珍贵树种黄连木研究进展
2024-02-26梁瑞龙郝海坤黄开勇
程 琳 梁瑞龙 陈 琴 郝海坤 黄开勇
(广西壮族自治区林业科学研究院/中南速生材繁育国家林业和草原局重点实验室,广西南宁 530002)
黄连木(Pistacia chinensisBunge)属漆树科(Anacardiaceae)黄连木属(Pistacia),别名凉茶树和黄连茶等,是常绿落叶乔木。其木材坚硬致密、纹理优美,利用率较高,可用于家具和建筑等领域。黄连木的种子含油率高,枝条、树皮和叶片营养丰富,富含油脂和药理活性物质,是重要的油料能源植物之一。黄连木是可全株利用的珍贵树种,具有较高的经济价值和生态价值。本文探究了黄连木的资源分布、生物学特性和应用价值,同时分析了黄连木发展过程中的短板,并提出相应建议,为黄连木收集、保存、利用及产业化发展提供参考。
1 资源分布
黄连木属约有10种,多生活在干旱环境中。国内黄连木属共有2 个原生种,依次是黄连木和清香木(Pistacia weinmannifolia)[1],均具有很高的经济价值和生态价值。黄连木栽培历史悠久,适应力强且资源丰富,开发潜力大。
黄连木广泛分布于我国陕西、河北、河南、山西、山东、北京、广西、广东和江苏等地,均有天然林和人工林。黄连木的水平分布呈连续性趋势,局部因气候间断分布,总体呈东北—西南走向;垂直分布区各地存在差异,海拔范围为600~2 700 m[2]。广西现有黄连木古树总体数量较少,其中贺州市现存黄连木古树较多,占全区黄连木古树总数的比例较高;现存区内最大的黄连木特级古树位于河池市,树龄约千年,树高、胸径和冠幅分别为25、1.8 和20 m[3],具有极高的生态价值和人文价值。
2 生物学特性
黄连木树皮呈灰褐色,小枝柔软有细毛;叶片呈披针形或卵状披针形,偶数羽状复叶互生,叶长5~8 cm,小叶有叶柄。黄连木具有很强的抗旱性和抗寒性,年降水量高于300 mm就可以达到林木生长条件,最低生存温度可至-20 ℃[4],适应力强。同时,黄连木的根、茎、叶和种子等具有较高的医药价值,且木质坚硬、花纹优美,多应用于建筑、家具和医药等领域。
黄连木雌雄异株,雄花呈总状花序,雌花呈圆锥花序,核果为倒卵状圆球形。黄连木结实率较低,虫害较多,病害相对较少。虫害以小蜂幼虫为主,该幼虫易对黄连木核果的蛀食造成生产上的损失。张彦卿等[5]研究发现,黄连木雌花分化有2 个阶段:花序分化和小花分化。雌花花芽分化时间不同,主要集中在5—7 月,该时期应加强水肥管理,以确保花芽分化的顺利进行。自然生长中,黄连木雌花普遍存在花芽脱落现象,影响种实的产量。因此,探索花芽分化形成机理对黄连木生殖生理学和细胞遗传学具有重要意义。
3 应用价值
3.1 生态价值
3.1.1 抵御非生物胁迫逆境下超氧化物歧化酶SOD 和过氧化物酶POD 含量的变化与植物抗寒性密切相关,可为低温保存机理研究和黄连木引种选育提供参考[6-7]。李旭新等[8]以黄连木为研究对象,探究了盐胁迫对叶片光合特性的影响,试验表明盐浓度在1.5‰以下时对黄连木叶片无显著影响,在3.0‰时会显著降低叶片的光合速率,该研究可为黄连木光合作用和高效培育提供数据支撑。李在军等[9]研究了干旱胁迫对黄连木生理指标的影响,发现干旱胁迫前12 天树叶光合作用主要受气孔的影响,12 天以后主要受非气孔影响;且干旱前期渗透调节物质主要是可溶性糖,后期为可溶性糖和脯氨酸。干旱胁迫下黄连木叶绿素含量并未随着干旱程度的加深而降低,气孔导度与胞间CO2浓度及净化光合速度相关[10],这表明黄连木具有一定抗旱性,可为逆境选育提供科学依据。由此可见,黄连木具有较强的耐寒、耐盐碱和耐旱的特性,适应性强,可在贫瘠或石灰岩山地生长,其种植对森林绿化和荒漠化治理具有重要意义。
3.1.2 涵养水源黄连木在涵养水源方面具有十分重要的作用。黄连木的根系存于0~40 cm土层,用于支撑植株的粗根和用于吸收水分和养分的细根,为减少山地、山体滑坡提供了生物治理的可能,也为山林涵养水源提供了支持。黄连木根系发达,造林3~4 年后可郁闭、成林,水土保持效果较好。黄连木叶片和冠幅通常大于针叶林,其林冠蓄水能力明显强于针叶林林冠,有效减少了地表径流水量,从而使黄连木具有较好的水土保持能力。黄连木生长在中性、微酸性和微碱性土壤中,生长范围广泛,大面积种植可达到较好的防风固沙和涵养水源的生态效果。
3.1.3 净化空气碳汇是森林重要的生态功能之一,黄连木根系和枝叶繁茂,枯落叶多于针叶林,落叶层覆盖地层,增加了土壤的固碳能力。黄连木叶片的储碳能力高于枝条,在生态系统中能达到较强的碳汇效果。同时,黄连木具有较强的抗污能力,对粉尘和汽车尾气等具有较强的吸收能力,对净化空气具有重要意义。
3.2 经济价值
黄连木是兼具用材和用油等多种用途的珍贵树种,其材质优良,种子和枝条富含油脂、蛋白质等营养成分,可应用于油料能源、医药健康和木材加工等领域,具有较高的经济价值。
3.2.1 油料能源领域黄连木种子含油率达40%,种仁含油率达50%,嫩叶和枝条富含芳香油[11],是重要的能源开发原料之一。黄连木含油丰富,内含棕榈酸、油酸和亚油酸等7种油脂[12],既可用于工业生产,也可用于食用油生产。以黄连木种子为原料制成的生物柴油碳链长度与常用的柴油碳链长度接近[13],因此,黄连木种子适用于生物柴油的制备。黄连木高产示范林年产种量可达7.5 t/hm2[14],经济价值高。在化石原料日益紧缺的背景下,生物质能源已成为能源战略的重要部分,黄连木在油料能源领域中的应用对生物质能源开发具有重要的现实意义。
3.2.2 医药健康领域黄连木叶片内富含黄酮、酚类和氨基酸等营养成分[15]。酚类物质可有效清除自由基,抗氧化和消炎效果较好,广泛应用于医药健康领域等领域。
黄连木的叶、芽和皮具有清热解毒、生津止渴的功效。采用黄连木树根、树皮、树枝和树叶熬制的溶液可作为杀虫剂,用于喷杀蚜虫和螟虫等害虫[16],防治效果好。黄连木茶又被称为黄连芽茶和黄鹂芽茶,采摘时间为春季,主要采收嫩叶和芽。黄连木茶味为苦中带甘,可用于解暑、明目和醒酒。
3.2.3 木材加工领域黄连木的木质坚硬、纹理清晰且耐压抗腐,可用于家具和建筑等领域。家具制作时,锯解和干燥是其中的重要步骤,对提高木材利用率具有重要意义。黄连木干燥过程中不易开裂,且锯解过程中切面光滑;其新鲜木材不易变形,整体木面美观平滑。
李敏华等[17]通过对黄连木木材宏观和微观特性进行研究,得出黄连木为环孔材,管孔以管孔团为主要组成部分;生长轮清晰明显,新鲜心材呈金黄色,氧化后颜色变暗。因黄连木花纹和花色与降香黄檀相似,市场上就出现了可比拟降香黄檀的黄连木家具。但黄连木加工难度大,限制了其在实木家具中的发展。因此,优化黄连木木材加工工艺,对黄连木加工利用和产业发展意义重大。
4 相关策略
4.1 种质资源收集与保存
丰富的种质资源能保障能源安全,为可持续发展提供重要的物质条件。目前黄连木发展存在良种利用率不高、苗木培育和管理措施水平高低不一以及林分集中面积不大等现象。黄连木天然林以零星散生为主,难有成片林分,大径材多以单株出现,自然授粉发生率低,遗传改良进程较慢。关于黄连木种质资源收集、保存与繁育的全面系统报道较少。未来应不断加强黄连木资源的收集、保存和利用,从收集、评价种质资源,建设种子园和营造示范林等方面开展遗传育种工作,为黄连木高质、高速发展提供参考。
4.2 加工和利用
在黄连木资源供需不断变化的背景下,保存优质种源、提高木材利用率具有重要意义。从产业化利用的角度来看,黄连木加工利用及剩余物再利用渠道的系统性有待提升。未来应不断完善加工利用体系,并对加工设备进行升级改造,不断降低生产成本,寻求多行业融合协作的方法,提高品牌影响力,力求提高工业产能,谋求多元化健康发展,提升竞争力。
4.3 创新和研发
生根是黄连木扦插过程中的难点,生产技术的提高对黄连木产业化发展具有现实意义。黄连木雌雄株分辨也是生产上亟须解决的难点[18],因雌雄株经济价值不同,幼龄林区分雌雄对于黄连木遗传育种和生产应用具有十分重要的意义。未来应加强病虫害防治和抗虫良种选育技术的研发,提高黄连木的结实率和饱满度,这对壮苗培育和良种选育具有重要意义。黄连木具有很高的经济、生态价值,但其具体应用价值尚待挖掘,特别是在良种选育和加工利用方面。未来可鼓励加工企业开展黄连木的研究和应用,加大其研究力度和技术创新强度,推动黄连木产业化发展。
5 结语
黄连木材质优良,其种子、枝条和叶片含油率高,是优良的木本油料能源树种。本文探究了黄连木的资源分布、生物学特性和应用价值,分析了黄连木发展过程中的短板,并提出了相应建议,为黄连木收集、保存、利用及产业化发展提供参考。未来黄连木加工利用应加强与更多领域的融合,从而进一步促进加工产业的优化升级,提升核心竞争力,这对黄连木加工产业和林业的高质、高效和可持续发展具有重要作用。