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野生植物构树的生物学、生态学及园林应用

2015-02-22周璟陈中义李华成长江大学园艺园林学院湖北荆州434025

长江大学学报(自科版) 2015年15期
关键词:构树种群种子

周璟,陈中义,李华成 (长江大学园艺园林学院,湖北 荆州434025)

构树 [Broussonetiapapyrifera(L.)Vent.]为桑科(Moraceae)构树属(Broussonetia)植物,古名楮,分布于我国除东北北部、西北北部以外的大部分地区,大多数野生,少量栽植[1]。该树种具有速生、适应性强、分布广、易繁殖、轮伐期短的特点,能大量吸滞粉尘和吸收二氧化硫等有毒物质,是城市园林绿化,特别是工矿企业绿化的理想树种[2]。为了进一步促进野生构树在园林上的应用,笔者对构树的主要生物学、生态学特征及其在园林上的应用情况进行了综述。

1 构树的形态学特征

构树为多年生落叶乔木,有乳汁,雌雄异株,树高可达20m。根分生能力强,根系发达。树干挺直,树皮平滑,浅灰色或灰褐色。叶互生,宽卵形,叶形多变,常不分裂或不规则的三裂至五裂,先端尖,基部圆形或心形,边缘有粗锯齿,表面粗糙,疏生糙毛,背面密生柔毛,叶柄密被糙毛。雄花序为腋生柔荑花序,长条状下垂,3~4月中旬长出,4月中旬开花,雄花花被4裂,与雄蕊对生;雌花序球形头状,苞片棒状,顶端圆锥形,有毛,花被管状,顶端与花柱紧贴。聚花果球形,径约1.5~3cm,肉质,7~9月为果熟期,小核果成熟时红色,内有1粒种子[3,4]。

2 构树的自然更新

2.1 构树的传粉与结实

构树雄花单花花粉量大,雄花花序比雌花花序先成熟,是典型的风媒传粉植物。雄花花丝在花蕾中内卷,开花时通过花丝剧烈伸长产生的张力使花粉囊破裂,巨量花粉抛向空中;雌花柱头细长柔软,表面具微绒毛,其体积是子房的十余倍,有利于捕捉空中的花粉[3,4],这些机制导致构树具有高的坐果率和结实率,构树的结实率平均达到81.9%,坐果率为100%[4]。外界的生态条件对构树的传粉和结实会产生影响。Mnason等[5]发现构树的结实率与降水量存在显著的线性关系,旱季的结实率明显较高,这是由于降雨会影响构树花粉的喷射距离,使其传播效率降低,从而影响其结实率。

2.2 繁殖体的传播

构树的成熟果实颜色鲜红,富含氨基酸、维生素、糖类等营养成分[6],容易吸引鸟类前来啄食。一些研究者通过在武汉、南京、柳州等地进行野外观察和分析鸟粪样品,已经确认白头鹎(Pycnonotus sinensis)[7~9]、山斑鸠(Streptopeliaorientalis)、乌鸫(Turdusmerula)[8,9]、红嘴蓝鹊(Urocissa erythrorhyncha)、灰喜鹊(Cyanopicacyana)[8]、红耳鹎(Pycnonotusjocosus)、绣眼(Zosterops palpebrosus)[9]等鸟类偏好取食构树果实。这些鸟类啄食构树果实以后,将种子随粪便撒播至其他地方,扩大了构树种子的传播范围。

野外观察发现,在城郊公园、临水驳岸及郊区荒野地等处均能见到构树的实生苗,在野生构树群落内也能发现大量实生苗,且均长势良好,这表明,构树成功的有性生殖是其种群更新的重要机制。

2.3 萌生枝条

构树也可以通过根生萌枝和茎生萌枝实现更新。构树根系发达,根蘖能力强[10],熊佑清[2]指出,3~5a生的构树在2a内,通过自然分蘖每年能增新株20~35株,覆盖面约200~500m2。对构树的根段进行埋条,其成活率平均达到53%,以沙土为基质时高达81%[11]。

在野生构树群落内,一些植株主干顶端枯死或被折断,茎下部一定部位会萌发出新芽并发育成茎生萌枝。魏媛等[12]研究表明,光照强度、截断、抹芽、喷施植物生长调节剂等均能对构树芽的萌发产生影响。

3 构树的人工繁殖育苗

3.1 种子育苗

构树种子人工留种播种后发芽率低,田间发芽率仅4%[13]。水分[14]、土壤[15]、温度和光照[16]等外界条件对构树种子萌发具有影响。构树种子最适宜的萌发条件为温度30℃、12h光照+12h黑暗的光照条件和正常湿度[16]。

对种子进行预处理,可以提高构树种子的萌发率。孙永玉等[17]用浓度为25mg/L的NAA处理构树种子,种子发芽率高达70.5%;用浓硫酸处理构树种子,各项发芽指标明显优于其他处理。杨帆等[18]、吴纲等[19]用不同浓度的NaCl处理构树种子,发现低浓度的NaCl对构树种子的萌芽具有一定的促进作用。

3.2 扦插育苗

构树根插成活率较高,但会对母株造成一定损害,因此不适宜大规模应用。彭玉华等[20]研究了不同季节、构树不同类型穗条的扦插生根情况,结果表明,构树扦插成活率在春季最好,应选择半木质化穗条,顶芽次之,夏季选择顶芽穗条最好,秋冬季节各种类型穗条都不理想。但总体看,构树枝插育苗生根较难,尤其是硬枝扦插成活率很低[21]。

应用生根粉处理插穗,能提高构树穗条扦插成活率。周鑫等[22]指出,选择直径为0.9~1.3cm的嫩枝插穗,用浓度为200~300mg/kg的生根粉处理,插穗上端封蜡,延长了插穗的存活期。韩高辉等[23]的研究表明,用911生根粉以150×10-6溶液浸泡24h处理时,可显著提高插穗成活率,平均成活率达88.6%。

4 构树的生态学

4.1 水分胁迫对构树的影响

构树具有一定的耐旱潜力[24]。干旱胁迫下,构树具有稳定的碳酸酐酶活性、较高的光能转化效率、电子传递速率及净光合速率来对抗干旱逆境[25]。

构树具有一定的抗涝能力。王哲宇等[26]探究了淹水胁迫对1年生的构树幼苗的影响,试验结果表明,淹水胁迫抑制了构树幼苗的高度增长,而对其地径增长和不定根的形成具有一定的促进作用。

4.2 土壤理化性质对构树的影响

构树对土壤酸碱度的变化具有较好的适应性。在喀斯特地区,构树对钙具有较强的吸收能力,表现出对喀斯特地区较强的适应性[27]。在天津盐碱地的栽培试验显示,构树在重盐试验地、重碱试验地和中盐中碱试验地的成活率分别为79.3%、93.2%、96.6%[28],这表明构树在盐碱地的绿化建设中可以大规模推广。王金山等[29]在环渤海湾试验基地进行了构树的连续种植试验,进一步证明了杂交构树作为绿化树种在盐碱地种植的可行性。

构树在轻中度酸胁迫下能通过自身调节适应环境,具有中度抗土壤酸化能力[30]。陈家法等[31]在土壤呈弱酸性的冷水江锑矿区进行了种植研究,发现构树在该区域的成活率在90%以上,年树高生长量在0.7m以上,4a生构树郁闭度为0.75,在较短时间内可恢复矿区植被。构树在修复矿区土壤、实现生态重建上具有发展潜力。

4.3 污染物对构树的影响

4.3.1 大气污染

构树具有较强的吸收二氧化硫、氯气等污染气体的能力,吸滞粉尘能力强,在城市园林应用中,具有改善生态环境的作用[32,33]。赵林峰等[34]选取衡阳市4个采样点对构树叶片进行了叶片滞尘能力及硫、氯含量的测定,结果显示,构树滞尘能力显著,在车流量大的国道上吸附沙尘量最大;工业园区扬尘量较少,叶片含硫、氯值较高。张家洋等[35]在不同季节对构树的叶片取样进行滞尘能力测定,结果显示构树滞尘能力强,其滞尘能力表现为秋季>春季。张庆费[36]调查发现,在污染严重的厂区,构树抗污性强于香樟、悬铃木、女贞、水杉、雪松等树种。

4.3.2 土壤污染

构树对重金属污染土壤具有耐受性,能够富集重金属,对受重金属污染土壤具有生态修复功能。当土壤镁粉尘施加量小于10%时,可促进构树生长[37]。赖发英等[38]发现重金属Cu、Zn在构树体内的富集浓度是根部>叶部>茎部,其富集系数都在0.5以下,但由于其地上部分生物量很大,能够从土壤中移除大量的重金属。康薇等[39]对湖北古铜矿遗址区的构树进行了调查,发现构树的地上部分对Cu、Cd、Pb的综合富集系数较高,具有较强的富集能力,对Pb的富集效果尤其明显,因而适宜在Pb污染区栽植。

4.4 构树的种群特征

对野生构树种群特征的了解是理解种群更新的重要基础。对野生构树种群分布格局的研究表明,幼树或者灌木层构树,个体数量较多,种群聚集强度大;大树或者乔木层构树,种群格局由聚集分布变为随机分布[40~42]。构树的生态位较宽,且与其他树种的生态位重叠较少,构树是南京幕府山植物群落的主要优势树种[43]。

在野外,构树种群的主要干扰因子是砍伐和樵采,在强度干扰下,构树的幼苗、幼树个体往往较多,种群更新能力强,而随着干扰强度减弱,构树的更新能力呈现衰退趋势;中度干扰最利于萌枝的形成和发育[42]。

5 构树的园林应用

开发利用乡土野生植物资源是园林建设的重要任务[44]。构树树干挺拔,枝叶茂密,速生耐修剪,适应性强,叶形叶色变化丰富,雌株果期极具观赏价值,植株抗大气污染和富集重金属,根系可固沙固土,具有改善生态环境的功能,在园林应用上具有重要潜力。目前,构树在喀斯特地区[27]、废弃矿区[39]、滨海盐碱地[29]、工业园区[34]以及城市绿化中(作者观察)得到应用。同时,构树的新品种选育已经取得了进展,王凤英等[45]培育出稳定的黄色叶构树,陈建业等[46]培育出斑叶构树和金叶构树,构树新品种的诞生使其在园林上的应用形式更加丰富。

然而,长期以来构树并未得到园林工作者的足够重视,大多仍处于野生状态。为了大力推广构树在园林上的应用,需要对其以不同的指标进行综合的量化评价,以客观的形式证实构树应用的可靠性和可行性。

6 小结与展望

构树是我国乡土野生植物,具有分布广、适应性强、抗逆性强、速生等特点,既具有观赏价值,又具有良好的改善生态环境作用,可以作为城市绿化尤其是工矿厂区绿化来应用。为进一步认识构树在园林中的应用价值,将来应运用科学的方法对其进行综合评价。

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