全 文 ： 第 4期
2006年 12月
山 西 林 业 科 技
SHANXI FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY
No. 4
Dec. 2006
外来种火炬树研究综述
王海峰1 ,翟明普 1 ,马长明 2
( 1.北京林业大学资源与环境学院 ,北京 100083; 2. 河北林业科学研究院 ,河北 石家庄 050061)
摘 要: 外来种火炬树引入后所表现出来的优良特性 ,继而引起现在大面积的栽植 ,导致火炬树大量的繁殖 ,这样
火炬树可能由一个外来种变为一个生物入侵种 ,所以我们应当吸取国内外入侵种造成生物灾难的教训 ,对火炬树
大量种植后对生态环境可能产生的不良后果做出生物预警。
关键词: 外来种 ; 火炬树 ; 生物入侵 ; 生物预警
中图分类号: Q143+ . 3 文献标识码: A 文章编号: 1007-726X ( 2006) 04-0011-04
Summary for Studies on Exotic Species-Rhus typhina
WANG Hai-feng1 , ZHAI Ming-pu1 , MA Chang-ming2
( 1. Col lege of Resource and Environment , Bei jing Forestr y Universi ty , 100083 Beij ing , China;
2. Hebei Academy of Forestry Sciences , 050061 Shi jiazhuang , Ch ina )
Abstract: With the deepening o f our country s fo reign exchange and coopera tion, it is inev itable that w e intr oduce
the exotic species because o f social needs. But th e pr ocess could bring some nega tiv e influences, fo r ex ample,
bio tic inva sion. Fir st of a ll, th e paper show s th e per fect cha racte ristics o f Rhus typhina afte r it ha s been
intr oduced. How eve r, in the fo llow ing years, it has been planted at lo ts o f ac res, resulted in the excessiv e
propagation and become a invasiv e species from a exotic species, So it is time fo r us to draw a lesson produced by
invade species causing th e biological disaster both at home and abroad, and we should make bio tic w arning o f bad
consequence caused by the Rhus typhina.
Key words: exo tic species; Rhus typhina L. ; bio tic invasion; bio tic w arning
基金项目:科技部“十五”国家科技攻关计划课题 ( 2001BA510B0405)资助
收稿日期: 2006-04-16;修回日期: 2006-08-23
作者简介: 王海峰 ( 1978- ) ,男 ,河北张北人 ,北京林业大学在读硕士研究生。
随着我国对外经济技术交流的深入。 在农林业
方面的合作与开发在对外交流中占据了重要的位
置 ,尤其在许多优良品种的引入和输出方面为我国
的对外经济交流与合作做出了杰出贡献。 随着合作
的深度和广度的扩大 ,一些外来种逐渐变成入侵种 ,
造成生物入侵 ,尤其在最近几年外来入侵种造成经
济损失和环境破坏的危险性增加 ,不仅给国家带来
了高额的经济损失 ,还造成自然生态系统的结果受
损、功能衰退 ,进一步引起地区景观结构和功能的系
列衰变 ,最终给该地区自然资源的保育、生态环境质
量的维持、社会经济的可持续发展带来无法估量的
损失 ,因此关于外来种的控制、管理、研究和预防显
得格外重要 [1-3 ]。
最近几年国内外学术界关于外来入侵种的研究
很多 ,对一些外来种是否是入侵种也存在许多争论 ,
其中火炬树就是其中之一。学术界分为两派 ,中国科
学院植物所首席科学家蒋高明 ,他认为 ,火炬树作为
一种入侵树种会威胁生态环境 ,可能对今后生态环
境与文化建设产生不利影响。 而中国林科院林研所
研究员、中国林学会树木引种驯化专业委员会主任
委员王豁然等 ,认为 ,火炬树经历了很长时间的驯
化 ,并不构成生物入侵性 ,是符合发展的优良绿化树
种。判断火炬树或者一个外来种是不是入侵种 ,一方
面需要考虑随着时间的推移 ,观测和实验引入种本
身具不具有入侵种的特性 ,另一方面还需要界定外
来种栽植地环境的可入侵性 ,只有这两个条件同时
满足才可以判断一个外来种是否在此栽植地变为入
侵种。现在国内对火炬树的研究大多停留在火炬树
的优良特性上 ,对其是否具有生物入侵特性几乎没
有深入研究。
本文介绍外来种火炬树的优良特性及开发利用价
值 ,以及大面积种植后所表现出来的生长特性和其
强大的抗逆性 ,并参考其他生物入侵的研究方法说
明现阶段火炬树是否对环境构成生物入侵的研究 ,
最后对火炬树可能造成的入侵做出预警 [ 4-8 ]。
1 外来种火炬树的引入途径及分布
火炬树 ( Rhus typhina L. ) ,又名加拿大盐肤木 ,
系漆树科盐肤木属的一种小乔木。原产北美 ,中心分
布区自加拿大东南部的魁北克省和安大略省向南延
伸至美国的印第安纳州和艾奥华州以及乔治亚州 ,
北纬 40°～ 47°之间。我国于 1959年由中国科学院植
物研究所引种 , 1974年以来向全国各省区推广种
植。 19世纪末 20世纪初 ,火炬树在华北被广泛栽植
并逐渐在西北乃至长江流域开始引植 ,在退化生境
的植被恢复和城镇及公路两旁绿化选用火炬树。
2 火炬树的优良特性及利用价值
2. 1 保持水土、涵养水源
火炬树根系分布较浅 , 10 cm～ 50 cm。但水平根
分布较长 , 1年生根可达 2. 30 m,且根蘖萌发能力极
强 ,生长快、郁闭早 ,是优良的水土保持先锋树种。据
保定黄安沟试区对 3年生火炬树的实测 ,其树冠截
留降雨量为 11. 3% ～ 25. 5% ,地表径流量比对照
减少 85. 7% ,土壤冲刷量减少 91. 8% [9 ]。庞福生等
对火炬树与侧柏混交林水保效益的研究表明:这种
混交模式可以使两个树种生长所需的养分空间等形
成互补 ,从而可以充分利用有限的资源 [10 ]。 由于其
具有耐干旱耐贫瘠等较强的抗逆能力 ,在公路边、撂
荒地、尾矿地、石质荒山等造林工程中得到广泛的应
用 [11-13 ]。
2. 2 经济价值
火炬树是优良的薪材树种之一 ,对其进行灌木
状经营可获较高的薪材量 ,其热值 20 444 k J/kg ,高
于传统的刺槐 19 025 k J/kg ,高于国家确定的优良
薪材热值标 ( 17 585 k J/kg )。 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。我国栲胶原料资源比较缺
乏 ,因而对火炬树进行母树丰产栽培 ,大力发展火炬
树栲胶具有重要意义 [14 ]。火炬树果实中内含化学成
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 ,另外还含有柠檬酸和花青素 ,这些
都具有很高的营养价值 [ 15] ;火炬树果穗中红色素经
提取试验表明该色素具有耐热、耐光等较好特性 ,是
一种值得开发的色素 [16 ]。与 30多种植物抗氧化活性
相比 ,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 [17 ]。
3 火炬树的生物学特性
3. 1 火炬树的生态幅
一般认为 ,成功的外来种对各种环境的适应幅
度较广 ,对环境有较强的忍耐力 [18 ] ,如耐荫 [ 19 ]、耐贫
瘠 [20, 21 ]、耐污染等。这些特性使外来种在一些环境
中获得对土著种的竞争优势 ,或能占据土著种不能
利用的生态 [22 ] ,从而成功入侵。 火炬树作为一种成
功的外来种具有极强的抗逆能力 ,其具有忍耐干旱、
贫瘠和盐碱 ,且喜光 ,对气温幅度的适应范围较大 ,
并且有人发现其种子在恶劣贮藏环境下经过 12 a,
发芽率仍达到 5. 8% ;当年生弱苗被弃置晾晒 5 d后
遇雨 ,其根部仍能萌出新芽 [23 ]。 其抗胁迫能力也远
大于其他树种 ,除抗旱抗贫瘠外 ,抗寒能力和抗病虫
害能力也相当突出。 火炬树大面积的遭受病虫害很
少 ,据研究报道说仅在少量的地方发现有大造桥虫
和云斑天牛病害现象的发生 [24, 25 ]。总的来说该树种
有非常强的侵占力 ,凡是海拔 500 m～ 3 000 m,年降
水量在 300 mm以上 ,年平均温度在 8℃以上均能够
繁殖。在原产地 ,自然生长海拔 1 300 m～ 2 200 m,
年降水量 800 mm～ 1 200 mm,适应的最高温度
42℃ ,最低温度- 35℃ ,因此具有极广阔的生态幅。
3. 2 火炬树的繁殖和传播特性及竞争能力
由于火炬树具有较强的抗逆性 ,因此在生产实
践中得到广泛的应用。火炬树一旦造林成活后 ,当年
即能萌蘖新株 ,以后逐年增多。蒋高明等 5位科研人
员调查了北京周围 9区县的火炬树种植与生长状
况 ,发现火炬树在适宜其生长的环境条件下 ,每种下
1棵火炬树 ,第 2年就会发展成 100多棵 , 5 a后就会
覆盖半径 5 m～ 8 m的所有土地 ,并表现出强大的竞
争力。火炬树具有强烈的种间竞争能力 ,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株 /m2～ 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 [ 23]。火炬树表
现出如此强大的竞争力关键在于其极强的克隆繁殖
能力。在一般的土壤条件下 ,火炬树完全可以通过克
12 山 西 林 业 科 技 2006年
隆繁殖来建立种群 ,国外有文献进行过详细的报
道 [26-28 ]。鉴于火炬树的这些繁殖特性 ,许多专家建议
北京绿色奥运建设慎用火炬树。
4 火炬树生物入侵性的研究
4. 1 生物入侵概述
关于生物入侵的概念 Cronk和 Ful ler明确定义
了入侵性植物是在自然或半自然生境中自然扩散的
外来植物 ,能对生态系统的组成、结构或进程产生重
要的影响 [29 ]。 随着一些生物入侵案例的不断发生 ,
对于一些外来种是否会转化为入侵种已经引起社会
和学术界的高度重视。 据统计生物入侵每年对美国
造成的损失高达 1 370亿美元 (包括控制费用 ) [30 ]。
在我国据粗略统计 ,几种主要入侵种每年所造成的
损失高达 574亿元。有一个案例指出桉树、松树、金
合欢 ( Acacia )等入侵南非的 Cape省以后 ,其庞大的
耗水量导致当地的水资源大量丧失 ,许多河流完全
断流或变成季节性的河流。 这些变化反过来减少了
当地的农业生产 ,威胁到当地许多植物的生存 [31 ]。
但是由于本地种、外来种及外来入侵种三者之间的
界限并非显而易见。事实上 ,外来种在侵入 1 000 a
后就很难从本地种中区分开来 ,有相当的物种难以
判定是本地种还是外来种。 但常常会出现这样的情
况 ,外来种在侵入之初并不引人注意 ,而是过了几十
年甚至上百年后才大规模爆发造成灾害。 如巴西胡
椒 ( Schinus terebinthi folius ) ,许多年来人们栽种于
院落作为观赏树种 ,并不见产生什么负面影响 ,只是
在 19世纪 40年代末 50年代初突然泛滥成灾 ,至今
人们还无法解释其爆发的真正原因 [32 ]。 由此可见 ,
目前我们所定义的外来种中潜伏着一些未来的入侵
种 ,这也常常是外来种管理上的疏漏之处 ,因为人们
通常只注重那些已经产生危害的入侵种 ,而忽视了
即将出现的入侵种。
4. 2 火炬树生物学特性可能导致的入侵性
火炬树耐旱、耐瘠薄 ,喜光 ,幼期生长迅速 ,繁殖
材料极易解决 ,被认为是水土保持的优良树种 ,因此
火炬树在荒山植被恢复、城市绿化、公路铁路绿化中
被广泛选用。 目前火炬树已在主要引种栽植地区如
北京、河北和山东等不断向四周蔓延扩散 ,占据灌丛
草地 ,并向农田侵入。火炬树克隆繁殖形成居于绝对
优势地位的单优群落已经影响当地种构成落叶灌木
层和草本层在群落中分布 ,导致物种的饱和度降低。
火炬树具有惊人的根蘖繁殖潜力 ,根系一般分布很
浅 ,表层土下 ,盘根错节 ,想要彻底去除是非常困难
的。 张明如等科研人员通过对火炬树克隆植株生长
和生物量特征的研究 ,从生物量的分配角度揭示了
其克隆繁殖的生理基础。 火炬树的生物量分配比例
为树冠大于根系 ,单位长度水平侧根生物量却以子
株前端水平侧根高于子株后端水平侧根 ,由此形成
的生物量冠根复合分配格局成为火炬树克隆繁殖快
速占据新生境的营养物质前提。火炬树具有营养物
质在水平侧根趋前储备的特征 ,为其快速克隆繁殖
准备最小空间间隔的相对充足的营养库 [33 ]。
4. 3 火炬树生物入侵的研究方向
虽然现在认为火炬树具有一般入侵种的特性 ,
但是对火炬树在什么条件下可能发生入侵、入侵的
过程、机理和预测没有人进行过深入的研究 [34, 35 ]。
鉴于生物入侵过程是极其复杂的 ,多年来这一领域
的研究进展较慢 ,多停留在对入侵现象的观察描述
与提出理论假设上。随着对生物入侵研究的深入 ,特
别是 20世纪 90年代以来 ,数学模型、定量实验、生物
技术等研究手段被相继引入这一领域 ,人们对生物
入侵的认识有了很大的提高 ,生物入侵已成为生态
学、生物多样性科学的一个研究热点 [36-39]。我国在生
物入侵方面也做了不少工作 ,但起步较晚 ,对外来种
的研究主要集中在外来种引入试验和较其他本地种
具有优势方面的研究 ,对其在生物入侵方面的研究
集中在生物防治方面。具体到火炬树来说我们应该
借鉴其他生物入侵案例的研究方法 ,结合火炬树的
具体情况 ,从多方面入手。一方面由于研究条件的限
制我们还应该继续采用早期的观察、调查等经典方
法 ,在条件允许的情况下进行大面积、多种立地条件
类型、多种气候条件类型的调查采样 ,从土壤养分
(包括常规元素和微量元素 ) ,土壤水分 ,土壤温度 ,
土壤侵蚀 ,土壤厚度等多方面研究 ,才能得出比较可
信和准确的结论 [40 ]。另一方面我们最好通过比较精
确的设计受控试验、半自然半受控试验来得出一些
比较清晰、明确的结论。在火炬树等外来种的生理生
态特性方面我们应该进行比较研究 ,从外来种与本
地种的光合作用、资源利用效率、表型可塑性、化感
作用、繁殖投入等多方面进行全面系统的研究 [41 ]。
此外 ,根据国外的研究经验 ,数学模型也应被广泛采
用 ,通过分析环境因子与物种的分布建立模型 ,对生
物入侵进行预测 [42-44 ]。
5 结论与预警
影响生物入侵的因素是多种多样的 ,而入侵是
这些因素共同作用后产生的综合结果 ,火炬树也不
13第 4期 王海峰 ,等: 外来种火炬树研究综述
例外。判断其是否为入侵种是一个综合作用的结果 ,
也许在一定条件下其不构成入侵 ,但条件变化后其
又变为入侵种。例如有科研人员研究发现 ,火炬树目
前对北京山区自然、半自然森林生态系统没有产生
入侵危害 [ 45] ,但是我们对它将来可能在不同地域、
不同立地的发展情况也不能大意。因此在不同的个
案中 ,起决定性作用的因子可以是不同的 ,可能单一
因子起主要作用 ,也可能由多方面的因子导致入侵。
可以说生物入侵的机制是高度复杂多样的 ,并没有
一般的、通用的模式 ,火炬树也不例外。
现在对生物入侵机制的研究已不满足于仅找出
哪些因素影响入侵过程 ,而是越来越具体化 ,要进一
步解决这些因子究竟产生什么样的效应 ,这些效应
又是如何影响入侵过程的。发现了这些中间桥梁 ,人
们对入侵机制的认识就更为具体和明朗 ,对可能产
生的后果就可以做出比较合理的预警。由于生物入
侵一旦发生 ,就成为不可逆转的。 1997年成立了专
门应对生物入侵的国际组织—— 全球入侵物种计划
( Global Invasiv e Species Prog ram , GISP)。 2001年
GISP主席 Waage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 ,因为外来种转化为入侵
种是一个小概率事件。由此可见 ,在生物入侵的链式
过程中 ,抓住早期的关键环节 ,即从入侵种的引入到
建立种群实施严格的、科学的监控 ,构建起科学的预
警机制就能在防止生物入侵中起到事半功倍的作
用 [46, 47 ]。因此对于当前火炬树扩散的速度我们应该
有个清醒的认识 ,在生产实践中我们应该注意其栽
植的条件 ,并在其生长过程中进行科学的管理和实
验以及数学模拟 ,只有通过一系列的实验和数学模
拟后 ,我们就可以对火炬树生物入侵做出比较科学
合理的预测: 火炬树是否会由一个外来种变为一个
入侵种 ,哪些生态系统或区域会被火炬树入侵 ,一旦
发生入侵影响程度如何 ,火炬树的扩散态势如何等。
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(下转第 19页 )
14 山 西 林 业 科 技 2006年
强度 ,减少落花、落果 ,经济产量和非经济产量之比
接近于 1∶ 1。
7)枣树专用肥肥效试验结果表明 ,当施肥量升
至 1 470. 54 kg /hm2 ,极显著地提高了枣树的产量和
品质。连续三年平均产量为 4 525. 0 kg /hm2 ,比对照
提高了 49. 56%。
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