种栽培成牧草、蔬菜或者作为观赏植物有意引进中国的。 (3)125种杂草中出现频度高的种类有:早熟禾(Poaannua)、马唐(Digitariasanguinalis)、繁缕(Stellariamedia)、春一年蓬(Erigeronphiladelphicus)、酢浆草(Oxalispes-caprae)、红花酢浆草(Oxaliscorymbosa)、空心莲子草(Alternantheraphiloxeroides)、天胡荽(Hydrocotylesibthorpioides)、黄鹌菜(Youngiajaponica)、猪殃殃(Galiumspurium)、阿拉伯婆婆纳(Veronicapersica)、卷耳(Cerastiumarvensesubsp.strictum)、马蹄金(Dichondramicrantha)等。 (4)在春季园林108个样地中,平均每样地杂草危害值较高的依次是:红花酢浆草(2.44)、空心莲子草(1.98)、早熟禾(1.70)、黄鹌菜(1.41)、马唐(1.30)、猪殃殃(1.26)、田旋花(Convolvulusarvensis)(1.15)、狗牙根(Cynodondactylon)(0.88)、春一年蓬(0.77)、香附子(Cyperusrotundus)(0.76)、繁缕(0.69)和狗尾草(Setariaviridis)(0.68)。秋季园林99个样地中,平均每样地杂草危害值偏高的依次是:马唐(1.95)、乌蔹莓(Cayratiajaponica)(1.42)、空心莲子草(1.38)、红花酢浆草(0.84)、细叶结缕草(Zoysiatenuifolia)(0.80)、黄鹌菜(0.70)、田旋花(0.70)、铁苋菜(Acalyphaaustralis)(0.53)、凹头苋(Amaranthusblitum)(0.45)、打碗花(Calystegiahederacea)(0.42)。 (5)在野外杂草种类和数量分布调查的基础上,应用聚类和排序分析,对上海地区园林杂草群落进行定量分类。群落生态学研究结果表明,春季上海园林以早熟禾、黄鹌菜、猪殃殃、春一年蓬、白花碎米荠(Cardamineleucantha)、红花酢浆草为优势种的杂草群落为主;秋季主要以马唐、红花酢浆草、酢浆草、空心莲子草、天胡荽(Hydrocotylesibthorpioides)、乌蔹莓为优势种的杂草群落为主。 (6)基于杂草的生态重要值,应用典范对应分析解析影响杂草分布的环境因子。发现:①春季杂草分布与土壤含水量、交通频度、管理水平这3个环境影响因子的关系较大,秋季园林的管理水平、灌木层、草本层、乔木层、光照这5个环境因素与杂草分布关系较大。②春秋两季杂草分布情况类似,大多数杂草集中在管理程度相对较低、交通频度高、土壤含水量较少、翻耕次数少的区域,也就是说,这些环境条件下的园林景观容易受到外来种入侵或形成优势种。 (7)通过对现有园林景观下杂草的生态调查,基于各区杂草的危害值情况发现:①高密度栽培的灌木林下杂草稀少,例如红叶石楠(Photinia×fraseri)、大叶黄扬(Buxusmegistophylla)、瓜子黄杨(Buxussinica)、火棘(Pyracanthafortuneana(Maxim.)Li)、杜鹃(Rhododendronsimsii)、海桐(Pittosporumtobira)、金叶女贞(Ligustrumvicaryi)等环境下杂草也稀少。②不同生活型的园林植物下杂草情况比较发现,地被植物类如麦冬(Ophiopogonjaponicus)、花叶蔓长春(Vincamajor)、扶芳藤(Euonymusfortunei)、络石(Trachelospermumjasminoides)、白车轴草(Trifoliumrepens)中的杂草较少,且多数为藤本类杂草,如乌蔹莓、田旋花。③确定生态替代控制植物的筛选范围可包括大叶黄杨、瓜子黄杨、海桐、金叶女贞、狭叶十大功劳(Mahoniafortunei白车轴草、麦冬、花叶蔓长春。 (8)调查发现了上海地区新的外来入侵杂草-草胡椒(Peperomiapellucida)。根据已有的草胡椒分布数据与气候因了数据,应用MaxEnt模型预测了草胡椒在中国的潜在分布区。预测结果显示:尽管草胡椒目前在我国仅零星地分布于云南南部、浙江、上海、广东、台湾等局部地区,从预测结果来看,草胡椒在我国的潜在分布区远大于目前的实际分布区。将草胡椒在我国的入侵风险分成高危风险区、中度风险区、低风险区、非适生区这四个等级区域,高危风险区包括台湾、香港、广东、海南、广西。中度风险区包括上海、福建和云南。低风险区包括浙江、湖北、江苏、安徽、江西、西藏、湖南、贵州的局部地区。无风险区包括内蒙古、北京、吉林、天津、宁夏、山东、山西、新疆、河北、河南、甘肃、辽宁、重庆、陕西、青海。草胡椒在我国的的高危区、中、低和无风险区分别占5.88%、8.82%、23.53%和44.18%。 (9)通过在示范区进行园林植物栽培与控制杂草效果的比较,发现:①白车轴草群落比其他替代植物群落控制杂草发生的效果明显好,作为替代植物形成的白车轴草群落中杂草发生量最小,杂草种数也最少,而且高密度白车轴草种群能够有效地抑制杂草的发生。②白车轴草的各项成本都显著低于其他几种园林植物。③综合分析表明,白车轴草、大叶黄扬、麦冬、花叶蔓长春等可作为上海地区的滩涂荒地上的杂草生态替代控制的植物类群。