历史演化
词源由来
物种演化
形态特征
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构树的形态特征(来源:登云谷强哥)
根
构树根系十分庞大,侧根呈水平分布,根冠比大,一年生的构树根冠比可达到2倍以上[1]。
通过对构树根系解剖结构观察可知,构树根系的导管极其发达。导管作为大多数被子植物传导水分和矿物质的主要组织,发达的导管使构树可以适应干旱的恶劣环境,并保证其快速生长[1]。
茎叶
构树的茎、叶角质层都较厚,能起到减少水分蒸腾的作用[1]。茎、叶密被毛,叶上的表皮具木栓化细胞等结构,形成了一层天然覆盖层,可以防止强光对叶片的伤害,并有降低蒸腾的作用。构树茎和叶的多种保护结构,对抗旱起到了很好的辅助和调节作用[8]。
花
果实
构树聚花果直径在2厘米左右,中心为木质果托,外被肉质浆果,其成熟前呈青色,熟后呈橙红色[1]。
物种分布
世界分布
中国分布
生长习性
构树栽培技术目前已经比较成熟,其栽后不需精细照料,平日也无须特意施肥。构树砍伐后,次年又可以重新生长成小树林,恢复速度快。在同样的光照、水分等状态下,构树比其他一般的树种生长的速度会更快。构树的采伐周期约是1年,本年栽种,可年内收获;一次栽种,可连续收获[11]。
繁殖方式
自然繁殖
构树的雄花绽开,多在温暖晴朗和干燥的天气下进行,此时肉眼可观察到构树不时冒出的“白烟”——“白烟”实际上是雄性构树喷出的花粉,一般气候条件下很难发现,唯有在特定的温度湿度下,喷出的花粉才能形成明显的白色细烟。烟从花体中喷出,散播出去的花粉,借助风力,到达雌株雌花的柱头,从而完成其传粉过程。采集雄花,在体视显微镜下观察,发现雄构树这种特殊的散粉机制,与花丝和花药的结构有关。雄花具有“爆破式”的花药,在雄花发育的初期,花丝和花药呈约60度夹角,被花被包裹住,花丝处在强张力下,当雄花开放时,花丝反转,同时花药开裂,借助张力,花粉被弹向空中,散粉后的花粉囊,则归为空瘪状[12]。雌花柱头细长柔软,表面有绒毛,其体积是子房的十余倍,利于其捕捉空中的花粉。这些构树花的形态和性状,使得构树具有较高的授粉率[1]。
构树的果实成熟后,颜色红艳,容易吸引鸟类前来啄食,当构树的果实被吸引前来的鸟类取食了后,种子随鸟类的粪便,撒播至各地,在城市绿化带,建筑荒地、水边路旁、郊区荒地等处,均能见到构树初生树苗;在野生种群的内部,也能发现大量树苗,且均长势优良。构树广布的种群可以证明,其极为成功的自然繁殖,是使其种群扩大的重要原因[13]。
构树也可以通过根生和茎生抽枝的方式,来实现种群更新。4年左右的构树,在大约2年的时间跨度内,通过自然抽枝的方式,每年能增加20~35棵新树苗[14]。在野生种群的内部,当一棵构树的主干顶端因遇不良情况而枯萎,或被人工折断时,在伤痕下的某个部位,便可能会生长出新的芽,并最终发育成新枝[13]。
人工繁殖
构树可以通过播种育苗的有性繁殖的方法来人工繁殖,也可通过根蘖繁殖、扦[qiān]插繁殖、组织培养,来施以无性的人工繁殖。
有性繁殖
有性繁殖首先要进行前期准备。构树果实成熟后,选择健壮成年的构树,将红透的树果摘取后,除去外种皮等杂质,随后可将种子贮藏装袋,放置于阴凉、干燥、通风良好的地方保存,至第二年春季播种;之后选择面朝阳光,地势低平之处以备播种。整地之后,每亩土地可以酌情施加少量肥料[15]。
其次是播种。构树的种植时机,最好选择在三月末。种前,应该把种子浸泡数个小时,随后晾干种子,之后用数倍于种子的沙子,将沙子和种子混合在一起,堆放于室内,以此来催芽,随后应当要不时注意其状态,使种子一直处于潮湿的状态。当观察发现种子已经有了少量的缝隙时,此时的种子便能用来播种。播种时,将种子撒入沟中,覆盖上土壤,使种子完全不可见,并随后应随时注意保持湿度[15]。此外,不同处理方式对构树的种子萌芽所产生的影响也有所不同。比如若以一定量1-萘乙酸处理,对构树种子发芽较好;浓硫酸处理后的种子,平均发芽时间会提前;光照处理后的种子,较遮光处理的种子的情况更好;另外处于30℃时,构树种子萌发率较高。因此,在生产中,应注意光照温度等条件对育苗的影响,同时还可用生长调节剂、浓硫酸,来对种子进行处理,以此来提高种子的发芽率[16]。
最后是幼苗管理。当幼苗出齐后,要用细土及时进行培根护苗,并注意保持苗床湿润,适时松土除草。进入适生期可追施薄肥2~3次,并及时对过密过稀的苗床,进行间苗和补苗工作,保持苗床苗木均匀分布[15]。
无性繁殖
根孽繁殖
构树的根系十分发达,根蘖能力很强。据相关栽培试验分析,4年左右的构树,通过根生的方式,每年能增加几十棵新树苗,其覆盖面可达到几百平方米。在幼株长高至1米左右时,即可选择移栽,移栽在冬季落叶后,或早春发芽前的时间进行[17]。
扦插繁殖
构树的扦插繁殖,应选择母树中上部健康半木质化的当年生外枝,一般于5~6月扦插,插入深度为插穗长度的一半,插后及时浇水,使插穗与土壤密接[18],研究发现,可施以生根粉,其能显著增加构树扦插的成活率[16]。
从野外采取健康枝条,进行无菌化操作,对外植体消毒处理,处理后接种在培养基上,出芽后,转移到增殖培养基上,丛芽生出后,切下进行生根培养,出瓶移栽[18]。通过构树组织培养的繁殖研究是较新的技术,相关繁殖研究,尤其是构树高效再生体系的建立和遗传转化方面的研究,仍处于探索阶段[17]。
分类研究
构树为构属下的植物,构树属在全世界范围内,共有5种下属植物,且其都位于亚洲东部和太平洋诸岛的范围内;在中国则有其中的4种(含变种),即构树(Broussonetia papyrifera (L.) Vent)、小构树(Broussonetia kazinoki Sieb.et Zucc.)、藤构(Broussonetia kaempferi Sieb.var.australis Suzuki)、落叶花桑(Broussonetia kurzii (Hook.f) Comer.)[1]。其中,前三者为构树组,后者为落叶花桑组。落叶花桑主要分布于云南南部西双版纳至蒙自红河海拔200~600米的热带季雨林中,构树组3种则在中国分布较为广泛,其中尤其以构树分布最为广泛[2]。
功用价值
药用价值
造纸价值
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构树造纸过程(来源:彭南科)
在晚近的研究中,学者开始注重培育杂交构树,以期发挥构树更大的造纸价值。野生构树虽然生长分布广,具有强大的适生力,但无法完全满足工业原料的供应。要进行高效的工业生产,还必须解决生长速度、生产过程环保性、多抗性等诸多技术难题——杂交构树的优势,就在研究中逐步体现出来,构树的杂交研究也是近年来构树研究的重点方向之一。杂交构树具有速生、高密度栽培下产量高、多抗性和生态环保等优点,杂交构树这种超短轮伐期树种的开发利用,理论上将弥补中国造纸原料的不足,促进中国造纸工业的发展[25]。
食用价值
早在中国古代,就可得食用构树相关的记载。野生构树的花、叶以及果实均可食用。
果
其果实经榨汁处理,在饮料、酿酒、酸奶、糕点、糖果、色素添加剂和保健品的加工,具有一定的市场前景[27];
叶
花
饲用价值
当前,农业部已将其纳入饲料原料目录,及重点非粮蛋白饲料资源。在促进无抗养殖、降低养殖成本、缓解常规饲料短缺等方面,构树极具潜力和优势[31]。
生态价值
构树的繁殖力强,生长速率快,侧根茁壮,萌蘖力强,可有力保护水土,对水库的保护作用良好。此外,构树对空气污染适应性强,对二氧化硫、氯气等有毒气体,拥有较强的清洁能力,因此尤可用于矿区工地等地域的绿化改造[11]。另外,构树的广泛成林,也可有效减少酸雨形成和相关的危害。构树还有吸附尘霾的功效,在城镇等尘害大的空间的存在,可以减轻空气污染、改善相关环境。最后,在荒漠荒滩种植构树林,可起到恢复生态环境的作用[15]。
社会价值
杂交构树的产业推广正在不断铺开。如河南省,至18年累计已种植构树3万余亩,达致了组培炼苗、大田种植、饲贮、深加工等一条关于构树的全产业链,带动两千余个贫困户,实现年户均增收八千元左右[32]。
近年来,随着杂交构树的普及,中国的相关栽种规模,已经从2014年底的1.47万亩,发展到2018年的中国200多个贫困县,累计种植杂交构树67万亩,并帮助贫困人口16万余人逐步脱离贫困,为中国最终的全面脱贫全面小康做出了巨大的贡献[33]。
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千亩杂交构树基地落户大悟高店乡,助力乡村振兴(来源:主持人付玮)
物种危害
此外,由于飞鸟传播种子,加之构树在任何缝隙都可生长,根系发达,生长迅速,构树也可能对古迹造成一定程度的破坏。以荆州古城墙为例,其作为重点保护历史文物,近年来,构树不断侵入了古城墙,对城墙保护,造成了一定程度的不良影响,相关研究证明,构树种群的迅速拓展,是其侵入古城墙的重要原因之一[38]。