基于公共花园哨兵网络（PGSIP）的北美植物入侵早期预警与风险评估研究

《Invasive Plant Science and Management》：Data from Sentinel Public Gardens are Useful Indicators of Potential Plant Invasion

本刊推荐：为应对入侵植物对自然区域造成的巨大经济损失与管理挑战，研究人员依托北美公共花园哨兵网络（PGSIP），通过标准化数据收集（996份报告，597个物种），首次系统评估了园艺植物逃逸栽培的入侵风险。研究发现36%的花园报告物种未被任何州/省列入监管名单，揭示了公共花园在早期预警中的关键作用。该研究为入侵植物防控提供了前瞻性决策依据，对园艺产业转型和土地管理具有重要指导意义。

　　

在北美广袤的自然景观中，一场悄无声息的生态危机正在蔓延——入侵植物每年造成超过1900亿美元的经济损失，从1960年累计至今，这个数字令人触目惊心。更棘手的是，当人们发现某种植物已经大规模入侵时，往往为时已晚，控制成本呈几何级数增长。传统的入侵预测方法主要依赖文献梳理植物特征（如风媒传粉、高种子产量等）或气候模型模拟，但总难免出现误判：有些被预判为"高危"的物种可能永远无法适应新环境，而某些被认为"安全"的品种却可能在特定条件下（如不同品种间杂交）意外爆发。

正是在这样的背景下，一个特殊的哨兵网络悄然形成。北美各地的公共花园和树木园拥有丰富的植物收集品和专业的园艺团队，几十年来他们一直默默记录着园内植物的生长状况，包括哪些外来植物开始逃逸到周边自然环境中。但由于担心被指责为入侵源，这些宝贵数据从未被共享。2016年，中西部入侵植物网络（MIPN）与莫顿树木园合作发起"公共花园作为入侵植物哨兵"（PGSIP）项目，首次建立起花园间的数据共享机制。到2024年11月，这个网络已扩展到北美28个州/省的53个花园，形成了独特的入侵监测网络。

研究人员通过标准化数据收集流程，将花园对植物的评估分为四个等级：入侵种（Invasive）、潜在入侵种（Potentially Invasive）、观察名单（Watchlist）和评估为入侵种（Assessed as Invasive）。这种分类既包含基于实地观察的前三类，也包含通过正式风险评估流程确定的第四类。研究团队还创新性地设计了两个量化指标：入侵指数（Invasive Index）侧重于已确认的入侵物种，而新兴关注植物指数（Emerging Plant of Concern Index）更关注处于早期扩散阶段的物种。

关键技术方法包括：1）建立PGSIP标准化数据库，收集53个花园的996份报告；2）使用USDA PLANTS数据库和GBIF进行物种分类学标准化；3）采用TDWG（生物多样性信息标准）区域划分法分析地理扩散模式；4）结合州/省监管名单和科学文献（全球入侵植物汇编）进行交叉验证；5）利用植物历史销售数据库分析园艺贸易影响。

研究结果：

物种报告 patterns 揭示入侵风险

通过对597个独特物种的分析发现，32%（190种）被多个花园同时报告，其中70%的物种被赋予不同的风险等级组合。最常被报告的物种包括黄柏（Phellodendron amurense，12个花园）、燃烧灌木（Euonymus alatus，8个花园）和扶芳藤（Euonymus fortunei，8个花园）。值得注意的是，入侵指数与州级监管名单数量呈显著正相关（r=0.44，p<0.0001），验证了花园评估的准确性。

地理扩散模式识别潜在热点

44个物种（7%）在三个及以上TDWG区域被报告，显示其广泛扩散潜力。例如挪威槭（Acer platanoides）在北美中部和东部加拿大地区均有报告，而某些物种如冬菟葵（Eranthis hyemalis）仅出现在东北部区域，体现局部扩散特征。新兴关注植物指数与跨区域报告花园数量显著相关（r=0.21，p<0.0001），表明该指数能有效识别跨区域扩散物种。

哨兵功能验证早期预警价值

研究发现35.7%（213种）的花园报告物种未被任何州或省列入监管名单，其中14.2%（27种）被两个及以上花园同时报告。例如日本紫丁香（Syringa reticulata）被7个花园报告，但仅被缅因州列入监管名单。新兴关注植物指数与监管名单数量呈负相关（r=-0.41，p<0.0001），凸显花园数据在识别未被监管部门注意的潜在入侵种方面的独特价值。

物种特征分析揭示风险规律

草本植物占报告物种的49%，树木和灌木各占15%，颠覆了传统对木本入侵植物的过度关注。报告物种涉及112科361属，最常见的有槭属（Acer）、忍冬属（Lonicera）等流行观赏植物。12%的报告物种为北美本土植物，但均不在其原生分布区内，说明"本土性"需结合具体地理范围判断。

园艺贸易关联证实传播途径

除日本草（Microstegium vimineum）外，所有被三个及以上花园报告的物种都曾在历史园艺目录中出现，销售频次从数次到数千次不等。某些仅被单个花园报告但具有高新兴关注指数的物种（如鱼腥草Houttuynia cordata），同样在园艺贸易中广泛流通。

研究结论与讨论表明，PGSIP数据库通过多花园、跨区域的协同监测，成功识别出四类值得关注的扩散类型：局部扩散型（如Amur peppervine）、广泛扩散型（如挪威槭）、被忽视型（如山楂叶槭）和新兴威胁型（如紫珠）。特别是那些被多个花园报告但尚未被科学文献记载为入侵种的植物（如刺楸Kalopanax septemlobus、日本紫丁香等），更是凸显了花园哨兵网络的预警价值。

该研究的创新性在于首次系统验证了公共花园在植物入侵早期预警中的"哨兵"作用，建立了标准化的风险评估体系。随着更多花园的加入和数据的持续更新，PGSIP网络将能更精准地预测气候变化下的植物扩散趋势，为园艺产业品种选育、景观设计植物选择以及入侵植物监管政策制定提供科学依据。这种由下而上、基于实地观察的监测模式，弥补了传统风险评估方法的不足，为全球生物入侵防控提供了可复制的新范式。