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野生植物構(gòu)樹的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)及園林應(yīng)用

2015-02-22 03:02周璟陳中義李華成長江大學(xué)園藝園林學(xué)院湖北荊州434025
關(guān)鍵詞:構(gòu)樹種群種子

周璟,陳中義,李華成 (長江大學(xué)園藝園林學(xué)院,湖北 荊州434025)

構(gòu)樹 [Broussonetiapapyrifera(L.)Vent.]為??疲∕oraceae)構(gòu)樹屬(Broussonetia)植物,古名楮,分布于我國除東北北部、西北北部以外的大部分地區(qū),大多數(shù)野生,少量栽植[1]。該樹種具有速生、適應(yīng)性強、分布廣、易繁殖、輪伐期短的特點,能大量吸滯粉塵和吸收二氧化硫等有毒物質(zhì),是城市園林綠化,特別是工礦企業(yè)綠化的理想樹種[2]。為了進一步促進野生構(gòu)樹在園林上的應(yīng)用,筆者對構(gòu)樹的主要生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特征及其在園林上的應(yīng)用情況進行了綜述。

1 構(gòu)樹的形態(tài)學(xué)特征

構(gòu)樹為多年生落葉喬木,有乳汁,雌雄異株,樹高可達20m。根分生能力強,根系發(fā)達。樹干挺直,樹皮平滑,淺灰色或灰褐色。葉互生,寬卵形,葉形多變,常不分裂或不規(guī)則的三裂至五裂,先端尖,基部圓形或心形,邊緣有粗鋸齒,表面粗糙,疏生糙毛,背面密生柔毛,葉柄密被糙毛。雄花序為腋生柔荑花序,長條狀下垂,3~4月中旬長出,4月中旬開花,雄花花被4裂,與雄蕊對生;雌花序球形頭狀,苞片棒狀,頂端圓錐形,有毛,花被管狀,頂端與花柱緊貼。聚花果球形,徑約1.5~3cm,肉質(zhì),7~9月為果熟期,小核果成熟時紅色,內(nèi)有1粒種子[3,4]。

2 構(gòu)樹的自然更新

2.1 構(gòu)樹的傳粉與結(jié)實

構(gòu)樹雄花單花花粉量大,雄花花序比雌花花序先成熟,是典型的風(fēng)媒傳粉植物。雄花花絲在花蕾中內(nèi)卷,開花時通過花絲劇烈伸長產(chǎn)生的張力使花粉囊破裂,巨量花粉拋向空中;雌花柱頭細長柔軟,表面具微絨毛,其體積是子房的十余倍,有利于捕捉空中的花粉[3,4],這些機制導(dǎo)致構(gòu)樹具有高的坐果率和結(jié)實率,構(gòu)樹的結(jié)實率平均達到81.9%,坐果率為100%[4]。外界的生態(tài)條件對構(gòu)樹的傳粉和結(jié)實會產(chǎn)生影響。Mnason等[5]發(fā)現(xiàn)構(gòu)樹的結(jié)實率與降水量存在顯著的線性關(guān)系,旱季的結(jié)實率明顯較高,這是由于降雨會影響構(gòu)樹花粉的噴射距離,使其傳播效率降低,從而影響其結(jié)實率。

2.2 繁殖體的傳播

構(gòu)樹的成熟果實顏色鮮紅,富含氨基酸、維生素、糖類等營養(yǎng)成分[6],容易吸引鳥類前來啄食。一些研究者通過在武漢、南京、柳州等地進行野外觀察和分析鳥糞樣品,已經(jīng)確認白頭鵯(Pycnonotus sinensis)[7~9]、山斑鳩(Streptopeliaorientalis)、烏鶇(Turdusmerula)[8,9]、紅嘴藍鵲(Urocissa erythrorhyncha)、灰喜鵲(Cyanopicacyana)[8]、紅耳鵯(Pycnonotusjocosus)、繡眼(Zosterops palpebrosus)[9]等鳥類偏好取食構(gòu)樹果實。這些鳥類啄食構(gòu)樹果實以后,將種子隨糞便撒播至其他地方,擴大了構(gòu)樹種子的傳播范圍。

野外觀察發(fā)現(xiàn),在城郊公園、臨水駁岸及郊區(qū)荒野地等處均能見到構(gòu)樹的實生苗,在野生構(gòu)樹群落內(nèi)也能發(fā)現(xiàn)大量實生苗,且均長勢良好,這表明,構(gòu)樹成功的有性生殖是其種群更新的重要機制。

2.3 萌生枝條

構(gòu)樹也可以通過根生萌枝和莖生萌枝實現(xiàn)更新。構(gòu)樹根系發(fā)達,根蘗能力強[10],熊佑清[2]指出,3~5a生的構(gòu)樹在2a內(nèi),通過自然分蘗每年能增新株20~35株,覆蓋面約200~500m2。對構(gòu)樹的根段進行埋條,其成活率平均達到53%,以沙土為基質(zhì)時高達81%[11]。

在野生構(gòu)樹群落內(nèi),一些植株主干頂端枯死或被折斷,莖下部一定部位會萌發(fā)出新芽并發(fā)育成莖生萌枝。魏媛等[12]研究表明,光照強度、截斷、抹芽、噴施植物生長調(diào)節(jié)劑等均能對構(gòu)樹芽的萌發(fā)產(chǎn)生影響。

3 構(gòu)樹的人工繁殖育苗

3.1 種子育苗

構(gòu)樹種子人工留種播種后發(fā)芽率低,田間發(fā)芽率僅4%[13]。水分[14]、土壤[15]、溫度和光照[16]等外界條件對構(gòu)樹種子萌發(fā)具有影響。構(gòu)樹種子最適宜的萌發(fā)條件為溫度30℃、12h光照+12h黑暗的光照條件和正常濕度[16]。

對種子進行預(yù)處理,可以提高構(gòu)樹種子的萌發(fā)率。孫永玉等[17]用濃度為25mg/L的NAA處理構(gòu)樹種子,種子發(fā)芽率高達70.5%;用濃硫酸處理構(gòu)樹種子,各項發(fā)芽指標明顯優(yōu)于其他處理。楊帆等[18]、吳綱等[19]用不同濃度的NaCl處理構(gòu)樹種子,發(fā)現(xiàn)低濃度的NaCl對構(gòu)樹種子的萌芽具有一定的促進作用。

3.2 扦插育苗

構(gòu)樹根插成活率較高,但會對母株造成一定損害,因此不適宜大規(guī)模應(yīng)用。彭玉華等[20]研究了不同季節(jié)、構(gòu)樹不同類型穗條的扦插生根情況,結(jié)果表明,構(gòu)樹扦插成活率在春季最好,應(yīng)選擇半木質(zhì)化穗條,頂芽次之,夏季選擇頂芽穗條最好,秋冬季節(jié)各種類型穗條都不理想。但總體看,構(gòu)樹枝插育苗生根較難,尤其是硬枝扦插成活率很低[21]。

應(yīng)用生根粉處理插穗,能提高構(gòu)樹穗條扦插成活率。周鑫等[22]指出,選擇直徑為0.9~1.3cm的嫩枝插穗,用濃度為200~300mg/kg的生根粉處理,插穗上端封蠟,延長了插穗的存活期。韓高輝等[23]的研究表明,用911生根粉以150×10-6溶液浸泡24h處理時,可顯著提高插穗成活率,平均成活率達88.6%。

4 構(gòu)樹的生態(tài)學(xué)

4.1 水分脅迫對構(gòu)樹的影響

構(gòu)樹具有一定的耐旱潛力[24]。干旱脅迫下,構(gòu)樹具有穩(wěn)定的碳酸酐酶活性、較高的光能轉(zhuǎn)化效率、電子傳遞速率及凈光合速率來對抗干旱逆境[25]。

構(gòu)樹具有一定的抗?jié)衬芰ΑM跽苡畹龋?6]探究了淹水脅迫對1年生的構(gòu)樹幼苗的影響,試驗結(jié)果表明,淹水脅迫抑制了構(gòu)樹幼苗的高度增長,而對其地徑增長和不定根的形成具有一定的促進作用。

4.2 土壤理化性質(zhì)對構(gòu)樹的影響

構(gòu)樹對土壤酸堿度的變化具有較好的適應(yīng)性。在喀斯特地區(qū),構(gòu)樹對鈣具有較強的吸收能力,表現(xiàn)出對喀斯特地區(qū)較強的適應(yīng)性[27]。在天津鹽堿地的栽培試驗顯示,構(gòu)樹在重鹽試驗地、重堿試驗地和中鹽中堿試驗地的成活率分別為79.3%、93.2%、96.6%[28],這表明構(gòu)樹在鹽堿地的綠化建設(shè)中可以大規(guī)模推廣。王金山等[29]在環(huán)渤海灣試驗基地進行了構(gòu)樹的連續(xù)種植試驗,進一步證明了雜交構(gòu)樹作為綠化樹種在鹽堿地種植的可行性。

構(gòu)樹在輕中度酸脅迫下能通過自身調(diào)節(jié)適應(yīng)環(huán)境,具有中度抗土壤酸化能力[30]。陳家法等[31]在土壤呈弱酸性的冷水江銻礦區(qū)進行了種植研究,發(fā)現(xiàn)構(gòu)樹在該區(qū)域的成活率在90%以上,年樹高生長量在0.7m以上,4a生構(gòu)樹郁閉度為0.75,在較短時間內(nèi)可恢復(fù)礦區(qū)植被。構(gòu)樹在修復(fù)礦區(qū)土壤、實現(xiàn)生態(tài)重建上具有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4.3 污染物對構(gòu)樹的影響

4.3.1 大氣污染

構(gòu)樹具有較強的吸收二氧化硫、氯氣等污染氣體的能力,吸滯粉塵能力強,在城市園林應(yīng)用中,具有改善生態(tài)環(huán)境的作用[32,33]。趙林峰等[34]選取衡陽市4個采樣點對構(gòu)樹葉片進行了葉片滯塵能力及硫、氯含量的測定,結(jié)果顯示,構(gòu)樹滯塵能力顯著,在車流量大的國道上吸附沙塵量最大;工業(yè)園區(qū)揚塵量較少,葉片含硫、氯值較高。張家洋等[35]在不同季節(jié)對構(gòu)樹的葉片取樣進行滯塵能力測定,結(jié)果顯示構(gòu)樹滯塵能力強,其滯塵能力表現(xiàn)為秋季>春季。張慶費[36]調(diào)查發(fā)現(xiàn),在污染嚴重的廠區(qū),構(gòu)樹抗污性強于香樟、懸鈴木、女貞、水杉、雪松等樹種。

4.3.2 土壤污染

構(gòu)樹對重金屬污染土壤具有耐受性,能夠富集重金屬,對受重金屬污染土壤具有生態(tài)修復(fù)功能。當土壤鎂粉塵施加量小于10%時,可促進構(gòu)樹生長[37]。賴發(fā)英等[38]發(fā)現(xiàn)重金屬Cu、Zn在構(gòu)樹體內(nèi)的富集濃度是根部>葉部>莖部,其富集系數(shù)都在0.5以下,但由于其地上部分生物量很大,能夠從土壤中移除大量的重金屬。康薇等[39]對湖北古銅礦遺址區(qū)的構(gòu)樹進行了調(diào)查,發(fā)現(xiàn)構(gòu)樹的地上部分對Cu、Cd、Pb的綜合富集系數(shù)較高,具有較強的富集能力,對Pb的富集效果尤其明顯,因而適宜在Pb污染區(qū)栽植。

4.4 構(gòu)樹的種群特征

對野生構(gòu)樹種群特征的了解是理解種群更新的重要基礎(chǔ)。對野生構(gòu)樹種群分布格局的研究表明,幼樹或者灌木層構(gòu)樹,個體數(shù)量較多,種群聚集強度大;大樹或者喬木層構(gòu)樹,種群格局由聚集分布變?yōu)殡S機分布[40~42]。構(gòu)樹的生態(tài)位較寬,且與其他樹種的生態(tài)位重疊較少,構(gòu)樹是南京幕府山植物群落的主要優(yōu)勢樹種[43]。

在野外,構(gòu)樹種群的主要干擾因子是砍伐和樵采,在強度干擾下,構(gòu)樹的幼苗、幼樹個體往往較多,種群更新能力強,而隨著干擾強度減弱,構(gòu)樹的更新能力呈現(xiàn)衰退趨勢;中度干擾最利于萌枝的形成和發(fā)育[42]。

5 構(gòu)樹的園林應(yīng)用

開發(fā)利用鄉(xiāng)土野生植物資源是園林建設(shè)的重要任務(wù)[44]。構(gòu)樹樹干挺拔,枝葉茂密,速生耐修剪,適應(yīng)性強,葉形葉色變化豐富,雌株果期極具觀賞價值,植株抗大氣污染和富集重金屬,根系可固沙固土,具有改善生態(tài)環(huán)境的功能,在園林應(yīng)用上具有重要潛力。目前,構(gòu)樹在喀斯特地區(qū)[27]、廢棄礦區(qū)[39]、濱海鹽堿地[29]、工業(yè)園區(qū)[34]以及城市綠化中(作者觀察)得到應(yīng)用。同時,構(gòu)樹的新品種選育已經(jīng)取得了進展,王鳳英等[45]培育出穩(wěn)定的黃色葉構(gòu)樹,陳建業(yè)等[46]培育出斑葉構(gòu)樹和金葉構(gòu)樹,構(gòu)樹新品種的誕生使其在園林上的應(yīng)用形式更加豐富。

然而,長期以來構(gòu)樹并未得到園林工作者的足夠重視,大多仍處于野生狀態(tài)。為了大力推廣構(gòu)樹在園林上的應(yīng)用,需要對其以不同的指標進行綜合的量化評價,以客觀的形式證實構(gòu)樹應(yīng)用的可靠性和可行性。

6 小結(jié)與展望

構(gòu)樹是我國鄉(xiāng)土野生植物,具有分布廣、適應(yīng)性強、抗逆性強、速生等特點,既具有觀賞價值,又具有良好的改善生態(tài)環(huán)境作用,可以作為城市綠化尤其是工礦廠區(qū)綠化來應(yīng)用。為進一步認識構(gòu)樹在園林中的應(yīng)用價值,將來應(yīng)運用科學(xué)的方法對其進行綜合評價。

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