火炬树扩散风险性分析

刘永丽，赵国华，王广海，张艳华

（河北省木兰林管局新丰林场，河北 围场 068452）

火炬树扩散风险性分析

刘永丽，赵国华，王广海，张艳华

（河北省木兰林管局新丰林场，河北 围场 068452）

火炬树引入我国半个多世纪以来，表现了优良的生物学特性，引起大面积栽植，近年又适逢退耕还林工程，火炬树开始大量繁殖，成为林业界专家们讨论的焦点，其是否应该划入入侵树种行列存在两种截然不同的观点，该文论述了火炬树当前现状，指出应慎用火炬树。

火炬树；风险；扩散

火炬树（Rhus typhina）在美国被称为鹿角漆树，是漆树科的一种落叶灌木或亚乔木，树高3～7m。羽状复叶互生，叶片轻柔，密被茸毛。春夏鲜绿，风舞婆娑；初秋变黄，继而桔红，深秋则绯红一片，远望犹如丹霞。圆锥花序顶生，黄中透绿。核果表皮被毛，红至红褐色，呈火炬状或金字塔形，耸立于毛茸茸的鹿角状的枝头，秋冬的火炬树，缘于果实形状，无叶无花也动人。

火炬树于1629年从野生状态转入人为驯化，其中两个园艺品种从19世纪起便在欧美国家广泛栽培，地理分布宽，生态幅度广，跨越寒温带、温带和亚热带。我国植物学家于1959年将火炬树从美国引入我国，半个世纪以来，已从北京陆续推广至华北、西北、东北、华中和西南许多省区。为什么火炬树不仅在中国而且在世界其他许多国家也被如此广泛栽培呢？当然不仅仅由于它在春夏季节具有优雅妩媚的形态和秋冬时分呈现火焰般热烈的色彩，更主要的是因为具有优良的生物学和生态学特性。

1 优良特性

1.1 适应性强

火炬树能够适应严酷的立地条件。既能在肥沃的土壤中生长，也能在黄粘土加鹅卵石的土壤中生存，既能在瘠薄的土壤中生长，也能在建筑垃圾以及干旱缺水的煤渣垃圾上生长，耐旱性极强，抗寒性也极强，当气温达-36～-38℃，与火炬树仍安然无恙。并且至今在火炬树上尚未发现有大面积的病害现象[1]。

1.2 根系发达

大多数根系多集中在地表以下15～40cm深的浅土层里，经对栽植6a生的火炬树根系的观察，根系生长最远点可达7m；根系的穿透能力极强，经调查火炬树母树栽在围墙里边，3年后围墙外边也长出了许多火炬树苗。

1.3 萌蘖能力强

火炬树根系不仅扩散范围广，而且具有很强的根蘖能力，自然繁殖能力快，造林成活率高，可以不断形成大量的根蘖苗。每一条主根上的侧根所长到之处，第2年春天都能长出许多小树苗，根系占地面积达100m2以上，地上部6a共生长出了230多棵苗[2]。

1.4 生长速度快

火炬树具有前期生长快，后期生长萎缩缓慢的特性。生长速度较快时期是1～5a，6年以后，枝条生长长度明显减缓，粗度生长明显下降，1a生树年生长量最高267cm，平均223cm；6～9a生的树每年新增生长量35～47cm[2]。

1.5 经济价值

火炬红色素是一种稳定的天然色素品种，对光、热、酸、氧和金属离子等影响均具有很好的耐受性，某些质量指标优于目前畅销的色素品种，火炬红色素色泽自然，着色强，适用于水果饮料、碳酸饮料、酒饮料、糖果、果酱、蛋糕及化妆品着色，特别适宜高酸性食品的着色。火炬红色素尚含有多种对人体有益的微量元素，并具有抗菌消炎、保胆保肝、清瘀降脂等祛病功效，可谓保健色素[3]；火炬树果实内含化学成分丰富，便于提取，其果皮中脂肪酸含量高达26.9%，蛋白质也很高，经测定含有氨基酸约15种，脂肪酸10种，另外还含有柠檬酸、花青素和维生素C，这些都具有很高的营养价值；种子含油蜡，可制肥皂和蜡烛等[4]；火炬树叶子的甲醇提取物抗氧化性比较显著，可以开发为食品添加剂，用于防止油脂氧化而导致的食品变质[5-6]。

火炬树还是优良的薪材树种，对其进行灌木状经营可获较高的薪材量，其热值20444kJ/kg，高于传统的刺槐（19025kJ/kg），高于国家确定的优良薪材热值标（17585kJ/kg）；另外，火炬树树叶单宁含量高，是生产栲胶的优质原料，而且这种栲胶属混合类栲胶，应用领域比较广泛[7-8]；

2 生物扩散

2.1 外来种与入侵种

一个树种，当它被引种栽培在其自然分布区（过去和现在的）以外的地区（无论是国内还是国外）时，在新的栽培区则被称为外来树种[9]。

外来树种一般具有重要的经济价值、环境价值和美学价值，广泛应用于人工林营建，退化土地恢复和景观建设，世界上成功地引种和应用外来树种的例证不胜枚举。中国成功引种原产南美的橡胶树打破了美国20世纪50年代的经济封锁，建立和发展了我国的橡胶工业；我国人工林的1/4是使用桉树、相思、南方松和欧美杨营建的，在西北黄土高原和丘陵地区大面积栽培的北美刺槐，在华东与华南沿海地区构筑“绿色长城”的澳洲木麻黄，都是国家重点森林生态工程和环境建设中不可或缺的重要树种。

然而，在特定的自然环境和社会经济条件下，某些外来树种可能会表现出生物入侵性，对新分布区生态系统的结构和功能造成了明显的损害和影响，也有人称之为“生物污染”[10]。如在美国，外来物种的扩散是导致生物多样性降低的第二大原因，影响到濒危物种的49%；在夏威夷，接近100%的濒危物种受到外来物种的威胁。美国每年与人侵物种相关的损失达1230亿美元，其中植物人侵占了很大的比例[9]。我国四川凉山的“飞机草”紫茎泽兰在其发生区大肆排挤本地植物、侵占宜林荒山、影响林木生长和更新；南方江河湖泊的水葫芦也导致各水域警报频传，仅打捞费用就超过1亿元[11]。

因此，1992年在里约热内卢签署的联合国《生物多样性公约》（CBD）第8条，号召签约国“要防止引种、控制和消除那些对生态系统、栖息地或物种产生威胁的外来种”。

2.2 火炬树扩散特性讨论

一般认为外来种的传入扩散过程分为传入、定植（殖）和扩散3个阶段，但有人对此进行了更为细致的划分，如传入期、归化期、促进期、停滞期、扩张期、与本地生物互动期和稳定期等，虽然很多人承认入侵过程中存在有停滞期，但有关停滞期出现在哪一个阶段，也有不同的认识，有人认为在传入和定植之间有停滞现象，而更多的人认为在定植和扩散之间存在停滞期，事实上，每一种入侵种生物都有其自身的入侵特性，扩散过程也不尽一致，不可能有统一的模式准确阐明每一个入侵过程[12]。

我国火炬树作为一种外来树种，目前究竟处于什么阶段呢？是停滞期还是大力扩张期？目前尚无人给于定论。

火炬树从1959年引入我国以来，由于其具有优良的生物学特性，在生产实践中得以广泛应用，也引起了科学工作者们的兴趣，相继开展了深入的研究。如喻晓丽[13]、赵燕军[14]等从光合作用、脯氨酸、丙二醛、植株含水率和生长特性等方面探讨了火炬树的抗旱性。康博文等[15]采用盆栽方法研究了火炬树苗木的耗水特性，结果表明，火炬树的蒸腾耗水速率低于臭柏、紫穗槐和刺槐。曾振玲等[16]认为火炬树适应性很强，其抗旱性与抗寒性都极强。而且从多种生境条件下对火炬树作为一种优良选择树种的地位给与肯定[17-22]。另外火炬树苗木的耐旱性、苗木培育、分泌道的发育解剖学、腺毛的形态结构和发育、组织培养、水源涵养功能、蚂蚁为火炬树传粉和幼苗幼树的分布格局等方面也开展了不同程度的研究[23-29]。

火炬树作为一外来树种，在其耐寒、耐旱、耐瘠薄等抗性方面和生长速度、经济价值方面都受到了人们的肯定，同时其生长速度、扩散方式方面也引起了部分质疑，并在北京地区引起了针锋相对的争论，即北京的火炬树是不是入侵种，在科学家之间有了截然不同的看法；政府决策者也提出了质疑，一些媒体也十分关注。

目前关于火炬树是否构成入侵主要存在两种观点：一种是以中国科学院植物研究所的首席研究员蒋高明先生和北京师范大学的刘全儒先生为首所提出的，他们认为火炬树凭借其惊人的根蘖繁殖和强大的自我保护能力，每3a扩散达6.2～7.5m，严重危害果园、农田、公路、本地生态，应引起高度重视，尽快列入有害物种入侵名单[30]。蒋高明等[31-33]5位科研人员历时1周驱车行驶2000余千米，调查了北京周围9区县的火炬树种植与生长状况，经过他们实地调查发现，在火炬树适宜生长的环境条件下，每种下一棵火炬树，第2年就会发展成100多棵，5a后就会覆盖半径5～8m的所有土地，并表现出强大的竞争力。在延庆四海镇、龙庆峡、怀柔红螺寺等地，种植仅3～5a的火炬树，入侵苗已经向山坡蔓延了30多米，个别地方达到100m。火炬树分布的地方，除了3～5种草本植物外，几乎难以见到本地种；个别地段将所有本地物种都排斥干净。在历城区原山东省委万亩绿化点1993年营造的火炬树、黄栌块状混交林中，如今已难觅黄栌的踪迹，林内火炬树萌蘖苗多达13～49株/m2。火炬树的生长极无章法，种内竞争亦十分激烈，其生长密集处的萌蘖苗由于缺乏生长空间、生长不良而一起死亡，但翌年则又大量萌出新株而再次重复同一过程[1]。这些触目惊心的数字不得不引起人们的高度重视。张明如等从火炬树根蘖分株前后端水平侧根不对称性和生物量分配角度进行了研究，指出火炬树是一侵入性正在表达的外来树种[34-35]。

另一种是中国老科协植物学分会的陈佐忠、董保华、杨宗贵等专家为首所提出的，他们认为火炬树寿命较短，在自然条件下，主要为根蘖繁殖，种子繁殖很少，正因为如此，只要不是人们有意识地大面积栽植，一般不会大面积扩展，并且火炬树可以用于砂石干河床、低山丘陵等条件严酷地区的绿化以及局部地段的景观栽植观赏，不应将火炬树定位入侵种，说是潜在入侵种也有困难[32-33]。他们分析了火炬树具有强阳性、耐瘠薄、耐干旱、易根蘖繁殖（但种子繁殖困难）而具有较强入侵能力、根系分布浅而易倒伏、耐盐碱和秋末叶子变红等生态生物学特性，走访征询了有关应用部门的看法，实地调查了优越（农田、菜地）、优良（河边）、严峻（砂石干河床）和严酷（低丘陵顶部）4种不同生境类型火炬树生长状况，发现火炬树栽植后早期生长（无性）繁殖较快，随生境类型由优越到严酷，生长和繁殖速度下降，且早期的快速生长期缩短；根主要为向前生长的水平根，分布很浅，集中在10～20cm，故易倒伏；自然条件下，主要为根蘖繁殖，繁殖状况与生境有关，种子繁殖很少；郁闭度低时，不影响其它植物生长，郁闭度高时，林下植物很少，由于其生长速度快，影响生长慢的植物生长；作为林下植物，在一定条件下也可生长；去除并非很困难。因此，是困难立地植被恢复的优良树种[36]。张川红等[37]通过小样方法对北京周边造林区火炬树单株和火炬树林分的蒙难繁殖扩散状况进行了调查研究，首先肯定了火炬树旺盛的萌蘖能力，指出其不会对北京当地乔木群落构成威胁，但对灌木的影响还需要进一步研究。火炬树强阳性的生态学特性，树高一般不超过10m和寿命短的特性决定了它只是先锋造林树种，不可能成为顶极群落。

2.3 入侵性的辨证分析

透过表面看本质不难发现，以上两种观点的分歧主要在于火炬树的扩散分布是否对当地生态系统构成致命威胁，是否同意将其划入入侵种行列，但支撑各观点的依据是一致的，都是其扩散速度快、适应能力强等这些优良特性，只不过分析的角度不一样，所以我们应该辨证的看待问题，如马松涛等[38]指出如果用生物入侵的标准和指标来衡量，火炬树不是外来的入侵种，但同时其又表示火炬树未来技术研究方向的重点是通过生物技术手段，来控制或降低火炬树强大的竞争力和扩散能力，实现火炬树的合理调控，从而保持一定区域的物种多样性和景观多样性；张明如等从火炬树根蘖分株前后端水平侧根不对称性和生物量分配角度研究了其根蘖繁殖特性，同时也表明火炬树是一侵入性正在表达的外来树种[34-35]；张川红等在指出其不会对北京当地乔木群落构成威胁的同时，也肯定了火炬树旺盛的萌蘖能力；王海峰等[39]通过野外调查不同立地条件下火炬树的生长状况指出，火炬树在路旁造林中使用会形成单优群落，减少景观多样性和物种多样性，应禁用或谨慎使用，困难立地条件下的火炬树在与乡土树种酸枣的竞争中并没有表现出竞争优势，因此可以作为石质山区困难立地的荒山绿化树种。

3 警惕

植物的入侵主要受到两方面因素的影响[9]，一种是内因。植物外来种的自身特性对入侵、生存和扩展极为重要，有些物种的适应性和耐性强，它们的入侵潜力就大，火炬树引种到中国的半个世纪以来，尽管尚未见有任何逃逸人工生态系统而失去控制的案例发生，亦未见任何有关其入侵性的研究报道，但是一致认为其具有适应性强、生长速度快和根蘖扩散能力极强等特性[37][40-42]。所以说火炬树具备入侵的内在因素。另一种因素是外因，包括人为因素和气候、土壤、水肥等自然因素。如果传入区域立地条件和外来树种实生区类似，而又没有其它因素制约的情况下，极易导致平衡失调，形成入侵。Barlow[43]也指出外来树种入侵的关键是看其在新环境中繁殖、扩散的能力和其种群数量、竞争力等。如黑荆树是优质栲胶的原料树种，在我国的生长一直不如人意，在南非却成为失去控制的“绿癌”；目前我国退耕还林工程之大、生境类型之多、火炬树栽植面积之大会不会导致若干年后火炬树成为中国所谓的“红癌”呢？

尽管火炬树究竟是否构成入侵，没有达成共识，经过激烈的讨论仍然存在两种不同的观点，但将火炬树定义为危险的外来树种，应谨慎使用，这一种看似折中的观点被普遍接受[1][30-35][39][41-42][44]。并且已经开始了火炬树扩散的防控研究[45]。

生物入侵一旦发生，将不可逆转。入侵生物具有双重性，传入初期数量少，分布点也少，一旦早期发现并予以彻底铲除就可以杜绝它的危害和后患。一旦错过了这个时机，数量变得很多，分布得很广，造成了严重的危害，就为时已晚，很难再予以有效的控制。美国昆虫协会组织了数十名专家，经过调研向政府提出了一个报告，其中形象地说如果一旦爆发成灾，那么我们唯一的可选择的策略就是：忍受它所造成的危害，并且改变我们自己的行为予以适应[46]。2001年全球入侵物种计划（Global Invasive Species Program，GISP）主席Waage就指出对生物入侵的预防是比控制爆发更可行更经济的措施。尽管联合国粮农组织关于生物入侵的研究报道了世界不同地区所记录的443种入侵性的木本植物，其中没有火炬树。但也不能排除其正处于入侵表现阶段，不表示它就是100%没问题，只是现在还没有表现出来，如果已经权威性报道了火炬树入侵性，人人都能看出其迅猛发展的劲头下，试问人们还能否及时控制住，会不会像水葫芦、紫茎泽兰、大米草等一样消耗大量的人力、物力、财力而望草（树）兴叹呢？因此，当前情况下，应辨证的看待问题，慎用火炬树，对其扩散特性提高警惕。

4 展望

火炬树的优良特性既是人们所认可又是所担心的。但是在何种生态条件下火炬树才会充分表现出其惊人扩散能力而符合第一种观点入选入侵树种行列，在何种生态条件下它才不会大面积扩散而符合第二种观点成为一普遍认可的绿化或观赏树种，尚不明确，因此急需分生境类型对火炬树生长状况、扩散速度以及与生境条件之间的关系进行长期监测，对于我国城市绿化、风景林营建、荒山植被恢复等方面将具有重要的指导意义；另外火炬树母株和子株之间的关系以及其克隆扩散机理也有待深入研究。

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2009-11-05