黄帝陵古柏保护研究概述

杨 玲，郭剑萍，刘建军，康永祥，周琳月

(1.西北农林科技大学林学院，陕西 杨凌 712100； 2.西安交通大学，陕西 西安 710049)

黄帝陵古柏保护研究概述

杨 玲1，郭剑萍2，刘建军1，康永祥1，周琳月1

(1.西北农林科技大学林学院，陕西 杨凌 712100； 2.西安交通大学，陕西 西安 710049)

黄帝陵拥有我国数量最多、保存最为完整且最古老的古柏林。其所蕴含的历史文化价值、生态价值、优良种质资源价值及景观旅游价值都具有不可替代性。在概述了黄帝陵古柏保护研究现状，包括衰老机理和保护与复壮技术的基础上，提出了今后的研究方向。

古侧柏；衰老机理；保护与复壮技术；黄帝陵

黄帝陵(109°15′E、35°34′N)古称“桥陵”，是中华民族始祖黄帝轩辕氏的陵墓。数千年来，人们为表达对黄帝的敬畏与思念，每年于此种植松柏，至今已形成我国覆盖面积最大的古柏林。黄帝陵古柏林现存各类古柏81600余株，其中千年以上达3万余株，且以侧柏(Platycladusorientalis)为主，是我国珍贵的历史文化遗产。其不仅是优良的种质资源基因库，也是中华民族悠久历史文化的象征，具有不可复制性和再生性。漫山浩荡的黄帝陵古柏，以其苍劲古雅、独特的姿态，使万千中外游客驻足观叹。然而，因气候变化、自然灾害、病虫害以及人为破坏等多重因素的威胁，黄帝陵的古柏生长势日趋衰弱。为保护这一珍贵自然资源，大批研究学者就黄帝陵古柏的衰老机理、保护与复壮技术开展了一系列的研究工作。

1 古柏衰老机理

植物的衰老是指细胞、器官或整个植株生理功能衰退，最终自然死亡的过程[1]。植物的衰老可表现为植物自我修复、自我更新能力差等。研究表明，植物自生基因和外界环境中光、温度、水分、营养等因素与植物的衰老息息相关[2]。了解植物衰老机理是保护植物的基础与前提，通过深入研究植物衰老机理，能对症下药，及时准确地对植物实施救治保护措施。近年来，随着人们对黄帝陵古柏林保护意识的加强，对黄帝陵古柏林衰老机理的研究也日趋增多，主要包括外因(立地土壤环境、病虫害)和内因(树体本身生理机能下降)研究。

立地土壤环境和病虫害是导致古柏树势衰弱的主要因素。黄帝陵古柏林林分结构单一，乔木层以侧柏为主，灌木少且矮小，林分密度较大，极易发生病虫害。此外，多数古柏生长于土壤贫瘠、水土流失严重的山坡或悬崖等处，营养面积较小；加之近年来旅游人数日趋增加，游人践踏致使土壤板结，通气不良。至2004年，78.8%的古柏出现长势衰弱、树冠发黄现象[3]。刘铭汤等[4]对黄帝陵古柏死亡原因的调查结果显示，人为破坏、管理不善以及环境污染、病虫害侵染等是致使古柏生长不良的主要原因，其中病虫害为主要影响因素。而李方民等[5]认为人为扰动对古柏生理生态学特性影响极为显著，通过对比黄帝陵林区不同生长环境条件下古柏的土壤理化性质，发现与有地被覆盖的地区相比，板结区、无覆被区的土壤理化性质降低极为显著，进而导致日平均光合速率、蒸腾速率、气孔导度速率比覆被区的分别减少了43%、26%、26%，16%、20%、10%。

叶片的光合是影响树体正常生长更新的直接因素之一。由于黄帝陵常年有游客前来祭祀，易造成古柏树叶粉尘污染。对此，杨茂生[6]先后观察了黄帝陵侧柏受粉尘污染叶片的形态构造，以及测定了受污染古柏叶片生理指标[7]，确定了污染物及污染源，探究了不同污染等级对古柏生长的影响差异，并及时提出古侧柏的保护建议。随后，姜在民等[8]、梅秀英等[9]通过测定黄帝陵与药王山受水泥粉尘污染后的侧柏叶的生理指标，发现污染后的侧柏叶光合强度、呼吸强度、蒸腾强度均不同程度的降低，生长受到一定影响。

此外，为进一步探究古侧柏抗衰老的分子机理，常二梅等[10]通过对比3000 a古侧柏与20 a侧柏相关基因表达差异以及侧柏ROS动态平衡相关基因表达变化，认为古侧柏可通过较高水平的ROS清除系统使细胞免受或减轻伤害。此研究结果对保护古柏、减缓其衰老的意义重大。

2 保护与复壮

数千年以来，无论是传说中的青山老人，还是当地居民和林业工作者都在努力保护黄帝陵古柏林。随着现代科学技术的发展，黄帝陵古柏林的保护已从原有的地上保护措施如禁伐、防火、养护管理、病虫害防治、挂牌、建档发展到利用现代生物技术，改良土壤，促进根系生长，恢复古柏生长势，以延长寿命；并通过继代扩繁保存优良种质资源等新途径。

2.1 养护管理

为防止自然和人为因素对古柏的损伤，黄帝陵保护管理部门先后去除“黄帝手植柏”、“汉武帝挂甲柏”等多棵古柏根基周围硬质铺装，扩大种植池，并且设置铁围栏和砖砌围栏进行维护；剪除枯死、腐烂枝条；对轩辕庙区、陵区、蹬道、神道周边的部分树体倾斜、枝干下垂、开裂的古柏进行了支护与加固；对部分古柏树洞、缺损部位用砖块、水泥等材料进行修补填充。研究表明，由于水泥、砖块等材料密度大、比热容小，极易受热变化收缩膨胀，加上化学成分刺激，极易对古树名木造成二次伤害。目前已将部分用水泥填充的树洞进行了清理，但仍缺乏适宜的填充材料。

2.2 病虫害防治

病虫害发生率与树势强弱呈正相关。树势衰弱易发生病虫害，反之，病虫害也是加快、加剧古柏树势衰弱甚至死亡最直接的影响因子。1987年，黄帝陵曾发生大面积明纹侧柏松毛虫危害，所调查的89.17 hm2古柏中有56.2 hm2古柏虫株率高达96.6%，虫口146头·株-1，最高虫口1101头·株-1。20世纪90年代研究发现，黄帝陵古柏林常见病虫害主要有：紫色根腐病、立枯病、叶枯病等病害；柏蚜、侧柏毒蛾、侧柏松毛虫、柏肤小蠹、柏双条杉天牛、红蜘蛛、东方蝼蛄/华北蝼蛄等虫害，其中地下害虫13种、枝梢害虫19种、蛀干害虫10种、食叶害虫2种、天敌昆虫28种。天敌昆虫与害虫比例为1∶2.29[11]。天敌对害虫的控制能力较强，但因20世纪90年代末这种平衡被打破，天敌大量减少，侧柏毒蛾、柏大蚜、双条杉天牛等为典型代表的虫害发生严重，后又新增柏肤小蠹和金绿宽盾蝽危害。历经10余年，黄帝陵管理工作者、陕西省森防总站专家及其他林业病虫害研究专家的共同努力，运用物理、生物、化学等多种方法综合防治，目前这些害虫在林内虽仍有一定数量的存在，但不会对古柏的正常生长造成影响。

2.2.1 物理防治

1)加强管理。病虫害的防治应以防为主，以治为辅，防治结合。因古柏林的特殊性，不能按照常规的林分间伐来改善林内通风透光性，所以对因滑坡等自然原因造成的倾斜、倒伏且经林业专家鉴定无法成活的古柏及时清理，对风折、雪压的断枝及时锯除，且锯口使用杀菌剂、防虫药剂喷涂后用油漆封闭，以增加林内通风透光性，降低病虫害发生率。

2)饵木诱杀。经观查柏肤小蠹长期在干枝、半干枝内繁育，在4月初成虫短期内外出飞行，进行补充营养咬食侧柏小枝，喷药鲜见成效。依据小蠹虫的生活习性，采用饵木诱杀的方法进行防治。饵木多来自林内枯断枝侧柏，保留完整树皮以散发侧柏油芳香气味吸引害虫。将饵木垂直栽植于庙院西侧、陵西、孟塬等地，每隔3 d观察记载柏肤小蠹成虫入侵数量。观察结束后全部拉出林外焚毁。结果显示，此法对双条杉天牛诱杀效果也十分明显。

3)其他方法。对于发生柏大蚜和红蜘蛛轻微危害，可在春季喷清水冲刷虫体；侧柏毒蛾可用高压虫网诱杀；纹侧柏松毛虫可根据成虫的趋光性利用诱虫灯防治。

2.2.2 生物防治 由于化学药剂的长期使用，易使害虫产生很强的抗药性，且许多化学药剂严重污染水体、大气、土壤。利用生物防治病虫害，能有效避免上述缺点。黄帝陵古柏常见虫害生物防治方法见表1。

表1 古柏常见虫害生物防治措施

2.2.3 化学防治措施 病虫害一旦发生，易造成大面积危害。故针对已经发生的病虫害，应选择合理的时间进行药物喷施以控制病虫害的蔓延。经研究发现，4.5%高效氯氢菊脂、20%灭扫利、0.5%甲维丙溴磷乳油的1000倍液、1500倍液对林地金绿宽盾蝽有较好的灭杀效果，林地平均灭杀率在90%以上，平均虫口减退率为88.8%～91.2%[13]。喷洒灭幼脲3号、80%敌敌畏乳油1000倍液，分别对防治侧柏毒蛾、柏肤小蠹有效。实践发现，将药物喷施时间由原来5—6月提早到4月，能有效防治病虫害侵害古柏新萌发枝叶，更早恢复树势树貌。此外，利用害虫与寄主间的化学信息联系、识别寄主的原理，分析提纯侧柏树体内对柏肤小蠹具有较强引诱作用的挥发物质制成诱捕器，挂于林中，然后将诱捕的害虫进行集中消灭，起到降低虫口的作用。

2.3 复壮技术

2011年针对轩辕庙内5株生长势较弱的古柏进行复壮试验研究。主要通过改良立地土壤下垫面微环境，促进根系来恢复树势。

2.3.1 土壤改良 黄帝陵轩辕庙内古柏立地土壤含有较多轩辕庙建设所填埋的建筑垃圾。首先清除原有建筑垃圾，换土、松土，添加透气性材料(如树枝段、蛭石等)和复壮基质，从而引导根系向水平和垂直方向生长。研究表明，土壤改良能有效引导根系生长，进而促进古柏枝叶更新。

2.3.2 更换地被植物 传统古柏根基周围地被植物多选用常见草坪草，如车轴草、早熟禾、黑麦草。目前，黄帝陵古柏根系复壮研究中改选二月兰作地被植物，二月兰比传统草坪草持水性好、需水量少、更易管理、不需经常浇水，从而能有效的改善古柏树下土壤的湿度与土壤结构。

2.3.3 钻打通气孔 针对无法更换地面铺装和改良土壤的地方，从地表钻打直径10 cm，深度大于1 m的通气孔，一方面增加地下土壤通气性，另一方面，从通气孔中浇水施肥，更有利于古柏根系吸收。

2.3.4 营养补给 针对树势极其衰弱的古柏，采取树体输液、喷洒叶面肥、灌根、打吊针等专业技术措施进行营养补给，古柏树势得到明显改善。实际工作中发现，加挂纯净水，对树体生长也有一定促进作用。

2.4 继代扩繁

每一个生命都有其终结之时，在力争延续古柏寿命的同时，更需要通过科学技术手段保留古柏优良基因资源。2012年10月，开启了建立黄帝陵古柏“活基因库”的研究工作，通过种子繁殖与组织培养，力求将优良种子资源保留下来。

常二梅等[14]通过对比不同树龄侧柏(20～3000 a)种子活力差异，发现古侧柏的种子生理机能无明显衰退迹象，即种子活力与树龄无显著相关性。因此，通过种子繁殖古柏后代切实可行。但由于侧柏是雌雄同株异花，古柏周边往往还生长着其他侧柏，种子繁殖可能会存在基因不纯的现象。且繁殖速度较慢。通过组织培养，建立古柏无性快繁体系，能有效解决这一问题。齐力旺等[15]总结了侧柏的组织培养和植株再生的方法，表明侧柏组培苗成活率高达90%。曹亚琼等[16]研究发现，侧柏未成熟合子胚、胚根在适宜的培养基上都能诱导出愈伤组织。因此，通过组织培养实现古柏的继代扩繁有据可依。目前，许多学者已经开展了关于黄帝陵古侧柏组培研究，从新鲜枝叶到种子幼胚皆有涉及，但至今未见相关成果报道。

3 小结

综上所述，黄帝陵古柏衰老机理研究已从生理发展到分子水平，为进一步加强古柏保护复壮提供了坚实的理论基础。黄帝陵古柏病虫害防治、根系复壮的研究已取得阶段性成果。通过对病虫害的调查监测，采用物理防治、生物防治、化学防治以及饵木诱杀等措施，降低了黄帝陵古柏病虫害危害程度和发生率。通过对生长势较差的古柏采取扩大树池、换土、松土、设置复壮沟、填充复壮基质、增施有机肥和菌肥、钻打通气孔等措施，使古柏根系生长所需的水、肥、气、热等条件得以满足，从而恢复了根系活力，改善了古柏生长势，让这片兼具历史和文化双重价值的古柏林重焕生机。

然而，较之国内外研究现状而言，黄帝陵古柏保护研究工作仍处于初级阶段。古柏历史文化的深入挖掘，无损树龄检测，无损健康诊断、健康评价，林下更新等基础研究尚属空白。未来重点研究工作应该实行一级古柏物候观测和完善的生态监测体系[17]，以实时监测古柏年生长规律以及生长势变化，及时发现问题、解决问题；历史文化的挖掘不应仅停留在传说方面，应结合史料记载发掘古柏生存演化历史，历史分布格局等；应开展无损树龄测定研究工作，为进一步研究古柏与气候变化、历史变迁等做铺垫；同时，依据衰老机理研究成果对古柏进行更行之有效的保护与复壮，以及研发古柏空洞、损伤树干的修补填充新材料等。

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Review on AncientPlatycladusorientalisProtection in the Huang Di Mausoleum

YANG Ling1，GUO Jian-ping2，LIU Jian-jun1，KANG Yong-xiang1，ZHOU Lin-yue1

(1.NorthwestA&FUniversity，Yangling712100，Shanxi，China；2.Xi′anJiaotongUniversity，Xi′an710049，Shanxi，China)

There are the oldest and largest amount ofPlatycladusorientalisin Huang Di Mausoleum，which are preserved best in China.Its historial and culturial values，ecological value，advanced germplasm resources value and landscape tourism value are irreplaceable.This paper reviewed the research status，including weakness mechanism，protection and rejuvenation technology，etc.And the future research direction was proposed.

ancientPlatycladusorientalis；weakness mechanism；protection and rejuvenation technology；Huang Di Mausoleum

10.13428/j.cnki.fjlk.2014.03.051

2013-10-15；

2013-11-19

西北农林科技大学校重点科研专项(Z109021310)

杨玲(1989—)，女，重庆荣昌人，西北农林科技大学林学院硕士研究生，从事古树名木保护研究。E-mail：woaisheji2011@163.com。

康永祥(1963—)，男，陕西乾县人，西北农林科技大学林学院教授，博士生导师。E-mail：yxkang@nwsuaf.edu.cn。

S759.9

A

1002-7351(2014)03-0239-04