文冠果的育种种植技术

文冠果(XanthocerassorbifoliaBunge.),隶属于无患子科文冠果属,为单种属,落叶乔木或灌木,在我国的北京、内蒙、陕西、山西、河北、河南、新疆、甘肃、宁夏、山东、安徽、四川、辽宁、黑龙江、青海、西藏等16个省、自治区、直辖市均曾有资源分布。文冠果具有较强的适应性和抗逆(抗寒、抗旱和抗盐碱)能力,是北方水土保持及困难立地生态环境改造的优良树种。文冠果种子营养丰富、种仁含油率高、可入药,是一种中国特有的珍稀木本油料植物,有北方油茶之称,社会经济效益重大。随着我国生物质能源战略的确立,基于我国木本油料植物种质资源分布格局现状,文冠果的研究与开发亦面临巨大的历史机遇。然而,文冠果的发展历程几经坎坷,资源保存现状及科学研究基础均不容乐观。对于文冠果育种及栽培技术研究,不同单位、不同学者进行了层次不一的试验研究工作,取得了阶段性的成绩,但总体上仍摆脱不了连续性较差、系统性不强、研究水平不高的状况。

1.文冠果育种研究进展

1.1.文冠果优良种质选育研究文冠果处于半栽培半野生状态,异花授粉植物,多系自然杂交品种(类型),具有广泛的遗传变异基础。从20世纪70年代开始,我国陆续开展文冠果的选育工作,在早期选、育基础上,目前已经总结出文冠果选育的两个主要途径。一是优株选择与优良类型选择,其中,以优株选择为主,优良类型选择十分少见。文冠果自然分布区内生态条件差别较大,同一分布区单株彼此间亦存在明显差异,可首先筛选出生长速度快,树势健壮,座果率高,单株产量高,果大皮薄,籽粒饱满,出仁率和种子含油量高,抗病虫和生产能力大的优良母株;然后进行快速无性繁殖,形成遗传性状稳定的无性系,进而培育成优良品种。内蒙古林学院1974年开始文冠果良种选育工作,先后选出了内林53号、内林2号优良单株,并对优良单株的经济性状进行了跟踪调查研究;陕西杨凌金山农业科技有限责任公司报道成功培育出文冠果1号,改良了野生文冠果素有的一些弊端。我国文冠果选择育种较为系统的研究始于十五!国家科技攻关计划执行期,中国林业科学研究院林业研究所主持承担项目燃料油木本植物资源调查研究及示范基地的建立!的研究任务,首次在全国近20个省展开文冠果种质资源分布调查,并综合筛选出小球果、扁球果及平顶球果等3个球果优良类型,发现文冠果树体形状对球果产量影响明显,其中以开心型产量最高,圆头型其次,疏散型和灌木型球果产量最低,为文冠果优良类型的选择奠定了理论与实践基础。二是杂交育种。文冠果遗传资源丰富,如能育成文冠果纯合二倍体(即自交系),然后配成优良杂交组合,进而建立杂交种子园,选择其杂种优势明显、后代表现型整齐一致的良种,也不失为一条有效途径。文冠果杂交育种试验较为少见,曾有研究以无性繁殖和子代测定的常规育种为手段,在文冠果的选育中,通过表型选择、当代鉴定交配设计的子代测定,对当代表现型进行了定量分析,对子代的遗传力、配合力、遗传增益等遗传参数进行了测定,并在30多个无性系中,选出1个优良无性系和2个最佳组合。此外,由于文冠果后代分离现象严重,某些花器官突变个体的形成为分子生物技术的应用提供了平台,通过对突变基因的筛选,为克隆文冠果花发育调控基因奠定基础。在选择育种广泛开展的同时,辐射育种也表现出一定应用前景。有研究发现采用二氧化碳激光对文冠果种子进行处理后,文冠果出苗及生长结实都有明显的促进作用,并且激光引起的某些变异具有可遗传性。

1.2.文冠果区域引种研究文冠果是我国西北黄土丘陵地区的乡土树种,主要分布在甘肃、陕西、山西、河北等省的黄土丘陵沟壑地区。基于文冠果的用途以及国家政策的支持,我国许多地区都进行了引种栽培试验,多数成功,但亦有失败的例子。通过多地区的引种栽培试验,文冠果的适栽范围得到一定程度的确定,发现文冠果的分布极限北部位置至北纬47?20#,而南部极限位置可达北纬29?。除国内引种试验外,朝鲜在对文冠果生态学和生物学特性研究的基础上,至1987年在两江道、平安南道、黄海北道、慈江道、江原道等地引种成功,栽培面积500hm2。

2.文冠果人工林培育技术研究文冠果人工栽培始于20世纪60年代、70-80年代,我国北方许多地区曾大面积栽培,1979、1980年先后由中国林科院林业所主持召开了2次全国文冠果科研协作会议,会议协商组织了55个生产、教学和科研单位参加研究协作,在生物学特性、种子处理、无性繁殖措施及造林技术等方面的研究上相继取得了一定进展。

2.1.生物学特性研究文冠果座果率之低,在果树中是罕见的,素有千花一果!之称,这也是造成文冠果低产的一个主要原因。近年来科研工作者做了大量的研究,分别从树体营养限制、有性繁殖退化、雄性不育等方面进行了探索,但由于文冠果千花一果!形成机制的复杂性,至今还没有完全搞清楚。

2.2.苗木培育技术文冠果可采用播种、分株、扦插、压条及组培法等有性或无性繁殖方式繁殖苗木。但由于文冠果无性扦插繁殖成活率低且组培繁殖系数不高,文冠果目前主要繁殖方式仍是播种育苗。文冠果采种母树一般选择树势健旺、丰产和抗性强、种子含油率高的植株。种子采用传统的湿沙埋藏与温水浸泡方法催芽。有研究者发现:对种子采用低频电流和钴辐射处理,种子的发芽率提高,苗木质量好;采用80?热水浸泡种子24h后,用机械破损种皮,会促进种子萌发,提高种子发芽率。由于文冠果种子繁殖方式存在后代严重分化的现象,文冠果无性繁殖方法的研究不可避免地得到一定程度的重视,主要集中在扦插、嫁接和组织培养上,但总体上仍处于摸索试验阶段。在扦插繁殖方面,研究结果表明,文冠果根插育苗要优于枝插育苗。扦插前采用一定浓度的ABT生根粉处理插根基部30s可大大提高插穗的成活率,生根率达90%以上。插条随母株年龄的增大其生根率、生长量下降;用ABT6号生根粉处理的插条生长势好、生根率高;用一定质量分数浓度的IBA浸泡1h,能大幅度的提高枝条扦插成活率。文冠果枝条气培育苗试验表明,气培育苗法使其生根率由原来的5%提高到50%以上。在嫁接繁殖方面,文冠果主要有带木质部大片芽接、劈接、插皮接、嫩梢芽接等。研究表明,带木质部大片芽接效果较好,砧木应选用1~2年生直径在1cm以上的苗木,接穗应选用丰产株上生长健壮的枝条,嫁接部位应在砧木距地面约15cm处,这样砧木根部供应水分养分充足,有利于接口愈合。在组织培养方面,重点进行了文冠果微体繁殖。采用文冠果嫩茎和茎尖组织离体培养获得植株,并针对性地筛选出了适宜的分化、生长、生根培养基;采用文冠果种胚为材料,探讨了愈伤组织诱导快而增殖量多的化学方法;对愈伤组织进行了悬浮培养,结果表明,一定配方的培养基中进行弱光培养可形成体细胞胚。对采用文冠果原生质体进行植株培养亦进行了一些探索,初步建立起文冠果体细胞胚发生的培育体系。

2.3.造林技术文冠果根系愈伤能力较差,损伤后极易造成烂根,从而导致造林成活率低。研究表明采用塑料大棚容器育苗,苗木发育更健壮,栽植成活率提高,苗木抗寒越冬能力更强,成本更低。对造林密度控制方面亦展开了探讨,试验结果表明,应根据不同的地点和土质采用不同的株行距。土壤瘠薄的山地和沙地可采用1m%3m、2m%2m;较肥沃的山区和黄土丘陵可采用2m%3m、3m%3m;土质深厚、肥沃的地方可采用3m%4m或4m%4m。作为一种生态经济林树种,文冠果在生长过程中还要加强日常的栽培管理,及时进行灌溉、施肥、中耕除草、越冬修剪、病虫害防治等工作。对于病虫害防治,已有试验研究结果表明,宜采用正确的化学药剂进行拌种以预防文冠果立枯病;加强苗期管理,及时中耕松土,剪除病株,可减轻黄化病的发生。

3.文冠果育种与栽培对策

文冠果作为一种具有很高开发利用价值的木本油料树种已成为我国实施生物质能源战略的关键。国内研究机构和企业在研究利用文冠果提取生物柴油、药物制剂及保健品技术方面十分活跃,但由于文冠果良种选育和定向培育技术相对滞后,已成为文冠果的开发利用和产业化进程的瓶颈。因此为加速文冠果开发利用进程,必须解决文冠果良种选育及丰产栽培技术方面的系列问题。

3.1.存在问题

(1)种质资源保护乏力,致使资源流失严重。早期由于对文冠果的开发利用价值认识不足,致使野生资源逐渐遭受破坏,某些分布区的资源甚至消失殆尽,已造成无法挽回的基因资源损失;我国文冠果人工栽培历史较短,人工栽培热潮出现在20世纪70-80年代,但由于政策及多方面因素的影响,文冠果人工栽培林疏于管理和开发,大多损毁,品种资源严重减少。这种局面一定程度上迟滞了文冠果产业开发的步伐。

(2)良种选育工作严重滞后,良种不良。由于我国木本油料植物直到十五期间始受到足够重视,国内开展良种选育工作的单位呈零星状分布,且研究计划时常中断,致使良种选育工作具有相当的局部性和不系统性,良种应用十分有限,生产中基本上延续着不分品种,有种就育苗,育苗就造林的模式,产量极为低下,良种优势无从体现。少量的选种亦仅局限在某些地区,育种手段较为匮乏,目前文冠果育种总体上处于初级的优株选择育种水平,尚十分缺乏优良类型的选择研究。

(3)引种具有相当的盲目性。我国文冠果分布疆域辽阔,野生资源主要分布在黄土高原次生林区,陕西、甘肃、山西、青海、内蒙古相对较多。应该说,生态适应幅度的宽泛为文冠果的区域引种奠定了坚实的基础,但大面积的引种栽培缺乏有计划及严格的品种区域化试验研究基础,增大了引种风险,有时导致引种失败,造成不应该的损失。

(4)繁殖技术落后,制约了产业化进程。目前生产上文冠果主要采用采种园采种育苗造林,但文冠果子代分离现象严重,播种苗的集约化栽培将会造成巨大的损失。然而文冠果无性繁殖技术尚未取得实质性进