全 文 :第43卷 第6期
2014年12月
湖 北 林 业 科 技
Hubei Forestry Science and Technology
Vol.43,No.6
Dec.,2014
红椿和毛红椿种植与医药化工研究进展
*
汪 洋(1) 冉勇军(2) 王清河(3) 冷艳芝(1) 肖创伟(1)
(1.湖北生态工程职业技术学院 武汉 430200;2.长阳县林业局 宜昌 443500;3.兴山县林业局 宜昌 443700)
摘 要: 红椿和毛红椿是珍贵保护用材树种。红椿在我国零星分布,种群规模小,发展潜力巨大。本文从红椿和毛红椿
的种苗繁育,营养特征与施肥技术、造林设计、用材和相关运用、化学和药理等方面综述红椿和毛红椿的研究进展,并对研
究利用做出展望。
关键词: 红椿;毛红椿;医药化工
中图分类号:S729.99 文献标识码:A 文章编号:1004-3020(2014)06-0057-05
Research Progress of Toona ciliata and Toona ciliata var.pubescens
on Their Cultivation and Pharmaceutical Chemicals
Wang Yang
(1) Ran YongJun(2) Wang QingHe
(3) Leng YanZhi
(1) Xiao ChuangWei(1)
(1.Hubei Ecology Vocational Colege Wuhan 430200;2.Changyang County
Forestry Bureau Yichang 443500;3.Xingshan County Forestry Bureau Yichang 443700)
Abstract: Toona ciliata and Toona ciliata var.pubescens are rare timber species,which distribute sporadicaly with
smal population size,but have huge development potential.We reviewed their seedling breeding,nutrient characteristics,
fertilization technology,afforestation design,timber utilization,chemistry and pharmacology,and then looked into the
future on their research and utilization.
Key words: Toona ciliata;Toona ciliata var.pubescens;pharmaceutical chemicals
红椿Toona ciliata又名红楝子楝科香椿属,
落叶或近常绿高大乔木。毛红椿 Toona ciliata
var.pubescens为楝科香椿属红椿的变种。都为国
家Ⅱ级重点保护野生植物,有“中国桃花心木”之
称[1-2]。是珍贵的用材树种和优质家具材树种,具
有很高的经济价值和开发前景。作为南方地区珍
贵的速生乡土用材树种,因其速生性好、适应性
强,成为很好的造林树种,尤其在山区造林有很
大潜力。
红椿和毛红椿也是尚未被开发利用的药用植
物。随着红椿和毛红椿的研究,对它们的化学成分
和药理研究取得一些进展。目前,从其种子、树皮、
枝叶中已经分离出多种化合物,有些化合物尚属首
次在两种树种中获取。在药理活性研究中,已经获
得初步成果。
红椿分布在东经100°16′~119°40′,北纬24°
21′~32°42′[3-4],在我国分布不广,呈天然零星分
布[5]。过度开发以及天然更新较慢,其数量不断减
少[3]。作者此次在湖北谷城县也发现了天然红椿
种群,其数量在百棵以上,是在湖北省境内发现的
最大红椿种群。毛红椿主要分布于江西、湖北、广
东、四川、贵州和云南等省。
近年来,越来越多的国内学者对红椿和毛红椿
在种质资源、遗传结构、植物生理、生态学、育种、栽
培、造林、以及医药和化学成分、资源保护等方面进
行了较为广泛的研究。由于红椿与毛红椿两个种
生物学特性相似[6],本文将红椿与毛红椿的研究进
展相结合,进行综合论述。
* 收稿日期:2014-06-08
基金项目:湖北省公益性研究项目“湖北重要珍贵用材树种红椿种质资源收集与优树选择”(402012DBA40001)。
作者简介:汪洋(1968~),男,湖北武汉人,副教授,主要从事生态学教学与研究工作。
肖创伟为通讯作者。
湖 北 林 业 科 技 第43卷
1 育苗技术研究
目前红椿育苗技术主要包括播种育苗与营养
繁殖育苗。
1.1 播种育苗
多项研究表明,红椿种子在播种前必须经过催
芽[5,7]。催芽的方式则可以用温水或者添加外源
激素等,红椿种子不浸种催芽则难发芽。造成天然
林下很少见到天然更新的红椿幼树和幼苗的原因。
马献良采用50%热水浸种12h,阴干、保温放置7
d,种子发芽率最高达80%,得出催芽时间越长发
芽率越高[5]。邹高顺提出用温水浸种24小时,再
催芽数日[6]。马献良将红椿1年生播种苗年生长
期划分成4个阶段:出苗期(5月以前)、生长初期
(5~6月)、生长盛期(7~9月中旬)和生长后期(9
月下旬~11月上旬)。苗木生长前期宜追施氮肥,
后期应施磷钾肥[5]。播种时间对红椿种子出苗率
存在显著影响[5,6],播种时间应在3月中旬;育苗密
度对苗木质量存在显著影响,育苗密度宜在25~
35株/m2。
先播种育苗,后移栽至容器。容器育苗基质选
用质地疏松的泥炭土+黄心土(1:1)混和基质。红
椿种子的播种平均发芽率达到79.2%以上,移栽
平均成活率96.8%,成苗率95.2%[8]。
1.2 扦插育苗
通过对红椿扦插繁殖的激素种类和浓度、扦插
基质、扦插季节、穗条年龄等进行对比试验,周永丽
等发现红椿最适宜扦插季节在3月。以黄沙为基
质扦插能够较大程度提高生根率,成活率平均为
80%。穗条母树年龄效益明显,1年生母树顶梢扦
插生根率最高,使用IBA 500mg/L扦插红椿是最
适合处理[9]。
利用多个红椿无性系,设计穗条预留的叶片
数、GGR浓度等试验处理,进行嫩枝扦插繁殖试
验。吴际友等得出结果,穗条扦插生根率变幅为
47.4%~91.5%,无性系间的生根率有极显著差
异;穗条带2片叶可显著提高穗条的生根率;不同
浓度GGR对穗条生根率有显著影响[3]。
通过对比研究,枝插苗木生长速度大于根插苗
和实生苗,枝插和根插根系发育好于实生苗[9]。
2 养分特征及施肥研究
2.1 养分特征
毛红椿喜温暖湿润气候,喜深厚、肥沃、疏松、
湿润的山地黄红壤或灰化黄壤,生态生物学特性具
有湿度、有机质含量较高的特点[10]。毛红椿耐贫
瘠,但土壤养分不足时,生长缓慢,土壤有机质、全
氮含量是影响毛红椿人工林生长的较重要生态因
子[11]。
宗世贤等针对毛红椿土壤状况及其营养特性
等状况尝试了营养诊断的营养元素比率法,探讨了
引种毛红椿幼树期营养元素在茎、干、叶等部位的
转移和分配规律[11,13,14]。毛红椿茎营养元素的积
累量明显低于叶,叶积累的养分则以枯落物形式归
还给土壤。由于木材中营养元素含量较低,叶积累
了大量的营养元素,其枯枝落叶量多、易分解,因此
每年归还给土壤的有机质高[12]。毛红椿人工林通
过营养元素的这种循环利用与枯落物归回土壤大
量有机质,能较好地保持林地生产力及其维持其人
工林生态系统的稳定性[11-13]。
南京引种毛红椿,4年生的光能利用率可达
0.6%,吸收土壤氮素的73.8%、磷素的59.0%、钾
的77.2%、钙的74.1%、镁的60.2%[11]。在生态
系统生物地球化学循环长期的地质过程中,毛红椿
幼林对林地养分的利用和消耗非常有限。对马尾
松毛红椿混交林土壤理化性质研究表明,混交林土
壤与马尾松纯林比,容重下降了4.2%;最大持水
量、毛管持水量和田间持水量分别增加了5.0% 、
3.2% 和6.7%,总空隙度增加了6.3%。混交林
土壤全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾和有机质含
量分别增加了38.9%,23.8%,57.0%,19.5%,
13.8%和19.5%,说明马尾松与毛红椿混交有利
于增加土壤养分[13]。花焜福等开展杉木毛红椿混
交试验,解决了杉木纯林连栽的地力衰退问题。30
多年生毛红椿人工林分没有出现地力衰退的迹
象[14]。
2.2 施肥技术
通过毛红椿人工林的地力概况、毛红椿速生丰
产林的养分需求状况、施肥方法和施肥时期,施肥
种类和施肥量,施肥效应,优化营养诊断技术探讨,
黄红兰等提出了优化营养诊断技术,专用施肥技术
研究,推进中龄林、近熟林施肥研究等建议[12]。采
用复合肥作追肥可避免烧苗且方法简单、效果更
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第6期 汪 洋 等:红椿和毛红椿种植与医药化工研究进展
好。最后一次追肥时间最迟必须在9月10日前完
成[15]。复合肥450~600kg·hm-2、磷肥375kg
·hm-2和焦泥灰7 500kg·hm-2作基肥[16]。
3 造林设计与用材及相关应用研究
造林设计必须统筹兼顾其生物效应和经济效
益。造林设计是影响林木生长的关键因素。造林
密度和生长外界环境对林木用材有决定性影响,也
显著影响林分结构及生产力,对林木的干形、材质、
林分的稳定性及其防护效能、观赏性等都有着不同
程度的影响[17]。
3.1 造林设计
红椿适宜在山坡下部、山洼、土壤条件较好湿
度较大的地域进行人工造林[18]。造林必须根据经
营目的和方向来确定经营密度。只有中径级以上
木材,最好是大径材,才能发挥红椿树种的优势和
作用。红椿作为大径材培育时密度宜小[17]。赵汝
等认为红椿宜用穴植造林,穴规格为50cm×50
cm×35cm,秋冬备耕整地,3~5月造林。初植密
度3m×3m或3m×4m为宜[19]。李晓清等则认
为红椿人工造林初植密度和10a生林分的间伐对
林分生长影响,在红椿造林后3年内,初植密度对
林分生长影响不显著;10a生红椿人工林间伐后保
留密度以1 600株/hm2 为宜[17]。戴其生等认为红
椿人造林以全垦整地,穴植造林,初植密度67株/
666.7m2,主伐时根据立地条件保留30~35株适
宜/666.7m2,其主伐年龄可能在25~30年[18]。
在混交林研究方面,范建华通过马尾松毛红椿
混交林和马尾松纯林生长量和土壤肥力状况的对
比研究,表明马尾松毛红椿混交林中马尾松胸径、
树高、单株材积和总蓄积量均高于马尾松纯林。混
交林中马尾松和毛红椿的生长量呈现出马尾松毛
红椿混交比例4∶1>3∶1>2∶1的规律[13]。杉
木毛红椿不同混交比例试验得出10年生林木胸
径、树高、林分蓄积量均比杉木纯林生长更好。毛
红椿混交比例减少而杉木平均胸径呈增加趋势;杉
木毛红椿混交,以杉木毛红椿8∶1插花混交、4∶
1,3∶1带状混交较为适宜[14]。
澳大利亚已成功营造包括红椿、相思树、南洋
杉、大叶杜英、苦楝、桉树等20个树种的混交林,效
果良好[19]。澳大利亚红椿生长调查表明,人工幼
林年平均树高生长0.55m,平均单株年材积生长
量1.01×10-3 m3,造林成活率94%[19]。
3.2 用材研究
通过对20年的红椿人工林的标准地调查得出
每666.7m2 蓄积量为15.76m3,胸径平均年生长
最为15mm。超过国家规定的速生丰产标准,可
视为速生树种之一[18]。柳新红等将毛红椿列为浙
西南首批推广的速生工业用材原料树种[20],2008
年浙江省林业科学研究院等提出毛红椿速生用材
的丰产栽培模式。
龙汉利等在四川盆周山地以县为单位选取16
株红椿平均木,通过树干解析研究其树高、胸径、材
积生长规律。红椿材积分别与年龄、冠幅NS呈显
著正相关;材积与胸径、树高、胸径、冠幅EW、第一
死枝下高、第一活枝下高呈极显著正相关;Q1、
Q2、Q3和树冠长与材积和其余性状均无显著相关
性。通过对红椿的年龄和树高、年龄和胸径进行曲
线拟合,决定系数R2对照说明年龄与胸径之间相
关更高;一元材积曲线和二元材积曲线拟合均有较
高的准确性[4]。
不同研究人员对红椿和毛红椿树干解析表明,
毛红椿胸径平均生长量年均呈上升状态(排除间伐
和特殊气候因素)。树高生长主要是前期生长快,
而越往后期树高生长量越小。材积生长量呈持续
上升趋势,并逐年增大,且连年生长最大于平均生
长量[37]。除去地理因素等条件外,毛红椿与红椿
的生长特性表现出相关性。红椿树高、胸径生长在
前5年最快,15年后明显减缓;15,20,25年树高的
平均生长量以及20年材积连年生长量均随纬度的
增加而减小,随海拔增加红椿形率显著下降,出材
量相应降低。因此在培育大径级用材林时,海拔以
不超过800m为宜,并且在前5年还要保证幼林有
良好的光照条件[4]。
3.3 其他相关应用研究
相关研究发现,红椿具有一定的吸收和富集
Pb的能力,因此红椿可以考虑作为Pb污染土壤
生态修复物种[21]。但在生态恢复试验中,在重庆
地区用不同耐旱树种红椿、任豆、紫穗槐,采用不同
生长调节剂、不同覆盖造林技术措施,在喀斯特峡
谷石漠化地区造林以恢复植被,红椿作为用材树
种,对土壤要求较高,各项指标不理想[22]。
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湖 北 林 业 科 技 第43卷
澳大利亚学者利用红椿进行树木年代学相关
的研究,通过红椿年轮年表重构过去气候变化。研
究表明:红椿可以运用于澳洲热带和亚热带地区树
木气候学研究。红椿年轮生长主要与季节性和年
降雨量相关,对温度变化不敏感,红椿立地指数与
“厄尔-尼诺”(海流)南方振荡相关性很弱[23]。
4 红椿医药化工研究
4.1 化学成分研究
研究红椿提取物的生物活性及活性机制在理
论和实际上都有重要意义。目前,应用多种色谱方
法红椿枝叶进行分离和纯化,并利用 NMR和IR
等方法解析化合物结构,研究红椿化学成分。已经
从红椿枝叶的石油醚和氯仿提取物中分离得到7
个化合物,4种化合物首次从红椿中提取,其中一
项为新的化合物[24]。刘玉波,成向荣运用不同色
谱手段分离和纯化化合物,再通过光谱学的方法,
结合化合物的理化性质鉴定它们的结构。从毛红
椿茎叶的95%乙醇提取物中分离得到23个化合
物,且所有化合物均为首次从毛红椿中分离得
到[25]。
4.2 药理研究
卢海啸等对红椿的乙酸乙酯萃取物各部分进
行了菜青虫的拒食活性测试,并对活性较高的部分
进行了乙酰胆碱酯酶活性、蛋白酶活性、蛋白质含
量等测定。红椿提取物对菜青虫的消化系统蛋白
酶活性的影响不是十分明显,即胃毒活性不是很
理想,但其神经毒性很好[26]。
检测红椿4种不同萃取物对正常大鼠血压及
肠系膜微循环的血管管径、血液流速和血流量的影
响,发现红椿提取物具有调节微循环、影响血压的
药理活性。提出红椿对动物血压的影响可能是通
过调节其微动脉、微静脉和毛细血管的管径、血流
速度及血流量,从而改变血液循环外周阻力和血容
量来实现的[27]。红椿乙醇萃取物对小鼠耐力有降
低作用,红椿石油醚萃取部分对小鼠耐力影响最
大,应降低小鼠耐力活性部位;红椿氯仿提取物有
明显的提高小鼠记忆能力的作用,为活性最高的部
分[28]。
近年来的研究还发现,红椿提取物具有抗菌、
抗病毒、灭螺及抗疟等多种生物活性[29]。红椿树
皮二氯甲烷提取物具有强烈的细胞毒性而石油醚
提取物与长春新碱对照则有中度的抗癌作用[30]。
最新试验表明,红椿提取物对人类乳腺癌的细胞株
的抗癌作用。红椿树叶粗提物在500μg/mL时,
对癌细胞抑制力达57%。其分馏物在200μg/mL
浓度时比粗提物更有活性。检测发现红椿乙酸乙
酯分馏萃取物在200μg/mL浓度时对癌细胞抑制
达78%[31]。因此,红椿的乙酸乙酯萃取物作为重
要的抗癌药物源前景十分广阔。
5 展望
(1)目前毛红椿分子遗传研究取得阶段成
果[32]。应该从 DNA技术层面对红椿进行研究。
应用分子标记技术,对红椿进行遗传多样性分析,
可排除环境干扰,快捷准确地获得丰富遗传信息,
可靠揭示地理种源变异规律。
(2)湖北省内红椿种质资源收集亟待开展。通
过实地调查,发现红椿分布范围在湖北窄,种群规
模极小,在湖北境内红椿自然资源消失的可能性极
大。湖北地方香椿的乡土名称就是红椿。另外,香
椿属植物在本省较多,红椿不能食用,破坏程度很
大。因此,建立种质资源收集圃,进行优树选择,建
立优树选择标准,迁地保护种质资源意义重大。
(3)进行红椿的空间居群及动态研究,将会揭
示种群空间分布规律,种群和群落结构,发现濒危
原因,有助于了解红椿居群的生存现状,而且有助
于制定居群的合理保护和增殖措施。
(4)红椿与毛红椿是珍贵速生用材树种,也是
针阔叶混交林进行树种结构调整的首选树种之一。
毛红椿已在南方地区针叶阔叶化改造中受到广泛
重视[33]。红椿丰产栽培体系建立,其适生高产研
究意义重大。红椿多倍体育种将进一步为红椿产
业化奠定基础。
参 考 文 献
[1]中国树木志编委会.中国主要树种造林技术[M].北京:中国林
业出版社,1981.
[2]郑万钧.中国树木志:第1卷[M].北京:中国林业出版社,
1983:797.
[3]吴际友,程勇.红椿无性系嫩枝扦插繁殖试验[J].安徽林业科
技,2011,38(4)5-8.
[4]龙汉利,冯毅.四川盆周山地红椿生长特性研究[J].四川林业
科技,2011,32(3):37-41.
06
第6期 汪 洋 等:红椿和毛红椿种植与医药化工研究进展
[5]马献良.红椿播种育苗初步研究[J].安徽林业科技,2005,127
(4)7-8.
[6]邹高顺.珍贵树种红椿与毛红椿引种栽培研究[J].福建林学院
学报,1994,14(3):271-276.
[7]邹军.红椿发芽试验与育苗技术[J].云南农业科技,2012,6:47
-48.
[8]何贵整,梁刚.南方濒危树种红椿实生苗容器育苗技术[J].林
业实用技术,2012,10:28-29.
[9]周永丽,解锦华 等.红椿扦插育苗试验[J].西南林业大学学报,
2012,32(4):103-106.
[10]萧运峰.安徽省毛红楝子的调查报告[J].植物生态学报,
1983,7(2):152-157.
[11]宗世贤,陶金川,杨志斌 等.毛红椿的生态地理分布及其南京
引种的初步观察[J].植物生态学与地植物学学报,1988,12
(3):222-231.
[12]黄红兰,廖忠民,张露.毛红椿施肥技术研究进展[J].福建林
业科技,2011,38(3):183-186.
[13]范建华.马尾松毛红椿混交林生长效果和土壤肥力研究[J].
防护林科技,2007,78(3):21-23.
[14]花焜福.杉木毛红椿混交林生长效应研究[J].福建农业科技,
2006,4:75-77.
[15]戴慈荣,郑卫华,乔卫阳 等.毛红椿育苗和造林技术[J].华东
森林经理,2010,24(1):25-27.
[16]张汝忠,彭佳龙,王坚娅 等.毛红椿播种育苗技术及苗期生长
规律研究[J].浙江林业科技,2007,27(4):51-53.
[17]李晓清,贾廷彬,张炜 等.红椿人工林密度试验研究[J].四川
林业科技,2013,34(1):33-36.
[18]戴其生,张梅林,徐玉伟 等.红楝子人工造林试验初报[J].安
徽林业科技,1997,(1):33-34.
[19]赵汝玉,李光友,徐建民 等.红椿育苗及造林技术[J].广西林
业科学,2005,34(3):55-56.
[20]柳新红,王章荣.浙西南速生工业原料林阔叶树种评价与选择
研究[J].林业科学研究,2006,19(4):497-513.
[21]胡方洁,张健,杨万勤.Pb胁迫对红椿(Toona ciliata Roem)生
长发育及Pb富集特性的影响[J].农业环境科学学报,2012,31
(2):284-291.
[22]蒋宣斌,王轶浩,田艳 等.峡谷石漠化地区红椿、任豆、紫穗槐
造林试验初报[J].四川林业科技,2011,32(1):89-93.
[23]I.Heinrich.Dendroclimatology of Toona ciliata in Australia
[J].Tree Rings in Archaeology,Climatology and Ecology,
Vol.3:Proceedings of the DENDROSYMPOSIUM 2004,A-
pril 22nd-24th 2004,Birmensdorf,Switzerland.Schriften des
Forschungszentrums Jülich,Reihe Umwelt Vol.2004,53:85
-95.
[24]卢海啸,李家洲,莫花浓 等.红楝子枝叶化学成分研究[J].中
药材2009,32(10):1539-1542.
[25]LIU Yu-Bo,CHENG Xiang-Rong,et al.Chemical Constit-
uents of Toona ciliata var.pubescens,2011,9(2):115-119.
[26]卢海啸,李典鹏,曾涛.红楝提取物对菜青虫幼虫的生物活性
[J].中国野生植物资源,2006,25(1):58-60.
[27]李家洲,卢海啸,吴华县 等.红椿不同提取物药理活性初探
[J].安徽农业科学,2009,37(29):14164-14166.
[28]卢海啸,李家洲,莫花浓 等.红楝子提取物对小鼠记忆和耐力
的影响[J].中国野生植物资源,2008,27(4)55-58.
[29]周荣汉,段金廒.植物化学分类学[M].上海:上海科学技术出
版社,2005.
[30]RASHEDUZZAMAN CHOWDHURY,CHOUDHURY M
HASAN,MOHAMMAD A RASHID.Bioactivity from Toona
ciliata Stem Bark[J].Pharmaceutical Biology,2003,41(4):
281-283.
[31]Sobia Nisa,Yamin Bibi,Muhammad Zia,Abdul Waheed and
M Fayyaz Chaudhary.Anticancer investigations on Carissa
opaca and Toona ciliata Extracts against Human Breast Carci-
noma Cel Line[J].Pakistan Journal of Pharm,Science,2013,
26(5):1009-1012.
[32]刘军,陈益泰,姜景民 等.毛红椿群体遗传结构的SSR分析
[J].林业科学研究,2009,22(1):37-41.
[33]刘军,陈益泰,何费平 等.毛红椿优树子代苗期性状遗传变异
研究[J].江西农业大学学报,2008,30(1):64-67.
(责任编辑:郑京津)
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