互叶白千层栽培技术研究进展

2019-03-19 11:23
广西林业科学 2019年4期
关键词:松油侧枝枝叶

(广西壮族自治区林业科学研究院 国家林业和草原局中南速生材繁育实验室广西优良用材林资源培育重点实验室,南宁 530002)

互叶白千层(Melaleuca alternifolia)系桃金娘科(Myrtaceae)白千层属植物,又名澳洲茶树、千层树等,为常绿灌木至小乔木,高可达10多米,原产于澳大利亚东部的昆士兰州和新南威尔士北部。互叶白千层枝叶中含有4-松油醇、1,8-桉叶素、α-松油烯、γ-松油烯等挥发性成分,长期以来作为香料植物在澳洲广为种植[1-2]。4-松油醇型互叶白千层油,即茶树油,价值很高。目前,国际上对茶树油的需要量极大且价格稳定,国内市场对茶树油相关产品的认可度也在逐步提高,需求量不断增加。互叶白千层种植和加工项目因其“短、平、快”的特点,已在一些地区的脱贫攻坚中发挥出作用。互叶白千层还可作为绿化树种。因此,种植互叶白千层集经济效益、社会效益和生态效益于一身。

为满足茶树油市场需求,互叶白千层的种植面积不断扩大,但目前针对白千层丰产栽培技术的研究不甚系统。关于白千层的栽培密度,国内普遍采用15 000株/hm2左右的密度,1年采收1次,国外普遍采取的种植密度在45 000株/hm2以上,1年采收2次,孰优孰劣尚无定论。白千层常栽种在海边,受洪涝危害,也有部分种在山地,受干旱胁迫,白千层对水分胁迫的响应机制及耐受能力仅见少量研究报告。白千层枝条在生长的不同阶段含油率及主成分不断变化,花期前后精油成分也会有较大波动[3],这些对于采收时间的确定至关重要,目前也未见相关较系统的研究报告。

本文对国内相关研究进行归纳阐述,用以总结互叶白千层栽培系列技术。

1 互叶白千层栽培密度研究

栽培密度关系到互叶白千层种植的枝叶产量和效益。吴丽君等[4]研究对比了互叶白千层组培苗3种不同种植密度的枝叶产量。结果表明,种植密度为中密度22 500株/hm2的栽培模式经济效益最高,当年枝叶产量达37.8 t/hm2,逐年递增,至第4年达43.95 t/hm2;低密度15 000株/hm2种植,单株平均生物量大,但单位面积产量低;高密度30 000株/hm2种植,当年及次年亩产量均达最大,第3~4年因种植密度太高,单株生物量高低分化较大,平均生物量降低,影响亩产量,第4年中密度的产量超过高密度。综合考虑各项成本后,以种植密度22 500株/hm2的栽培模式经济效益最高。

陈碧华等[5]研究了不同种植密度和施肥量对互叶白千层生长指标的影响。高密度30 000株/hm2,年产量最大,年产值最高;种植当年,植株较小,追肥2次,每次以低浓度25 g/株为宜,种植第2年,随着植株长大,追肥以中浓度50 g/株为宜。相较于吴丽君等4年的研究,陈碧华等的研究年限偏短,得出的结论有一定局限性。

蔡林等[6]研究认为互叶白千层种植立地以农田最佳,如在山地种植,应选择疏松、土层较深(100 cm以上)的肥沃林地;3—4月为互叶白千层最佳种植季节;种植行株距以100 cm×(50~60)cm或120 cm×50 cm较适宜,即种植密度为16 675~20 010株/hm2。罗联烽等[7]建议种植密度为24 000~30 000株/hm2,即株行距60 cm×70 cm或60 cm×55 cm左右。

2 互叶白千层施肥技术研究

施肥是影响互叶白千层单株枝叶产量的重要因素。张烨等[8]采用“311-A”最优混合设计, 研究了不同氮、磷、钾配比施肥对互叶白千层幼林地径、株高、枝叶总重、侧枝重、侧枝占比的影响。结果表明,氮有利于提高互叶白千层地径、株高、枝叶总重、侧枝占比。纯氮、纯磷、纯钾的用量分别为71.4、17.2和26.7 g/株时,侧枝重最大(1.36 kg/株),相应的地径为3.30 cm,株高为268.3 cm,枝叶总重为1.97 kg/株,侧枝占比63.2%,此时氮、磷、钾施肥配比为1∶0.24∶0.37。张烨等[9]还采用“311-A”最优混合设计,研究了不同氮、磷、钾配比施肥对互叶白千层萌芽林地径、株高、枝叶总重、侧枝重的影响。结果表明,氮、磷、钾的合理配比有利于提高互叶白千层萌芽林地径、株高、枝叶总重和侧枝重。纯氮、纯磷、纯钾的用量分别为99.2、32.6和96.7 g/株时,侧枝重最大(3.23 kg/株),相应的地径为4.70 cm,株高为308.1 cm,枝叶总重为4.85 kg/株,此时氮、磷、钾施肥配比为1∶0.33∶0.97。

刘海龙等[10]采用“311-A”最优混合设计,研究了氮、磷、钾肥对互叶白千层枝叶总重、侧枝重、含油率和产油量的影响。结果表明,氮有利于提高互叶白千层枝叶总重、侧枝重和产油量;氮、磷、钾的用量分别为74.3、18.1和23.1 g/株时,相应的枝叶总重为2.12 kg/株,侧枝重为1.36 kg/株,含油率为1.71%,产油量为0.023 3 kg/株,氮、磷、钾最佳施肥配比为1∶0.24∶0.31。刘海龙等(录用尚未发表)还研究了配方施肥对互叶白千层萌芽林(第一代)枝叶产量和产油量的影响。结果表明,氮、磷、钾的合理配比有利于提高互叶白千层枝叶总重、侧枝重和产油量;氮、磷、钾的用量分别为99.1、33.9和97.4 g/株时,相应的枝叶总重为4.77 kg/株,侧枝重为3.22 kg/株,含油率为1.70%,产油量为0.050 2 kg/株,氮、磷、钾最佳的施肥配比为1∶0.34∶0.98。该研究以产油量为终极目标,建立氮、磷、钾用量与其的关联方程,得出氮、磷、钾的最佳用量及配比,具有系统性,且目标明确,实用性强。

梁忠云等[11]研究了“一种提高4-松油醇型互叶白千层枝叶精油含量的专用肥”。该专用肥包括尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硫酸亚铁,还包括硫酸锌或硫酸铜。在施用N、P、K 3种大量元素肥料的同时,加施一定量微量元素S、Fe、Zn、Cu 等,能有效增加4-松油醇型互叶白千层的枝叶精油含量。周丽珠等[12]研究了“降低4-松油醇型白千层枝叶精油中桉叶素含量的专用肥”。该专用肥包括尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸、氯化钾和硫酸铜。在施用N、P、K 3种大量元素肥料的同时,加施一定量微量元素S、B、Cl和Cu 等,能有效降低4-松油醇型白千层枝叶精油中的桉叶素含量。这2种专用肥均原料简单、制作简便、成本低廉,经济效益显著,市场前景良好。这2种专用肥通过微量元素的应用,分别达到提高精油含量和降低桉叶素含量的目标,但微量元素所起的作用相对于氮磷钾等大量元素是相对次要的,只起到辅助性作用。

罗联烽等[7]提出针对林地,建议采用挖穴整地,每穴施入50 g 钙镁磷肥或700 g 左右经充分发酵的猪、牛粪做为基肥;针对农地,建议整地起垄,选择桉树专用肥或复合肥做为基肥,施750 kg/hm2,也可施入一定数量的有机肥(猪、牛粪等),均匀施入约12 t/hm2。徐英宝等[13]比较了4种不同的施肥方式,发现复合肥Π(N16%、P2O516%、K2O16%)的施肥效果优于其它3种肥料。

3 互叶白千层水分管理研究

目前针对白千层水分管理的研究较少,做为一种能集约经营且经济效益较高的经济林树种,为提高其产量,可采用滴灌、水肥一体等设施。通过研究其在干旱和淹水胁迫条件下的生理响应,判定轻度、中度及重度胁迫时的土壤含水量,指导人工灌溉条件下的土壤水分含量调控,具有现实意义。刘海龙等[14]研究了互叶白千层干旱胁迫下保护酶活性及代谢产物含量变化规律。采用盆栽试验模拟干旱胁迫(土壤相对含水量20.7%~43.4%),胁迫时间15 d,测定互叶白千层保护酶活性及关键代谢产物含量,以初步了解其应答机制。研究表明,干旱胁迫处理条件下,互叶白千层叶片中的3种保护酶活性(SOD、CAT、NR)均先上升后下降,启动保护机制应对逆境;未检测到另外2种保护酶活性(POD、GSH-PX)的上升。代谢产物脯氨酸和可溶性糖的含量均显著增加,出现累积,表明这2种物质是提高植株渗透调节能力和保水性能的重要物质。根据保护酶活性变化推测,土壤相对含水量为34.1%时为轻度胁迫,此时NR活性显著升高,启动了保护机制,SOD 活性也表现出小幅升高;土壤相对含水量为29.8%时为中度胁迫,此时CAT活性升高到最大值;土壤相对含水量为23.5%时为重度胁迫,此时所有保护酶活性均表现出大幅下降。根据可溶性糖含量达到最大值时为重度胁迫这一观点来推测,土壤相对含水量为29.8%时已接近重度胁迫水平,此时可溶性糖含量已接近最大值。由此可知,最适宜互叶白千层生长的土壤相对含水量应在34.1%以上,低于该值则进入干旱胁迫状态;土壤相对含水量低于23.5%,甚至29.8%时会进入重度干旱胁迫状态,对互叶白千层叶片的伤害是不可逆的,甚至会造成植株死亡。

陈博雯等[15]研究了淹水胁迫中互叶白千层内源激素动态变化。结果表明,淹水胁迫前期,ZR、GA3、IAA和ABA 这4种内源激素含量均呈现小幅波动;胁迫中、后期,3种促进植株生长的激素(ZR、GA3、IAA)含量整体升高,ABA 含量下降,(ZR+GA3+IAA)/ABA 的比值逐渐升高。内源激素含量的动态变化表明,胁迫中、后期植株生长逐渐增强,在形态上也观测到植株萌发新芽,说明淹水胁迫仅对互叶白千层生长形成了短暂的抑制,其通过自身的生理代谢调节机制,能在短期内(7~14 d)适应并克服这种逆境胁迫。互叶白千层对淹水胁迫的耐受性较强,经短暂的适应期后可适应土壤相对含水量在50%以上的生长条件,且可以正常生长。

4 互叶白千层采收技术研究

互叶白千层的采收技术直接关系到得油率、精油品质和植株来年是否萌发(植株存活),影响来年的产量。吴丽君等[4]研究了采收高度、种植密度和采收时间对采收后死亡率的影响。结果表明,采收高度显著影响采收后死亡率,种植密度和采收时间影响不显著;采收留桩越高,死亡率越低,采收高度20 cm,死亡率最高,采收高度50 cm,死亡率最低。

枝叶采收的时间直接影响得油率和精油品质。梁忠云等[3]研究了不同季节对4-松油醇型白千层油成分的影响。结果表明,12—2月得油率和4-松油醇含量最高,应在这段时间内进行采收和蒸油。1,8-桉叶油素含量大部分时间是稳定的,但在发芽至开花前后(3—5月)有较大突变,采收和蒸油应错开这段时间。张晓宁等(未公布的研究报告)连续15个月取2年生互叶白千层植株中上部的枝条提取茶树精油,分析不同月份对互叶白千层含油率及化学成分含量的影响。结果表明,提取的茶树精油主要成分为4-松油醇、γ-松油烯、α-松油烯等,3种组分共占68.97%。互叶白千层含油率及主要成分含量在不同月份间有较大变化。含油率、γ-松油烯和α松油烯含量在10—12月达到全年最高;随种植时间的延长,4-松油醇含量整体呈上升趋势,2018年4月至次年2月上升,2019年2—3月下降,3—6月逐渐回升;1,8-桉叶素含量在2018年5月—2019年1月逐渐下降,2019年1月降至最低,1—6月呈上升趋势。综合考量,最适合的采收季节为晚秋到早冬,最佳为12月。

枝叶的不同部位精油含量和成分有所不同,肖玉菲等(未公布的研究报告)对此进行了比较分析。结果表明,互叶白千层植株不同部位化学成分和含量差异显著,茎干(直径>3.0 cm)的得油率、4-松油醇和1,8桉叶素含量与嫩叶、老叶、枝条(直径<0.5 cm)3个部位间差别显著,为提高得油率和精油品质,应选择嫩叶、老叶与枝条进行加工。

枝叶的存放时间如何影响得油率及精油品质,李桂珍等[16]对此进行了研究。结果表明,4-松油醇型互叶白千层枝叶于室温下摊开自然风干后,2个月内其精油的主要成分、理化指标和得油率均基本不变,质量均达到国家标准《互叶白千层(精)油,松油烯-4-醇型[茶树(精)油]》的要求[17]。这说明生产中白千层的加工不一定要即采即加工。

5 互叶白千层生长动态研究

刘海龙等[18]研究比较了4种不同施肥处理下互叶白千层组培苗生长动态。4种处理分别为不施钾肥的处理、不施氮肥的处理、不施磷肥的处理和营养较均衡的处理。通过测量4种不同施肥处理下互叶白千层组培苗株高与地径的月生长量,分析组培苗株高与地径的生长动态;并对各施肥处理下的株高与地径进行Logistic 曲线拟合,确定Logistic 曲线的3个参数及速生点和速生期。4种不同施肥处理下1年生组培苗株高与地径的生长量均呈S 型曲线,株高与地径在不同生长阶段(生长前期、速生期、生长后期)呈现出慢-快-慢的节律,具有明显阶段性。在南宁,营养较均衡的处理株高速生期为6月5日—11月20日(168 d),地径速生期为6月13日—12月17日(188 d),地径速生期长于株高速生期。比较4种不同的施肥处理,缺少氮肥和钾肥对植株的生长影响较大,其株高与地径的速生期均短于另外2种处理。

6 互叶白千层栽培技术标准

广西地方标准《互叶白千层生产技术规程》[19]中明确了种植过程中的选地、种植时间、造林密度、基肥、种植方法、田间管理、病虫害防治等内容。

广东地方标准《互叶白千层栽培技术规程》[20]中明确了栽培过程中的林地选择、整地、密度、栽植、补植及抚育管理、采收期、采收时间及萌芽更新等内容。

7 总结与展望

互叶白千层引入我国后,科研人员开始对其进行系列研究,包括良种选育、高效繁育、丰产栽培和加工利用等。针对栽培技术,广东、广西先后制定了栽培技术规程,广西、福建等省份开展了密度、施肥、水分、采收等系列研究,取得丰硕的成果。

通过4年的持续追踪,密度22 500株/hm2的栽培模式经济效益最高[4]。通过研究氮、磷、钾肥对互叶白千层枝叶总重、侧枝重、含油率和产油量的影响,得到氮、磷、钾的最佳用量及配比[8-10]。利用生理生化手段研究互叶白千层的水分需求,研究干旱胁迫及淹水胁迫下互叶白千层保护酶活性、代谢产物含量及内源激素的变化规律,界定了轻度、中度及重度胁迫时的土壤相对含水量,为人工灌溉条件下种植互叶白千层的土壤水分含量调控提供了理论依据[14-15]。采收高度以50 cm 的死亡率最低[4];12月为最佳采收期[3](张晓宁未公布研究报告),采收应错开花期(3—5月)[3];茎干与嫩叶、老叶、枝条3个部位间的得油率、4-松油醇和1,8 桉叶素含量差异显著(肖玉菲未公布研究报告);4-松油醇型互叶白千层枝叶于室温下摊开自然风干后,2个月内其精油的主要成分、理化指标和得油率均基本不变[16]。还研究了互叶白千层生长动态,为科学施肥和抚育决策提供依据[18]。

互叶白千层作为重要的经济树种,还有很多研究需要陆续展开,比如其耐寒性能,抗风性能,以及与其它树种的复合经营模式等,科学系统的研究将为互叶白千层的进一步发展提供理论依据与技术支撑。

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