引入植物(introduced plants)即域外的、非本地的植物(non-native plants), 经过自然或者人为因素离开原产地并进入其他领域(一般指国家或地区), 并且能够生存延续的物种; 因其来自异域, 所以又常被称为外来植物(alien plants)。也就是说, 外来植物是相对一定区域的本土植物而言的, 是指该区域外部的植物通过不同方式进入该区域并在该区域内生长。根据外来植物进入方式的不同, 可分为有意引入和无意进入两大类。有意引入的种类占据了绝大多数, 包括粮食作物、蔬菜、果树、油料植物、芳香植物、药用植物、林木及园林植物等, 通常具有一定经济价值, 并通过人类有目的地引种而进入; 无意进入的种类尽管不多, 但通常具有杂草性、隐蔽性和偶然性等特点, 可通过边境自然传播, 或随贸易、交通、旅行等活动而进入, 或附着在有意引种植物的土壤、作为进出口货物的夹杂物等方式进入。外来植物进入新的地域后的状态一般分为4类: (1)栽培植物(cultivated plants): 仅在人为条件下能够繁衍(包括有性和无性)并生存的植物, 特别是在温室或田间条件下, 离开人为干扰无法继续繁衍; 如蔬菜、作物以及部分观赏植物等; 由于中国南北差异, 有的植物能够在南方露地栽培、归化甚至入侵, 但在北方则多半仅能在温室、花圃或者田间等小环境中生存。(2)逃逸植物(escaped plants or adventive plants): 即人为栽培条件下, 或跟随其他媒介而逃逸出其栽培环境或媒介环境并自己能够独立生存, 特别是短期内(一般不超过5‒10年)围绕其栽培环境或媒介环境, 一般不超出具体地理范围数公里而生存的植物。(3)归化植物(naturalized plants): 外来植物中能够在自然条件下繁殖(包括有性生殖, 即从种子到种子, 以及孢子繁殖等, 或者通过多年生的习性, 亦或者根茎等营养繁殖)并延续的类群, 则称为归化植物。归化植物在经历一段时间后(一般超过10‒20年)依然能够独立生存, 并进入其他类似或者相近的环境。(4)入侵植物(invasive plants): 入侵植物是不仅能够进入新的环境, 并且能对其产生影响, 特别是造成经济、社会以及生态系统的损失的植物。对外来植物及其在扩散过程中的状态相关概念的梳理(马金双, 2013, 2014a, b, 2020; 林秦文, 2018; 林秦文等, 2021), 是研究外来植物的基础。

越来越多的证据表明, 全球变暖使外来物种能够扩展到以前无法生存和繁殖的地区(Walther et al, 2009)。对于一个区域来说, “新”物种的增加和“旧”物种的减少很可能会改变演替模式和生态系统运作(Harrington et al, 1999)。随着气候的持续变化以及由此导致的本地物种的需求与环境条件变化之间的差异越来越大, 一些外来物种到达某地区一定时间后, 可能会在这些地点成为可接受甚至理想的物种, 以确保当地生态系统的功能和服务。对于一个地区而言, 有哪些外来物种, 它们从哪里来, 如何进入, 它们是什么性质的类群, 生物学特征和生态学特性如何等, 都是有效利用外来物种, 并预防和预警入侵物种的重要基础。

中国地域辽阔, 自然地理条件复杂, 来自世界很多地方的植物均可以在中国找到合适的生存环境。特别是改革开放40多年来, 随着国际交往的日益频繁, 大量非洲、美洲、欧洲及澳大利亚的植物通过各种渠道进入中国。虽然目前中国已经完成了《中国植物志》(1959‒2004)、Flora of China (1994‒2013)、各省植物志书, 但这些志书记载的外来植物均非常有限, 外来植物资料主要散见于植物园名录、园林书籍以及农林业相关的志书之中。目前中国尚没有完整体现外来植物信息的数据库。

综上所述, 按照统一的标准, 全面整合中国外来植物名录是一项十分重要而有意义的工作。本数据集采用广义的外来植物概念, 收录中国境内生长的各类外来植物, 以物种等级为主, 兼顾少量杂交种、亚种、变种; 变型和品种等原则上不在本数据集收录范围之内。

中国外来植物数据集的主要数据来源为: (1)《中国栽培植物名录》(林秦文, 2018); (2)《中国入侵植物名录》(马金双, 2013)、《中国外来入侵植物名录》(马金双和李惠茹, 2018)、《中国外来入侵植物志》(马金双, 2020); (3)其他文献资料: 期刊论文、志书、图鉴、编目、考察集等。此外, 本数据集还重点考证增补了各物种的原产地、习性等信息。

数据集建立的主要工作流程: (1)原始信息录入: 包括数据类别、分类信息、生存状态、生存时间、生活型、原产地等信息。录入时不同数据来源中出现两个或多个不同名称实际是同一个类群时, 合并为一条记录。(2)名称修订: 各名称经格式标准化处理后, 主要依据Plants of the World Online (POWO, https://powo.science.kew.org/, 截至2022年3月22日)、Flora of China (FOC, http://www.efloras.org/flora_page.aspx?flora_id=2, 截至2022年3月22日)、中国生物物种名录(http://www.sp2000.org.cn/, 截至2022年3月22日)等名称数据库以及相关文献资料进行比对和修订, 并标记相应的名称变化情况。(3)分类系统更新: 对于每种外来植物按照基于分子的新分类系统(PPG、GPG、APG)添加相应的科名并进行系统排列, 而不考虑其在原数据来源中所记载的科名。(4)生存状态整理: 根据前文介绍的不同状态的定义对每种植物进行标记, 分为栽培(cultivated, 代码C)、逃逸(escaped, 代码E)、归化(naturalized, 代码N)、入侵(invasive, 代码I)和野生(wild, 代码W) 5种类型。其中, 归化状态数据主要依据《中国外来归化植物》(Yan et al, 2019), 个别种类依据相关资料进行了调整; 入侵状态主要依据《中国外来入侵植物志》(马金双, 2020), 并参照各版《中国外来入侵植物名录》进行补充或调整; 栽培状态主要依据《中国栽培植物名录》(林秦文, 2018); 逃逸状态尚无明确并且集中的数据来源, 主要依据志书等相关资料和实际考察经验判断。需要说明的是, 这里的野生状态指的是在自然分布区内自然生长, 这也是外来植物在其原产地的生存状态。本数据集原则上不收录仅处于此种生存状态的物种, 只是有些植物确实存在这种特殊状况或在不同文献存在分歧, 故酌情收录了极少量种类。典型的例子如长喙婆罗门参(Tragopogon dubius), 该种原产地在亚洲西部和欧洲地区, 中国新疆也有自然分布(从这点来说算中国本土野生植物), 但该种近年来在中国东部地区, 包括辽宁、河北、山东、北京等地大量归化甚至形成入侵, 其扩散来源应该是从国外来的(该种此前已经在北美洲、朝鲜半岛等地归化), 这样该种在中国境内就同时具有了野生、归化等生长状态。(5)生活型标记: 对每种植物按照USDA网站(https://plants.usda.gov/home/growthHabitSearch)将广义的生活型区分为持续时间(duration)和狭义的生活型(growth habit)。持续时间区分为3种类型: 一年生(annual, 代码A)、二年生(biennial, 代码B)、多年生(perennial, 代码P); 狭义生活型分为乔木(trees, 代码T)、灌木(shrubs, 代码S)、亚灌木(subshrubs, 代码SS)、木质藤本(woody climbers, 代码WC)、䓍质藤本(herbaceous climbers, 代码HC)、草本植物(herbs, 代码H)、多肉植物(succulents, 代码Suc)、球根植物(bulbs, 代码Bul)、水生植物(aquatic plants, 代码A)、蕨类植物(ferns, 代码F)、禾草类(graminoids, 代码G)、竹类(bamboos, 代码Bam)、附生植物(epiphytes, 代码E)等类型。很多植物的生活型并不是固定唯一的, 常常是连续渐变的或者同时属于不同的类型。(6)原产地数据标记: 对于每种植物标记其原产地所在的大洲及国家或地区(用代码来表示; 附录1)。其中, 世界各大洲代码来自维基百科(https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_sovereign_states_and_dependent_territories_by_continent_(data_file)); 国家及地区代码来自国际标准代码ISO 3166-2:2013 (https://www.iso.org/standard/63546.html)。地名的中文翻译遵从《世界地名翻译大辞典》(周国定, 2007)。少数植物分布的区域, 如与归属国家领土相隔很远的海外领地或跨洲国家的部分区域, 在上述代码表中没有相应代码, 这时则在该国家代码后加上该地区代码(参考维基百科)。比如太平洋上的夏威夷(Hawaii), 隶属于美国, 采用代码为US-HW, 马鲁古群岛(摩鹿加群岛、香料群岛, Maluku or Moluccas), 隶属于印度尼西亚, 采用代码为ID-ML。(7)中国引入省份标记: 对每条植物数据标记其在中国的省份(附录1), 在数据集中用两位字母代码表示, 代码来自2006年中国人民共和国信息产业部发布的《中国互联网络域名体系》(http://www.gov.cn/gzdt/2006-02/24/content_210497_2.htm)。

本数据集以1个Excel文件呈现, 名称为“中国外来植物数据集”, 共有14,710行14列, 包括类别、中文科名、科名、中文属名、属名、中文名、别名、学名、命名人、生存状态、生存时间、生活型、原产国家或地区、中国引入省份共14个字段(列), 每一行代表1个物种记录, 字段(列)的具体含义如下:

类别(taxon): 指石松和蕨类、裸子植物、被子植物三大类; 中文科名(Chinese family name): 采用新系统; 科名(family name): 采用新系统; 中文属名(Chinese genus name): 一般以《中国栽培植物名录》(林秦文, 2018)为准; 属名(genus name): 一般以《中国栽培植物名录》为准; 中文名(Chinese name): 一般以《中国栽培植物名录》一书整理为准; 别名(surname): 正式中文名之外的名称, 又叫俗名; 学名(scientific name): 目前的接受拉丁名; 命名人(authors): 发表学名的作者; 生存状态(living status): 区分为栽培、逸生、归化、入侵、野生, 其中野生指本土植物的自然生长状态, 栽培指在人工的栽培管理条件下生存, 逃逸指在中国境内偶然出现、存在时间短且具有不确定性, 归化指在中国境内形成稳定种群并持续多年存在, 入侵则指不仅已经归化并且产生明显危害或者分布区正在显著扩张; 生存时间(duration/longevity/life span): 是植物在一个生命周期的存活时间, 分为一年生、二年生、多年生; 生活型(growth habit): 根据植物主轴木质化程度(木质或非木质)、枝条结构(自立或非自立)和根系特征(植根于土壤、不植根于土壤、寄生或水生)等性状特点将生活型分为13类: 乔木、灌木、亚灌木、木质藤本、草质藤本、草本、多肉植物、球根植物、水生植物、蕨类植物、禾草类、竹类和附生植物; 原产国家或地区(native countries or regions): 外来植物原产地的大洲以及国家或者地区的信息; 中国引入省份(introduced provinces in China): 外来植物在中国引入的省级分布。

本数据集收录了中国外来植物共283科3,233属(含74杂交属2嵌和体属) 14,710个类群(13,401原种332杂交种2嵌合体458亚种503变种14变型)。我们收集整理的资料显示, 截至2021年12月31日中国有本土植物37,464个类群(含4,137个种下等级), 加上本数据集14,710个外来类群, 中国境内共有植物52,177个类群, 其中外来植物高达28.19%。可见, 外来植物已在中国的植物种类构成中占据了相当大的比例, 并且许多种类与人类的生产生活息息相关, 在人类社会中扮演着比一般野生植物更为重要的角色, 比如各类粮食作物、蔬菜、果树、油料植物、经济植物、木材树种以及种类繁多的园林植物等。

本数据集中生存状态数据显示, 在所有14,710种外来植物类群中, 栽培植物种类最多, 入侵植物的种类最少。但学术界对入侵植物的研究和关注度最高, 因为其对生态系统的破坏和对国家造成的经济损失最大。不同类别的外来植物总量见图1, 需要说明的是各个类别之间有重复的种类。(1)栽培植物。在所有14,710个外来植物类群中, 仅处于栽培状态的有13,419个类群, 占外来植物的比例高达91%, 若算上同时处于其他状态的类群则比例更高, 毫无疑问是外来植物的主体。(2)逃逸植物。处于逃逸状态的有1,082个类群(含49个种下等级), 约占所有外来植物的7.36%; 逸生植物一般同时处于栽培状态(859个), 部分同时处于归化状态(775个), 少数甚至同时处于入侵状态(187个)。(3)归化植物。处于归化状态的有984个类群(含33个种下等级, 其余均为原种), 约占所有外来植物的6.69%, 尽管已经归化, 依然有560个类群在一些地区得到不同程度的栽培, 而仅有424个类群是不经过人为引种栽培而成为归化植物的。(4)入侵植物。处于入侵状态的有391个类群(含4个种下等级), 约占所有外来植物的2.66%, 入侵植物中同样有184个类群有过人为引种栽培记录, 另外207个类群是不经过人为引种栽培而成为入侵植物的。

从存活时间来看, 一年生植物有672种, 一、二年生植物102种, 一年生至多年生植物223种, 二年生植物45种, 二年生至多年生植物43种, 多年生植物13,625种。多年生类群占据了外来植物的绝大多数。从狭义的生活型来看, 不同生活型差异较大, 每种生活型的植物数量见图2。需要注意的是, 事实上不少植物的生活型并不是固定唯一的, 常常是连续渐变的或者同时属于不同的类型。

从原产地在世界各大洲的分布来看, 由多到少依次为北美洲(4,242种)、非洲(3,707种)、南美洲(3,645种)、亚洲(3,102种)、欧洲(1,690种)、大洋洲(1,305种); 从原产地在世界各国家和地区的分布来看, 前10个国家分别为墨西哥(2,194种)、美国(2,070种)、南非(1,930种)、巴西(1,777种)、秘鲁(1,138种)、玻利维亚(1,039种)、厄瓜多尔(1,055种)、哥伦比亚(953种)、委内瑞拉(940种)、澳大利亚(944种)。可以看出, 中国外来植物主要来自美洲, 其次是非洲, 并且主要是原生于美洲和非洲热带干旱地区的多肉植物, 而来自亚洲的种类相对较少, 并且主要以热带地区种类为主, 尤其是热带兰花、球兰等附生植物, 而来自欧洲和大洋洲的种类更少, 这主要是由于某些气候差异限制了许多植物种类的成活。

现有数据显示, 中国引入外来植物最多的前10个省市为台湾(6,122种)、北京(5,244种)、福建(3,667种)、广东(3,544种)、云南(3,404种)、上海(2,924种)、江苏(2,183种)、江西(1,789种)、浙江(1,658种)、湖北(973种)。这里首先值得注意的是, 地处中国北方寒冷地区的北京有极多的外来植物种类, 这主要是由于借助各种温室设施栽培了大量本不能露地生长的植物种类。因此, 一个地区的外来植物数量实际上与当地的经济、社会及园林园艺发展程度更密切相关, 而与当地的自然气候条件关系反而不是十分紧密。另外需要特别说明的是, 受资料收集限制, 本数据集的外来植物引入地信息有所欠缺, 因此分析结果可能与实际情况存在一定偏差。比如中国科学院武汉植物园的中-非联合研究中心近些年实际上引入了大量非洲植物种类, 但由于缺乏相关数据, 导致本数据集中湖北的物种数量偏少。

收录范围方面, 本数据集收录物种范围原则上为目前在中国境内生长, 但又不属于中国原产种的外来植物。有少量物种不符合以上标准, 主要有两个方面的原因: 一是原产地不明确或存在争议, 并且经常被认为是外来物种; 二是中国东部的一些引进植物, 其来源应该是国外的, 但在中国西部新疆等地又有自然分布。最终本数据集中不完全符合外来植物定义的种类有: 芋(Colocasia esculenta)、姜(Zingiber officinale)、苇状羊茅(Lolium arundinaceum)、薏苡(Coix lacryma-jobi)、冰岛罂粟(Papaver nudicaule)、欧亚蔊菜(Rorippa sylvestris)、抱茎独行菜(Lepidium perfoliatum)、习见蓼(Polygonum plebeium)、仰卧漆姑草(Sagina procumbens)、鹅肠菜(Stellaria aquatica)、喜泉卷耳(Cerastium fontanum)、簇生泉卷耳(C. holosteoides)、长喙婆罗门参、苦苣菜(Sonchus oleraceus)、海桐(Pittosporum tobira)、簕竹(Bambusa spinosa)、硬直黑麦草(Lolium rigidum)、倒刺狗尾草(Setaria verticillata)、海雀稗(Paspalum vaginatum)、木蓝(Indigofera tinctoria)、猪屎豆(Crotalaria pallida)、欧亚香花芥(Hesperis matronalis)、夹竹桃(Nerium oleander)、蕹菜(Ipomoea aquatica)、野莴苣(Lactuca serriola)、匙叶合冠鼠曲草(Gamochaeta pensylvanica)、欧洲苍耳(Xanthium strumarium)和鳢肠(Eclipta prostrata)。

数据来源方面, 本数据集汇总了近年来中国关于外来植物领域的编目书籍, 包括《中国栽培植物名录》《中国入侵植物名录》《中国外来入侵植物名录》《中国外来入侵植物志》以及其他相关的期刊论文、志书、图鉴、编目、考察集等资料, 做到每条数据均有出处, 可查原始文献, 确保了数据的准确性。

名称修订方面, 本数据集收录物种学名一般以POWO (https://powo.science.kew.org/)为准。但为方便应用, 一些类群维持了小属概念而未合并成大属, 因此有部分种类实际采用的名称与POWO的处理不同, 比如保留了马尾杉属(Phlegmariurus)、桃属(Amygdalus)、杏属(Armeniaca)、稠李属(Padus)、樱属(Cerasus)等的划分。本数据集未收录异名。中文名参照《中国栽培植物名录》(林秦文, 2018)一书整理, 个别种类依据相关文献资料进行了修订。部分种类尚未有合适的中文名, 暂保留空白。

分类系统方面, 本数据集采用最新的分子分类系统进行排列。其中, 石松类和蕨类植物按照PPG I (2016)系统进行排列, 属排列顺序同时参考了Christenhusz等(2011)的系统; 裸子植物科属范围按照Christenhusz等(2011)的系统, 排列顺序依据最新系统发育研究成果进行了调整, 将买麻藤亚纲改置于最后; 被子植物科属按APG IV系统排列(APG IV, 2016), 同时参考一些新发表的系统发育以及命名等方面的研究成果进行微调, 比如将五福花科(Adoxaceae)改名为荚蒾科(Viburnaceae)。在科属的界定上基本上采用APG IV和Flora of China有关类群的处理意见, 但一些类群参考了最新的分子系统学研究成果, 对一些传统属进行了拆分或合并。各属种及种下等级按照学名字母顺序进行排序。

本数据集收录的外来植物类群覆盖非常广, 而原产地又是全球性的, 其中不少类群属于来自域外的“陌生者”, 中国国内缺乏准确权威的记载资料, 或者相关资料分散而凌乱。同时, 外来植物和人类活动息息相关, 时有增减变化。本数据集整合了中国不同行业有关外来植物的信息, 并对生存状态、生活型、原产地以及栽培地等字段进行了统计分析。结果显示, 中国的外来植物种类丰富, 主要以栽培植物为主, 并且其中草本植物种类多, 绝对多数外来植物是多年生, 生存能力强, 我国的台湾、北京、福建、广东、云南等省份的外来植物相对较多。外来入侵植物是学术界关注的重点, 而搞清楚外来植物是研究入侵植物的基础。所以外来植物数据集对今后外来植物动态监测以及入侵植物的研究都很重要。

本数据集整合了中国外来植物的基础数据, 是动态监测中国外来植物变化的第一步。在此基础上, 对每种外来植物进行引进方式、现分布点、用途等相关信息的补充, 可以建成全面的中国外来植物多样性信息数据库, 为有效评估外来植物的分布扩散趋势, 预警入侵植物的扩散和危害, 同时也可为安全的外来植物资源可持续利用提供重要参考。结合数据集中的名录、原产地、中国引入省份等信息, 可以为近一步开展更深入的研究提供数据支撑。此外, 本数据集也是全国各省外来植物数据的一个重要组成部分, 各省可作为开展全省外来植物调查的基础资料。数据使用者可以根据需要使用不同软件对数据进行分析处理。

林秦文负责数据集的整理、名称修订和系统更新; 肖翠负责论文的撰写; 马金双负责编目数据科学性和准确性核查; 三人共同修改并确认文本。

附录1 世界各大洲、国家及地区和中国省份代码

Appendix 1 Codes of continents, country/area in the world, and provinces of China

https://www.biodiversity-science.net/fileup/PDF/2022127-1.pdf