关键词:紫杉醇、引种驯化、自动间歇喷雾、无土培养、全光育苗、插穗。
矮丛紫杉(Taxus Cuspidata Var Umbracwifera)是红豆杉科,红豆杉属的一个变种,红豆杉 是红豆杉属所有种的统称,为常绿乔木或灌木,叶条形或披针形,直或微变,叶子螺旋状着 生,其基部扭转成两排,叶深绿色;枝及树皮红褐色,种子裸露,生于杯状假种皮中,假种 皮肉质鲜红色,貌似果实,生于深绿色的叶腋中,颇为美丽,因种子红色,大小如豆,而得 名红豆杉。
红豆杉属广泛分布于亚洲、欧洲、和北美洲。我国红豆杉主产于长江、秦岭以南和东北东部 地区,多零星分布于各地森林杂木中,我国有:喜马拉雅红豆杉(Taxus wallichiana),又 名云南红豆杉、西南红豆杉。红豆杉(Twallichiana Var chinensis)。南方红豆杉(T walli chiana Var Mairei),又名美丽红豆杉。密叶红豆杉(T suana),又名傅氏红豆杉。东北红 豆杉(T cuspidate),又名紫杉。矮丛紫杉(T cuspidata Var Umbracwifera),又名枷罗木 。
美国是育种及栽培紫杉最多的国家,其栽培树种有:短叶紫杉(Taxus brevifolia),欧州紫 杉(T baccata),加拿大紫杉(T canadensis),东北紫杉(T cuspidata)。曼地亚紫杉(T med ia)(T suspidata×T baccata),是东北紫杉和欧洲紫杉杂交种。T hunneuwelliana紫杉( T cuspidata×T canadensis),是东北紫杉和加拿大紫杉杂交种。
我国东北紫杉是一个遗传品质优良,生物学特性很好的树种,美国引入后,先后与欧洲紫杉 杂交培育了曼地亚紫杉新品种,与加拿大紫杉杂交培育了hu nnewelliana紫杉新品种,成为 美国广泛栽培的主要树种,形成了庞大的种群后代。
红豆杉其家族虽小,但它具有优美多姿的形态,珍珠般闪闪发光的红色种球,纹理微密,结 构 坚韧,色泽美丽的木材,是良好的工艺品用材,特别是红豆杉含有神奇的药效功能——紫杉 醇(Taxol),是一种有独特结构的二萜类化学成分。被誉为九十年代抗癌新药三大成就之一 。最早由美国科学家于1971年从美国短叶红豆杉(Taxus breuifolia)的树皮中分离出来,当 时就发现具有很强的抗肿瘤作用,但直到80年代初才认识到其独特的抗肿瘤机制后,用于治 疗 癌症,经临床试验,有相当疗效,它主要是破坏癌细胞的自行分裂机制,是目前发现最好的 抗癌药物之一,被称为“神奇的抗癌药物”,可治疗多种癌症,疗效显著。于是红豆杉引起 了世人的关注。紫杉醇是从紫杉树皮、树枝、树根中提取,树皮含量一般为万分之1~1.5 ,枝叶含量为十万分之1~1.5。美国大力开展紫杉栽培研究专门培育了高含量的红豆杉杂交 品种,如曼地亚紫杉、爱尔兰紫杉,道瓦斯顿紫杉等用于提取紫杉醇。
我国红豆杉是珍贵稀有树种,在树种及株数上都极少,在我国《野生植物保护条例》和《国 家重点保护野生植物名录》中被列为国家一级保护植物,禁止采集、采伐。在新的《森林法 》 和《国家禁止、限制出口的珍贵树木名录》中全部列为禁止出口树种,喜马拉雅红豆杉于19 97年被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CTTES)进行保护。保护的目的是为了持续 利用,进行人工栽培,扩大生产,实行基地化栽培,规模化经营是保护和开发利用红豆杉的 有途效径。现在云南丽江、江西、上海、北京、烟台地区建立了大规模的生产繁育栽培基地 ,来大力快速发展红豆杉,为提取紫杉醇提供原料。
一、矮丛紫杉的引种栽培及生长状况
矮丛紫杉(Taxus Cnspidata Var Umbraculifera),常绿灌木,无主干,侧枝多斜生,小枝 呈不规则互生,叶子条形而直,螺旋状着生,枝基部叶扭转排成两列,小枝叶呈羽状,小嫩 枝叶黄绿色,老叶深绿色,老枝干紫褐色。枝叶繁茂,簇状丛生,枝杈刚劲挺拔,参差不齐 ,树冠成盘状、碗状、馒头状或倒卵形;树形树叶艳丽多姿,甚为美观。种子成熟后鲜红色 ,非常鲜艳夺目。是公园、花坦、行道绿带、庭园、岩石园绿化的优良观赏树种;它树姿端 庄、典雅、自然、并耐修剪,又是盆景的良好素材,可塑造成各式各样的盆景作品。我们自 1978年开始引种驯化栽培1000多株,经过几年的栽培试验,生长良好,枝条年高生长量20~ 40cm,树高可达3米,耐干旱及脊薄土壤,抗寒性强,无病虫害,适宜于山东地区发展栽培 。矮丛紫杉的引种成功,为我市增加了一种抗癌药用植物和优良的常绿观赏树种,扩大了 树种栽培,丰富了树种资源,它将为促进当地经济发展及城乡绿化起到很大作用。
二、矮丛紫杉的现代化扦插育苗技术方法
为了急速解决药用需要及园林绿化,大力繁育苗木,采用了自动间歇喷雾、无土培养、塑 料大棚等现代化扦插育苗技术理论及方法进行了扦插繁育苗木,十多年来共扦插6万多株, 成活率达到94%,为我市园林绿化、药用打下雄厚的物质基础。现将扦插育苗技术研究总结 如下:
1、选用幼年生母树上的枝条作插穗 根据“母树及枝条愈年幼,愈幼嫩,而且生长旺盛、枝条营养充实,所含的生长激素愈多, 插穗易于生根成活”的原理,选取3~5年生生长旺盛,母树上一年生粗壮、健康、充实的枝 条作插穗。
2、利用现代化的扦插育苗设备及材料
(1)选用蛭石、珍珠岩作基质、进行无土培养 蛭石及珍珠岩保温、保湿、通透性能良好,吸热快、热容量大,散热慢、吸水、保水、保肥 性能强,具有优越的物质结构、物理特性和功能,是理想的扦插基质。
(2)采用自动间歇喷雾设备供水造湿 电子自动间歇喷雾设备,喷雾频繁,水珠雾化,使扦插区云雾缭绕,湿气弥漫,不但保持了 基质湿润,而且保持了插穗枝叶湿润,使插穗的水分吸收及蒸腾平衡。可根据插穗及插床干 湿情况,自动调节水分,是理想的供水造湿设备。
(3)安装塑料大棚 扦插池建于塑料大棚内,池内按装电子自动间歇喷雾设备。塑料大棚可提供幼苗防寒、增温 、加湿和促进苗木正常生长。
3、采用先进的扦插育苗技术方法
(1)扦插基质消毒处理 对连年作业的基质进行消毒处理,先把基质进行翻搅凉晒,后再用1~3%浓度的高锰酸钾液 进行喷洒一夜后即可扦插。
(2)枝条的选择、采集及修剪 于3月上旬冬芽萌动前,自3~5年生母树的地片上,选择母树遗传品质优良,生物学特性良 好,生长旺盛的母株上,选剪生长粗壮、健康、充实、无冻害、无病虫害的一年生枝条作插 穗,剪成20cm长的条段,剪去插穗下部枝叶,下切口剪成马耳形,采取随采条、随修剪,随 处理、随扦插的办法。
(3)插穗生长激素处理 用500ppm奈乙酸快醮处理插穗,以补充插穗生理营养,促进生根机能。选阴凉处,用磁器或 塑料器皿勾兑药液,药液深2~4cm,将插穗下端浸于药液中10秒钟,拿出即可扦插,每次药 液可浸醮3~4次。
(4)扦插方法 用直插法,按行距7cm,株距2cm,插深7cm,横畦扦插,插后压紧基质,整平畦面,立即启 动自动间歇喷雾设备喷透水,浊实基质,使插穗与基质密切接触。
4、插后管理
(1)喷水 自动间歇喷雾苗木,春季因气温低,蒸发量小,喷雾间隔时间一般30分钟,每次喷10秒钟, 夏季气温升高,蒸发量加大,喷雾间隔时间一般20分钟,夜间及阴雨天停喷。 苗床的管理,实质上是对水、温、光湿的管理,这是扦插成活的关键,至关重要。我们以控 制论的观点通过电子自动间歇喷雾设施,合理的适当的控制及调节水、温、光、湿四大因素 ,使各个因素充分发挥各自的功能及整体作用,使其相互协调共同适应,产生综合效益。以 期达到插穗对环境条件最适要求,促进插穗生根成活的目的。
(2)插穗施肥 采用根外施肥的方法,对地上枝叶喷洒氮、硫、磷(结构元素);钾、钙、镁、锰、锌(酶活 化剂) ;铁、铜、钼(氧化还原剂)等元素。如每周喷一次0.2~0.5%的磷酸二甲氢钾。如硫酸亚铁0 .2~0.5%+柠檬酸0.02~0.03+少量洗衣粉,硫酸锰0.05~0.4+石灰0.15~0.3%;硫酸铜0 .02~0.5%+石灰0.15~0.30%;硫酸锌0.01~0.4+石灰0.15~0.30%。每隔4~5周喷一次, 可连续喷4~5次,以增加插穗营养,提高插穗生根能力及扦插成活率,促进苗木生长,提高苗木质量。
三、矮丛紫杉现代化扦插育苗技术总结
1、紫杉插穗生根成活与基质的关系 研究证明:不同的基质材料,其物质结构与物理特性不同,故紫杉插穗的生根成活亦有差异 。自表1即可看出,珍珠岩插扦插成活率,平均92.7%,蛭石86.2%,土壤(对照)67.5%,珍珠 岩比土壤提高25.2%,蛭石比土壤提高18.7%。
珍珠岩和蛭石是经过高温焙烧膨胀而成,质地疏松、轻软、无菌、经久不板结,吸热量多、 热容量大、温度高、散热慢、吸水透水性能强。蛭石饱和含水量为自重的184%,珍珠岩饱和 含水量为自重的446%,通气性能好,有利于插穗的愈合生根成活。 珍珠岩成颗粒状,每个颗粒及颗粒之间吸附着一部分水分,而充满着空气。因此,珍珠岩既 有贮水、吸水功能,又有通气功能。由于它是同样大小的颗粒状,而且很松散不粘结,上下 部都能通气透水,多余的水分可自然渗透排掉,不致于使大量的水分长期充斥于珍珠岩中, 造成珍珠岩温度低,发生烂条烂根现象,珍珠岩的物质结构及物理特性,正好符合紫杉喜湿 怕涝及生根类型,树种的生物学特性,促进了紫杉的愈合生根成活。 由于珍珠岩、蛭石具有优越的物质结构和物理特性及功能,它有利于插穗的生根成活,故是 一种理想的插插基质材料,它大大的提高了紫杉的扦插成活率。
2、紫杉插穗生根成活与温度的关系 温度是插穗生根成活的外因条件,它直接影响插穗的光合作用,细胞分裂、伸长和酶的活动 ,叶绿素的形成等各种主要生理过程,适当的温度有利于这些生理过程的进行和促进。因此 ,温 度是影响插穗生根成活的主要因素。实践证明:紫杉的生长临界温度是13~30℃,最适宜的 温度是17~25℃,在此范围内插穗易于生根成活,如超过临界温度就会影响插穗的生根成活 。
基质温度高于气温,对插穗愈合生根是有利的,使插穗的地下部分先于地上部分生长发育, 可促进插穗的生根成活。
自动间歇喷雾是全光照育苗形式,使基质及插穗完全接受日光照射,能有效的充分利用光能 ,提高气温及基质温度尤其早春提高气温及基质温度对插穗生根成活更为重要。从表2即可 看出,在6月份荫棚区气温日平均为27.6℃,土壤温度日平均22.2℃;自动间歇喷雾区气温 日平均28.3℃,珍珠岩日平均温度28.3℃;在这期间,自动间歇喷雾区日平均气温比荫棚高 0.7℃,珍珠岩温度比土壤温度高6.1℃;这些温度的差值有的虽小,但对插穗的生根都是有 利的。 珍珠岩和蛭石,它的吸热力强,热容量大,而且散热慢,保温时间长,具有保温、通透性能 ,经日光照射,提高了基质温度,故有利于插穗的生根成活。从1可看出,自动间歇喷雾区 珍珠岩扦插成活率92.7%,蛭石86.2%,人工喷水土壤扦插67.5%,自动间歇喷雾区珍珠岩、 蛭石扦插分别比人工喷水土壤扦插成活率提高了25.2%、18.7%。
温度是插穗生根成活的主要因素。温度的高低决定着插穗生根的早晚,成活的多少问题,较 高的地温对插穗生根成活有利。故早春扦插提高地温是插穗生根成活的关键。因此,我们为 了提高扦插成活率,在塑料大棚的西、北、东面建墙,以御寒风,对人工喷水土壤扦插的苗 床 ,在主风方向打防风障,如塑料小拱棚,以防寒、提温、保温、提高小环境的温度,给插穗 创造一个适当的气候条件,来促进插穗的生根成活。
3、紫杉插穗生根成活与水分、温度的关系 水是植物生长的主要物质,它又是植物营养物质运输的载体,故插穗水分的供应非常重要。 插穗吸收水分有三个途径:一是插穗的切口,二是插穗的基部角质层,三是插穗的枝叶。因 此,在水分的供应上,不单纯是保持基质湿润,而且还要保持插穗枝叶湿润,要适时适量合 理供水。
适宜的相对温度是插穗生根成活的主要因素之一,较大的大气湿度有利于插穗的生根成活, 在扦插育苗上,既要科学合理供水,又要提高小环境气候湿润,是插穗成活的关键。在紫杉 扦插育苗中,我们运用自动间歇喷雾育苗,它不但科学,合理供水,而且大大提高了小环境 气候湿润的条件,它喷雾濒繁,雾化细微,造成云雾缭绕,形成一个气候湿润的小环境,大 大提高了空气湿度,给紫杉插穗创造一个生根成活的环境。自表2可以看出,自动间歇喷雾 扦插区6月份空气湿度日平均61.7%,人工喷水扦插区日平均57.3%,自动间歇喷雾扦插区空 气湿度比人工喷水扦插区提高空气湿度4.4%。它不仅解决了基质湿润,插穗自基质中吸水问 题,又使插穗表面保持一层水膜,保证了插穗湿润及枝叶吸水问题,主要是解决了插穗水分 吸收及蒸腾平衡,有利于插穗的生根成活。而人工喷水的苗床,因喷水量不易掌握,有时喷 的过多,降低了地温,引起了烂条烂根现象;有时喷水过少,造成插穗枯萎,故在水分管理 上,要保持插穗水分吸收与蒸腾平衡,这是插穗生根成活的关键。如表1,自动间歇喷雾珍 珠岩扦插成活92.7%,蛭石扦插成活86.2%,而人工喷水土壤扦插成活67.5%,自动间歇喷雾 扦插比人工喷水扦插分别提高25.2%、18.7%。
4、紫杉插穗生根成活与光照的关系 光照是植物光合作用的能源,在叶绿素的参与下,制造有机化合物供植物生长发育。插穗脱 离母体后,生活机能大大减弱,在生长发育过程中,仍需要光照来维持生命,但因机体衰弱 不需要强光照,以防萎蔫。据此,人工喷水扦插苗床,是采用遮荫的方法来解决,使其透光 率达到50%,把强光照变成散射光,既解决了植物体所需光能问题,又避免了强光照造成插 穗蔫萎。
自动间歇喷雾是全光照育苗,在育苗过程中,插穗能充分利用光能、发挥叶片的光合作用, 制造更多的有机化合物,有利于插穗的生根成活。又由于喷雾频繁,雾化细微,云雾缭绕, 从而也减弱了光照的强度,保持了基质、插穗、环境气候湿润,而且插穗表面水分的蒸发可 以有效地降低插穗的温度,即使夏季烈日下插穗也不会蔫萎。经研究蜀桧扦插二年生苗证明 :自动间歇喷雾蛭石扦插苗,平均苗高36cm,平均每株根13.4条,平均每条根长11.4cm。而 人工喷水土壤扦插苗,平均苗高32cm,平均每株10.6条根,平均根长8cm。自动间歇喷雾扦 插苗比人工喷水扦插苗,苗高增高4cm,即增高12.5%;苗根增多2.8条,即增多26.4%;苗根 增长3.4cm,即增长42.5%。这充分说明了自动间歇喷雾扦插的苗木,它充分利用光能的功效 ,大大的提高了苗木质量。
5、塑料大棚的防寒增温效益 塑料大棚是单斜面钢筋骨架构成,东西走向,面朝南,北西、东三面筑墙,以防御寒风、保 温 。塑料大棚主要用于冬季苗木防寒越冬,经试验观测:它对防寒、增温、保湿起到了一定的 作 用。自1984年12月9日~1985年1月4日观测看出,棚内平均气温2.1℃,棚外平均气温6. 7℃,棚内比棚外气温提高了4.6℃。棚内蛭石平均温度3.4℃,棚外土壤平均温度0.7℃, 棚内比棚外基质温度提高4.1℃。棚内平均湿度86%,棚外平均湿度82.7%,棚内比棚外提高 湿度3.3%。从23天的平均数字来看,棚内比棚外的气温、基质温度、湿度平均差值虽小,但 日、时平均差值是大的;如此时期内日、时气温棚内与棚外差值是8~1℃,基质温度5~1℃ ,湿度36~4%,故塑料大棚对苗木的防寒、增温、保湿作用是大的。它不但保证了苗木的安 全越冬,而且在早春及初冬时期延长了苗木的年生长周期大约35天,棚内比露地苗木提前20 天发芽生长,初冬生长期延长15天,为苗木速生奠定了基础,对提高苗木质量起到很大作用。
参考文献
1、《中国树木分类学》陈嵘著,中国图书发行公司,1953年。
2、《中国高等植物图鉴》,中国科学院植物研究所编,科学出版社出版,1985年。
3、《大自然》,高效抗癌植物红豆杉,于永福著,1999年第4期。
4、《林业信息》,国家林业局林业信息中心,1994年~1996年。
5、《花卉无土栽培》,王华芳主编,金值出版社,1997年