良種選育論文:樟樹資源開發思索

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良種選育論文:樟樹資源開發思索

本文作者:曾令海 連輝明 張謙 蔡靜如 蔡燕靈 周立華 何波祥 何立平 藍燕群 林國陜 單位:廣東省林業科學研究院

資源分布及生物學特性

在中國,可供木材和樟油提取的資源已經極為有限。目前,天然分布的樟樹大都是低產低質次生林,且多為零星分布,可利用的資源甚少。較好的樟樹一般都是房前屋后的風水林、城市景觀和道路綠化樹木。近年來,隨著環保意識和商品林建設能力的提高,大規模造林綠化廣泛開展,樟樹人工林開始大量發展。樟樹為常綠大喬木,樹高可達50m,具芳香味,樹冠呈傘型。樹皮呈深褐色,有深的縱裂。葉為卵型或橢圓形,單葉互生,薄革質,先端尖而平滑無毛,3條主脈,約長7~10cm、寬為3~5cm左右,葉面波狀,葉先銳微凸,表面光滑、無毛而有光澤,離基三出脈,葉背則略帶白色,側脈及支脈腋脈有腺窩,葉柄長約1.5cm,即將掉落時常變成紅色?;橐干ㄐ?,花期在每年春天,多集中于2~5月,綠白色小花,圓錐花序腋生于枝頂端,具6枚花被片,花被片外無毛,內面密披短柔毛,有藥雄蕊9枚。果實成熟于11~12月(東部7~10月),小球狀,黑色,直徑6mm,果托頂端平截。心材黃赭色,邊材淡色,材質輕軟,粗糙易破裂,易加工,刨削時香氣強。樹干木材比重0.64,全株各部分皆可供制造樟腦及樟腦油。樟樹適合生長于年平均氣溫16℃以上、1月平均氣溫5℃以上、絕對最低溫-7℃以上、年降水量大于1000mm的環境。在土層深厚、濕潤肥沃的酸性到中性沙質壤土、輕粘壤土或沖積土中樟樹生長較好,人工造林以山坡中下部或山谷緩坡為宜,忌干燥貧瘠石礫地。人工栽培,幼苗宜庇蔭,高生長至1m后需光量逐步增強。1~2年生幼苗易受凍害,之后抗寒能力增強。10~30年間高生長較快,胸徑生長一般在10~40年,材積50~60年。樟樹樹冠濃密,分枝低,主干較矮,根系發達,主根粗壯,壽命長可達上千年[5-6]。

利用

樟樹的利用主要在生態、木材和副產品開發三方面。樟樹樹冠發達,對空氣污染的抗污力極強,有吸灰、清新空氣和吸收噪音的功效,是良好的環境綠化樹種,非常適合用作城市、居住區綠化和行道樹種;樟樹林落葉豐富、且地下部分有強大的根系,也是水土保育的良好樹種。樟樹林生物量大,固碳能力強,生態效益好。臺灣樟樹每公頃全株生物量平均約92.52t•hm-2,含碳量約43.48t•hm-2,而其碳量年增長率約為6%[7];18年生樟樹人工林分生物量為111.08t•hm-2[8];樟樹林年凈生產力為9.55t•hm-2,有機碳年凈固定量為4.98t•hm-2[9]。樟樹是家具、建筑、造船和工藝品雕刻等的上等用材。樟樹木材具怡人的樟腦芳香氣味,木材心、邊材區分明顯,心材為黃褐色,邊材淡色,光澤強。木材年輪稍明顯,氣孔稀疏散狀分布,單獨或2~3個徑向復管孔排列??v向薄膜細胞成圍孔或翼狀排列。樟樹5個品系纖維長度為1117~1202μm,寬度為22.56~24.56μm,纖維直徑為14.27~15.91μm,壁厚為4.14~4.47μm,壁腔比為0.55~0.62,腔徑比為0.58~0.65,長寬比值為46.9~53.4,纖維寬度中等,胞腔直徑遠大于壁厚,壁腔比和腔徑比適中,長寬比較大[10]。木材具螺旋紋理或交錯紋理,結構細而均。材質軟硬程度屬中等,收縮率極小,強度低,沖擊韌性中等,易干燥,干燥狀況良好,不易反翹及干裂。

在水中及地上耐朽性強,膠合性佳。刨削、研磨及其他加工容易,切削出來的弦切面具有美麗紋理,但木材有腐蝕鐵釘之作用。樟樹副產品廣泛應用于醫藥、食品、保健、香料和工業行業,是重要的生產生活資源,也為林農提供了生活來源。樟樹根、莖、枝、葉都含有樟腦和樟油,此外還含有桉葉素、黃樟素、芳樟醇、松油醇、檸檬醛等化學物質[11]。樟樹根中樟腦和樟腦油的含量約2%~4%,枝、葉中的含量為1%~3%,且樹齡越大含量越高。每公頃樟樹一般每年可產芳樟醇105~120kg,每千克售價約40元,年產值為4200~4800元•hm-2。人工栽培的優質樟樹林每公頃每年可產芳樟醇200~300kg,每千克售價85~90元,產值可達17000~27000元•hm-2,與普通樟樹相比每年每公頃產值提高12800~22200元[12]。根據《本草綱目》記載,樟腦是一種性微溫、味辛的傳統中藥材,具有祛風濕、通經絡、止痛、助消化、行氣血、利關節之效,中醫用來治療疹癬、風濕痹痛、心腹冷痛、霍亂腹脹、宿食不消、跌打損傷等;西醫用作強心針、治療皮膚病和神經衰弱癥?,F代部分皮膚止癢劑、中樞神經興奮劑中亦有樟腦之成分。古時婦女常用一個瓶子裝樟腦,放在身旁提神用。樟腦還可制作香料、防腐劑等。泰雅族婦女產后更用它來沐浴,所以就有了樟腦皂、樟腦膏、樟腦條等產品的問世。1890年,臺灣用樟腦為原料制成賽璐珞(Celluloid),廣泛使用在梳子、鈕扣、膠卷和玩具上,賽路珞工業的蓬勃發展使臺灣一度成為樟腦王國[13]。從樟樹提取的天然冰片在醫藥、香料、食品方面用途廣泛,需求量遠遠超過供給量,上世紀90年代以前,我國天然冰片一直依靠印度尼西亞進口。上世紀80年我國發現新型樟樹———龍腦樟,從中可以提取天然冰片的替代品———右旋龍腦(d-龍腦),逐漸改變了天然冰片依賴進口的局面。上世紀80年代我國藥用天然冰片每年需用量就達80t,目前國內藥用天然右旋龍腦的市場用量已達500t,而實際進口量卻遠遠不足,因此藥用天然右旋龍腦的國內市場供給嚴重短缺,供與求存在著較大缺口,且每年國內市場對該藥品的需求量將增加15%,龍腦樟的開發利用潛力和經濟效益極為顯著[14-17]。

良種選育研究進展

根據培育目標,樟樹的良種選育主要有三個方向:一是以速生豐產為目標的用材優良品系選育;二是以樟油產量和質量為目標的性狀選育;三是以冠型、生長和抗性為主的城市、居住區和道路綠化等為目標的選育。樟樹的人工栽培歷史雖然較早,但科學意義上的良種選育仍然做得不多,起步較晚。1996年,中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所任華東與姚小華等開展了樟樹的種源和家系選擇研究[18-23],選擇種源20個、家系180個。中國大陸47個產地的樟樹種子經聚類分析被劃分為6個種群,即以浙江龍泉、福建南平為代表的甌江流域、武夷山東部種群;以廣西南丹為代表的南嶺山地三江流域種群;以宜昌、??跒榇淼恼翗溥吘壏N群;以新寧、連州為代表的南嶺五嶺山地種群;以仁化、梅縣、全州為代表的南亞熱帶種群及以上饒、富陽、漣源、懷化、武漢為代表的長江中下游種群[18]。苗木性狀和地理、氣候因子的相關分析表明,苗高與種源緯度顯著負相關[19]。任華東等采用無約束指數選擇法評定了50個樟樹種源的綜合表現,通過分析樟樹苗期生物量、地徑及苗高等相關性狀的差異,篩選出廣東連州等5個苗期表現優良的種源[21]。#p#分頁標題#e#

姚小華等對長江中下游地區4處試驗林的研究表明,種源與地點交互作用達到極顯著水平、生長優良且具較高穩定性的種源有福建邵武、廣西全州、貴州銅仁、道真、湖南郴州、湖北蒲圻;幼年期香樟樹高、胸徑生長與經度呈極顯著負相關,凍害與緯度呈極顯著負相關;根據家系的生長與適應性表現選擇出36個優良家系,其樹高增加10%~49%,地徑增加10%~84%;根據香樟適應性和生長表現,進行種源區劃分,將香樟種源區劃分為北帶種源區、中部種源區和南帶種源區[23]。1999年冬華南地區遭受嚴重寒害,造成了大面積桉樹受災,引起了廣東林業管理部門對鄉土闊葉樹種培育的重視,廣東省林業科學研究院開始了對樟樹等鄉土闊葉樹種的良種選育研究。2003年,廣東省林業科技推廣總站組織樟樹良種選育和遺傳改良科技協作攻關網絡,有17個市34個縣(區)的科研、推廣、生產單位參加,在廣東省全分布區選擇樟樹優樹324株,收集種源5個和優樹176株,2005年在河源東江林場、梅州梅南林場、韶關乳源林業科學研究所、陽江陽春營建種源、優樹無性系和半同胞子代測定林500多畝。2009年,筆者開展了樟樹優良品系組織培養快繁技術研究,并成功實現樟樹組培規模擴繁,2010年進入產業化生產。2010年測定數據分析表明,5年生樟樹平均樹高為5.29m,胸徑為6.57cm,篩選的2個優良種源樹高、胸徑和材積的平均增益分別為1.29%,4.16%和7.42%,20個優良家系樹高、胸徑和材積的增益分別為11.66%,18.81%和45.29%,優良家系的20株優良單株樹高、胸徑和材積的增益為29.32%,78.04%和223.71%。2010年國家林業局認定廣東省林業科學研究院“香樟優良種源、家系選擇及繁育技術”為科技成果。在以樟油為目標性狀的良種選育中,芳樟醇型和龍腦型樟的選育研究較多。上世紀80年代以來,福建選擇和收集當地樟樹優良種質材料359份,其中包括種源25個、優樹146株、古樟65株。彭東輝對146個樟樹母株進行生化型分析,劃分為芳樟型、腦樟型、桉樟型以及不明物型四個化學型[12]。

趙剛對福建的505組樟油氣相色譜分析,并根據得油率和主要精油成分的含油率篩選出四種類型即芳樟醇型、桉葉油素型、樟腦型和黃樟油素型的香樟優良單株[24]。劉雁和陳登雄等在閩北地區選出了多株芳樟醇含量較高的優樹,其中最高含量達92.3%[25-26]。臺灣的簡文樹等也進行了高含油量樟樹品系的選擇與推廣的研究[27]。廣西樟樹芳樟醇型樟樹育種方面也做了一些探索,王以紅等在廣西的香樟自然分布區及香樟人工林中篩選出10株芳樟醇型香樟優良單株,培育出廣林香樟90號(GLC-90)、廣林香樟95號(GLC-95)、廣林香樟100號(GLC-100)和廣林香樟101號(GLC-101)4個優株的組培和扦插繁殖苗木進行無性系造林[28]。枝、葉樟油含量及性狀評價結果表明,無性系能較好保持母樹的優良性狀,說明其性狀受遺傳基因控制。莫建光等對廣西芳樟醇型樟樹枝葉含油率及其主要成分含量的變異進行研究,發現芳樟醇型樟樹不同部位的精油含量及精油的化學成分含量有較大差異,葉含油率高于樹枝[29]。段博莉研究5個種源50個家系葉片精油及其主要成分的遺傳變異規律,結果表明樟樹葉片含油率和精油中桉葉油素含量在種源間的差異達到了極顯著水平,種源內家系間的差異不顯著;桉葉油素、松油醇含量在種源間存在著極顯著差異,樟腦含量存在顯著差異,芳樟醇和龍腦含量差異不顯著[30]。目前已發現的含有天然冰片(右旋龍腦)的植物中,龍腦樟是鮮葉精油和精油中右旋龍腦含量最高的樟樹類型。龍腦樟在樟樹中比例極少,約萬分之一。龍腦樟于1986年被江西省吉安市林業科學研究所在樟樹資源調查中首次發現,1988年孫秀泉在湖南省新晃侗族自治縣也有發現。2009年,龍腦樟被列為“國家新品種保護樹種”。通過無性繁殖和矮林作業經營,湖南和江西已經形成天然冰片加工產業[31-40]。樟樹枝葉茂密,冠大蔭濃,樹姿雄偉,能吸煙滯塵、抗污染力強,有吸灰、吸噪音的功效,在城市綠化、居民區和農村房前屋后被廣泛應用。庭院和道路綠化樹種選育,主要在樹型、冠型、速生和抗性方面。

問題與展望

樟樹在中國是廣為人知的珍貴用材、精油提取和園林景觀樹種,經濟價值高,環境保護意義大。在中國資源分布地域跨度大,是南方典型的地帶性鄉土樹種。由于過去的過度利用,目前天然林已相當稀少,且普遍低質低產,缺乏效益。近年來,隨著中國的造林綠化的大規模展開,樟樹人工林面積不斷擴大,但除園林綠化和少量商業性經營樟油原料林基地外,大部分造林苗木的種子都來自未經選擇的低質低產林木,生產力低、質量差,開發利用樟樹優質資源,產能潛力大,對提高農村、農民經營的經濟效益和林業產業升級都有十分重要的意義。

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