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        長白山區(qū)建立規(guī)?;?guī)范化東北紅豆杉藥用林示范園區(qū)研究

        2015-05-30 16:06:13吳炳強(qiáng)王永明徐錄張洪偉吳炳成崔利
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年27期
        關(guān)鍵詞:組織培養(yǎng)造林技術(shù)

        吳炳強(qiáng) 王永明 徐錄 張洪偉 吳炳成 崔利

        摘要 東北紅豆杉屬耐陰性樹種,多生于腐殖質(zhì)層較厚、排水良好的微酸性土壤上,常見于針闊混交林內(nèi),多散生,很少成純林,多分布在長白山地區(qū)海拔500~1 000 m,氣候冷濕、酸性土地帶。該研究介紹了東北紅豆杉植物學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性、栽培管理和現(xiàn)代營林技術(shù)措施,通過無性扦插繁殖和現(xiàn)代組織培養(yǎng)相結(jié)合、建立標(biāo)準(zhǔn)化繁育基地,培育出東北紅豆杉?jí)衙?,并選擇適宜東北紅豆杉生長的立地類型,進(jìn)行人工造林,以此建立規(guī)?;?、規(guī)范化東北紅豆杉藥用林基地。

        關(guān)鍵詞 東北紅豆杉;無性扦插繁殖;組織培養(yǎng);立地類型;造林技術(shù)

        中圖分類號(hào) S791.49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611(2015)27-141-03

        長白山區(qū)位于我國東北東部,地理坐標(biāo)為40°40′~44°30′ N,126°20′~131°20′ E,即威虎嶺—龍崗山脈以東的地區(qū),總面積75 940 km2,約占吉林省總面積的40.5%。

        該區(qū)東部與俄羅斯沿海地區(qū)相毗連,東南隔圖們江、鴨綠江與北朝鮮相望,西南與遼寧省接壤,北部僅靠黑龍江省的寧安、東寧2縣。該區(qū)的最東邊距日本海15 km,與日本隔海相望。該研究中的長白山區(qū)涉及通化地區(qū)和延邊地區(qū)。

        通化地區(qū)是吉林省偏南的區(qū)域,現(xiàn)轄通化、渾江、梅河口、集安、柳河、輝南、靖宇、撫松以及長白山朝鮮族自治縣,面積33 240 km2。延邊朝鮮族自治州現(xiàn)轄延吉、圖們、龍井、和龍、安圖、敦化、汪清、琿春8個(gè)市(縣),面積約42 700 km2。這些地區(qū)是一個(gè)多山林的地區(qū),其植物類型為長白山植物區(qū)系,在部分林分地段混生著為數(shù)不多亞寒帶的珍稀樹種——東北紅豆杉。

        東北紅豆杉(Taxus cupidata Sieb et Zucc.)又叫紫杉、赤柏松,是地質(zhì)第三紀(jì)孑遺樹種,被國家列為瀕危珍稀一類保護(hù)植物。東北紅豆杉葉含槲皮素、桂皮酸、紫杉醇、紫松醇、紫松素、阿西多黃素,莖皮中含有紫醇。東北紅豆杉不僅木材珍貴,樹型優(yōu)美,其葉、莖、皮和枝均可入藥,中醫(yī)認(rèn)為有通經(jīng)、利尿之功效,可用于治療腎炎水腫、小便不利、糖尿病等。尤其是自20世紀(jì)70年代,美國人發(fā)現(xiàn)從太平洋紅豆杉中提取的紫杉醇具有良好的抗癌作用以來,紅豆杉的身價(jià)由此大增,被世人稱之為“綠色黃金”和“征服癌癥的希望之樹”。因其散生于海拔800 m以上的針闊混交林中,又雌雄異株,不易授粉,種子特缺,天然生長和更新緩慢,再加上不合理利用等綜合原因,現(xiàn)已瀕臨滅絕。因此,為提取紫杉醇提供大量原料,建立東北紅豆杉藥用林基地勢在必行。

        1 建立長白山東北紅豆杉藥用林基地的意義

        建立東北紅豆杉藥用林基地,既可為提取紫杉醇所需的大量原料供應(yīng)提供保障,又可有效保護(hù)天然生長的東北紅豆杉珍稀資源,還可以帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益與巨大的社會(huì)、生態(tài)效益。同時(shí),也可以利用該基地,對(duì)東北紅豆杉這一珍稀樹種開展更廣泛深入的科學(xué)研究,以縮小我國紅豆杉研究與世界的差距,推動(dòng)長白山區(qū)的山區(qū)綜合開發(fā)、高效林業(yè)建設(shè)和當(dāng)前的林業(yè)轉(zhuǎn)型,甚至對(duì)整個(gè)社會(huì)都將產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。

        2 東北紅豆杉生物學(xué)特性

        東北紅豆杉雌雄異株(圖1),樹形優(yōu)美(圖2),種子卵圓形,紅色,有光澤(圖3)。

        東北紅豆杉為亞寒帶樹種,是古老的第三紀(jì)孑遺植物樹種,是亞寒帶針闊混交林的組成樹種。

        屬耐陰性或半陰性植物。幼苗怕強(qiáng)光,要遮陰庇陽,對(duì)光照適應(yīng)幅度較大。其對(duì)溫度的耐受范圍如下:

        熱月氣溫為19~20 ℃,冷月氣溫為-19~-20 ℃,活動(dòng)積溫1 923~2 149 ℃;成樹可耐-40 ℃低溫,但苗期可覆防寒土或蓋草簾防寒。

        相對(duì)濕度在70%以上東北紅豆杉生長良好,要求土壤含水率40%~60%。積水低洼地不適宜東北紅豆杉生長。

        東北紅豆杉要求土層深厚,有機(jī)質(zhì)含量豐富、微酸性土壤。

        在光照條件下,40~60年開始結(jié)實(shí)。

        東北紅豆杉?jí)勖话阍?00~300年,長白山區(qū)有1 000以上的老樹(圖4)。

        3 東北紅豆杉育苗技術(shù)的研究

        東北紅豆杉種苗是傳承其遺傳基因、促進(jìn)東北紅豆杉森林世代繁衍的載體,是保護(hù)這一珍稀植物特殊物質(zhì)基礎(chǔ)和根本保障??煽康姆敝撤椒ㄊ菛|北紅豆杉得以推廣的先決條件。東北紅豆杉的繁殖方法可分為兩大類,即有性繁殖和無性繁殖。有性繁殖的后代具有雙親的遺傳特性,有較強(qiáng)的生命力與變異性,遺傳性是不穩(wěn)定的;無性繁殖能穩(wěn)定地保持原品種的特性和特征,一致性強(qiáng),是培育生產(chǎn)東北紅豆杉用苗的主要方法,其具體技術(shù)主要有扦插和組織培養(yǎng)。

        3.1 扦插育苗技術(shù)研究

        3.1.1 試驗(yàn)材料。

        無性系:2011年5月份采集汪清縣南溝林場塘石砬子溝10年生以下,約100年生和金溝林場約1 000年生東北紅豆杉樹的中下部枝。

        3.1.2 試驗(yàn)地情況。

        試驗(yàn)地設(shè)在汪清縣百草溝鎮(zhèn)仲坪村附近,苗床面積為6 800 m2,土壤為沙壤土,無霜期130 d。

        3.1.3 試驗(yàn)方法。

        3.1.3.1 1號(hào)ABT生根粉濃度對(duì)扦插成活率的影響。

        扦插條長20 cm,下口斜切,用1號(hào)ABT生根粉100~500 μg/g藥液浸泡20 h,于5月15日以4~6 cm株距扦插在苗床上,插的深度為插條的1/3。苗床上搭設(shè)1 m高弓形遮陰棚,棚內(nèi)再架設(shè)50 cm高的塑料棚,每天噴2次水,保持床面濕度85%左右,溫度控制在25 ℃左右,超過30 ℃時(shí)及時(shí)通風(fēng)降溫。生根開始經(jīng)常打開塑料棚增加通風(fēng)次數(shù),減少澆水次數(shù)。

        3.1.3.2 樹齡大小對(duì)扦插育苗成活率的影響。

        依上述方法分別把10年生以下、約100年生、約1 000年生東北紅豆杉以20 cm的一年生枝條扦插在苗床上,苗期溫濕度控制及其管理同上。

        3.1.4 結(jié)果與分析。

        生根以前嫩枝就進(jìn)行生理活動(dòng),這一時(shí)期溫濕度控制格外重要,應(yīng)適當(dāng)增加噴水次數(shù),保持地溫穩(wěn)定,并加設(shè)遮陽網(wǎng),以免燙傷嫩葉。6月11日~7月16日期間愈合組織和根源基已基本形成。這時(shí)期在保持原來澆水量的基礎(chǔ)上,要保持穩(wěn)定的地溫(25 ℃左右),超過30 ℃時(shí)應(yīng)通風(fēng)降溫,通風(fēng)后適時(shí)澆水,保持棚內(nèi)濕度。7月16日開始形成根系。此時(shí)可適當(dāng)減少澆水次數(shù),減少土壤濕度,促進(jìn)根系生長。7月21日開始形成頂芽,這時(shí)可以完全撤去遮陽網(wǎng)。

        從表1可知,用500 μg/g濃度不如100 μg/g濃度插條成活率高。這與插條過量吸收生長素后比例失調(diào)有關(guān)。

        從表2可知,樹齡與扦穗成活率呈負(fù)相關(guān),樹齡越高,插穗成活率越低,10年生以下樹齡插條成活率90%,約100年生樹齡插條成活率75%,約1 000年生樹齡插條成活率只有50%。這與插條活力有關(guān),樹齡高的東北紅豆杉,其細(xì)胞組織器官都在衰老,細(xì)胞里的DNA、RNA等活性物質(zhì)都在減少,整個(gè)樹體導(dǎo)管、篩管轉(zhuǎn)運(yùn)功能在退化,其同化作用和異化作用不平衡,這是千年樹插穗成活率低的主要原因。

        3.2 組織培養(yǎng)與快速育苗技術(shù)研究

        組織培養(yǎng)主要采用MS培養(yǎng)基,附加不同種類和濃度的細(xì)胞分裂素(6-BA,ZT)和生長素(NAA),組成各種培養(yǎng)基,pH為5.8,誘導(dǎo)及分化培養(yǎng)基中加3%蔗糖,生根培養(yǎng)基加2%蔗糖。

        3.2.1 組織培養(yǎng)技術(shù)研究。

        3.2.1.1 誘導(dǎo)腋芽萌發(fā)。將帶腋芽的東北紅豆杉嫩莖外植體接種在附加6-BA 2.0 mg/L+ZT 0.1 mg/L的MS培養(yǎng)基上10 d后,腋芽萌發(fā)。

        3.2.1.2 芽的增殖培養(yǎng)。采用MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+ZT 0.1 mg/L。

        3.2.1.3 生根培養(yǎng)基。培養(yǎng)基采用MS+NAA 0.2 mg/L。

        3.2.1.4 幼苗移栽。當(dāng)幼苗高2.0~2.5 cm,每株根數(shù)達(dá)3~5條、根長達(dá)1.5~2.0 cm時(shí),移栽于經(jīng)過土壤消毒處理的營養(yǎng)缽中,上覆塑料薄膜保溫、保濕。5 d后去除塑料薄膜,10 d后即可成活。當(dāng)幼苗長至6.0~8.0 cm時(shí),帶土坨移入苗圃。苗圃地管理與保護(hù)地營養(yǎng)育苗方法相同。

        3.2.2 培養(yǎng)技術(shù)要點(diǎn)。

        3.2.2.1 培養(yǎng)基滅菌。對(duì)分裝入三角瓶的培養(yǎng)基,用0.1 MPa壓力熱壓滅菌20 min。

        3.2.2.2 材料的選擇與滅菌。選取生長健壯的嫩莖頂端作外植體,剪去葉片和葉柄后用自來水沖洗,并加少量洗衣粉加以洗滌,用自來水沖洗4~5 h,然后切成約5.0 cm長的莖段。

        滅菌。先用70%酒精浸泡30 s,再用0.2%升汞溶液消毒8 min,取出后用無菌水沖洗5次。

        3.2.2.3 切斷與接種。材料經(jīng)滅菌處理后,切成長度約0.5 cm的小段,每段至少有1個(gè)葉腋,置于無菌培養(yǎng)皿內(nèi),用濾紙吸去表面水分,移到超凈工作臺(tái)上,按無菌操作要求接種于培養(yǎng)基上(每個(gè)100 ml三角瓶內(nèi)放置4~5段)。

        3.2.2.4 培養(yǎng)條件。將培養(yǎng)瓶置于溫度20~26 ℃、光照強(qiáng)度為2 000 lux的培養(yǎng)室培養(yǎng),光照時(shí)間為每天12 h。

        3.2.2.5 繼代培養(yǎng)。接種后10 d左右,葉腋處有腋芽萌發(fā),待芽長至1 cm左右時(shí)把芽從莖段上切下來,接種于分化培養(yǎng)基中,當(dāng)分化出新芽時(shí)再進(jìn)行多次繼代培養(yǎng)。

        3.2.2.6 生根培養(yǎng)。當(dāng)苗高2.0~2.5 cm時(shí),轉(zhuǎn)入生根培養(yǎng)基,待苗基部長出數(shù)條粗壯短根時(shí),開瓶鍛煉2 d,然后移入營養(yǎng)缽中,濕度保持90%。

        3.2.2.7 移入苗圃。幼苗長到6.0 cm以上時(shí)帶土坨移入苗圃(移入苗圃應(yīng)在當(dāng)?shù)亟K霜期過后)。

        東北紅豆杉如果采用種子育苗,因其發(fā)芽率低,育苗時(shí)間長,育出的實(shí)生苗變異性大,且種子產(chǎn)量有限,嚴(yán)重制約目前大量發(fā)展人工東北紅豆杉造林基地需要。因此,用無性扦插與現(xiàn)代組織繁殖的方法,可大量培育出東北紅豆杉苗木,是為大力發(fā)展人工林基地提供苗木保證的良好途徑。

        4 東北紅豆杉人工造林技術(shù)研究

        4.1 造林立地類型與生態(tài)環(huán)境選擇研究

        東北紅豆杉在不同立地類型,其生長不盡相同,生長率和成活率差異很大,斜緩坡立地類型的東北紅豆杉生長優(yōu)于山脊陡坡和平谷立地類型(表3)。因此應(yīng)選擇斜緩坡立地類型作為東北紅豆杉的人工造林基地。

        4.2 東北紅豆杉在不同立地營造人工林的成活率與生長率

        東北紅豆杉可植苗造林,苗齡以3~4年生為好,造林前原生態(tài)塊狀整地(40 cm×50 cm×20 cm),株行距1.0 m×2.0 m,造林密度3 300株/hm2或5 000株/hm2。造林季節(jié)以春季最佳。幼林撫育采用“三清”技術(shù):一清堂除灌,二清苗基雜草灌木,三清上方過多庇蔭樹枝。

        在山脊陡坡、斜緩坡、平谷3種類型立地各栽植了2 hm2 3年生苗,1年后調(diào)查其成活生長情況(表4)。

        由表4可知,3種類型立地中斜緩坡東北紅豆杉的生長量、成活率均大于山脊陡坡、平谷地類型。

        5 結(jié)論

        (1)東北紅豆杉為第三紀(jì)孑遺樹種,國家一類珍稀瀕危樹種,零散分布,數(shù)量不多,又異雄異株,不宜授粉,種子奇缺,天然生長,更新緩慢。因此建立東北紅豆杉標(biāo)準(zhǔn)化示范園區(qū),是功在當(dāng)代,利在千秋,建設(shè)生態(tài)文明的當(dāng)務(wù)之急。

        (2)選擇優(yōu)良種質(zhì)資源進(jìn)行無性扦插繁育是保存優(yōu)良種性的良好措施,選用100 μg/g 1號(hào)ABT生根粉處理插條成活率高;樹齡與插條成活率呈負(fù)相關(guān)。

        (3)組織培養(yǎng)是擴(kuò)大東北紅豆杉繁殖系數(shù)、快速工廠化現(xiàn)代育苗的有效途徑。

        (4)東北紅豆杉人工造林立地適宜選擇斜緩坡立地,且需要做到“三分栽樹七分管理”,采用“三清”技術(shù),加強(qiáng)人工林的撫育管理。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 王永明,樸達(dá)洙.山區(qū)資源開發(fā)項(xiàng)目與實(shí)用技術(shù)研究[M].北京:中國林業(yè)出版社,1997:211-218.

        [2] 汪勁武.紅豆杉科皆美木[J].植物雜志,1999(6):29-31.

        責(zé)任編輯 高菲 責(zé)任校對(duì) 況玲玲

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