全 文 :收稿日期:2006-10-25
潜在生物质能和纤维板材树种大叶栎
宋微微 ,孙立炜 ,刘玉军*
(北京林业大学生物科学与技术学院 , 北京 100083)
摘 要:大叶栎主要分布于我国南方及东南亚北部地区 ,因其适应性强 ,速生丰产 ,生态效益明显等特
点 ,开发前景广阔 、经济效益显著 ,近年来备受关注。本文综述了大叶栎的生物 、生态学特性 ,优良性状
及其相关研究现状 ,建议对其进行深入研究 ,以进一步发掘其在生物质能源及板材生产方面的巨大潜
力。
关键词:大叶栎;速生丰产;生物质能;纤维板材
Castanopsis f issa-A Potential Bio-energy and Fiberboard Tree Species
Song Weiwei ,Sun Liwei ,Liu Yujun*
(College of Biological Sciences and Biotechnology , Beijing Forestry University , Beijing 100083 , China)
Abstract:Castanopsis f issa mainly dist ributes in the southern area of China and the no rthern area of
south-east Asia.This tree species has extensive exploitation perspectives and prominent economic effi-
ciencies , and is paid g reat attention during recent years because of it s strong adaptabili ties , fas t-g rowth
and high-productivities and obvious ecological returns.The present paper reviewed the biological , the ec-
ological , the superio r characteristics and it s relative research statues of Castanopsis f issa .It is suggested
that the t ree species has to be thoroughly studied in order to furt her explore it s potentials on bio-energy
and fiberboard production.
Key word:Castanopsis f issa ;fast-grow th and high-production;bio-energy;fiberboard
大叶栎(Castanopsis f issa Rehd et Wils)又名黧蒴
栲 、裂斗椎 、乌叶子 、大叶椎 、闽粤栲 、裂壳锥等 ,为壳斗
科栲属常绿乔木 ,具有生长迅速 、树体高大 、树干通直
饱满 、树形优美等特点 ,是亚热带林区主要阔叶树种之
一 ,为亚热带森林建群树种 ,次生林先锋树种[ 1 , 2] 。大
叶栎生长迅速 ,用途广泛 ,具有较高的经济价值和社会
生态价值。
1 生物 、生态学特性
大叶栎广泛分布于丘陵山地 ,常散生于次生常绿
阔叶林中 ,是壳斗科栲属中较喜暖的一种 ,喜肥喜湿 ,
较耐干旱瘠薄 ,在中等较差的立地条件下也能正常生
长。该树种叶片宽 5 ~ 10 cm ,顶端短尖 ,基部楔形 ,边
缘在基部 1/3 上具有钝锯齿或波状齿 ,叶背面有灰黄
色鳞秕 ,或脉上有疏毛 ,后变银灰色 ,侧脉 16 ~ 20 对 ,
两面均明显。花雌雄同株 ,雄花序圆锥状 ,雌花单生于
壳斗内。壳斗卵形至椭圆形 ,内包坚果 ,长 115 ~ 212
cm ,成熟时 2 ~ 3 裂 ,外被三角形鳞片 ,排成 4 ~ 5 环。
坚果单生 ,长113 ~ 118 cm 。早期生长快 ,树高 、胸径生
长在 10年左右达到生长高峰。其生长衰退较早 , 在
25~ 35 年即可达到数量成熟 ,此后生长明显下降。 7
~ 8 年生便开始结实 ,盛果期早 ,结果大小年现象不明
显。花期 4 ~ 5月 ,果期 11 ~ 12月。在其分布区内 ,平
均年气温 17 ~ 24℃,最冷月平均气温 7.3℃以上 ,最热
月平均气温 22 ~ 28℃,年降水量在 1300 ~ 2000 mm ,
相对湿度 80%以上[ 3] 。大叶栎为喜光树种 ,幼年能耐
适当遮荫 ,可于林冠下更新 ,随着树龄的增长 ,需光量
增强。同时大叶栎也为深根性树种 ,冠幅宽大 ,顶端优
势明显 ,高 、径生长迅速 ,大叶栎具有很强的萌生能力 ,
伐根萌发力强 ,在常绿阔叶林采伐迹地上 ,往往能在短
期内形成纯林 ,对区域内受损景观的修补和受干扰生
境的恢复起着良好的作用 ,人工栽培潜力巨大。营造
短周期食用菌株 ,萌芽更新能力强。大叶栎对立地条
件要求不严 ,对土壤要求不苛刻 ,在花岗岩 、砂岩 、叶岩
和变质岩发育而成的山地红壤 、黄壤和紫色土均能生
长 ,以土层深厚 、肥沃 、湿润为佳 ,以 pH4.5 ~ 5.0的土
壤为宜。由于土层厚度 、自然含水量 、有机质含量等立
地因子的不同 ,生长差异显著。
2 优良特性
2.1 分布广 、适应性强
大叶栎在我国的广东 、广西 、福建 、海南 、江西 、湖
南 、贵州南部 、云南东南部和越南北部都有分布。多散
生或呈小片状分布于海拔 800m 以下常绿阔叶林中 ,
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第2期(总第 87) 中 国 林 副 特 产 N o.2(GSNO.87)
2007年 4月 Fo rest By-Product and Speciality in China Apr.2007
DOI :10.13268/j.cnki.fbsic.2007.02.036
也有部分地区分布到海拔 1000m以上。在坡度陡峭
土壤贫瘠地也可以生长 ,抗性强 ,病虫害少[ 4] 。
2.2 速生丰产
大叶栎萌芽更新能力强 ,次生林生长迅速。在没
有抚育施肥等任何人工措施的生长条件下 , 1 年生大
叶栎胸径可达 3 cm ,树高达 3.9 m , 5 年生胸径可达 10
cm ,树高达 10.5 m。例如 ,大叶栎是广西苍梧县的优
良乡土树种 , 现有纯林面积 111 , 621.5 hm2 ,其生长速
度快 ,生产力高 , 6年生木材总重量可以达到 307 , 448.
2 kg/hm2 ,工艺用材出材量达 131 , 428.4 kg/hm2 ,是一
种很有前途的短轮伐期工业原料林树种[ 5] 。苍梧县的
调查报告还显示 ,大叶栎的萌芽更新林生长比第一代
人工造林生长更快 ,砍伐后一年萌芽平均高达 3m多 ,
而且大叶栎的萌芽更新力持续多代不衰退。苍梧县六
堡镇通过萌芽更新经营最长的林分年龄已经有 70 多
年 ,如今的萌芽林长势仍十分旺盛 ,未有衰退迹象。
2.3 适用于造板 、造纸等工业 ,经济效益显著
大叶栎在 6年生时的纤维含量为 47.1%,纤维长
度为 0.55mm ,纤维宽度为 18μm ,长宽比为 30.6 ,纤维
壁厚 5.3μm ,壁腔比为 0.59 ,完全符合中纤板 、刨花板
及造纸等对木质纤维的要求[ 6] 。
2.4 四季常青 、枝繁叶茂 、生态效益显著
大叶栎叶子终年黄绿色 ,嫩叶红色 ,树冠宽广 ,树
形高大优美 ,是一种理想的园林观赏树种。同时 ,大叶
栎可以多代萌芽更新 ,砍伐之后不必整地 ,半年内林地
全部郁闭 ,林地裸露时间短 ,土壤流失极少 ,再加上大
叶栎的枯枝落叶多而且容易分解 ,每年有大量的营养
物质回归土壤 ,具有良好的涵养水土的能力 ,可以有效
地防止地力衰退。
3 研究现状
3.1 适应性及引种驯化研究
福建省沙县水南郊区的调查发现 ,大叶栎在紫色
土林地上 15年生平均胸径 、平均树高 、林分立木材积
分别达到 18.5cm 、12.1m 和 109.725m3 ,是紫色土较
好的速生造林树种;紫色土与红壤林地栽培的大叶栎
在根系的结构形态和分布上存在明显的差异 ,表现出
侧根发达 ,分布较浅 ,根量减少 ,板根明显 ,这种差异与
土层厚度 、质地有关[ 7] ,充分说明大叶栎的根系具有较
强的适应性。此外 ,浙江 、湖南 、湖北也相继有引种大
叶栎成功的报道[ 8 , 9 , 10] ,大叶栎在这些引种地都有较好
的成活率 、较高的生长速度和较强的抗性。
3.2 生态学研究
生态学研究主要集中在两个方面:生物量和林分
结构。对广西苍梧县大叶栎的胸径和树高分析研究发
现 ,苍梧县现有的大叶栎林分 ,胸径和树高变异幅度很
大 ,具有很大的遗传改良潜力[ 11] 。而对大叶栎人工林
的生物量进行的调查研究表明 ,大叶栎人工林根系的
生物量占全树的 28%~ 29%,根系发达 ,具有极强的
趋肥性;乔木层各器官生物量为树干 >根 >枝 >
叶[ 12] ,表明大叶栎出材率高。大叶栎天然林生物量研
究表明 ,大叶栎林分生产力高 ,干材生物量比例大 ,并
提出了对大叶栎生物量预测的数学模型 ,指出二次方
程比直线方程的预测结果更为准确[ 13] 。对同一地林
块 8年生一代和 6年生二代人促大叶栎林分群落学特
征和测树学特征进行对比评价表明:两代林分群落结
构相近 ,二代林分乔木层物种多样性指数 、均匀度比一
代林分略大;二代林分生产力比一代林分略低[ 14] 。福
建南部不同封山育林阶段的大叶栎群落物种多样性特
征表明封山育林幼龄期群落乔木层物种数 、总个体数 、
物种多样性指数 、均匀度比近熟期群落大 ,但生态优势
度相反;幼龄期灌木层物种数 、总个体数 、生态优势度
比近熟期大 ,而物种多样性指数和均匀度却相反;幼龄
期草本层物种数 、物种多样性指数 、均匀度均比近熟期
群落大 ,但总个体数 、生态优势却相反[ 15] 。对 3 个有代
表性的大叶栎群落类型(大叶栎纯林 ,以大叶栎为优势
种的混交林和大叶栎已经不成为优势种的混交林)的
不同演替阶段中大叶栎种群的大小结构以及分布格局
进行的测定分析表明 ,大叶栎群落在自然演替的前期
即幼林阶段的种群大小级结构呈典型的三角状增长
型:在以大叶栎为优势种的混交林阶段 ,其种群大小级
结构呈不规则的哑铃型;到了大叶栎已不成为优势种
的混交林阶段 ,其种群大小级结构呈断腰状倒三角型。
以不同取样尺度上对大叶栎种群在不同群落中的种群
的不同大小级结构进行格局强度分析 ,结果表明 ,处于
不同演替阶段的大叶栎种群 ,其不同大小级结构的格
局强度在不同取样尺度上存在差异[ 16] 。另外 ,亦有研
究者对大叶栎群落凋落物持水量与其林分及群落结构
之间的关系进行了定量分析及相关性研究[ 17 ,18] 。
3.3 栽培与更新研究
大叶栎嫩枝扦插在生产上应该选用园土或园土 +
河砂作插床基质 ,并且要现剪现插 ,对大叶栎的营林很
有指导意义[ 8] 。采用抚育补植恢复混交林效果优于人
工抚育恢复 ,同时人工促进天然更新恢复的林分可以
提早进入中度郁闭 ,形成稳定林分[ 19] 。大叶栎和马尾
松按 1∶3 的比例混交 ,可以形成比较合理的林分结
构 ,由于二者枝条分布不同 ,可充分利用营养空间 ,并
且林地内凋落物量比较大 ,可以很好地改善土壤肥力 ,
促进林木生长[ 20] 。对一年直播大叶栎幼林进行施肥
试验 ,发现施肥当年高生长量比对照增加显著 ,施复合
肥可增加 81%,施尿素可以增加 42%,第三年时 ,虽然
施复合肥与施尿素差别不大 ,但高生长仍然显著大于
对照[ 21] 。对壳斗科七种树种进行育苗和造林试验 ,初
步观测表明 ,大叶栎是其中发芽率最高 ,生长速度最快
的 ,发芽率达 90%,小苗年高生长 67cm ,其他树种一般
两年生小苗方可造林 ,大叶栎一年生小苗即可上山造
林[ 22] 。
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2007年 中 国 林 副 特 产 第 2期
3.4 材性与制浆特性研究
有关大叶栎材性与制浆特性的研究报道较少。 3
种不同更新方式(天然更新 、人促更新 、人工更新)对大
叶栎材质影响的研究发现 ,人促更新各项物理力学性
质稍大于天然更新和人工更新 ,而木材抽出物含量则
是天然更新稍大于人促更新和人工更新;同时发现人
工更新和天然更新木材冲击韧性差异显著 ,人促更新
和天然更新木材抗弯弹性模量差异极显著 ,弦向干缩
系数 、体积干缩系数 、顺纹抗压强度 、径面顺纹抗剪强
度 、端面硬度 、弦面抗劈力和冲击韧性差异显著[ 23] 。
对包括大叶栎在内的 10 种速生阔叶树进行的材质材
性和 CMP 制浆性能测定 、分析和比较表明:大叶栎的
木材基本密度为 0.42 g/cm3 ,纤维长度为 1.12mm ,纤
维宽度为 24.2μm ,纤维长宽比为 46.3 ,可以作为次等
重要的纸浆阔叶树种来考虑 ,仅次于马褂木和光皮
桦[ 24] 。大叶栎的化学组成上 ,纤维素含量较高 ,聚戊
糖含量高达 27.58%,Klason 木质素含量 27.22%,为
典型阔叶材质;大叶栎纸浆采用 CEH 漂白 ,白度可达
76%SBD ,但返黄值大 ,纸浆黏度损失严重;采用 OQP
漂白 ,白度可达 66.8%~ 68.8%SBD ,返黄值较小 ,纸
浆黏度的损失也较小[ 25] 。
另外 ,以大叶栎的果壳为原料提取出一种天然棕
色素—黧蒴栲壳棕色素 ,并对其基本性能进行了一系
列的试验研究 ,为大叶栎的资源综合开发提供了又一
种可能性[ 26] 。通过对 -196℃保存后的大叶栎种子和
离体胚的发芽率 、电导率和脱氢酶活性的分析 ,探讨其
长期保存的可行性 ,结果表明:含水量是大叶栎种子离
体胚超低温保存的重要因子 ,超低温保存应该适度脱
水。与种子相比 ,用离体胚作为超低温保存材料效果
更好 ,其超低温保存后脱氢酶的活性基本上可以维持
保存前的水平[ 27] 。
4 应用前景
随着我国经济的快速发展 ,绿色经济 ,生态经济引
起了人们的高度重视与提倡 ,正是在这一思想的指导
下 ,越来越多的人开始致力于天然野生资源的开发与
利用的研究。大叶栎就是近年来发现的具有广阔发展
前景与开发价值的优良经济树种 ,它具有良好的经济
效益 、生态效益与社会效益 ,完全符合我国走可持续发
展道路这一战略指导思想。然而由于以前对大叶栎的
价值认识不够充分 ,对其进行的研究刚刚起步 ,主要集
中于对自然现状的考察与探索。而如何通过人工改良
的手段挖掘大叶栎的遗传改良潜力和经济潜力 ,将成
为今后的研究重点。
通过调查得知 ,在野生大叶栎林中 ,其性状参差不
齐 ,其林分尚未进行过遗传改良 ,其生产潜力远未达到
应有的水平。据调查 ,大叶栎的胸径变异系数在 50%
以上 ,树高的变异系数也达 28.9%,具有遗传改良的
巨大潜力[ 11] 。针对大叶栎开展遗传改良 ,定向培育
“纤维板材用大叶栎”新品种十分必要 ,并将至少获得
15%~ 20%的遗传增益[ 6] ,创造的经济效益也将是十
分惊人的。
物种遗传性状的改良一般可采用两种方法 ,一是
走常规育种的路子 ,即利用其遗传变异大的优势进行
扦插 、良种选育 ,筛选优良母树 、建立种子园 、建立基因
库以及进行人工受精等;但若完全依靠常规育种无疑
会投入相当多的人力 、物力 、财力和时间 ,而采用第二
种思路 ,即将组织培养 、体细胞胚 、工厂化育苗的研究
方法与常规育种相结合 ,则可发挥这两种方法各自的
优势 ,取长补短 ,缩短育种时间 ,提高效率 ,从而达到事
半功倍的目的。
此外 ,大叶栎也因具有砍伐后不用重新造林 ,营林
经济效益高的特点 ,备受广大农民的青睐。目前 ,大叶
栎还主要作为薪炭林来经营 ,随着人造板工业的迅速
发展 ,我们应该加强对大叶栎的集约栽培 ,速生丰产林
营造 ,采伐模式等营林 、育林模式及经营技术研究。通
过建立示范区 ,大力引导农民连片种植 、大规模种植大
叶栎。同时 ,随着人们对中纤板 、刨花板等板材的需求
量日益加大 ,在众多纤维板材的候选树种中 ,大叶栎的
强适应性 、速生丰产性 ,尤其是它极强的根萌力 ,具有
很强的应用潜力。我们应对大叶栎材性的板材特性及
其纤维素 、木质素降解 、裂解等特性进行深入的研究 ,
使其成为极具开发潜力的优选树种。
据调查 ,苍梧县现有大叶栎工业原料林 1.1 万
hm2 ,蓄积量为 37 万 m3 ,近十年来平均每年向梧州三
威林产工业有限公司供应工业用材 10 万 t 以上 ,超过
该公司原料总需求量的 50%,每年可使农民增加收入
2000 多万元。据该县林业部门负责人介绍 ,该县力争
在 3至 5年内使大叶栎种植面积达 3.9 万多 hm2 ,占
全县森林面积的 15%左右 ,并努力办成全区高标准的
生产示范基地。为此广西自治区林业局要求 ,全区林
业工作者要充分认识大叶栎在科技兴林 、依法治林 、发
展林业大省中的意义。以经济 、生态效益 ,按市场规
律 、价值规律来认识这个树种。要选择各种地形 、各种
生态模式进行试验[ 28] 。
生物质能源是 21世纪国际重大课题 ,我国已列入
国家中长期规划 ,林木生物质能源更具有特色 ,美国 、
瑞典等国已大力发展。生物质能源是直接或间接利用
绿色植物光合作用形成的可再生能源 ,它属于低碳 、含
硫量和灰分低 、含氢量高的能源 ,能够减少对大气的污
染。大叶栎属林木生物质能源 ,具有生物量大 、能量密
度高 、种类丰富 、一次栽种 ,多年受益 ,不与农作物争占
良田等优点 ,是实现大规模能源化的理想生物质资源 ,
具有很大发展潜力。
参 考 文 献
1 廖涵宗.壳斗科八个树种个体生产量调查报告[ J] .林业
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2007年 宋微微等:潜在生物质能和纤维板材树种大叶栎 第 2期
红豆杉资源培育与可持续发展探讨
杨勇春1 ,吴林森1 ,叶 飞2 ,陈亚平3 ,唐训元2
(1.丽水职业技术学院 , 浙江 丽水 323000;2.浙江省庆元县林业局;3.浙江省庆元县林场)
摘 要:红豆杉是提取抗癌药物紫杉醇的主要原料 , 但红豆杉资源的过度开发利用 ,导致资源日益匮
乏 ,供求矛盾十分突出。用人工方法进行种苗的繁育 ,扩大资源总量 ,是解决紫杉醇原料的重要途径 ,同
时也是加强对红豆杉资源的保护及开发利用的重要途径之一。本文在总结概括红豆杉苗人工繁殖及栽
培技术的基础上 ,对红豆杉资源的可持续发展利用对策作出探讨。
关键词:红豆杉;种苗培育;可持续利用;对策
红豆杉属(Taxus Linn)植物是优质的高级工业与
雕刻用材 ,优美的城乡园林绿化树种 ,优良的生物农药
制剂原料 ,可以茎 、枝 、叶 、根入药 ,主要成分含紫杉醇 、
紫杉碱 、双萜类化合物以及金松黄铜 、挥发油等 ,号称
黄金树 、植物大熊猫。
红豆杉因其次生代谢产物紫杉醇具有奇特的抗癌
效果而倍受关注 ,是提取这一抗癌药物成分的主要原
料 , 但红豆杉是第四纪冰川孑遗下来的古老树种之
一 ,已濒临灭绝 ,为国家一级保护树种 ,不能采伐 ,国外
资源也在急剧减少 ,而且近几年资源的过度开发利用 ,
导致资源日益匮乏 ,供求矛盾十分突出。用人工方法
进行种苗的繁育 ,扩大资源总量 ,被认为是解决紫杉醇
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作者简介:宋微微(1978-), 女 ,内蒙古人 , 在读植物学
硕士 , 现主要从事药用植物研究(E-mail:sw whong @163.
com)。 *通讯作者:刘玉军。
本文得到北京林业大学研究生基金资助。
80
第2期(总第 87) 中 国 林 副 特 产 N o.2(GSNO.87)
2007年 4月 Fo rest By-Product and Speciality in China Apr.2007