劉永麗，趙國華，王廣海，張艷華

（河北省木蘭林管局新豐林場，河北 圍場 068452）

火炬樹擴散風險性分析

劉永麗，趙國華，王廣海，張艷華

（河北省木蘭林管局新豐林場，河北 圍場 068452）

火炬樹引入我國半個多世紀以來，表現(xiàn)了優(yōu)良的生物學特性，引起大面積栽植，近年又適逢退耕還林工程，火炬樹開始大量繁殖，成為林業(yè)界專家們討論的焦點，其是否應該劃入入侵樹種行列存在兩種截然不同的觀點，該文論述了火炬樹當前現(xiàn)狀，指出應慎用火炬樹。

火炬樹；風險；擴散

火炬樹（Rhus typhina）在美國被稱為鹿角漆樹，是漆樹科的一種落葉灌木或亞喬木，樹高3～7m。羽狀復葉互生，葉片輕柔，密被茸毛。春夏鮮綠，風舞婆娑；初秋變黃，繼而桔紅，深秋則緋紅一片，遠望猶如丹霞。圓錐花序頂生，黃中透綠。核果表皮被毛，紅至紅褐色，呈火炬狀或金字塔形，聳立于毛茸茸的鹿角狀的枝頭，秋冬的火炬樹，緣于果實形狀，無葉無花也動人。

火炬樹于1629年從野生狀態(tài)轉(zhuǎn)入人為馴化，其中兩個園藝品種從19世紀起便在歐美國家廣泛栽培，地理分布寬，生態(tài)幅度廣，跨越寒溫帶、溫帶和亞熱帶。我國植物學家于1959年將火炬樹從美國引入我國，半個世紀以來，已從北京陸續(xù)推廣至華北、西北、東北、華中和西南許多省區(qū)。為什么火炬樹不僅在中國而且在世界其他許多國家也被如此廣泛栽培呢？當然不僅僅由于它在春夏季節(jié)具有優(yōu)雅嫵媚的形態(tài)和秋冬時分呈現(xiàn)火焰般熱烈的色彩，更主要的是因為具有優(yōu)良的生物學和生態(tài)學特性。

1 優(yōu)良特性

1.1 適應性強

火炬樹能夠適應嚴酷的立地條件。既能在肥沃的土壤中生長，也能在黃粘土加鵝卵石的土壤中生存，既能在瘠薄的土壤中生長，也能在建筑垃圾以及干旱缺水的煤渣垃圾上生長，耐旱性極強，抗寒性也極強，當氣溫達-36～-38℃，與火炬樹仍安然無恙。并且至今在火炬樹上尚未發(fā)現(xiàn)有大面積的病害現(xiàn)象[1]。

1.2 根系發(fā)達

大多數(shù)根系多集中在地表以下15～40cm深的淺土層里，經(jīng)對栽植6a生的火炬樹根系的觀察，根系生長最遠點可達7m；根系的穿透能力極強，經(jīng)調(diào)查火炬樹母樹栽在圍墻里邊，3年后圍墻外邊也長出了許多火炬樹苗。

1.3 萌蘗能力強

火炬樹根系不僅擴散范圍廣，而且具有很強的根蘗能力，自然繁殖能力快，造林成活率高，可以不斷形成大量的根蘗苗。每一條主根上的側(cè)根所長到之處，第2年春天都能長出許多小樹苗，根系占地面積達100m2以上，地上部6a共生長出了230多棵苗[2]。

1.4 生長速度快

火炬樹具有前期生長快，后期生長萎縮緩慢的特性。生長速度較快時期是1～5a，6年以后，枝條生長長度明顯減緩，粗度生長明顯下降，1a生樹年生長量最高267cm，平均223cm；6～9a生的樹每年新增生長量35～47cm[2]。

1.5 經(jīng)濟價值

火炬紅色素是一種穩(wěn)定的天然色素品種，對光、熱、酸、氧和金屬離子等影響均具有很好的耐受性，某些質(zhì)量指標優(yōu)于目前暢銷的色素品種，火炬紅色素色澤自然，著色強，適用于水果飲料、碳酸飲料、酒飲料、糖果、果醬、蛋糕及化妝品著色，特別適宜高酸性食品的著色?；鹁婕t色素尚含有多種對人體有益的微量元素，并具有抗菌消炎、保膽保肝、清瘀降脂等祛病功效，可謂保健色素[3]；火炬樹果實內(nèi)含化學成分豐富，便于提取，其果皮中脂肪酸含量高達26.9%，蛋白質(zhì)也很高，經(jīng)測定含有氨基酸約15種，脂肪酸10種，另外還含有檸檬酸、花青素和維生素C，這些都具有很高的營養(yǎng)價值；種子含油蠟，可制肥皂和蠟燭等[4]；火炬樹葉子的甲醇提取物抗氧化性比較顯著，可以開發(fā)為食品添加劑，用于防止油脂氧化而導致的食品變質(zhì)[5-6]。

火炬樹還是優(yōu)良的薪材樹種，對其進行灌木狀經(jīng)營可獲較高的薪材量，其熱值20444kJ/kg，高于傳統(tǒng)的刺槐（19025kJ/kg），高于國家確定的優(yōu)良薪材熱值標（17585kJ/kg）；另外，火炬樹樹葉單寧含量高，是生產(chǎn)栲膠的優(yōu)質(zhì)原料，而且這種栲膠屬混合類栲膠，應用領(lǐng)域比較廣泛[7-8]；

2 生物擴散

2.1 外來種與入侵種

一個樹種，當它被引種栽培在其自然分布區(qū)（過去和現(xiàn)在的）以外的地區(qū)（無論是國內(nèi)還是國外）時，在新的栽培區(qū)則被稱為外來樹種[9]。

外來樹種一般具有重要的經(jīng)濟價值、環(huán)境價值和美學價值，廣泛應用于人工林營建，退化土地恢復和景觀建設(shè)，世界上成功地引種和應用外來樹種的例證不勝枚舉。中國成功引種原產(chǎn)南美的橡膠樹打破了美國20世紀50年代的經(jīng)濟封鎖，建立和發(fā)展了我國的橡膠工業(yè)；我國人工林的1/4是使用桉樹、相思、南方松和歐美楊營建的，在西北黃土高原和丘陵地區(qū)大面積栽培的北美刺槐，在華東與華南沿海地區(qū)構(gòu)筑“綠色長城”的澳洲木麻黃，都是國家重點森林生態(tài)工程和環(huán)境建設(shè)中不可或缺的重要樹種。

然而，在特定的自然環(huán)境和社會經(jīng)濟條件下，某些外來樹種可能會表現(xiàn)出生物入侵性，對新分布區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能造成了明顯的損害和影響，也有人稱之為“生物污染”[10]。如在美國，外來物種的擴散是導致生物多樣性降低的第二大原因，影響到瀕危物種的49%；在夏威夷，接近100%的瀕危物種受到外來物種的威脅。美國每年與人侵物種相關(guān)的損失達1230億美元，其中植物人侵占了很大的比例[9]。我國四川涼山的“飛機草”紫莖澤蘭在其發(fā)生區(qū)大肆排擠本地植物、侵占宜林荒山、影響林木生長和更新；南方江河湖泊的水葫蘆也導致各水域警報頻傳，僅打撈費用就超過1億元[11]。

因此，1992年在里約熱內(nèi)盧簽署的聯(lián)合國《生物多樣性公約》（CBD）第8條，號召簽約國“要防止引種、控制和消除那些對生態(tài)系統(tǒng)、棲息地或物種產(chǎn)生威脅的外來種”。

2.2 火炬樹擴散特性討論

一般認為外來種的傳入擴散過程分為傳入、定植（殖）和擴散3個階段，但有人對此進行了更為細致的劃分，如傳入期、歸化期、促進期、停滯期、擴張期、與本地生物互動期和穩(wěn)定期等，雖然很多人承認入侵過程中存在有停滯期，但有關(guān)停滯期出現(xiàn)在哪一個階段，也有不同的認識，有人認為在傳入和定植之間有停滯現(xiàn)象，而更多的人認為在定植和擴散之間存在停滯期，事實上，每一種入侵種生物都有其自身的入侵特性，擴散過程也不盡一致，不可能有統(tǒng)一的模式準確闡明每一個入侵過程[12]。

我國火炬樹作為一種外來樹種，目前究竟處于什么階段呢？是停滯期還是大力擴張期？目前尚無人給于定論。

火炬樹從1959年引入我國以來，由于其具有優(yōu)良的生物學特性，在生產(chǎn)實踐中得以廣泛應用，也引起了科學工作者們的興趣，相繼開展了深入的研究。如喻曉麗[13]、趙燕軍[14]等從光合作用、脯氨酸、丙二醛、植株含水率和生長特性等方面探討了火炬樹的抗旱性?？挡┪牡萚15]采用盆栽方法研究了火炬樹苗木的耗水特性，結(jié)果表明，火炬樹的蒸騰耗水速率低于臭柏、紫穗槐和刺槐。曾振玲等[16]認為火炬樹適應性很強，其抗旱性與抗寒性都極強。而且從多種生境條件下對火炬樹作為一種優(yōu)良選擇樹種的地位給與肯定[17-22]。另外火炬樹苗木的耐旱性、苗木培育、分泌道的發(fā)育解剖學、腺毛的形態(tài)結(jié)構(gòu)和發(fā)育、組織培養(yǎng)、水源涵養(yǎng)功能、螞蟻為火炬樹傳粉和幼苗幼樹的分布格局等方面也開展了不同程度的研究[23-29]。

火炬樹作為一外來樹種，在其耐寒、耐旱、耐瘠薄等抗性方面和生長速度、經(jīng)濟價值方面都受到了人們的肯定，同時其生長速度、擴散方式方面也引起了部分質(zhì)疑，并在北京地區(qū)引起了針鋒相對的爭論，即北京的火炬樹是不是入侵種，在科學家之間有了截然不同的看法；政府決策者也提出了質(zhì)疑，一些媒體也十分關(guān)注。

目前關(guān)于火炬樹是否構(gòu)成入侵主要存在兩種觀點：一種是以中國科學院植物研究所的首席研究員蔣高明先生和北京師范大學的劉全儒先生為首所提出的，他們認為火炬樹憑借其驚人的根蘗繁殖和強大的自我保護能力，每3a擴散達6.2～7.5m，嚴重危害果園、農(nóng)田、公路、本地生態(tài)，應引起高度重視，盡快列入有害物種入侵名單[30]。蔣高明等[31-33]5位科研人員歷時1周驅(qū)車行駛2000余千米，調(diào)查了北京周圍9區(qū)縣的火炬樹種植與生長狀況，經(jīng)過他們實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在火炬樹適宜生長的環(huán)境條件下，每種下一棵火炬樹，第2年就會發(fā)展成100多棵，5a后就會覆蓋半徑5～8m的所有土地，并表現(xiàn)出強大的競爭力。在延慶四海鎮(zhèn)、龍慶峽、懷柔紅螺寺等地，種植僅3～5a的火炬樹，入侵苗已經(jīng)向山坡蔓延了30多米，個別地方達到100m?；鹁鏄浞植嫉牡胤?，除了3～5種草本植物外，幾乎難以見到本地種；個別地段將所有本地物種都排斥干凈。在歷城區(qū)原山東省委萬畝綠化點1993年營造的火炬樹、黃櫨塊狀混交林中，如今已難覓黃櫨的蹤跡，林內(nèi)火炬樹萌蘗苗多達13～49株/m2?；鹁鏄涞纳L極無章法，種內(nèi)競爭亦十分激烈，其生長密集處的萌蘗苗由于缺乏生長空間、生長不良而一起死亡，但翌年則又大量萌出新株而再次重復同一過程[1]。這些觸目驚心的數(shù)字不得不引起人們的高度重視。張明如等從火炬樹根蘗分株前后端水平側(cè)根不對稱性和生物量分配角度進行了研究，指出火炬樹是一侵入性正在表達的外來樹種[34-35]。

另一種是中國老科協(xié)植物學分會的陳佐忠、董保華、楊宗貴等專家為首所提出的，他們認為火炬樹壽命較短，在自然條件下，主要為根蘗繁殖，種子繁殖很少，正因為如此，只要不是人們有意識地大面積栽植，一般不會大面積擴展，并且火炬樹可以用于砂石干河床、低山丘陵等條件嚴酷地區(qū)的綠化以及局部地段的景觀栽植觀賞，不應將火炬樹定位入侵種，說是潛在入侵種也有困難[32-33]。他們分析了火炬樹具有強陽性、耐瘠薄、耐干旱、易根蘗繁殖（但種子繁殖困難）而具有較強入侵能力、根系分布淺而易倒伏、耐鹽堿和秋末葉子變紅等生態(tài)生物學特性，走訪征詢了有關(guān)應用部門的看法，實地調(diào)查了優(yōu)越（農(nóng)田、菜地）、優(yōu)良（河邊）、嚴峻（砂石干河床）和嚴酷（低丘陵頂部）4種不同生境類型火炬樹生長狀況，發(fā)現(xiàn)火炬樹栽植后早期生長（無性）繁殖較快，隨生境類型由優(yōu)越到嚴酷，生長和繁殖速度下降，且早期的快速生長期縮短；根主要為向前生長的水平根，分布很淺，集中在10～20cm，故易倒伏；自然條件下，主要為根蘗繁殖，繁殖狀況與生境有關(guān)，種子繁殖很少；郁閉度低時，不影響其它植物生長，郁閉度高時，林下植物很少，由于其生長速度快，影響生長慢的植物生長；作為林下植物，在一定條件下也可生長；去除并非很困難。因此，是困難立地植被恢復的優(yōu)良樹種[36]。張川紅等[37]通過小樣方法對北京周邊造林區(qū)火炬樹單株和火炬樹林分的蒙難繁殖擴散狀況進行了調(diào)查研究，首先肯定了火炬樹旺盛的萌蘗能力，指出其不會對北京當?shù)貑棠救郝錁?gòu)成威脅，但對灌木的影響還需要進一步研究。火炬樹強陽性的生態(tài)學特性，樹高一般不超過10m和壽命短的特性決定了它只是先鋒造林樹種，不可能成為頂極群落。

2.3 入侵性的辨證分析

透過表面看本質(zhì)不難發(fā)現(xiàn)，以上兩種觀點的分歧主要在于火炬樹的擴散分布是否對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)構(gòu)成致命威脅，是否同意將其劃入入侵種行列，但支撐各觀點的依據(jù)是一致的，都是其擴散速度快、適應能力強等這些優(yōu)良特性，只不過分析的角度不一樣，所以我們應該辨證的看待問題，如馬松濤等[38]指出如果用生物入侵的標準和指標來衡量，火炬樹不是外來的入侵種，但同時其又表示火炬樹未來技術(shù)研究方向的重點是通過生物技術(shù)手段，來控制或降低火炬樹強大的競爭力和擴散能力，實現(xiàn)火炬樹的合理調(diào)控，從而保持一定區(qū)域的物種多樣性和景觀多樣性；張明如等從火炬樹根蘗分株前后端水平側(cè)根不對稱性和生物量分配角度研究了其根蘗繁殖特性，同時也表明火炬樹是一侵入性正在表達的外來樹種[34-35]；張川紅等在指出其不會對北京當?shù)貑棠救郝錁?gòu)成威脅的同時，也肯定了火炬樹旺盛的萌蘗能力；王海峰等[39]通過野外調(diào)查不同立地條件下火炬樹的生長狀況指出，火炬樹在路旁造林中使用會形成單優(yōu)群落，減少景觀多樣性和物種多樣性，應禁用或謹慎使用，困難立地條件下的火炬樹在與鄉(xiāng)土樹種酸棗的競爭中并沒有表現(xiàn)出競爭優(yōu)勢，因此可以作為石質(zhì)山區(qū)困難立地的荒山綠化樹種。

3 警惕

植物的入侵主要受到兩方面因素的影響[9]，一種是內(nèi)因。植物外來種的自身特性對入侵、生存和擴展極為重要，有些物種的適應性和耐性強，它們的入侵潛力就大，火炬樹引種到中國的半個世紀以來，盡管尚未見有任何逃逸人工生態(tài)系統(tǒng)而失去控制的案例發(fā)生，亦未見任何有關(guān)其入侵性的研究報道，但是一致認為其具有適應性強、生長速度快和根蘗擴散能力極強等特性[37][40-42]。所以說火炬樹具備入侵的內(nèi)在因素。另一種因素是外因，包括人為因素和氣候、土壤、水肥等自然因素。如果傳入?yún)^(qū)域立地條件和外來樹種實生區(qū)類似，而又沒有其它因素制約的情況下，極易導致平衡失調(diào)，形成入侵。Barlow[43]也指出外來樹種入侵的關(guān)鍵是看其在新環(huán)境中繁殖、擴散的能力和其種群數(shù)量、競爭力等。如黑荊樹是優(yōu)質(zhì)栲膠的原料樹種，在我國的生長一直不如人意，在南非卻成為失去控制的“綠癌”；目前我國退耕還林工程之大、生境類型之多、火炬樹栽植面積之大會不會導致若干年后火炬樹成為中國所謂的“紅癌”呢？

盡管火炬樹究竟是否構(gòu)成入侵，沒有達成共識，經(jīng)過激烈的討論仍然存在兩種不同的觀點，但將火炬樹定義為危險的外來樹種，應謹慎使用，這一種看似折中的觀點被普遍接受[1][30-35][39][41-42][44]。并且已經(jīng)開始了火炬樹擴散的防控研究[45]。

生物入侵一旦發(fā)生，將不可逆轉(zhuǎn)。入侵生物具有雙重性，傳入初期數(shù)量少，分布點也少，一旦早期發(fā)現(xiàn)并予以徹底鏟除就可以杜絕它的危害和后患。一旦錯過了這個時機，數(shù)量變得很多，分布得很廣，造成了嚴重的危害，就為時已晚，很難再予以有效的控制。美國昆蟲協(xié)會組織了數(shù)十名專家，經(jīng)過調(diào)研向政府提出了一個報告，其中形象地說如果一旦爆發(fā)成災，那么我們唯一的可選擇的策略就是：忍受它所造成的危害，并且改變我們自己的行為予以適應[46]。2001年全球入侵物種計劃（Global Invasive Species Program，GISP）主席Waage就指出對生物入侵的預防是比控制爆發(fā)更可行更經(jīng)濟的措施。盡管聯(lián)合國糧農(nóng)組織關(guān)于生物入侵的研究報道了世界不同地區(qū)所記錄的443種入侵性的木本植物，其中沒有火炬樹。但也不能排除其正處于入侵表現(xiàn)階段，不表示它就是100%沒問題，只是現(xiàn)在還沒有表現(xiàn)出來，如果已經(jīng)權(quán)威性報道了火炬樹入侵性，人人都能看出其迅猛發(fā)展的勁頭下，試問人們還能否及時控制住，會不會像水葫蘆、紫莖澤蘭、大米草等一樣消耗大量的人力、物力、財力而望草（樹）興嘆呢？因此，當前情況下，應辨證的看待問題，慎用火炬樹，對其擴散特性提高警惕。

4 展望

火炬樹的優(yōu)良特性既是人們所認可又是所擔心的。但是在何種生態(tài)條件下火炬樹才會充分表現(xiàn)出其驚人擴散能力而符合第一種觀點入選入侵樹種行列，在何種生態(tài)條件下它才不會大面積擴散而符合第二種觀點成為一普遍認可的綠化或觀賞樹種，尚不明確，因此急需分生境類型對火炬樹生長狀況、擴散速度以及與生境條件之間的關(guān)系進行長期監(jiān)測，對于我國城市綠化、風景林營建、荒山植被恢復等方面將具有重要的指導意義；另外火炬樹母株和子株之間的關(guān)系以及其克隆擴散機理也有待深入研究。

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2009-11-05