石笔木研究进展

周祥斌,田雪琴,陈雪梅,官松新,关雄孚,林玮

(1.广东省连山林场(广东鹰扬关森林公园管理处),广东 清远 513200;2.佛山市林业科学研究所(佛山植物园),广东 佛山 528222;3.佛山市南海区西岸狮子山森林公园开发有限公司,广东 佛山 528211)

石笔木(Tutcheriachampioni)为山茶科石笔木属常绿乔木,树皮灰褐色;叶片革质,椭圆形或长圆形,先端尖锐,基部楔形,网脉在两面均稍明显,边缘有小锯齿;花单生于枝顶叶腋,黄色,苞片卵形,萼片圆形,厚革质,外面有灰毛,花瓣倒卵圆形,先端凹入,外面有绢毛,子房有毛,花柱连合;蒴果球形,种子肾形,6月开花。主要分布于广东、广西等地[1]。石笔木树形优美,拥有山茶科植物中罕见的硕大黄色花朵,外观和“茶族皇后”金花茶相似[2],且花期较长,具备较高的园林观赏价值,并具有一定的抗污染能力[3],可用作庭园观赏和城市绿化植物[4]。其叶片含有多糖、黄酮等多种活性成分[5],嫩叶制作的茶饮可用于治疗伤风感冒、肠胃炎、痢疾等疾病[6]。此外,石笔木种子粗脂肪含量达50.29%,具备作为木本油料植物开发利用的潜在价值[7]。石笔木在观赏、药用及生态保护等方面均具有较高的利用价值[8],是具有很高开发潜力的乡土树种。

近年来,石笔木的研究受到了越来越多的关注。本文将对我国开展的石笔木生物学特性及园林应用、栽培繁育技术、化学成分、生理生态、抗性和杂交育种等研究进展进行综述,以期为石笔木的进一步开发利用提供参考。

1 生物学特性及园林应用研究

依据《中国植物志》中山茶科的分类系统,石笔木属植物种类共有26种,其中有21种分布于中国,主要集中在广东、广西、云南、台湾等南部各省区,其余5种分布在越南、马来西亚、菲律宾[1]。其中石笔木四季常绿,树冠树姿优美,花大、果奇,可作为南方地区重要的植物造景材料,在风景园林应用中有广阔的前景。石笔木性喜光,依据其形态特征,有多种园林应用形式,可用作庭院观赏树、盆栽摆设,也可用作行道树绿化树种[9,10]。薛克娜等[11]应用层次分析法对石笔木等4种山茶科植物的树形、花、叶和果进行观赏价值综合评价,认为石笔木的果实相较其花、叶等具有更佳的观赏价值。目前石笔木多被用于荒山绿化,在园林中应用尚不广泛,通过系统研究分析其在树形、花、叶、果等方面观赏价值的优劣势,使其可以在城乡绿化中根据实际需求针对性地加以应用,扩大其应用范围,也有利于其保护及开发利用。

2 栽培繁育技术研究

陈香等[12]研究了3种不同的育苗基质对石笔木大苗生长的影响,结果表明50%黄心土+ 50%塘泥的基质组合有利于促进石笔木苗的快速抽梢及增加抽梢数量,但不利于石笔木的长期培养,种植1年后苗木存活率仅为50%左右,需后续深入研究。薛克娜等[13]研究了5种市售肥料对石笔木初植林苗木的地径、树高和冠幅年生长量的影响,结果表明不同肥料对石笔木的生长影响差异显著,在500 g·株-1的施肥量下,国森林木有机无机复混肥(氮磷钾配比为8∶10∶7)能够显著促进石笔木苗木的生长。邓建英等[14]研究了3个不同复合肥施肥量对大果石笔木初植幼林植株的地径、苗高及冠幅生长的影响有差异,结果表明,相较于不施肥的对照,3种施肥处理均能显著促进石笔木苗木的生长,且不同处理间的差异显著,其中每株施用350 g肥料时对石笔木幼林生长促进作用最佳。陆奇丰等[15]采用正交试验方法和隶属函数法,研究不同生长调节剂种类、浓度及基质对石笔木扦插繁殖的影响。结果表明,生长调节剂种类、生长调节剂浓度和扦插基质对石笔木扦插生根率的影响极显著。综合分析认为使用100 mg·L-1的IBA处理且基质为黄泥土与河沙(体积比为 2∶1)时,扦插效果最佳,插穗成活率达80%以上,且根系生长良好。此外,还以当年采收的石笔木种子为试验材料,通过白菜种子发芽试验探索其种皮及种胚提取物的萌发抑制作用,并研究不同浓度的植物激素(细胞分裂素、赤霉素)对种子萌发的影响。结果表明石笔木种皮和种胚提取物对白菜种子萌发抑制不明显;使用100 mg·L-1的赤霉素处理种子能缩短其萌发时间,且能显著提高其发芽率[16]。肖复明等[17]对石笔木的扦插技术开展了研究,认为插条是影响扦插成活率和生根迟早的主要因素。选择小于10年生的实生母树中、上部生长健壮、无病虫害的1年生木质化或半木质化枝条作为穗条,长10 cm左右,使用ABT2号生根粉0.01%溶液浸泡穗条1 h,扦插时间选择5—6月或9月中旬,并确保苗床的温度及透光率适宜,可提高石笔木的育苗成功率。以上研究结果为石笔木的科学育苗提供了参考。

3 化学成分研究

陆石英等[18]发现石笔木叶片中含有芦丁、金丝桃苷、槲皮素等7种黄酮类成分,以及没食子酸等2种有机酸类成分,以上9种化学成分均为该植物中首次报道。韦正等[19]采用显色反应、沉淀反应或层析对石笔木叶片的水、95%乙醇和石油醚提取预试液进行定性检识,发现石笔木叶片中含有氨基酸、还原糖、多糖、苷类、皂苷类、有机酸类、酚类、三萜类化合物、黄酮类、内酯类、香豆素等多种化合物;并提取测定其叶片总黄酮的抗氧化活性,发现石笔木叶片总黄酮具有一定的自由基清除能力,具有作为天然抗氧化资源予以开发利用的潜力[20]。谷睿等[21]通过优化的超声波萃取工艺提取石笔木叶片总黄酮,测得石笔木叶片提取物的总黄酮得率为0.48%。经检测,发现石笔木叶片提取液具有一定的抗氧化活性。殷帅文等[7]通过采用气质联用方法对石笔木种子脂肪酸成分进行了分析,共检测到14种脂肪酸,其中不饱和脂肪酸含量较高,主要成分为亚油酸和油酸,包括十六烷酸(15.44%)、油酸(23.27%)、十八烷酸(4.54%)、反式-3-辛基环氧化乙烷辛酸(7.23%)、3-辛基环氧化乙烷辛酸(5.21%)和顺式-3-辛基环氧化乙烷辛酸(6.23%)。杨子明等[22]按照低、中、高剂量组分别向小鼠投喂相应浓度的石笔木茶水,从而研究石笔木茶水对小鼠机体的影响。结果表明除饮水量外,其余体重、主要脏器指数等指标均与空白对照无显著差异,各剂量组小鼠未见明显异常反应,说明饮用石笔木茶水不会损害小鼠重要内脏及机体正常代谢。以上研究结果为进一步开发石笔木在医药及保健品方面的产品提供了理论依据,但仍需结合其余方面的研究来全面了解其营养价值。

4 生理生态研究

赵鸿杰等[23]研究了不同遮阴条件对4年生石笔木苗木生长的影响,结果表明70%遮阴处理最有利于促进石笔木的生长,该条件下苗木的存活率、株高地径生长量及总叶绿素含量均显著优于全光照对照。卓小青等[24]对石笔木开展种播试验、物候观察、苗期生长监测等研究,结果表明石笔木种子繁殖发芽率达84.75%,且出苗整齐,年高生长达100.0 cm以上,年茎粗生长达1.00 cm以上,且表现出较强的抗寒、抗旱能力,有作为优良乡土树种在城市园林绿化中推广应用的潜力。张勤生[25]对石笔木1年生幼苗的物候及年生长规律进行了研究,结果表明石笔木由播种到出苗总用时61天,幼苗株高年快速生长时间持续175天,与其他乔木树种相比,为生长速度中等的树种。欧斌等[26]对石笔木幼苗生长规律开展了研究,结果表明从播种到出土总共需要60d左右,苗高年生长总共出现3个高峰,第1个出现在6月下旬,第2个出现在7月中旬—8月上旬,第3个出现在9月上中旬。吴培衍等[27]通过测定石笔木成林植株的叶量、固碳释氧量等指标,开展了其固碳释氧和降温增湿功能的研究,结果表明石笔木植株叶量适中,具备一定的降温增湿及滞尘降噪能力,还有较强的固碳释氧能力,能发挥较好的生态功能,可作为优良的生态公益林树种推广。李晨晨等[28]通过测定土壤理化性质及全氮、有效氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、有机质等指标,研究了杉木与石笔木复合经营对退化林地土壤理化性质的影响,结果显示该组合对当地杉木生态公益林土壤理化性质存在一定的改良效果,对指导维护人工林生态系统和土壤肥力具有重要的意义,表明石笔木可作为生态公益林改造优良树种的潜在选择。张浩等[29]研究了石笔木幼树在松杉人工林林下的生长表现,包括成活率、生长量等指标。结果表明石笔木幼树生长相对较缓慢,但其耐阴性较强,在林下生长良好,可考虑作为次生林改造树种使用。以上研究结果为石笔木的应用环境提供了一定的参考依据。

5 抗性研究

石笔木对SO2及氟化物污染具有较好的抗性,可以吸收土壤及水体中的污染物从而起到的净化的作用[10]。孔国辉等[30]根据叶片伤害程度、新叶增长率、个体长势等指标综合评价1年生石笔木对氟化物、硫化物和酸雨组成的大气复合污染的敏感性反应。试验结果表明,石笔木对HF、SO2等大气污染物敏感性低,生长未受到严重影响,具有较强的抗性。闫灵麟等[31]通过监测苗木生长、叶片损害等指标综合评价石笔木等8个树种的1年生苗木在陶瓷工业污染程度不同的地区的抗污染特性。结果表明石笔木对陶瓷工业污染具有中等抗性,在工业污染区的综合增长比值达到51.39%,可用作改良树种于该类型污染地区适当种植以改善当地生态环境。侯恩庆等[32]选取石笔木等8种抗性较强的1年生幼苗栽植于广东省佛山市陶瓷工业污染区,1.5年后测定它们的生长参数、干物质量和污染元素含量,以此评价不同树种和器官对污染元素的积累能力。结果表明,石笔木对试验地的S、Cu、Pb等污染元素均具有较强的吸附能力,且自身生长未受明显影响。以上研究结果表明石笔木具备较强的抗污染能力,具有作为污染程度较高地区的植被恢复优良树种及生态公益林的优质木本植物资源推广种植的潜力。

6 杂交育种

多年来,研究人员试图利用石笔木开黄色花的特性,通过杂交育种培育出开黄色花朵的山茶科植物。有学者曾利用石笔木与山茶花进行属间杂交,但杂种后代的花色并未能如亲本一样金黄[33]。因此选育作为亲本的石笔木优良单株变得更为重要。