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木棉资源培育及园林应用研究进展

花匠小妙招
2024-11-08 00:08

木棉Bombax malabaricum又名红棉、英雄树（广州）、攀枝花（四川）、斑芝棉、斑芝树（台湾）、攀枝（福建），为木棉科Bombacaceae木棉属Bombax落叶大乔木，广泛分布于中国云南、四川、贵州、广西、江西、广东、福建、台湾等省区[1]：也分布于南亚的印度、尼泊尔和东南亚等地区[2-3]。木棉用途广泛，花大色艳，树形优美，常用于庭院、公园绿化，供行道树、独赏树等。木棉还具有极高的药用价值。清代何克谏《生草药性备要》记载：木棉花性味甘，凉，具有清热利湿，解毒，止血等功效，主治肠炎、泄泻、痔疮出血、细菌性痢疾[4]。现代研究发现，木棉花、根系、叶片及树皮中含有多种活性物质，进一步的动物及临床试验证实，这些活性物质对人体具有多种独特的生理和药理功能[5-7]。此外，木棉果中纤维可作枕、褥、救生圈等填充材料：种子榨油可作润滑油、制肥皂：木材轻软，可用作蒸笼、箱板、火柴梗、造纸等用[1]。迄今为止，相关学者对木棉做了大量研究，但多数集中在药用价值方面，而对其资源培育等研究较少，更缺乏相应的综述。因此，本研究就木棉的分布、资源培育现状、观赏价值及园林应用等方面研究展开综述，旨在为今后开展木棉资源培育与利用提供参考。

1. 木棉形态特征及分布

1.1 木棉形态特征

木棉树干可高达30 m。树干通直，树皮灰黑色，粗糙，基部形成板根：幼树树皮浅灰色，树干有短粗的圆锥状皮刺：侧枝近轮生。掌状复叶互生，小叶5～7，长椭圆形，长7～17 cm，宽5～7 cm，全缘[8]。花簇生于枝端，先叶开放：花朵硕大，红色或橙红，花瓣肉质：雄蕊多数，集成5束。蒴果长圆形，内有丝状长毛，成熟时纵裂，裂片木质，露出丝状棉絮，种子埋于棉絮中。花期3-4月，果期5月。

1.2 木棉分布

木棉是典型的热带和南亚热带的指示植物，在中国主要分布于海拔1 400～1 700 m以下的干热河谷及稀树草原，也生长在沟谷季雨林内[1]。通常情况下，在干热地区，木棉趋于散生[9]：而在湿热环境中则会成林，甚至形成纯林。李保贵等[10]在西双版纳发现的木棉天然林就呈典型的纯林状态。在该林分中，整个乔木层除有1株八宝树Duabanga grandiflora外，均由木棉单种构成。

中国木棉栽培历史悠久，在野外很难区分是人工栽培、次生繁殖还是天然野生群体。汪书丽等[11]对云南、广西和海南木棉的遗传多样性分析发现，这些地区间木棉具有较高水平的遗传多样性，但是居群间遗传分化却并不明显。而Chaturvedi等[2]对印度东部6个不同气候带的木棉种遗传分化进行了研究，却认为木棉居群存在丰富遗传变异。这也说明中国现有的木棉资源很可能源于人工栽培品种。但是，由于南亚和东南亚地区等国外木棉分布区[2-3]距离云南、四川和广西等省份较近，并不能排除境内部分野生木棉资源来源于自然扩散。因此，在木棉种质资源收集和调查时，应进一步增加其居群和样本数量，以充分反映其种质资源的变异。

2. 木棉资源培育研究进展

2.1 木棉育苗体系2.1.1 播种育苗

木棉种子是典型的顽拗性种子，不耐储藏。采收后会立即发生种子劣变现象。采后置于室温环境中种子外种皮由白色转为浅褐色、深褐色以至黑褐色。分析显示，在褐变过程中多酚氧化酶活性和种子外渗液电导率逐渐上升，这也说明其种子内部组织已经开始被破坏[12]。另由于其种子较轻，其千粒质量约为39.08 g[13]，易随棉絮飘散进而不利于种子收集，因此应及时采收，并及时播种。与普通顽拗性种子不同的是，木棉种子通过适当的处理，仍然能够延长其储藏时间。陈光仪等[14]将木棉种子在密封隔氧条件下快速脱水，使含水量降到12%～13%，15 ℃储藏，能延长种子寿命1 a。木棉种子在萌发过程中容易受到外界因素的影响。研究证实其种子萌发对渗透胁迫较为敏感，在聚乙二醇（PEG）质量浓度达到150 g·L-1时便无法萌芽[13]。同时，高温和干旱是限制木棉种子成功萌发的关键因子。研究发现，在干热河谷内，木棉成年树木有大量结实的情况下，其周围却依然很少有种苗出现[13]。而在适当的水肥管理条件下，却可使当年发芽率达到70%～80%[11]。这说明高温和干旱限制木棉种子的成功萌发。此外，木棉种子萌发还受到自身化感物质的影响。Khan等[15]发现，木棉衰老花药提取物能够显著影响种子萌发和幼苗生长。

2.1.2 木棉无性繁殖

在林木育种中，由于一些变异品种的遗传物质并不稳定，其种子繁殖的子代并不能维持亲本性状，因此良种无性系化成为繁育过程的必经之路。常见的无性繁殖方式主要包括扦插、嫁接和组织培养等。木棉扦插和嫁接技术的研究已经取得良好进展。林奖等[16]利用多年生木棉枝条进行扦插，其生根率达到了97%，而且3-5月扦插成活率较高，扦插时使用1 000~1 100 mg·L-1ABT生根粉处理，可取得良好效果。潘宏兵等[17]则对木棉嫁接繁殖开展了多项研究，取得良好的效果。以攀枝花地区为例，木棉嫁接宜在2-3月和6-7月进行，同时避开雨天，所选的接穗径粗以0.17~1.20 cm，芽眼间距以1~2 cm为佳。在木棉组织培养研究方面，通过组织培养技术建立木棉快速繁殖体系是国内外关注的热点。程广有等[18]通过无根苗接于MS（Murashige and Skoog）+ 2.0 mg·L-16-BA（6-苄基腺嘌呤）培养基中，10 d后，在无根苗与培养基接触部位形成愈合组织：3周后致密的愈合组织开始分化出不定芽。刘娟旭等[19]以木棉下胚轴为外植体，初步建立了下胚轴高效再生体系。该研究认为：使用MS+115 mg·L-16-BA + 0.1 mg·L-1 NAA（萘乙酸）+ 0.5 mg·L-1 KT（激动素）+ 1.0 mg·L-1硝酸银（AgNO3）+30 g·L-1蔗糖培养基，可使不定芽分化率达72%，平均每外植体分化不定芽数达3.85个。此外，较适生根培养基为MS+ 0.5 mg·L-1NAA，生根率达到90%。Manisha等[20]以未成熟合子胚为材料，认为BA的诱导体细胞胚胎发生率要高于生长素，但是其诱导率与BA浓度呈反比，其中，0.44 μmol·L-1BA的效果最好。综上可知，木棉并不是一类繁殖困难的树种，无论是扦插、嫁接还是组织培育，只要方法得当，增殖效果令人满意。然而，迄今为止，并未形成严格的木棉快速繁殖体系，也未对无性繁殖进行系统研究。此外，这些研究尚未针对木棉品种进行，因而导致研究适用面较为狭窄。

2.2 木棉苗木培育及移栽技术

在播种繁殖或扦插获得幼苗之后，仍然需要进一步管理，以提升木棉幼苗成活率。研究[21]显示：木棉幼苗适宜在土壤容重大、含水量和总孔隙度较小，pH值较高的土壤基质中生长，证实体积百分比50%黄心土+50%塘泥和50%泥炭土+50%塘泥为木棉苗期培育较适宜的营养基质，能够显著促进幼苗生长并提高成活率。木棉苗期抚育过程对营养元素需求较为严格。研究显示：木棉幼苗生长与土壤氮素负相关，但是与土壤磷素成正相关[21]。

木棉作为一种优良的园林绿化树种，在幼苗长到一定阶段就可以对苗木进行进一步的移栽。合理的移栽措施是保证木棉移栽成活的关键。何天华等[22]以苗高50～70 cm的1年生木棉越冬苗为材料，认为7 m的苗床以及行间距1.2 m × 1.2 m的密度木棉苗移栽成活率最高，而且按照生长节律追肥能使木棉苗高、地径、冠幅生长分别提高9.18%，3.14%，4.16%。

除了小苗外，在一些特殊绿化场合仍然需要移栽部分大树。然而，木棉萌芽能力较弱，其大树移栽技术与其他树种相比存在一定的特殊性。大树移栽实践显示，在移植木棉大树时，至少需要保留2.0 m以上根系，同时先对树冠进行修整，防止水分蒸散过多导致枯死，以有效提高大树移栽的成活率[23]。

2.3 木棉造林技术

木棉作为南亚热带和热带地区的乡土树种，广泛应用于这些地区的造林绿化。研究[24-25]普遍认为木棉造林成活率相对较高。然而，在不同研究中，木棉造林初期生长速度也不尽相同。与南亚热带和热带地区其他造林树种相比，木棉造林初期生长速度中等[24-26]。但吴永彬等[27]于广州市郊区帽峰山林场营造生态示范林，木棉初期高生长率达到了204.9%，冠幅达到了244.8%，与其他树种相比，其冠幅生长较快。此外，在油页岩废渣场生态恢复过程中发现，木棉生长速度相对较快，较适宜用于该立地恢复[28]。但是，在木棉造林技术方面的研究仍然较为缺乏。

3. 木棉观赏性状及园林应用研究进展

3.1 木棉观赏及生态价值

木棉花色艳丽，可分为深红色、红色和桔红色。此外，朱有佩[29]在对海南木棉资源调查过程中发现十分罕见的黄花木棉。除了这些颜色外，在印度，Bachulkar[30]证实了浅黄色木棉花存在，而Santapau[31]也报道过白花木棉。可见木棉花色繁多，色系也较为丰富，主要以黄色和红色为主。通常情况下，植物花色主要受到β-胡萝卜素和花色苷等色素控制，因此木棉花色素调控也将成为影响其观赏价值的重要内容。但是，木棉花色并非其观赏价值的唯一指标。王健等[32]通过观测研究海南不同地区木棉的树干、株型、花型、花色等因素，细致探讨了木棉的观赏价值，经聚类分析和主成分分析，认为花朵大小是定义木棉观赏价值的一级分类标准。可见，影响木棉观赏价值的因素非常复杂，而木棉分布广泛，不同产地间观赏性状差异仍需进一步研究。

除了具有较强的观赏价值外，木棉还具有较高的生态价值。李晓征等[33]对木棉行道树小气候效益进行研究，认为木棉树下的空气温度和大气辐射都有明显的降低。除了小气候效益外，研究显示，与其他观赏树种相比，木棉具有较强的吸收二氧化硫（SO2）能力，但是对二氧化氮（NO2）吸收能力一般[34]。然而，木棉对二氧化硫的耐受能力却较差，在一定浓度胁迫下净光合速率仅为对照的49%[35]。彭长连等[36]也认为在城市环境中，木棉对工业废气和机动车尾气反应极为敏感。

3.2 木棉园林应用研究

木棉作为中国南亚热带和热带地区典型的乡土树种，不仅具有较高的观赏价值，还具有极为丰富的文化含义。由于其树干挺拔，花色通常血红色，且先花后叶，远望如一团火焰，象征着英雄奋发向上的精神，因而又称为“英雄树”。正因为具有积极的文化含义，木棉广受岭南和西南地区人们的喜爱，并广泛用于当地公园、市民广场及居民区、工厂及学校绿化中[37]，也是南亚热带地区13个主要城市行道树的骨干树种[38]。在广州9大公园中，木棉的出现频率达到了27.12%[39]。李伟华等[40]对中山小榄镇的绿地植物调查认为木棉出现的频率相对较高，特别是道路中间和两旁绿化。从胸径生长角度来看，木棉非常适合作为行道树。在广州工业大道上，木棉的平均胸径达到了40 cm[41]：佛山市禅城区205条道路调查中则显示胸径超过36 cm的木棉达到了总数的12%[42]。

相比其他树种，木棉在园林绿化过程中表现出较强的适应性，很少出现病虫害威胁[43]。但是，木棉耐寒能力较差，其生长最适温度为23~31 ℃，在受到寒潮影响时，生长受阻且花期推后[44]。王梅松等[45]通过对福建省102种引种植物的热量需求研究，认为木棉生长的温度最适范围为170.5~183.4 ℃·月-1，仅能在闽南一带生长。实际上，厦门城市公园的植被调查显示，木棉为典型的乔木优势种[46]。此外，厦门天竺山森林公园林分改造过程中，也通过木棉造林以获得理想的景观效果[47]。

4. 木棉资源培育及应用前景

4.1 种质资源收集及良种选育前景

在中国，木棉分布横跨华南和西南多个省份，而且这些区域环境条件变化剧烈，既有炎热干燥的干热河谷，也有湿热的热带雨林。复杂的环境势必会导致不同区域内木棉形态和内含物分化，进而形成不同类型的品种。而且木棉作为一种多用途树种，在种源收集和试验的基础上，可以根据经营目的（观赏、纤维用、药用等），筛选出优良地理种源，以满足木棉相关产业规模化生产需要。在观赏方面，可以选择树形美观、花色艳丽等观赏价值高，且生长快速、适用性强的品种用于推广：在纤维用途方面，应该着重考虑结实早、产量高、纤维质量好的品种，以满足工业和棉纺织需求：在药用方面，则需要考虑药用部位生长更新快速、活性成分含量较高的品种，且容易快速繁殖，进而能够较快的建立起木棉工业原料林，为木棉相关药品和保健品发展提供资源保障。

4.2 快速繁殖及应用前景

在经过种质资源收集和良种筛选之后，无论是观赏、纤维还是药用品种，必须经过进一步扩繁和无性系化。现阶段，木棉快速繁殖技术已有零星报道，但是这些研究尚未形成完整体系，仍需对其快速繁育体系进行系统研究。经过扩繁之后，需对木棉绿化造林技术进行进一步研究。由于培育与应用目标差异，木棉人工林需要实行定向培育。在培育生态风景林时，应考虑林分密度、树种配置、林龄结构、混交技术、林下植被竞争等对林分生长、生态效益和观赏价值的影响：在培育木棉根、叶和树皮用工业原料林时，应着重考虑立地条件、施肥技术、林分密度和轮伐期长短对目标收获物产量和质量（活性物质）的影响：在培育以花和纤维用的工业原料林时，应着重考虑立地条件、施肥、林分密度、林下间作、修剪技术等对花和果产量和质量、始花和挂果树龄的影响。