一、形态特征
云南拟单性木兰云南林产业主要树种培育技术丛书常绿乔木,全株各部无毛。树高可达34m,胸径1.57m。小枝绿色,托叶痕明显,节间短而密。叶薄革质,卵状椭圆形,长6.5~15cm,宽2~5cm,先端渐尖,基部楔形,侧脉7~15;叶柄无托叶痕。花单生枝顶,雄花与两性花异株;雄花被片9~12,4轮,白色,芳香;两性花花被片及雄蕊与雄花数相同;雌蕊群窄,椭圆状卵球形,绿色,具短柄,心皮10~20枚。聚合果长卵圆形,长6~8cm,成熟时黄绿色或紫红色,蓇葖菱形成熟时背缝线开裂。种子扁圆形,悬垂于丝状而有弹性的白色珠柄上。花期4~5月,果成熟期9~10月。
二、分布与生长特性
1、分布特性
云南拟单性木兰为国家二级保护植物。现存的天然生云南拟单性木兰,多数呈单株散生或群状生长,偶有小片纯林。主要生长在北纬22°51′~23°39′、东经102°39′~105°38′云南省东南部的西畴、马关、麻栗坡、富宁、金平、屏边等县海拔1300~1950m的低山丘陵、石灰岩山地以及沟谷地带。广西区也有少量生长。其分布区较窄,加之严重砍伐,种群数量急剧下降而濒临绝灭。
现今在马关县山后村海拔1700m处,尚保存有一株云南拟单性木兰古树,树龄约300年,树高34m,胸径1.57m,冠幅18m×20m,生长旺盛,满树繁花,果实累累,是迄今能找到的唯一一株云南拟单性木兰古树。另在马关县八寨乡的一株云南拟单性木兰大树,其树高30m,胸径80cm;而生长在麻栗坡县中寨村石灰岩山地上的2株云南拟单性木兰大树,其树高分别为25m和30m,胸径分别为96cm和75cm。在马关县比卡山海拔1450~1500 m的低山丘陵,坡度为5°~10°的地带,保存有一小片云南拟单性木兰纯林,为复层异龄林,林分组成:10云南拟单性木兰-滇朴(Celtis tetrandra),林分林木平均高18m,郁闭度0.7,下木有新樟(Neocinnamomum delavayi)、润楠(Machilus sp.)、棕榈(Trachycarpus fortunei)、木姜子(Litsea cubeba)、桤木(Alnus nepalensis)、野樱(Cerasus sp.)、丁香(Neohymenopogon sp.)、含笑(Michelia sp.)、野山茶(Camellia pitardii)、海桐(Pittosporum sp.)、柃木(Eurya sp.)和云南拟单性木兰的幼苗、幼树。地被物有莎草(Cyperus sp.)、茀蕨(Leptogramma scallani)、铁线蕨(Adiantum capillus)、珠兰(Chloranthus erectus)、百合(Lilium sp.)、野牡丹(Melastoma candidum)、山姜(Alpinia japonica)、拔葜(Smilax sp.)、石苇(Pyrrosia lingua)等,盖度70%。附生植物有贝母兰(Coelogyne sp.)、苔藓、地衣等。林分生长茂密旺盛。
自1983年起,先后进行了云南拟单性木兰人工迁地栽培以及规模化种植。现已栽培到昆明、玉溪、保山以及江、浙、四川等省,规模化种植扩大了它的生存空间和范围。
由表2-1看出,云南拟单性木兰的自然分布区,处于亚热带温暖湿润环境,年平均气温15.6~19.3℃,最冷月平均气温8.1~11.9℃,绝对最低温-0.9~-6.7℃;年降水量1085~2289mm,其中旱季11~4月降水量156.1~4245mm,占全年降水量的13%~19%;年平均相对湿度79%~86%,说明云南拟单性木兰既适应温暖湿润的环境,也能耐-6.7℃偶发性低温和能忍耐11~4月半年干旱。
而云南拟单性木兰人工栽培区的年平均气温14.7~17.8℃,最冷月平均气温7.2~10.5℃,绝对低温-3~-7.8℃;年降水量885~1014mm,其中旱季11~4月降水量112.8~172.8mm,占全年降水量的11.4%~17.2%;年平均相对湿度72%~77%。与自然分布区相比,其栽培区的气温低,湿度小,特别是旱季降水差异较大,属中、北亚热带半湿润气候。其中在昆明,经历了1986年3月的反春寒低温天气过程,3月的1~3日,日平均气温-02~-2.6℃,持续72小时处于0℃以下的低温状态,此时正值云南拟单性木兰林木的萌动生长期,仅有少数枝、叶受到轻度冻害,表明云南拟单性木兰林木具有一定的抗寒能力。另在昆明1992年所经历特大干旱状况下,其年降水量仅600mm左右,其中旱季3~4月的降水量仅7.9mm,此时,正值云南拟单性木兰林木的萌发展叶抽梢生长期,在此干旱条件下,其植株亦没有产生旱害,只是影响了林木的生长,其当年的林木生长量有所下降。可见云南拟单性木兰具有较强的抗旱能力。
而云南拟单性木兰自然分布区的年日照时数为1427~1769h,是滇东南多雨,多雾、日照较少的地区,且在云南拟单性木兰生长的常绿阔叶林中,或在其所形成的复层异龄纯林中,处于林冠下的植株,承受的光照更少。在云南省,5~10月是夏季,气温高,降水多,云雾弥漫,日照时数为全年的50%左右,仅700~900h,平均月日照时数为117~157h,这样的光照条件已能满足云南拟单性木兰植株进行光合作用的需求,且林木产生出最大的生长量,其林木的生长量占全年生长量的80%。据对云南拟单性木兰成龄树的叶片作显微观察,其叶片的表皮由双层细胞组成,栅状组织明显增厚,这是耐荫蔽而又能在全光照条件下生长的表现。
在云南拟单性木兰的栽培区,年日照时数都在2000h以上,为强日照区。其林木5~10月生长季节的日照时数为800~1000h,占全年的40%左右。此期的绝对日照时数与自然分布区基本一致。在栽培地昆明、文山,云南拟单性木兰林木在全年40%左右的日照条件下,产生了全年90%的生长量,进一步说明其植株对光照的需求和适应能力。
云南拟单性木兰自然分布区的植被类型为常绿阔叶林,土壤主要是黄壤,土壤的pH值为6~7,有机质含量较高,比较深厚肥沃湿润。而栽培区的土壤主要是红壤,酸性反映;有机质含量较低。但文山栽培区为石灰岩发育的红色石灰土,土壤的pH值8以上,比较干燥贫瘠。而安宁、玉溪的云南拟单性木兰为街道栽培,土壤多含建筑垃圾,肥力较差,云南拟单性木兰都能适应,且植株能正常生长。说明云南拟单性木兰对土壤种类的适应性较强。
2、生长发育特性
(1)林木的生长过程在适宜的生境条件下,云南拟单性木兰的种子入土后60~70天开始出苗,当年苗高可达15~25cm,地径0.2~0.3cm。5年生以内林木生长较慢,树高平均生长量0.16~0.30m,地径平均生长量0.15cm。到5~10年生时,林木的生长速度增快,树高平均生长量达0.44~0.55m,连年生长量为0.6~0.7m;胸径平均生长量为0.47~0.57cm,连年生长量0.54~1.1cm。达40年生时,林木的树高平均生长量为0.5m,树高可达20m;胸径平均生长量0.8cm,胸径可达32cm。此后,林木的树高平均生长量开始下降,胸径生长量也略有下降,但仍能保持较高的生长速度。300年生的林木树高平均生长量仅0.11m,胸径平均生长量亦仅为0.5cm,林木的生长进入衰退期。
(2)林木的年生长节律栽培在昆明、西畴、文山三个不同生境的云南拟单性木兰林木,其年生长状况如表2-3。
不同的生态环境 云南拟单性木兰林木的生长节律不同。在温暖湿润的西畴栽培地,林木在一季度开始生长的早,到二季度则达树高、胸径生长的高峰;此期间林木的树高和胸径生长量分别占全年生长量的42.2%和42.3%。至三季度,温度和水分条件仍适宜云南拟单性木兰林木的生长,故仍保持了较高的生长量。其二、三季度林木的树高和胸径生长量分别为全年树高和胸径生长量的90%和88%,直到12月,月平均气温下降到10℃以下,形成顶芽,林木方停止生长。在昆明栽培地,一季度的气温低,降水少,此期间云南拟单性木兰林木的生长量小,至5月进入雨季,气温升高的二季度,林木才有较高的生长量,至三季度降水充沛,平均气温达到17℃左右,林木的树高及胸径生长出现高峰。此期林木的树高、胸径生长量分别占全年的50%和60%。到四季度月平均气温下降到9℃以下,林木形成顶芽,停止生长。在文山栽培地,一季度平均气温即达16℃以上,但正值旱季降水少,平均月降水量仅30mm,且日照太强,月平均日照时数达200h以上,云南拟单性木兰林木的生长量较低;至二季度降水有所增加,平均月降水量达153mm,月平均气温达22℃以上,月平均日照时数达166h以上,其林木快速生长,到第三季度,月平均气温20℃左右,月降水量123mm,月平均日照时数147h,在此温暖、湿润、适宜的光照条件下,出现了林木的生长峰期;此期间林木的树高、胸径生长量均占全年的60%。至四季度月平均气温虽在12℃以上,但已进入旱季,降水迅速减少,11月尚有降水45.4mm,但很快下降到12~14mm,而日照时数则增到160h以上,此期林木的生长甚微。
3个云南拟单性木兰栽培地的林木年生长节律,进一步说明,云南拟单性木兰适应温暖、湿润,生长季节(5~10月)月平均日照时数为117~157h的气候条件。月平均气温达22℃以上,月降水量低于45mm,月平均光照为170h以上的气候条件,均对其林木的生长不利。这为今后选择云南拟单性木兰的规模化种植地,提供了气候因素依据。
(3)林木主干与侧枝的生长态势
在昆明、西畴、文山三个生态环境不同栽培区,云南拟单性木兰林木主干与侧枝的生长状况如表2-4。
在西畴栽培地,9年生期间云南拟单性木兰林木主干的生长量为侧枝生长量的5倍,其侧枝生长较慢,主干突出,顶端优势明显。树冠呈尖塔形。在文山栽培地,9年生期间云南拟单性木兰林木的主干生长量为侧枝生长量的3.7倍,其林木的顶端优势也较突出,侧枝亦较发达,树冠呈塔形。也是较好的用材林干形。在昆明栽培地,9年生期间,云南拟单性木兰林木的主干生长量为侧枝生长量的2.5倍,主干生长较慢,侧枝生长较快而发达,树冠呈卵圆形,其林木的主干虽然明显,但尖削度较大,影响了出材率。
(4)林木苗期及幼树期的根系生长状态及其萌发力
在云南拟单性木兰林木的苗期,当苗高达1.5m,地径达1.82cm时,其主根长为132cm,粗为1.74cm;有一级侧根3条,粗0.14~0.64cm ,长28.8~122cm ;二级侧根19条,粗0.08~0.13cm,长14.1~32.4cm;还有41条须根,粗0.1~0.12cm,长6.6~28.2cm。林木苗期的根系发育较好。
而在云南拟单性木兰林木的幼树期,当树高达3.2m,胸径达2.8cm时,林木的主根明显,粗为2cm,垂直伸达60cm以下的土层;具一级侧根3条,粗1.5~1.8cm,在土层30~60cm中斜向延伸,其水平伸展的范围达105cm;而林木的须根成丛生长多而繁茂,在30~40cm的土层中分布较多。
云南拟单性木兰林木苗期及幼树期根系生长的强烈态势,反映该树种对种植环境有极强的适应能力。
云南拟单性木兰林木在树干上部受到损伤或生长受到抑制时,基部会萌生少量不定芽,形成萌生条。有极少数具双杈树干的林木,树干下部形成萌生条的能力较弱。若用萌条作扦插繁殖,生根成活率很低。
(5)物候期
云南拟单性木兰在昆明、西畴栽培地及西畴自然分布地的物候期见表2-5。
在昆明、西畴两生境不同的种植区,云南拟单性木兰的物候期有所不同。在相同的年份,西畴栽培地的云南拟单性木兰林木的展叶抽梢期比昆明早约1个月,停止生长期却比昆明略有推迟。西畴1990~1992年3月份的月平均气温14.7℃,4月份的月平均气温为18.0℃;3月和4月的降水量为130mm,相对湿度77%~83%,故其林木的生长期来得较早而长。而在昆明栽培地1990~1992年3月份的月平均气温为13.4℃,4月份的月平均气温为16.3℃,3月和4月的降水量为33.7 mm、相对湿度44%~64%,3月份温度、降水、湿度都较低,故其林木的展叶抽梢期比西畴栽培地晚约1个月。从林木的物候期也反映出云南拟单性木兰喜温暖、湿润的环境,而对较干旱,气温偏低的环境也具适应力的特性。
(6)林木的结实及更新能力
自然分布区的云南拟单性木兰林木,10~15年生开始开花结果,30年生进入正常结果期。结实丰产间隔期2~3年,但不明显。
人工栽培的云南拟单性木兰,在昆明栽培地其两性花植株是22年生开始开花,花蕾呈绿色,花被片白色。但连续5年(2005~2009年)开花均未坐果;而雄性花26年生开始开花,花蕾呈紫红色,花被片白色。
云南拟单性木兰起源于滇南古热带山地,是晚白垩纪或第三纪古热带植物区系的后裔。经过地质历史变迁,气候变化,物竞天择,繁衍至今,足证其天然更新能力很强。在现今仅存的一小片云南拟单木兰天然纯林中,每公顷林地上有云南拟单性木兰的幼苗、幼树5000~8000株。为由3~6m高的幼龄林木和组成林分主体的10~25m高的成年树以及少数过熟立木而形成的复层异龄林表明天然更新效果良好。但在单株分布的常绿阔叶林中,林冠下几乎见不到云南拟单性木兰的幼苗、幼树,天然更新效果很差。
三、经济及生态价值
1、经济价值评价
云南拟单性木兰是林产业中的珍贵用材树种,优良的香料植物又是一种高品位的城市庭园绿化树种,因而具有极高的经济利用价值。
(1)木材材性及用途云南拟单性木兰木材边材浅黄色,心材黄绿色至暗绿褐色,具光泽,生长轮明显,宽度较均匀,轮间介以深色的晚材带;纹理直,结构甚细,均匀;重量及强度中等,密度较大,干缩小,不变形,而磨性强;加工容易,切削面光滑,油漆性能良好,漆后光亮;胶粘容易,握钉力弱,不劈裂,是旋制胶合板材的良好用材。又是高档家具,船舶、车辆、屋架、门窗、室内装饰等的优质用材,也是文具、工艺品、雕刻、仪器箱盒,绘图板等的良好用材。特别是制压缩纺织木梭的最佳木材,其表面光滑,不挂线,尺寸稳定,重量误差小。因而云南拟单性木兰被大众称为缎子绿豆树,十分珍贵稀有。
(2)花叶富含芳香精油云南拟单性木兰花、叶含芳香型化合物,可提取芳香精油。其鲜花提取精油的得率为0.23%,鲜叶提取精油的得率为0.21%~0.28%。在鲜花精油中,倍半萜类化合物含量高,异构物多,含氧化合物多,含有多种醇,酯和香气强烈的醛、酮类,还有较高的甲基环戊烯酮;具有强烈令人舒畅的花香型珍贵香气。在叶精油已鉴定的35种化合物中,有33种与鲜花精油成分一致,但含氧化合物含量较少;叶精油中的芳樟醇、蒎烯分别占精油总量的24%和18%,所以其叶精油是芳樟醇、蒎烯为主的非花香型精油。
云南拟单性木兰的干花瓣也能提芳香精油,但含氧化合物少,酸值高,蒎烯含量高,香气缺乏柔和性。
用云南拟单性木兰的花、叶都可提取香精,是天然无污染的新型香料原料,可作为化妆品、制皂工业原料,很有开发价值。其产叶、产花量大,利用时间长久,可上百年。若经营云南拟单性木兰的香料原料林,适当密植,每亩种植200棵,5年生以后,单株年产叶量可达3.5kg(采摘植株树冠2/3以下的叶片),亩年产鲜叶77kg,按精油提取得率0.25%计,每亩可产精油2kg。经济效益显著。
(3)绿化美化环境云南拟单性木兰树形优美,树干高大挺拔,树冠中叶片浓郁光亮,嫩叶紫红,花洁白美丽而芳香,果实、种子红润而鲜艳,无严重病虫害,适应性强,是城乡、工矿、园林、风景名胜区的优良观赏树种,很具云南乡土特色,是高品位的城市庭园绿化树种。
2、生态价值评价
(1)林分截留降水的能力强云南拟单性木兰树体高大繁茂,能形成郁闭度达0.7的复层异龄林,也能与其它树种组成混交林。在林分中,云南拟单性木兰树冠处于林冠上层,其下层有多种下木、灌木,草本植物等地被物,盖度达70%,还有枯落物形成的厚层死地被物。其林冠可截留20%的降水,灌木、草本植物等地被物可吸取15%的降水,而减少地表径流,减少土壤冲刷,保持水土,储存水源;而部分降水顺干、枝桠、根系渗入林地土壤;变为地下水,而汇成涓涓溪流。
(2)林分能持续保持林地土壤肥力云南拟单性木兰林分,能持续维护林地土壤肥力。其林冠截留降水,荫蔽林地,避免雨水直接冲击林地土壤,也减少了林地土壤水分的蒸发,保持土壤湿润,而有利于土壤微生物的活动,也有利于林地枯枝落叶的分解,增加林地土壤的有机质和多种矿物质元素含量,使土壤疏松,通透性良好,并调节土壤的pH值。此外,林分盖度70%的林下活地被物,春荣秋枯也能给林地土壤的有机质作更多补充,而持续保持林地土壤肥力。
(3)林分具固碳等改善环境的作用云南拟单性木兰林每公顷森林植物每天可吸收1005kg的二氧化碳(CO2),释放735kg的氧气(O2);每年还可吸收尘埃400t,有害气体720kg,对减少空气中的二氧化碳(CO2)含量,降低温室效应,减少污染改善环境具有显著的作用。
(4)城市园林绿化效应较高云南拟单性木兰用于城乡工矿绿化,对于改善城市工矿环境,将发挥十分重要的作用。昆明、玉溪、安宁,文山等城市街道种植云南拟单性木兰的实践表明:该树种具有吸收、吸附二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)、粉尘、悬浮微粒等的作用;其林木的吸收、吸附量可随城市大气污染程度的升高而增加。据测定,在天然无污染的林分中,云南拟单性木兰叶片的含硫量为1522mg/kg;千克叶片含硫量1522mg,在环境洁净的昆明树木园,云南拟单性木兰叶片的含硫量为1773mg/kg,而在喧闹的昆明街道栽培的云南拟单性木兰,其叶片含硫量则高达3368mg/kg。在文山中度污染街道上栽培的云南拟单性木兰,其叶片的含硫量是3479mg/kg。而在玉溪繁华的东风路种植的云南拟单性木兰,其叶片含硫量是4335mg/kg。表明其林木吸收城市有害物质的幅度较宽,抗污染能力显著。
四、良种选育技术
1、种源选择
云南拟单性木兰的天然分布仅见于云南省东南部的文山州和广西北部与云南省毗邻的地方,分布面很窄,种群十分稀少。因此,种源选择,应根据其生态环境来进行。云南拟单性木兰的生长环境,明显分为两大类。
(1)石灰岩岩溶山地如麻栗坡县中寨乡。仅呈单株散生状,没有见到以云南拟单性木兰为优势的林分。这是一个土壤比较贫瘠浅薄的环境,其地理位置为北纬23°07′,海拔高度1094m。年平均气温17.6℃,年降水量1085mm,年平均相对湿度86%。此地的云南拟单性木兰林木生长旺盛,枝叶浓密。
(2)浅丘沟谷此类生境土壤深厚肥沃湿润。在马关、西畴县此类环境中生长的云南拟单性木兰多呈单株散生状,偶有小片纯林。地处北纬23°0′~23°28′,海拔高度1332.9~1526m。年均气温15.9~16.8℃,年降水量1297~1348mm,相对湿度83%~84%。
在以上两种生境类型中生长的云南拟单性木兰,可作为两个不同生态环境的种源,采种育苗,在不同种植环境中通过栽培比较鉴别而选择各种植地的适宜种源。为发展云南拟单性木兰人工用材林,香料原料林,提供种源依据。
2、优良林分选择
由于过度采伐云南拟单性木兰种群数量减少,处于濒临灭绝的状态。现在仅在马关县比卡山海拔高度1450~1500m,坡度5°~10°的地带存有一小片云南拟单性木兰天然林,其组成是10云南拟单性木兰-滇朴,林分郁闭度0.7,为复层异龄林,林分中林木平均高18m,最大植株高25m,胸径71cm,林分中的云南拟单性木兰林木生长繁茂,发育正常,结果植株产果量大。可作为云南拟单性木兰的天然优良林分,供采种繁殖。
自20世纪80年代起,已陆续营造了不少的云南拟单性木兰人工林,其中有些林分的年龄已达20~30年,从其林分的生长发育状态上已能分辨林分群体生长性状的优劣,可在这些云南拟单性木兰人工林中,选择优良林分。达优良林分的标准是:立地类型为Ⅲ地位级以上(含Ⅲ地位级),林分郁闭度0.7以上,林木平均高12~18m,平均胸径16~24cm,无病虫害,少数植株已开花或结果,果实发育正常,种子质量优良。
3、优良林木个体选择
云南拟单性木兰的优良林木个体选择即为其优树选择。
(1)优树选择标准
①生长量标准据现存的云南拟单性木兰天然林的调查资料,以树高年平均生长量0.27m,胸径年平均生长量0.8cm,作为成熟龄期云南拟单性木兰天然林优树生长量的选择指标。
自20世纪80年代以来,开始了云南拟单性木兰的人工林营造,迄今已30年。所营造的云南拟单性木兰人工林有的已开始开花,所以也可以在该人工林中进行云南拟单性木兰优良个体的选择。据测定,云南拟单性木兰人工林的林木生长量比其天然林木高。人工林中的云南拟单性木兰林木10年生的树高平均生长量为0.6m;胸径平均生长量为0.8cm。20年生的树高平均生长量0.8m;胸径平均生长量1.0cm。30年生的树高平均生长量0.5m;胸径平均生长量0.8cm。由此拟定云南拟单性木兰人工林优树的生长量选择指标为:20~30年生,林木的树高平均生长量达到0.8~1.0m,胸径平均生长量达到0.8~1.0cm。
②年龄标准据资料记载,云南拟单性木兰植株10~15年生开始开花,30年生进入正常结果期。栽培实践表明,在昆明栽培区,云南拟单性木兰的两性花植株22年生开始开花,但连续5年开花均未坐果;雄花植株26年生开始开花。野外调查发现,100年生的云南拟单性木兰大树,产果量大,种子质量高。300年生云南拟单性木兰的古树,仍然繁花满树,果实累累,但是果实变小,早落,种子质量下降。据此可拟定云南拟单性木兰优树的年龄选择标准应该是50(30)~100年生。
③种子品质标准云南拟单性木兰优树的种子品质,直接影响其后代繁衍质量。种子品质的优劣主要表现在种子的千粒重上。云南拟单性木兰种子的千粒重,因母株年龄,生长环境等因素的差异,而变幅较大,其种子千粒重为157~270g。为保证云南拟单性木兰优树产种的质量,其优树所产的种子品质标准应定为种子千粒重达200~210g以上。
云南拟单性木兰为两性花与雄花植株。故所选的优树必须是两性花植株。选优时,应对其植株作开花习性观测。若以采集无性繁殖(组培、扦插)材料为主,也可以云南拟单性木兰的雄花植株作为优树评选的对象。
(2)优树选择方法
①项目达标评选法在云南拟单性木兰的天然林分或天然散生木中进行优树选择,可采用项目达标选择法,即根据普遍调查的材料,获取其林木的树龄、树高平均生长量,胸径平均生长量,结实能力,种子千粒重等数值,凡各项指标达到标准的无病虫害的云南拟单性木兰林木皆可选定为优树。其优树的年龄指标为:50~100年生;树高平均生长量的指标为0.27m以上,胸径平均生长量的指标为0.8cm以上;结果能力强,种子千粒重的指标为