良种选育论文:樟树资源开发思索

良种选育论文:樟树资源开发思索

本文作者:曾令海 连辉明 张谦 蔡静如 蔡燕灵 周立华 何波祥 何立平 蓝燕群 林国陕 单位:广东省林业科学研究院

资源分布及生物学特性

在中国,可供木材和樟油提取的资源已经极为有限。目前,天然分布的樟树大都是低产低质次生林,且多为零星分布,可利用的资源甚少。较好的樟树一般都是房前屋后的风水林、城市景观和道路绿化树木。近年来,随着环保意识和商品林建设能力的提高,大规模造林绿化广泛开展,樟树人工林开始大量发展。樟树为常绿大乔木,树高可达50m,具芳香味,树冠呈伞型。树皮呈深褐色,有深的纵裂。叶为卵型或椭圆形,单叶互生,薄革质,先端尖而平滑无毛,3条主脉,约长7~10cm、宽为3~5cm左右,叶面波状,叶先锐微凸,表面光滑、无毛而有光泽,离基三出脉,叶背则略带白色,侧脉及支脉腋脉有腺窝,叶柄长约1.5cm,即将掉落时常变成红色。花为腋生花序,花期在每年春天,多集中于2~5月,绿白色小花,圆锥花序腋生于枝顶端,具6枚花被片,花被片外无毛,内面密披短柔毛,有药雄蕊9枚。果实成熟于11~12月(东部7~10月),小球状,黑色,直径6mm,果托顶端平截。心材黄赭色,边材淡色,材质轻软,粗糙易破裂,易加工,刨削时香气强。树干木材比重0.64,全株各部分皆可供制造樟脑及樟脑油。樟树适合生长于年平均气温16℃以上、1月平均气温5℃以上、绝对最低温-7℃以上、年降水量大于1000mm的环境。在土层深厚、湿润肥沃的酸性到中性沙质壤土、轻粘壤土或冲积土中樟树生长较好,人工造林以山坡中下部或山谷缓坡为宜,忌干燥贫瘠石砾地。人工栽培,幼苗宜庇荫,高生长至1m后需光量逐步增强。1~2年生幼苗易受冻害,之后抗寒能力增强。10~30年间高生长较快,胸径生长一般在10~40年,材积50~60年。樟树树冠浓密,分枝低,主干较矮,根系发达,主根粗壮,寿命长可达上千年[5-6]。

利用

樟树的利用主要在生态、木材和副产品开发三方面。樟树树冠发达,对空气污染的抗污力极强,有吸灰、清新空气和吸收噪音的功效,是良好的环境绿化树种,非常适合用作城市、居住区绿化和行道树种;樟树林落叶丰富、且地下部分有强大的根系,也是水土保育的良好树种。樟树林生物量大,固碳能力强,生态效益好。台湾樟树每公顷全株生物量平均约92.52t•hm-2,含碳量约43.48t•hm-2,而其碳量年增长率约为6%[7];18年生樟树人工林分生物量为111.08t•hm-2[8];樟树林年净生产力为9.55t•hm-2,有机碳年净固定量为4.98t•hm-2[9]。樟树是家具、建筑、造船和工艺品雕刻等的上等用材。樟树木材具怡人的樟脑芳香气味,木材心、边材区分明显,心材为黄褐色,边材淡色,光泽强。木材年轮稍明显,气孔稀疏散状分布,单独或2~3个径向复管孔排列。纵向薄膜细胞成围孔或翼状排列。樟树5个品系纤维长度为1117~1202μm,宽度为22.56~24.56μm,纤维直径为14.27~15.91μm,壁厚为4.14~4.47μm,壁腔比为0.55~0.62,腔径比为0.58~0.65,长宽比值为46.9~53.4,纤维宽度中等,胞腔直径远大于壁厚,壁腔比和腔径比适中,长宽比较大[10]。木材具螺旋纹理或交错纹理,结构细而均。材质软硬程度属中等,收缩率极小,强度低,冲击韧性中等,易干燥,干燥状况良好,不易反翘及干裂。

在水中及地上耐朽性强,胶合性佳。刨削、研磨及其他加工容易,切削出来的弦切面具有美丽纹理,但木材有腐蚀铁钉之作用。樟树副产品广泛应用于医药、食品、保健、香料和工业行业,是重要的生产生活资源,也为林农提供了生活来源。樟树根、茎、枝、叶都含有樟脑和樟油,此外还含有桉叶素、黄樟素、芳樟醇、松油醇、柠檬醛等化学物质[11]。樟树根中樟脑和樟脑油的含量约2%~4%,枝、叶中的含量为1%~3%,且树龄越大含量越高。每公顷樟树一般每年可产芳樟醇105~120kg,每千克售价约40元,年产值为4200~4800元•hm-2。人工栽培的优质樟树林每公顷每年可产芳樟醇200~300kg,每千克售价85~90元,产值可达17000~27000元•hm-2,与普通樟树相比每年每公顷产值提高12800~22200元[12]。根据《本草纲目》记载,樟脑是一种性微温、味辛的传统中药材,具有祛风湿、通经络、止痛、助消化、行气血、利关节之效,中医用来治疗疹癣、风湿痹痛、心腹冷痛、霍乱腹胀、宿食不消、跌打损伤等;西医用作强心针、治疗皮肤病和神经衰弱症。现代部分皮肤止痒剂、中枢神经兴奋剂中亦有樟脑之成分。古时妇女常用一个瓶子装樟脑,放在身旁提神用。樟脑还可制作香料、防腐剂等。泰雅族妇女产后更用它来沐浴,所以就有了樟脑皂、樟脑膏、樟脑条等产品的问世。1890年,台湾用樟脑为原料制成赛璐珞(Celluloid),广泛使用在梳子、钮扣、胶卷和玩具上,赛路珞工业的蓬勃发展使台湾一度成为樟脑王国[13]。从樟树提取的天然冰片在医药、香料、食品方面用途广泛,需求量远远超过供给量,上世纪90年代以前,我国天然冰片一直依靠印度尼西亚进口。上世纪80年我国发现新型樟树———龙脑樟,从中可以提取天然冰片的替代品———右旋龙脑(d-龙脑),逐渐改变了天然冰片依赖进口的局面。上世纪80年代我国药用天然冰片每年需用量就达80t,目前国内药用天然右旋龙脑的市场用量已达500t,而实际进口量却远远不足,因此药用天然右旋龙脑的国内市场供给严重短缺,供与求存在着较大缺口,且每年国内市场对该药品的需求量将增加15%,龙脑樟的开发利用潜力和经济效益极为显著[14-17]。

良种选育研究进展

根据培育目标,樟树的良种选育主要有三个方向:一是以速生丰产为目标的用材优良品系选育;二是以樟油产量和质量为目标的性状选育;三是以冠型、生长和抗性为主的城市、居住区和道路绿化等为目标的选育。樟树的人工栽培历史虽然较早,但科学意义上的良种选育仍然做得不多,起步较晚。1996年,中国林业科学研究院亚热带林业研究所任华东与姚小华等开展了樟树的种源和家系选择研究[18-23],选择种源20个、家系180个。中国大陆47个产地的樟树种子经聚类分析被划分为6个种群,即以浙江龙泉、福建南平为代表的瓯江流域、武夷山东部种群;以广西南丹为代表的南岭山地三江流域种群;以宜昌、海口为代表的樟树边缘种群;以新宁、连州为代表的南岭五岭山地种群;以仁化、梅县、全州为代表的南亚热带种群及以上饶、富阳、涟源、怀化、武汉为代表的长江中下游种群[18]。苗木性状和地理、气候因子的相关分析表明,苗高与种源纬度显著负相关[19]。任华东等采用无约束指数选择法评定了50个樟树种源的综合表现,通过分析樟树苗期生物量、地径及苗高等相关性状的差异,筛选出广东连州等5个苗期表现优良的种源[21]。#p#分页标题#e#

姚小华等对长江中下游地区4处试验林的研究表明,种源与地点交互作用达到极显著水平、生长优良且具较高稳定性的种源有福建邵武、广西全州、贵州铜仁、道真、湖南郴州、湖北蒲圻;幼年期香樟树高、胸径生长与经度呈极显著负相关,冻害与纬度呈极显著负相关;根据家系的生长与适应性表现选择出36个优良家系,其树高增加10%~49%,地径增加10%~84%;根据香樟适应性和生长表现,进行种源区划分,将香樟种源区划分为北带种源区、中部种源区和南带种源区[23]。1999年冬华南地区遭受严重寒害,造成了大面积桉树受灾,引起了广东林业管理部门对乡土阔叶树种培育的重视,广东省林业科学研究院开始了对樟树等乡土阔叶树种的良种选育研究。2003年,广东省林业科技推广总站组织樟树良种选育和遗传改良科技协作攻关网络,有17个市34个县(区)的科研、推广、生产单位参加,在广东省全分布区选择樟树优树324株,收集种源5个和优树176株,2005年在河源东江林场、梅州梅南林场、韶关乳源林业科学研究所、阳江阳春营建种源、优树无性系和半同胞子代测定林500多亩。2009年,笔者开展了樟树优良品系组织培养快繁技术研究,并成功实现樟树组培规模扩繁,2010年进入产业化生产。2010年测定数据分析表明,5年生樟树平均树高为5.29m,胸径为6.57cm,筛选的2个优良种源树高、胸径和材积的平均增益分别为1.29%,4.16%和7.42%,20个优良家系树高、胸径和材积的增益分别为11.66%,18.81%和45.29%,优良家系的20株优良单株树高、胸径和材积的增益为29.32%,78.04%和223.71%。2010年国家林业局认定广东省林业科学研究院“香樟优良种源、家系选择及繁育技术”为科技成果。在以樟油为目标性状的良种选育中,芳樟醇型和龙脑型樟的选育研究较多。上世纪80年代以来,福建选择和收集当地樟树优良种质材料359份,其中包括种源25个、优树146株、古樟65株。彭东辉对146个樟树母株进行生化型分析,划分为芳樟型、脑樟型、桉樟型以及不明物型四个化学型[12]。

赵刚对福建的505组樟油气相色谱分析,并根据得油率和主要精油成分的含油率筛选出四种类型即芳樟醇型、桉叶油素型、樟脑型和黄樟油素型的香樟优良单株[24]。刘雁和陈登雄等在闽北地区选出了多株芳樟醇含量较高的优树,其中最高含量达92.3%[25-26]。台湾的简文树等也进行了高含油量樟树品系的选择与推广的研究[27]。广西樟树芳樟醇型樟树育种方面也做了一些探索,王以红等在广西的香樟自然分布区及香樟人工林中筛选出10株芳樟醇型香樟优良单株,培育出广林香樟90号(GLC-90)、广林香樟95号(GLC-95)、广林香樟100号(GLC-100)和广林香樟101号(GLC-101)4个优株的组培和扦插繁殖苗木进行无性系造林[28]。枝、叶樟油含量及性状评价结果表明,无性系能较好保持母树的优良性状,说明其性状受遗传基因控制。莫建光等对广西芳樟醇型樟树枝叶含油率及其主要成分含量的变异进行研究,发现芳樟醇型樟树不同部位的精油含量及精油的化学成分含量有较大差异,叶含油率高于树枝[29]。段博莉研究5个种源50个家系叶片精油及其主要成分的遗传变异规律,结果表明樟树叶片含油率和精油中桉叶油素含量在种源间的差异达到了极显著水平,种源内家系间的差异不显著;桉叶油素、松油醇含量在种源间存在着极显著差异,樟脑含量存在显著差异,芳樟醇和龙脑含量差异不显著[30]。目前已发现的含有天然冰片(右旋龙脑)的植物中,龙脑樟是鲜叶精油和精油中右旋龙脑含量最高的樟树类型。龙脑樟在樟树中比例极少,约万分之一。龙脑樟于1986年被江西省吉安市林业科学研究所在樟树资源调查中首次发现,1988年孙秀泉在湖南省新晃侗族自治县也有发现。2009年,龙脑樟被列为“国家新品种保护树种”。通过无性繁殖和矮林作业经营,湖南和江西已经形成天然冰片加工产业[31-40]。樟树枝叶茂密,冠大荫浓,树姿雄伟,能吸烟滞尘、抗污染力强,有吸灰、吸噪音的功效,在城市绿化、居民区和农村房前屋后被广泛应用。庭院和道路绿化树种选育,主要在树型、冠型、速生和抗性方面。

问题与展望

樟树在中国是广为人知的珍贵用材、精油提取和园林景观树种,经济价值高,环境保护意义大。在中国资源分布地域跨度大,是南方典型的地带性乡土树种。由于过去的过度利用,目前天然林已相当稀少,且普遍低质低产,缺乏效益。近年来,随着中国的造林绿化的大规模展开,樟树人工林面积不断扩大,但除园林绿化和少量商业性经营樟油原料林基地外,大部分造林苗木的种子都来自未经选择的低质低产林木,生产力低、质量差,开发利用樟树优质资源,产能潜力大,对提高农村、农民经营的经济效益和林业产业升级都有十分重要的意义。