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铁兰属植物的国外研究动态和国内研究进展及方向



全 文 :铁兰属植物的国外研究动态和国内研究进展及方向
*
方敏彦1,赵桂华1,章 明2,高小慧1,俞禄生1
(1. 江苏农林职业技术学院,江苏 句容 212400;2. 江苏句容市园林管理处,江苏 句容 212400)
摘要:铁兰属植物为凤梨科多年生气生或附生草本植物,观赏性强;可用于室内空气净化,吸收 CO2 和有毒有
害物质。通过对国外关于铁兰属植物在生物学特性、形态学特征、栽培和利用方面的研究成果进行总结,分析
了中国在铁兰属植物引种、繁殖及利用方面的研究进展,提出了铁兰属植物在中国的研究方向,为今后铁兰属
植物的开发利用提供参考。
关键词:铁兰属;生物学特性;形态学特征;引种;栽培;利用
中图分类号:Q 949. 71 + 8. 16 文献标识码:A 文章编号:1672 - 8246 (2011)04 - 0111 - 04
Advance of Researches on Tillandsia Plants
FANG Min-yan1,ZHAO Gui-hua1,ZHANG Ming2,GAO Xiao-hui1,YU Lu-sheng1
(1. Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry,Jurong Jiangsu 212400,P. R. China;
2. Landscape Management Office of Jurong City,Jurong Jiangsu 212400,P. R. China)
Abstract:Tillandsia plants are perennial aerophyte or epiphyte of Bromeliaceae. They are a group of ornamental
plants,with the promising ability of purifying atmosphere,absorbing CO2 and other toxic and harmful substances.
Through reviewing the study achievements on biological characteristics,cultivation and utilization,the domestic re-
search on introduction,propagation and utilization of this plant group was analyzed. Some ideas related to research
field of Tillandsia plants in China were proposed,for providing reference for future development and utilization of
this group of plants.
Key words:Tillandsia;biological characteristics;morphological characteristics;introduction;cultivation;utiliza-
tion
铁兰属 (Tillandsia)植物是凤梨科 (Bromeli-
aceae)耐旱气生种类,原产于中、南美洲的热带
或亚热带地区[1],有些种濒临灭绝,部分品种属
于《濒危野生动植物种国际贸易公约》内的物种。
为多年生附生或气生草本,具有独特的形态与习
性,抗逆性强,靠叶片上的鳞片吸收空气中的水分
和养分,属于 CAM 类植物 (景天科酸代谢)[2],
夜间能够吸收 CO2 并释放氧气,且对甲醛、苯等
室内有害气体有强吸附作用,具有净化空气的特殊
作用。根据江苏省环境监测中心的监测报告,铁兰
属植物对甲醛、苯和甲苯的降解率分别为 97 %、
55 %和 59 %,8 小时内对尼古丁的吸收系数是
60 % ~70 %。目前,室内空气污染是国内外迫切
需要解决的环境问题,由于通风不良及现代建筑材
料、装饰材料、家具及办公用品不断释放甲醛、
苯、甲苯等对人体有害的物质,人体健康受到严重
的危害。实践证明,铁兰属植物净化室内空气作用
突出。
第 40 卷 第 4 期
2011 年 12 月
西 部 林 业 科 学
Journal of West China Forestry Science
Vol. 40 No. 4
Dec. 2011
* 收稿日期:2011 - 09 - 04
基金项目:江苏农林职业技术学院项目“铁兰属植物优良品种组织培养研究”(2011kj18)资助。
第一作者简介:方敏彦 (1980 -) ,女,浙江永康人,助理研究员,博士,主要从事室内空气净化植物的研究。
DOI:10.16473/j.cnki.xblykx1972.2011.04.004
1 国外研究动态
1. 1 生物学特性研究
铁兰属植物一般附生于灌木丛、大树上,也有
的生长在悬崖间、电线上,不需泥土或水浸,所需
营养和水分全由叶面上的鳞片和薄壁细胞直接从空
气中吸收。铁兰属植物适生于光照比较强烈的环
境,属长日照植物,喜干燥、阳光充足及空气湿度
高的环境,耐旱性极强,生长适宜温度为 20 ~
30℃,最高温度能达到 50℃[3],冬季能忍受短期
约 5℃的低温,但保持在 10℃以上最好。铁兰属植
物的生存环境一定要通风良好,夏季要遮光 30 %
~50 %。晴天,10 天浇水 1 次即可,但叶丛中央
不可积水,否则会造成腐烂。
该属植物的授粉方式为闭花授粉或虫媒花授
粉,结实率较高,种子 1 周左右膨胀,在空气中即
可萌发出绿色的小芽。实生苗最初 1 年内的管理最
为重要,需常温、通风且避免强光直射。实生苗生
长缓慢,一般的种 4 ~ 5 年才可以开花,大型种要
数 10 年以上才能开花结实,铁兰属植物的繁殖方
式除种子繁殖外,还可以进行分株繁殖,普通的种
一般 1 个母株分出 1 ~ 2 个子株,也有分生率较高
的,当子株高度为母株的 1 /2 时剥离最适宜,太大
时分离会造成母株死亡,过小分离子株存活率不
高[4]。只要温度适宜,一般 1 年能开花数次,花期
从几天到几个月不等,但抽穗的时间都比较长。
1. 2 形态特征研究
铁兰属植物约有 500 多种,为多年生气生或附
生草本植物,其中气生种有 200 余种,是凤梨科植
物中种群最多的属[5]。植株呈莲座状、筒状、线
状或辐射状;叶片有披针形、线形,直立、弯曲或
先端卷曲;叶色除绿色外,还有灰白、蓝灰等色。
多数种类的叶片表面密布白色鳞片,看上去植株呈
灰白色。这些鳞片多呈盾形,空气中水分或雨水会
被其凹陷处的中央细胞截获,缓慢地通过表皮薄壁
细胞的空隙渗透到植株体内。穗状花序从叶丛中央
抽出,小花管状,在花苞片中开出,黄色、白色、
绿色、紫蓝色或红色,有香味或无香味,有花瓣 3
片,柱头常伸出花冠管口,花期主要集中在 8 月至
次年的 4 月。蒴果长条状,成熟时自动开裂,散出
众多带毛的种子随风传播。
1. 3 栽培和利用研究
Scatena 等[6]阐述了原产于巴西南部的铁兰属
植物的种子形态、发育和萌发过程,以及栽培和繁
殖的特点。铁兰属植物繁殖主要靠种子繁殖和分株
繁殖,但速度较慢,组织培养可加快其繁殖速度,
在国外关于铁兰属植物组织培养的报道较少。
国外关于铁兰属植物的利用研究多集中在其作
为空气污染指示植物方面,认为铁兰属植物叶片可
以吸收大气中的重金属、多氯化联二苯和多环芳烃
等物质,通过检测叶片中这些物质含量可以推断测试
地区的空气质量[7 ~12]。此外,Eduardo. D. Wannaz[13]
对铁 兰 属 4 种 植 物 (T. copillaris、 T. tricholepis、
T. permutata和 T. retorta)在不同地区对 Pb (铅)、Ni
(镍)、Fe (铁)、Zn (锌)、Cu (铜)和 S (硫)
的吸收能力进行了研究。这些研究报道虽然集中介
绍了铁兰属植物作为空气污染指示植物的作用,但
也间接说明了铁兰属植物具有吸收空气中有毒有害
物质的功效,为铁兰属植物应用于大气污染评估及
净化领域提供了可靠依据。
2 国内研究进展
2. 1 引种研究
中国铁兰属植物种源稀少,近几年才开始从国
外有计划地引进一些种类。从 2006 年开始,江苏
农林职业技术学院先后从美国和危地马拉等地引进
了铁兰属植物材料百余份,建立占地面积约 3 000
m2 的空气铁兰属植物种质资源圃。其中栽培技术
较为成熟的有 31 种,见表 1。
2. 2 繁殖研究
铁兰属植物是近几年来中国新引进的物种,主
要集中在系统分类[14]及栽培技术方面的研究。丁
久玲等[15]研究了不同浓度肥料对部分铁兰属植物
生长的影响,兑宝峰[16]概括阐述了铁兰属植物的
基本形态及品种、生长环境和栽培管理等方面的研
究。铁兰属植物以分株繁殖为主,每年花期过后,
植株周围会长出许多幼株,等这些幼株长到一定大
小时用锋利的刀将其切下,3 ~ 5 天内不要喷水,
等伤口干燥后再进行正常管理。也可以采用播种繁
殖,但播种后的小苗需要 3 年以上才能开花,故用
分株和播种繁殖速率较慢。孔祥生[17]等以顶芽和
侧芽为外植体研究了松罗铁兰的离体培养和快繁技
术,为其快速繁殖奠定了基础。
2. 3 利用研究
国内对铁兰属植物净化室内空气的研究很少,
尤其对有害气体吸收过程和原理的研究没有报道。
211 西 部 林 业 科 学 2011 年
江苏农林职业技术学院于 2006 年开始从事铁兰属
植物品种选育、种苗快繁和室内空气净化的研究,
先后从美国和危地马拉等地引进了铁兰属植物材料
百余份,在其净化空气和园林绿化方面开展了大量
的研究,已将部分品种成功用于环境监测、室内
“软装修”以及园林造景等方面的应用。
表 1 引进国外的铁兰属植物
Tab. 1 Tillandsia plants introduced to China


植物
引进
国家
引进时间
/年


植物
引进
国家
引进时间
/年
1 加氏铁兰(Tillandsia gardneri) 美国 2006 17 球形铁兰(Tillandsia globosa) 危地马拉 2007
2 松罗铁兰(Tillandsia usneoides) 美国 2006 18 三色铁兰(Tillandsia tricolor) 危地马拉 2007
3 灯芯草铁兰(Tillandsia juncea) 美国 2006 19 索美娜铁兰(Tillandsia somnians) 澳大利亚 2007
4 法奇铁兰(Tillandsia fasciculata) 美国 2006 20 富奇斯铁兰(Tillandsia fuchsii) 澳大利亚 2007
5 鳞茎铁兰(Tillandsia bulbosa) 美国 2006 21 哈里斯铁兰(Tillandsia harrisii) 澳大利亚 2007
6 偏向铁兰(Tillandsia araujei) 美国 2006 22 水母铁兰(Tillandsia caput-medusae) 澳大利亚 2007
7 赛肯达铁兰(Tillandsia secunda) 美国 2006 23 马根斯铁兰(Tillandsia magnusiana) 澳大利亚 2007
8 细叶铁兰(Tillandsia tenuifolia) 美国 2006 24 毛瑞娜铁兰(Tillandsia mauryana) 澳大利亚 2007
9 短茎铁兰(Tillandsia brachycaulos) 美国 2006 25 深蓝铁兰(Tillandsia cyanea) 澳大利亚 2007
10 硬叶铁兰(Tillandsia stricta) 美国 2006 26 单色铁兰(Tillandsia concolor) 澳大利亚 2007
11 似莺尾铁兰(Tillandsia ixioides) 美国 2006 27 大叶铁兰(Tillandsia latifolia) 日本 2008
12 绒毛铁兰(Tillandsia velutina) 美国 2006 28 卡皮塔铁兰(Tillandsia capitata) 日本 2008
13 小精灵铁兰(Tillandsia ionantha) 危地马拉 2007 29 布思铁兰(Tillandsia butzii) 日本 2008
14 可比铁兰(Tillandsia kolbii) 危地马拉 2007 30 扭叶铁兰(Tillandsia streptophylla) 日本 2008
15 山地铁兰(Tillandsia montana) 危地马拉 2007 31 苏布思铁兰(Tillandsia subteres) 日本 2008
16 尼格勒铁兰(Tillandsia neglecta) 危地马拉 2007
3 国内未来的研究方向
铁兰属植物种类繁多,其抗逆性、适应能力因
品种不同而各异,中国关于铁兰属植物用于室内装
饰方面的研究仍处于初步阶段。中国铁兰属植物种
源较少,引进较晚,对其生长习性的了解不够深
入,适合国内生长环境的品种不多,其栽培技术有
待提高,市场开发体系和模式还需进一步研究。有
必要充分了解铁兰属植物的生长习性和生长环境,
掌握哪些品种更适合中国的气候特点并进行优良品
种选育,进而选择适宜的生长条件 (肥料配方、
激素配比、光照、温度、水分以及通风条件等)
和组织培养技术,从而加速铁兰属植物的生长,使
繁殖系数增大。同时,要对铁兰属植物的抗逆性进
行研究,以便合理选择适合室内环境的品种,并采
取科学的管理措施。其抗逆性、适应能力因品种不
同而各异,应针对不同品种研究其在不同温度
(高温、低温)、湿度 (极度高湿、极度低湿)、光
照等环境条件下的生长状况,从而确定各种或品种
耐高温、耐低温,耐水淹、耐旱、耐荫等特性。
利用植物净化室内空气污染物实际上是植物修
复技术应用的扩展[18]。关于观赏植物吸收有害气
体机理国外学者也有所研究,德国科学家 Schmitz
等曾用14C 标记甲醛气体并用吊兰 (Chlorophytum
comosum)进行吸收试验,在吊兰的细胞组织内发
现有14C踪迹,证明吊兰通过自身的代谢反应将甲
醛转化为有机酸、糖和氨基酸[19]。Achkor 等从植
物基因方面进行研究,发现植物体内的 ADH2 在植
物代谢甲醛方面有很重要的作用,植物代谢甲醛能
力与 ADH2 活性有很大关系,ADH2 活性高的植物
对甲醛的吸收能力明显高于活性低的植物[20]。这
些论证为研究铁兰属植物净化空气的机理提供了有
效的借鉴方法。通过对铁兰属植物净化室内空气机
理的研究,揭示其吸收有害气体的原理,可为铁兰
属植物进入室内空气净化领域提供可靠的科学依
据。
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