乡土树种红楠的研究进展及开发应用前景
2019-03-24马立宇黄剑坚
马立宇,黄剑坚
(1.广东省森林资源保育中心,广东 广州 510000;2.广东海洋大学寸金学院,广东 湛江 524094)
随着生态文明建设的发展和对乡土树种的重视,一些珍稀树种、景观造林树种、抗性优良的乡土树种越来越具有优势。樟科润楠属的红楠由于具有良好的经济、造林、绿化等价值,近年来越来越受到重视[1]。本文对红楠的研究进展和开发利用进行归纳总结,指出红楠研究不足及今后的研究方向,对红楠的研究和开发利用具有重要意义。
1 红楠的分布及资源
红楠是适应性较强的树种,主要分布在亚洲大陆的中国东南部、韩国、日本南部、琉球、“台湾”和菲律宾[2-4]。在广阔的分布区内,既有以红楠为建群种的天然红楠林,也有伴生于天然常绿阔叶林中的混交林。虽然在多数情况下红楠作为伴生树种呈零散状分布在群落中,但也是润楠属中分布极广的树种。研究证明,红楠能在温暖指数101.5 ℃·月-1,寒冷指数-12.3 ℃·月-1,年均温12.4 ℃,年降雨量1 016 mm,土壤为壤土或黏质壤土的环境条件下生长良好[5]。红楠的生态习性决定了其适应性广,它能在不同的环境条件中生长,且人工培育有巨大的潜能。
2 红楠的基础研究进展
2.1 红楠生长与繁殖的基础研究
从2001年科研人员江香梅、俞湘等综述了之前的研究,国内的科研人员便对红楠的研究有了更多的认识[2]。早年的研究主要从红楠生物学及种群生态学特性开展,研究结果表明在常绿阔叶林中,红楠叶片面积达到最大后叶片仍在生长,其全光照净光合速率是最大值的1/3,而叶面积干重仍在增加,稳定状态出现在叶面积达到最大后的15~44 d[2,5]。另外,水分对红楠的种子发芽有着特殊的影响,饱水量下40%以上红楠种子方能有正常的发芽活性,这种研究结果对红楠的种子保存和植株育苗具有重要的指导作用。
早期,Kim等人在天然林中搜集自由授粉的种子用在红楠育苗试验并对比测定林,概括、分析了这些性状在不同海拔高度的变异规律[6]。另外,实验还探究了红楠卫星基因、染色体长度、二型缢痕指数等;红楠果实的质量和各种精油成分存在着差异,是因为红楠的种源来自不同的地方,因此,根据多样的种源特征,可以选择适地的种源进行不同的价值培养[7]。张根水、黄锦荣等详细阐述了红楠的容器育苗技术并对红楠造林的方法和可行性进行了分析,还对红楠的防治病虫害有较全面的技术探讨,对红楠的保育工作有重要意义[8]。随着种子繁殖研究的不断深化,对红楠的保护措施将越来越全面,进而将更好地开展后续的研发工作。可见,红楠的研究相对于松等经济用材林的研究尚处于初级阶段。在生长与繁殖领域,需要深入至基因图谱、表型差异、种质资源等领域开展新品种培育和筛选、基因型鉴定、新品系创建等研究,方能更好开发和利用红楠基因资源。
2.2 红楠的造林和经营管理的基础研究
红楠的造林需要了解红楠天然林种间与种内的竞争关系,张根水采用了Hegyi总结的单木竞争指数模型很好地估算红楠天然林的种内与种间竞争强度,并提出红楠对象木与竞争木之间的胸径和距离大小是影响竞争强度的关键要素,而且得出结论为红楠的种内竞争小于种间竞争[9]。因此,建构密度较高的纯林经济林是可行的。同时,用红楠对象木胸径与竞争强度进行回归分析,研究显示对象木红楠的竞争强度与胸径之间存在明显的函数变化模式,随着对象木红楠胸径的增大竞争指数减小,它们之间呈现明显的负相关关系,并存在幂函数的变化关系。因此,胸径数量级较小的红楠在竞争中常处于劣势。当竞争指数变化幅度大、下降明显时,红楠的胸径主要在5~15 cm的幅度;当红楠胸径达到15 cm之后,变化幅度较小,竞争指数下降不明显。因此,为了能更好地维护红楠天然林,在红楠胸径达到15 cm之前便可适当加入人工干预,如在红楠周围的竞争木采取间伐等措施,以便减小竞争压力[9]。上述研究结果对红楠经营管理和造林有重要的指导意义。
红楠的造林技术已经较为成熟。红楠作为樟科润楠属的植物,拥有该种属的生态特性,人工营造红楠林可以改变部分地区的生态环境。根据红楠的生态特性,宜选择微酸性或中性的山坡土壤为造林地。在造林过程中,包含备耕、造林、抚育等三大步骤。在备耕程序中,除去备耕区域的其他植物,形成纵向割带等方式即可。垦穴密度为1 100穴·hm-2,穴规格40 cm ×40 cm ×30 cm,株行距3 m ×3 m,在每个植穴处施放基肥,为防治肥效消失,施肥过后应即刻回土;另外,施肥半个月后方可种植,避免幼苗根部被肥料烧伤。选取的幼苗为长势良好,有40 cm以上的,顶芽丰满无损伤。造林时间最好选取在孟春时节,红楠春梢发芽之前。裸根苗采用“三覆二踩一提苗”的种植技术,这样可以使红楠的苗木保持良好的姿势,根系在土壤中得到适当的伸展。若为容器苗,则应除去容器,再省略“一提苗”的步骤。待长势稳定后,则应在雨后及时对缺株或死苗进行补植。在红楠种植完毕之后,应对其进行不间断地管理3年,春季的管理时间应靠后一点,秋季则在9—10月为宜,管理幼林的工作按照常规进行即可[8]。总的来说,红楠在造林和森林经理方面的研究较为成熟。
2.3 红楠的药用基础研究
红楠药用功能的基础研究较为成熟,但还需深入进行应用研究。研究者从红楠分离出13种化合物。研究表明,苯环与亚甲基二氧基负责表达对磷脂酶的抑制活性,建议抑制磷脂酶可能是人类癌细胞抗增殖作用的重要机制[10]。红楠中分离出来的三种丁酸酯可以抑制一氧化氮合酶(iNOS),而在活化的巨噬细胞中,一氧化氮合酶(iNOS)可诱导产生大量的毒性介质[11]。红楠内消旋二氢愈创木酸(MDGA)通过热休克诱导在原代人成纤维细胞中显著抑制基质金属蛋白酶(MMP)-1,从而可治疗热导致皮肤老化方面的问题[12]。
从红楠叶中还分离到6种主要的木脂体,它们均能抑制鼠肝酯酰辅酶A(acyl- CoA)的活性,但其中最具潜力的抑制因子当属gomisin,只需在ID50浓度25时就能起到抑制作用;红楠甲醇抽提物主要成分内消旋二氢愈创木脂酸对umu(一种广泛用于评价环境中致癌剂和诱变剂基因毒物活性的测试系统,即利用一个SOS基因的表达来检测基因毒物)基因的表达具有抑制作用。这种酸抑制SOS诱导的Trp-p-1的活性,在0.18 pmol·mL-1浓度下基因的表达62%受到抑制[12]。在韩国,名为“胡巴克”的中草药能治疗中风、消化不良和头痛等症,此成分在医学领域的价值极高。而红楠的树皮里便含有此成分,并为该药物的来源证明,“胡巴克”可产自红楠[13]。随着研究的不断深入,发现红楠身上有越来越多的有用成分能为人类健康提供服务,而对红楠的需求将逐步增加。因此,深入开展红楠的药用功能研究和相关产品开发显得尤为重要。
3 红楠的应用研究进展
红楠具有很高的应用价值。目前,红楠主要是作为园林树种和生态恢复树种所用。红楠作为乡土生态树种,可以保持水土、涵养水源、维持生态平衡,保持区域内的生态协调。同时它是亚热带和暖温带地区常绿阔叶林的重要建群树种或伴生树种,是地带性顶级森林树种,可用来营造红楠天然林的生态景观。另外,红楠不仅耐盐、耐微酸,而且是楠木类中是最耐寒耐瘠薄的树种,同时它的抗风能力强。因此,红楠可作为我国东南沿海的防风备选乡土树种之一,对于解决目前木麻黄防护林存在的各种问题有重要的作用。而在南方城市中,红楠在园林造景、绿化中均能作为首选树种[14]。因此,在营造人工生态系统中可优选作为重点选育树种,其不但能在沿海作防风林,也可植于山间作防火林[15,16]。但目前,红楠作为园林树种和生态恢复树种的应用不足,可能是价格和培育不足导致。
红楠在木材加工应用方面已经较为成熟。红楠木材结构紧密,纹理清楚,硬度适中,且木材加工方便,工艺流程简单,是一种可取得实用效果的上乘木材。红楠木制作的上等生活品随处可见,如茶几、衣柜、书桌及其他的木饰品;在比较细密的车轴、仪器或乐器均有使用;也可用于建造构筑物,或建造大型木船[17]。可用于大型的建筑或精密的器件中如实木构筑物、各种仪器、乐器等[18]。在明清时期就有帝王大量运用红楠建造宫殿。由于红楠的种植需要较长的时间,以及市场对红楠的需求不足,加上国内对红楠的基础科研工作不到位和不深入,导致没有得到很好地开发利用。而在日本、韩国等地则形成了较好的应用体系。
红楠具有较高地医用价值,目前多为传统的中药应用。在《浙江天目山药植志》中有红楠树根、树皮入药的记载。而随着对红楠基础研究的不断发展,发现红楠身上处处是宝,其叶、根、枝、树皮、果实等里面均包含了很多可以治疗患有不同症状病人的药用机理,红楠中分离出的磷脂酶抑制剂有治疗人类某种癌症的功能,但目前尚未开发出真正的西医药品。