海滨木槿的研究利用现状与利用前景
2019-01-05简光艳李秀芬朱建军李水根李记开
简光艳 李秀芬 朱建军 李水根 李记开 池 坚
(1 上海市农业科学院林木果树研究所,上海市奉贤区 201403;2 安顺学院,贵州省安顺市 561099;3 上海种业(集团)有限公司,上海市松江区 201615)
海滨木槿[Hibiscus hamaboSieb. et Zucc.(Yellow Hibiscus)]又名海槿、海塘木、海塘树,为锦葵科木槿属落叶灌木或小乔木[1]。20世纪80年代,浙江农业大学的范文涛教授[2]采集到该树种的标本并赋予其中文名称。海滨木槿不仅具有半红树林树种的生态适应性和明显的海陆过渡特征,还具有半红树林树种的形态适应特征,有旱生结构和抗盐适应形态,被称为半红树林树种[3]。目前,由于人为因素造成的破坏,该树种已处于濒危灭绝境地,被列为浙江省珍稀濒危树种[4]。近年来,人们对海滨木槿的研究越来越深入,海滨木槿也因其花色艳丽、花期长等因素得到了越来越广泛的应用。在此背景下,笔者拟对海滨木槿的形态特征、自然分布与生态适应性进行总结,并对该树种的研究与利用现状进行介绍,从而对海滨木槿在推广利用过程中存在的问题和利用前景进行分析,以期为海滨木槿的开发与利用提供参考。
1 海滨木槿的形态特征、自然分布与生态适应性
1.1 形态特征
海滨木槿株高可达5 m,树冠浓密、呈扁球形,枝叶繁盛。该树种枝干的每1节只长1张叶片,叶片在各节之间交互长出;叶面光滑平整,叶片肥厚饱满,呈扁圆形、倒卵形或宽倒卵形,叶片宽3.0 ~7.0 cm、长2.5~6.0 cm,11 月后叶片渐变为红色或黄色,12 月上旬至中旬落叶。花为两性花,花萼、花冠、雄蕊、雌蕊俱全;花萼长2 cm,花冠直径为5.8 cm,生长于靠近叶腋的部位;花为单瓣花,形状呈钟状,花形大而艳丽,花色为金黄色,花内侧基部为暗紫色、外部卷缩呈倒卵形;花期在6月下旬至10月上旬。果实呈三角状卵形,长约2 cm,表面密集黄褐色、星状绒毛和细刚毛;果实表皮裂开后露出种子,种子为褐色呈肾形,长约0.5 cm,具腺状乳突[5-7]。
1.2 自然分布与生态适应性
海滨木槿自然分布于浙江省舟山群岛、福建省沿海岛屿以及朝鲜、日本等地[3],为强阳性树种,适宜在阳光充足的空旷地区生长。海滨木槿根系发达,对土壤的适应能力极强,具有耐盐、耐水湿的特性。海滨木槿枝干的韧皮纤维质地柔韧、富于弹力,地下根系盘旋交错起固持作用,同时也具有一定的抗风能力[5,8]。
据浙江省舟山市海涂绿化树种生境调查,绝大部分的海滨木槿生长在海堤内侧堤身及留青地,土壤pH 为8.6,含盐量为1.5~4.6 g/kg;极少量的海滨木槿可生长在沿海滩涂,土壤pH 为8.0,含盐量为6.2~15 g/kg。
2 海滨木槿的研究现状
2.1 育苗技术
海滨木槿的育苗方式主要是播种育苗和扦插育苗。2008—2010年,孔庆跃等[9]在浙江省岱山县进行了海滨木槿的播种和扦插繁殖试验,同时调查了海滨木槿的果实成熟时间和采种时间。通过3 年的调查发现,海滨木槿的最佳采种时间为10月中旬至11 月中旬;最佳播种时间为2 月底至3 月上旬,种子采用湿沙催芽,幼苗期用遮阳网遮阳是育苗成功的关键,发芽率可达81.7%;硬枝扦插时,用100 mg/L 生根粉处理的生根率最高,为84.0%,嫩枝扦插以200 mg/L 生根粉处理的生根率最高,为71.0%,可见,硬枝扦插成活率高于嫩枝扦插。李秀芬[10]等以60Co-γ为辐射源对海滨木槿的干种子进行辐照,发现小剂量 (50 Gy)辐照能加快海滨木槿种子出苗,其余辐照剂量会抑制种子出苗,海滨木槿种子辐照的半致死剂量为104.7 Gy。
2.2 耐盐性
海滨木槿具有极强的耐盐能力。王秀丽[11]等以3年生海滨木槿为试验材料,用不同浓度(50~400 mmol/L)的NaCl 处理1 个月后发现,每株海滨木槿均未出现明显的盐害症状;在12月落叶时,用400 mmol/L NaCl 处理的海滨木槿仍全部存活,可见海滨木槿具有极强的耐盐能力。薄鹏飞[12]等用不同浓度(50~400 mmol/L)的NaCl 处理海滨木槿,并对其抗氧化酶活性、抗氧化物质和渗透调节物质含量的影响进行分析,结果表明,海滨木槿具有较强的活性氧清除能力,同时具有较强的耐盐能力和渗透调节能力,可在滨海盐碱地内正常生长。郭文琦[13]等引进海滨木槿等12个树种,以筛选适宜在江苏省沿海滩涂地区种植的绿化树种,根据多种盐胁迫及对土壤含盐量进行测定分析,结果表明,海滨木槿能在含盐量为0.57%以下的土壤中种植。黄超群[14]等以二年生海滨木槿盆栽实生苗为试材,用不同质量分数(0~4%)的NaCl 溶液胁迫该树种,从植株上选取相同部位的功能叶测定其各项生理指标,每隔4~5 d 加相应NaCl 溶液1 次,连续处理2~3 次,结果表明,随着NaCl 浓度的增加和胁迫时间的延长,叶片叶绿素含量和POD 活性呈先升后降的趋势,叶片质膜相对透性和M D A 含量逐渐升高;NaCl 溶液处理10 d 后,不同浓度盐胁迫的苗木均生长良好;处理15 d 后,3%以上盐浓度处理的苗木生长停滞,而1%、2%盐浓度处理的苗木生长未受到明显影响。孙慧[15]等研究了150、300 mmol/L 两种NaCl 溶液处理对海滨木槿子叶期幼苗和早期幼苗AsA-GSH(抗坏血酸- 谷胱甘肽)循环的影响(采用沙培方式育种),结果表明,由于子叶期幼苗的器官发育不完善,随着NaCl 浓度的升高,AsA 含量表现出下降的趋势,在盐浓度为300 mmol/L 时,AsA 含量最低;NaCl 浓度的升高不仅不会影响早期幼苗的AsA 含量,反而能增强AsA 和GSH 的合成能力。由此说明,维持高水平的AsA、GSH 含量,有助于及时清除活性氧;分析其作用原理,由于海滨木槿子叶和叶片中O2的产生速率和H2O2含量均随NaCl浓度的升高而升高,即盐胁迫会引发氧化胁迫,导致子叶和早期幼苗中活性氧积累造成损伤;海滨木槿通过提高AsA-GSH 循环中抗氧化酶活性及抗氧化物质含量来清除盐胁迫产生的活性氧,从而体现出AsA-GSH 循环在盐胁迫不同幼苗中的关键作用,该循环系统从子叶期到早期幼苗的逐步完善,增强了海滨木槿的耐盐能力。
2.3 耐旱、耐水湿性
海滨木槿具有较强的耐旱、耐水湿性。郑文炳[16]等在南沙岛滩涂进行了海滨木槿的试种试验,发现海滨木槿的成活率与海水潮位明显相关,潮位低时成活率也低,试验中能成活的最低潮位为中间潮位线上36.6 cm,低于这个潮位的树种全部死亡,而潮位在104.5 cm以上的树种成活率达89.9%。2009年缸爿山岛开发了一个海滨木槿造林种植项目,海滨木槿适宜种植时间为3月中旬到4月上旬,整个项目的起止时间是4月29日—6月21日;据施工记录,海滨木槿种植后,在连续25 d 高温无雨的情况下,苗木都抽枝长叶,新稍长达10 cm 以上;在无淡水浇灌的情况下,9月4日项目验收时,海堤内种植的苗木成活率在 95%以上;在涨潮时会被海水浸泡的海涂上种植,苗木的成活率也在20%以上[17]。1995年春,在土壤为石沙土、土层厚度仅10~15 cm 的定海西门滕坑湾树木园近山脊的造林地内引进种植了多种阔叶树种, 因夏秋久旱无雨,很多树种成活率低,而海滨木槿却能正常生长[5-7]。2010 年5 月,吴统贵[18]等在浙江省慈溪市的杭州湾滨海湿地生态系统定位研究站,通过模拟海水水淹,探讨不同海水水淹程度下海滨木槿扦插苗的光合特性,结果发现,海滨木槿最大净光合速率随着水淹胁迫的增加而逐渐下降,而光补偿点逐渐增加,在水淹胁迫6 h内,海滨木槿仍可正常生长。
2.4 引种驯化与耐寒良种选育
1994 年,先后在浙江、上海、安徽、江西、福建、山东、北京等地进行了海滨木槿的引种,结果发现,海滨木槿在北京、山东等北方地区不能露地越冬[5]。孙醉君[19]等于1998年从浙江省舟山市引种10余株海滨木槿实生苗,种植在南京中山植物园内,2003 年海滨木槿开花结实,经过采种、播种后获得一批海滨木槿实生苗,然后对抗冻能力强且生长快的植株进行扦插扩繁,成功繁育扦插苗1 000多株,并在浙江宁海建立了扩繁基地,繁育苗木5万株。江苏省中国科学院植物研究所于2006年春承担了“江苏洋口港临港工业区耐盐绿化树种引种试验”项目,将繁育的海滨木槿种植在江苏省如东县沿海盐碱化土壤中,结果发现,这批海滨木槿生长良好,未发生冻害,从而使海滨木槿的适生范围扩大到苏北地区;这种通过成功引种驯化并筛选获得的种苗,在耐寒性方面要优于原种,既可在江苏省重盐土地区作造林绿化种植,又可作为防护林,以固持当地的海堤土体[20]。
3 海滨木槿的利用现状
3.1 作为消浪林和海堤(岸)防护林树种
1979年秋,我国第10号台风过境时,恰遇天文大潮,宁波市普陀区有74 条海堤被冲毁,其中480 m 无林带掩蔽的大堤被破坏,而海滨木槿林带保护的240 m 大堤完好无损,由此说明,海滨木槿可作为消浪林和海堤防护林的重要树种。
3.2 作为改良土壤的新优树种
2010 年6 月,宁波市引进海滨木槿种植于盐碱地,春秋季降雨量小,该树种的蒸腾作用可取代盐碱地土壤的蒸发作用,从而抑制盐分在地表的聚积,防止返盐;夏季气温高、降雨量大,该树种根部发达可促使土壤疏松,从而提高土壤的渗透性,增强其淋盐作用[16]。由此说明,海滨木槿可作为改良土壤的新优树种。
3.3 作为海岸林带绿化树种
2007年12月,江苏省成功引种海滨木槿,在当地沿海重盐土地区,既能耐盐碱又具有观赏价值的绿化树种非常稀少,而该树种具有一定的耐盐碱能力,是江苏省重盐土地区绿化树种的最佳选择。有报道称,海滨木槿的引种研究,填补了江苏省沿海重盐土绿化景观树种的空白[19]。由此说明,海滨木槿可作为海岸林带绿化树种。
4 海滨木槿推广利用过程中存在的问题和利用前景
4.1 存在的问题
海滨木槿耐寒性弱,在长江以北地区种植时会有冻害发生,在冬季寒冷的气候条件下,必须在室内生长,在室外种植受冻严重会导致植株死亡,故该树种尽管在江苏省苏北地区引种已取得成功,但未在当地进行大面积的种植推广。同时,海滨木槿的育苗相对滞后,市场上苗木的价格偏贵,且数量少,限制了其在造林绿化中的应用。此外,关于海滨木槿的研究还不够深入和全面,这限制了海滨木槿的进一步推广利用。
4.2 利用前景
4.2.1 作为绿化中的景观植物
海滨木槿花期长,花大而艳丽,花冠为金黄色,具有独特的观赏价值,在园林绿化中既可用作灌木种植于公园小径旁,又可用作花篱、绿篱、行道树和庭院绿化,同时还可种植于草坪、广场、池边、山坡、 桥头、建筑的入口或地形起伏的绿地。此外,该树种对氯气、二氧化硫等有害气体有较强的抵抗性,且能净化空气,还可用于厂矿绿化[21]。
4.2.2 用于开发安全保健品食材
在药用、食用、保健等方面,海滨木槿也有广泛的用途,如其根、茎、叶的提取物具有抗氧化活性,可作为天然的抗氧化物资源,或可通过现代先进的医学手段,将其提炼加工制成药品或保健品;其树皮纤维发达,可用于制绳、造纸;其种子富含油脂,可榨出工业用油[6,22]。
4.2.3 作为盐碱地绿化先锋树种
我国有大面积的盐碱地,这些地区的土壤含盐量偏高,造林难度较大;同时,在江浙、闽南沿海区域,因实行围海吹沙造田,造成陆地土壤贫瘠,很多树种难以生长。而海滨木槿因适应性较强,且具有耐盐碱、抗海风、耐旱、耐水湿等特性,无论是种植在内陆或滨海的盐碱地,还是种植在持水保肥性能极差的海滨沙土上,均能正常生长。因此,在这些区域内,海滨木槿可作为盐碱地绿化先锋树种,进一步扩大种植范围,从而为盐碱地和海滨沙土的进一步开发和利用提供保障。