隨著石油價格的不斷上漲和我國環(huán)境問題的日益嚴重,生物柴油的開發(fā)和利用已提到國家能源發(fā)展戰(zhàn)略中的突出位置。作為生物柴油原料的木文油料植物以其不與農(nóng)爭地,不與人爭糧,并可改善生態(tài)環(huán)境等多種優(yōu)勢,受到國家和大型能源企業(yè)的重視。國家林業(yè)局計劃“十一五”將規(guī)?；嘤茉戳?.3×107hm2,其中包括與中石油合作,計劃投資12億元,培育木本油料植物文冠果2.0×105hm2。
文冠果又稱文官果、木瓜等,為無患子科文冠果屬落葉灌木或小喬木,是我國特有的珍稀木本油料植物。因具有含油量高、抗逆性強、果實采收容易、提煉的生物柴油符合理想生物柴油標準等優(yōu)點,已成為我國北方理想的生物柴油木本原料[1]。文冠果能源林基地建設(shè)正在我國北方各地如火如萘地開展。大規(guī)模文冠果能源林基地建設(shè)需要培育技術(shù)的不斷提高。為此,筆者總結(jié)了近年來文冠果培育技術(shù)的最新進展,并針對目前資源培育方面存在的問題,提出了相應(yīng)的發(fā)展對策,旨在為目前大規(guī)模的能源林基地建設(shè)提供參考。
1 文冠果的生物習性與資源現(xiàn)狀
1.1 生物學特性 文冠果樹皮灰褐色;葉長圓形或披針形,
葉緣具有鋸齒,互生,奇數(shù)羽狀復(fù)葉,邊緣具銳鋸齒,表面暗綠色,背面色較淡;主根明顯,側(cè)根不發(fā)達,萌蘗能力強,易生根蘗苗;花為總狀花序,多為兩性花,分孕花和不孕花,生于枝頂花序的中上部為孕花,多能結(jié)實;腋生花序和頂生花序的下部花為不孕花,不能結(jié)實;蒴果,黃綠色,表面粗糙,2～5裂,以3裂居多,每果含種子8～10粒,種子球形,暗褐色。
文冠果原產(chǎn)于我國北方黃土高原地區(qū),現(xiàn)東自遼寧、西至甘肅、北起內(nèi)蒙古、南到河南及江蘇北部(即N33～46°,
E100～125°
),海拔52～2260m的廣大地區(qū)均有分布。文冠果是一種喜光、適應(yīng)性強、耐干旱瘠薄的木本植物,在草沙地、黃土丘陵、多石的山區(qū)和溝壑等處,甚至在崖畔上都能正常生長發(fā)育,并且較耐寒冷,即使氣溫-41.4℃時也能安然無恙,但不耐水澇,低濕地不能正常生長[2]。
1.2 資源現(xiàn)狀 中國林科院林業(yè)研究所對文冠果分布區(qū)的16個省、直轄市、自治區(qū)進行了資源調(diào)查,發(fā)現(xiàn)文冠果資源以
半野生狀態(tài)為多,人工栽培大都為零星栽植和小片地造林,其中在內(nèi)蒙古自治區(qū)、河南、陜西和山西等省有相對集中分布,約5.3×103hm2。根據(jù)文冠果在我國各地分布的集中程度與現(xiàn)有資源數(shù)量,將文冠果分布區(qū)劃分為3類:集中分布區(qū)、次集中分布區(qū)、零星分布區(qū)。集中分布區(qū)主要包括內(nèi)蒙古自治區(qū)和河南省。其中以內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市分布最廣。赤峰市翁牛特旗有文冠果林帶面積1.9×103hm2,樹120多萬株,林帶內(nèi)花色有白、黃、粉、紅4種。次集中分布區(qū)包括河北、陜西、山西、甘肅等省。該區(qū)是文冠果的天然分布區(qū)。由于長期過度開墾采伐,文冠果原始林已不復(fù)存在,經(jīng)過天然更新后,自然恢復(fù)形成次生林,呈小片林分布,樹齡一般在10年以下。零星分布區(qū)主要包括陜西、山西、山東、新疆、安徽、青海、甘肅、遼寧、黑龍江等省和自治區(qū)。文冠果在該區(qū)呈零星分布,大都是人工栽植的,主要以單株孤立木形式分布[3]。
2 文冠果能源林培育技術(shù)2.1 苗木培育技術(shù)
2.1.1 播種苗培育。采種:選擇一些樹勢健壯、豐產(chǎn)、抗性
強、種子含油率高的植株作為采種母樹。在8月上中旬,當全株約30%的果實果皮開裂時即可進行采種。采下的果實,放在陰涼通風處,待自然開裂后除掉果皮,晾干種子,裝入容器備用。
種子催芽:①沙藏催芽法:冬季土壤結(jié)凍前,選背風、向陽、排水好的地方,挖0.3～1.0m深的平底坑,寬和長根據(jù)種子量定?？觾?nèi)豎幾束草把,以利通氣。先在坑底鋪設(shè)20cm左右厚度的濕沙層,再在其上以一層種子、一層濕沙交錯層積,距坑口20cm時,上蓋一層濕沙,然后加蓋30cm厚土層。春季播種前10d左右將種沙挖出。②快速催芽法:播種前
7d左右,將選出的種子用45℃溫水浸泡任其自然冷卻,每天
換水。3d后撈出,將種子混以3倍濕沙,平鋪在小陽畦內(nèi),厚度15cm左右,及時覆蓋農(nóng)膜保濕增溫。每天翻動2次,及時補充水分。待種子有2/3裂嘴時進行播種或選出裂嘴的種子分期播種[4]。
播種:選擇地勢平坦、土質(zhì)肥沃、灌、排水方便的沙壤土為育苗地。根據(jù)種子質(zhì)量和發(fā)芽率決定播種量,播種300～
600kg/hm2。行距應(yīng)安排為30cm。覆土以3cm較為適宜,覆
土后立即灌水。
管理與出圃:出苗后注意及時中耕除草、追肥、病蟲防治。出圃挖苗時,要盡量保持主根和側(cè)根根系的完整,根幅在20cm以上。運輸時,必須用泥漿蘸根,然后用塑料包好。苗木長途運輸時可截干,主干留50cm。
2.1.2 無性繁殖苗培育。由于文冠果素有“千花一果”稱
號,種子產(chǎn)量低,無性繁殖苗也就成為苗木培育技術(shù)研究的重點。當前,文冠果無性繁殖苗培育方法的研究主要集中在根扦、芽接和組織培養(yǎng)上。
根插繁殖:扦插時間安排在每年9～10月份為宜。扦插前對育苗地進行深耕20～25cm,施基肥45t/hm2,作成床或壟。挖出先一年苗木粗度在0.4cm以上的殘留根,截成長
10cm左右的根段。用250mg/L的NAA、IBA或ABT處理根
條基部30s,開溝插根,密度安排為20cm×10cm,覆土沒過上端1cm,灌水后插根上端基本與地面持平。待表土晾干后進行松土。20d后再灌透水,并覆膜,越冬期間補噴1～2次小水。3月上旬,增加噴水次數(shù),每7～10d噴水1次;4月上旬,苗高達15cm以上時,即可揭膜煉苗,此時,每天噴水次數(shù)增加到1～2次,后依苗情逐漸減少。移植前半天噴透水,以便小苗帶土出畦[5]。
芽接繁殖:選用1～2年生直徑在1cm以上的苗木作為砧木,在砧木距地面約15cm光滑無節(jié)處,用芽接刀割一丁字形切口,深達木質(zhì)部,并將樹皮切開處挑開。選取豐產(chǎn)株上當年春梢上的飽滿芽作為接芽,截取接芽,在接芽片上保留
1cm左右長的一段葉柄,同時保留完整的護芽眼。芽片削好
后,插入已割好的砧木切口內(nèi),用包物扎好,露出芽片和芽。接后注意觀察,如果接芽成活,20d左右可解除包扎物,第2年春將砧木從接芽向上3cm處剪除,剪口向接芽背面傾斜,形似馬蹄形,有利接口愈合,苗木可生長直順[4]。
組織培養(yǎng)育苗:可在短時間內(nèi)大量繁殖出具有優(yōu)良種性的苗木,是解決文冠果種子產(chǎn)量低,大規(guī)模基地建設(shè)苗木短缺的主要措施。文冠果嫩莖、莖尖組織和種胚離體培養(yǎng)的實驗室研究已取得進展,篩選出了適宜的愈傷組織誘導、分化培養(yǎng)基。愈傷組織誘導培養(yǎng)基:MS 2,42D1.0mg/L 62BA
1.0mg/L NAA1.0mg/L,蔗糖1.5%～2.0%;愈傷組織分
化培養(yǎng)基:MS 62BA1.0～3.0mg/L IBA0.2～0.5mg/L或
62BA1.0mg/L GA1.0～5.0mg/L,蔗糖1.5%～2.0%[6]。
并且愈傷組織在B5 62BA0.5mg/L NAA0.5mg/L 2%蔗糖的培養(yǎng)基中弱光懸浮培養(yǎng),可形成體細胞胚。在蔗糖為
1%時,子葉狀胚萌發(fā)形成完整小植株[7]。但文冠果組織培
養(yǎng)苗產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)還未見報道。
2.2 能源林培植技術(shù)
2.2.1 整地與施肥。根據(jù)能源林地不同的地形進行整地。
平地、梯田可以深翻全面整地,深度30cm。緩坡地可以挖帶狀溝。坡度較大的地塊修筑返坡梯田整地。田面寬1.2m,里低外高,面平塄硬。坡度大于25°的山地,可采用魚鱗坑方法整地,坑的規(guī)格為1.0m×0.6m×0.3m。
無論采取何種方法整地,都應(yīng)當及時挖栽植坑與施肥,每穴施農(nóng)家肥5kg左右,栽苗時施尿素50g、過磷酸鈣100g與表土混合均勻,填入后適當踩實。
2.2.2 苗木栽植。在土壤解凍后文冠果萌芽前進行栽植,
根據(jù)不同的地點和土質(zhì)采用不同的株行距。土壤瘠薄的山地和沙地,株行距可采用1m×3m、2m×2m;比較肥沃的山區(qū)和黃土丘陵區(qū)可采用2m×3m、3m×3m;土質(zhì)深厚、肥沃、灌水施肥方便的地方,株行距可3m×4m、4m×4m。栽苗后一定要澆水[4]。
2.2.3 人工林管理。
(1)鋤草與施肥。栽植后要經(jīng)常松土、除草。除草后要及時中耕。施肥安排在秋季果實成熟后進行。4年生以下幼樹一般每株施農(nóng)家肥5kg、過磷酸鈣150g,深度40～50cm。大樹按樹盤面積估計施肥量。一般施尿素50g/m2,過磷酸鈣100g/m2。農(nóng)家肥按尿素的50～20倍施入。追肥在盛花期進行,一般只用速效氮肥。用量按樹盤面積確定,用尿素
50g/m2,化成50倍水溶液均勻灌入,深度50cm?；ㄆ趪姙?0mg/kg萘乙酸時可結(jié)合進行根外追肥。
(2)除蘗與整形。文冠果根蘗萌發(fā)力很強,影響生長發(fā)
育和冠形。因此,要結(jié)合中耕除草及時進行除蘗。為了提高果實產(chǎn)量和便于采收,文冠果要進行整形與修剪。修剪應(yīng)本著依樹造型、促進豐產(chǎn)的原則進行。春季采摘嫩芽,選留3個主枝、一個中央領(lǐng)導干。在水肥條件好的地塊側(cè)芽成花量大時,于花前40d左右剪去頂芽,促使側(cè)芽發(fā)育為可孕花,來提高產(chǎn)量。
(3)防治病蟲害。①黃化病防治方法:加強苗期管理,及
時進行中耕松土,鏟除病株。②煤污病防治方法:早春噴射
50%樂果乳油2000倍液毒殺越冬木虱,以后每隔7d噴射1
次,連續(xù)噴射3次即可控制木虱的發(fā)生。③黑絨金龜子防治方法:可用50%敵敵畏乳劑800～1000倍液噴殺成蟲,辛硫磷地面噴灑或毒餌誘殺[2]。
3 文冠果資源培育中的問題及發(fā)展對策
3.1 文冠果資源的規(guī)?；嘤?現(xiàn)有文冠果資源比較分
散,并以半野生狀態(tài)為多,人工栽培多為零星栽植和小片地造林,作為生物柴油產(chǎn)業(yè)化的原料,其資源嚴重不足。因此各地紛紛開展文冠果能源林的資源培育工作,但大多地方的資源培育都是一哄而上,缺乏統(tǒng)一規(guī)劃,造成林地、人力、財力的大量浪費。
因此,各地應(yīng)該針對本地適宜培育文冠果的宜林荒山荒地和邊際性土地資源現(xiàn)狀和開發(fā)利用情況,進行統(tǒng)一規(guī)劃,盡早安排,在國家林業(yè)局“十一五”期間培育文冠果能源林2×105hm2規(guī)劃的基礎(chǔ)上,規(guī)模化培育本地的文冠果能源林基地,解決目前我國現(xiàn)有文冠果資源短缺的問題。
3.2 文冠果優(yōu)良品種的篩選 由于文冠果優(yōu)良新品種的選
育工作嚴重滯后,國內(nèi)還沒有一個優(yōu)良新品種通過鑒定,目前生產(chǎn)上所用的文冠果實生苗基本處于半野生狀態(tài),種質(zhì)不純,優(yōu)劣并存,產(chǎn)量高低不齊,極大地影響了文冠果提煉生物柴油的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
為此,必須加強文冠果的優(yōu)良品種選育工作。科研人員可以收集自然界中那些由于突變、隔離及自然選擇等原因,分化并產(chǎn)生有差別的種源,通過試驗,篩選出高抗逆、速生、高產(chǎn)、高含油量的優(yōu)良新品種,也可以利用先進的生物技術(shù),通過基因工程的方法培育出優(yōu)良的新品種。
3.3 加強科技攻關(guān),提高資源培育中的科技含量 文冠果
素有“千花一果”之稱,坐果率較低,嚴重影響了文冠果產(chǎn)量。雖然作了大量研究,但人們其生理機制至今還未完全清楚。盡管文冠果主要分布區(qū)的立地條件有所不同,卻缺乏針對不同立地條件下的苗木定向培育技術(shù),對文冠果苗木培育質(zhì)量也未制訂相應(yīng)的標準。
  因此,必須從以下幾方面進行科技攻關(guān),提高文冠果資源培育中的科技含量:①繼續(xù)加強文冠果“千花一果”生理機制的研究。目前分子生物學迅速發(fā)展,研究人員可以考慮利用一些分子手段如分子標記技術(shù)等來深入探討其生理機制。②加強文冠果苗木的快繁及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究。在篩選文冠果優(yōu)良品種的基礎(chǔ)上,深入研究文冠果組織培養(yǎng)技術(shù),為文冠果苗木的快繁及產(chǎn)業(yè)化做好技術(shù)儲備。③加強文冠果高效培育技術(shù)研究。針對不同分布區(qū)和立地條件進行苗木定向培育技術(shù)研究,制訂相關(guān)的苗木培育質(zhì)量標準。
3.4 制定扶持政策,形成發(fā)展機制 目前資源缺乏,造成原
料成本較高且林木效益產(chǎn)生的周期較長,影響了林農(nóng)和各大能源企業(yè)投資培育文冠果資源的積極性。
因此目前國家和地方政府應(yīng)在投資、價格和稅收等方面制定一些優(yōu)惠政策,如給予必要的專項資金,扶持能源林的定向培育,對開發(fā)利用林木生物質(zhì)能源實行貸款財政貼息和稅收減免政策,培植以企業(yè)為主體的林業(yè)生物質(zhì)能源高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),并鼓勵民營資本進入林業(yè)生物質(zhì)能源領(lǐng)域,形成以企業(yè)為主體,規(guī)模化種植、集約式管理,種植采集、產(chǎn)品加工、市場銷售一體化的新型林業(yè)“產(chǎn)業(yè)鏈”。