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火炬树扩散风险性分析



全 文 :河北林业科技第 1期 2010年 2月
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]。
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)
收稿日期:2009-11-05
摘要: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。
关键词:火炬树;风险;扩散
中图分类号:S792.97 文献标识码:A 文章编号:1002-3356(2010)01-0043-04
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DOI:10.16449/j.cnki.issn1002-3356.2010.01.060
河北林业科技第 1期 2010年 2月
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
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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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