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  世界林业研究  2020, Vol. 33 Issue (3): 60-66  DOI: 10.13348/j.cnki.sjlyyj.2019.0112.y
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引用本文  

雷刚, 漆良华, 胡璇, 等. 中国地被竹应用与引种栽培研究[J]. 世界林业研究, 2020, 33(3): 60-66.
Lei Gang, Qi Lianghua, Hu Xuan, et al. Application and Cultivation of Dwarf Bamboos Resources in China[J]. World Forestry Research, 2020, 33(3): 60-66.

基金项目

国际竹藤中心基本科研业务费专项(1632018026)

通信作者

漆良华, 博士, 研究员, 主要从事竹藤资源培育、竹林碳汇、竹林土壤碳氮循环、生态恢复、热带雨林结构与功能等领域的研究, E-mail:qlh@icbr.ac.cn

第一作者

雷刚, 硕士, 助理研究员, 从事地被竹引种栽培以及生理生态特性研究, E-mail:leigang@icbr.ac.cn

文章历史

收稿日期:2019-06-05
修回日期:2019-10-15
中国地被竹应用与引种栽培研究
雷刚1,3,4 , 漆良华1,2,3,4 , 胡璇2 , 郭雯2 , 张建2 , 舒琪2     
1. 国际竹藤中心安徽太平试验中心, 安徽黄山 245700;
2. 国际竹藤中心, 北京 100102;
3. 安徽太平竹林生态研究 定位观测站, 安徽黄山 245700;
4. 安徽太平竹林定位观测与种质资源保存长期科研基地, 安徽黄山 245700
摘要:地被竹是禾本科竹亚科中的低矮型竹类植物,在园林绿化中具有重要应用价值,还可作为固土护坡植物。文中在简述地被竹种类和主要特性的基础上,介绍了地被竹在园林造景、固岸防护和保健方面中的应用,以及生态适应性与引种栽培等方面的研究进展,展望了地被竹在园林中的应用前景和今后的研究重点,以期为我国地被竹进一步推广利用和引种栽培提供参考。
关键词地被竹    生态适应性    园林绿化    固土护坡    引种    中国    
Application and Cultivation of Dwarf Bamboos Resources in China
Lei Gang1,3,4, Qi Lianghua1,2,3,4, Hu Xuan2, Guo Wen2, Zhang Jian2, Shu Qi2     
1. Anhui Taiping Experimental Station, International Center for Bamboo and Rattan, Huangshan 245700, Anhui, China;
2. International Center for Bamboo and Rattan, Beijing 100102, China;
3. Anhui Taiping Bamboo Forest Ecological Research Location Observation Station, Huangshan 245700, Anhui, China;
4. Anhui Taiping Bamboo Forest Positioning Observation and Germplasm Resource Conservation National Permanent Scientific Research Base, Huangshan 245700, Anhui, China
Abstract: Ornamental dwarf bamboos is the dwarf plants belonging to the grass family (Bambusoideae), and has the important applied value in landscaping as the plants for soil fixation and slope protection. On the basis of describing the variety and the main characters of ornamental dwarf bamboos, the paper summarizes the research progress in the application of ornamental dwarf bamboo to the landscaping, soil fixation, and health as well as the study of their ecological adaptability, introduction and cultivation in China. Finally, the application prospects of ornamental dwarf bamboos to landscaping and future research priority areas are discussed, in order to provide references for the further introduction and cultivation, promotion, and utilization of ornamental dwarf bamboos in China.
Keywords: dwarf bamboos    ecological adaptability    landscaping    soil fixation    introduction    China    

地被竹是禾本科(Gramineae)竹亚科(Bambusoideae)中枝叶密集、具有一定扩展能力、可迅速覆盖地面的低矮灌木型竹类植物,竹丛高度一般为30~100 cm [1-2]。常见的地被竹种有铺地竹(Sasa argenteastriatus)、菲白竹(S. fortunei)、菲黄竹(S. auricoma)、鹅毛竹(Shibataea chinensis)、箬竹(Indocalamus tessellatus)、黄条金刚竹(Pleioblastus kongosanensis)等。在园林绿化造景中,地被竹具有观秆、观叶、观丛等多种观赏价值,且抗逆性较强,种植后易于管理,无需经常更换,既可用于大面积裸露平地或坡地的覆盖绿化,也可用于林下栽植。由于其植株矮小,根系对土壤有缠绕和固结作用,能显著增强土壤的抗冲蚀和抗剪能力,因而可以是固坡护岸植物配置的良好选择[3-4]。地被竹在园林绿化和护岸固土等方面的重要价值,使得许多学者开始关注并研究其引种栽培与生产实践应用。在自然生态系统中,地被竹同样受到生态学家们的关注,因为它们对生态系统中的养分循环和树种更新具有重要影响[5-7]

1 地被竹种类及主要特性 1.1 地被竹主要种类

地被竹多数属于混生型竹种,如箬竹、倭竹(S. kumasasa)、鸡毛竹(S. chinensis)等。还有少部分为匍匐型,如匍匐镰序竹(Drepanostachyum stoloniforme)[8]。其枝叶稠密,根系发达,扩繁能力强,病虫害少,宜作园林地被植物。

经过长期引种驯化、应用和推广,陈天国等[9]选育出13属45种具有较高经济价值地被竹。目前,我国引种成功的地被竹种较多,但真正实现推广应用的却不多,仅占总数的1/3左右。其主要原因主要有:1)引种基数太小或繁殖较慢而没有推广,如油竹(Bambusa surrecta)、无毛翠竹(S. pygmaea)等;2)适应性和生长较好,但观赏价值没有得到普遍认可,如大明竹(P. gramineus)、银丝竹(B. multiplex)等;3)宣传力度不够,还未得到充分开发,如板桥竹(Phyllostachys varioauriculata)、白纹阴阳竹(Hibanobambus tranguillans)等[10-11]。其中,我国广泛栽培的主要地被竹基本情况见表 1

表 1 中国主要栽培地被竹基本情况
1.2 地被竹观赏及栽培特性

中国是世界上竹子资源最为丰富的国家,无论是竹子种类、栽植面积还是竹产业产值均居世界前列。由于人们对观赏用竹需求越来越大,且竹子本身具有生长周期短、萌芽快、生态适应性强、四季青翠、潇洒脱俗等特点,使竹子从古至今在中国的园林艺术中有着极为重要的地位,成为不可或缺的植物造景材料之一。而观赏地被竹又因其易繁殖、覆盖力强、养护管理简单、连年不衰等独特的优势成为园林绿化及造景中的重要选择。

1) 观赏性好、观赏期长。地被竹叶形多样,为园林造景提供了丰富的素材。叶片宽大的竹种有箬竹、阔叶箬竹等,叶片细小的竹种有翠竹、凤尾竹(B. multiplex)等。地被竹叶色变化也很丰富,如菲黄竹、黄条金刚竹等竹种叶片上镶嵌有黄色至白色条纹,且会随季节发生变化。另外,地被竹常绿、自然成形规整,与其他植物材料相互搭配,往往能营造出感染力强的独特景观[12-13]

2) 竹丛低矮、耐修剪。地被竹属低矮型竹类,高度一般不超过1 m,且分枝能力强,耐修剪,竹丛高度可人工控制[8]。刘国华等[14]调查了修剪对6种地被竹高生长的影响,发现修剪后所有竹种的高生长速度均减慢,发笋量明显增多,生长周期延长。

3) 适应性强、易于管理。地被竹的环境适应能力强,在乔荫或灌丛下均能良好生长,且对环境污染和病虫害也具有较强的抵抗力[1]。在园林绿化、造景中,地被竹栽植后能保持连年不衰,无须经常更换,杂草少,适合粗放管理,维护管理成本较低[15],随着认识的深入,地被竹引种和栽培的范围不断扩大,南竹北移也越来越受到更多人的关注[16-17],尤其在北京和山东等地区以地被竹造景已经有许多成功应用的实例[2, 18]

4) 易繁殖、覆盖力强。地被竹可采用有性或无性繁殖方式进行标准化育苗,一般当年育苗,当年即可出圃,繁殖技术简单、速度快[1]。另外,地被竹地下茎发达,水平扩展延伸能力强,可短期内覆盖地面,迅速产生景观效果,并发挥良好的生态效果,如地被覆盖、护坡固土、涵养水源等[1, 13]

1.3 地被竹生态特性

地被竹喜阳光充足而偏阴、温暖湿润的环境,种植于疏林地生长良好,但密林下生长不良[2]。目前国内的研究主要集中于地被竹的种苗繁育与管理、品种选育、生态适应性评价、园林应用等方面。而在日本和韩国等地区,则主要集中于自然生态系统中地被竹对物种多样性、乔木树种更新、养分循环的影响等方面。例如,Kudo等[19]和Tokuoka等[20]发现,地被竹降低了森林生态系统的生物多样性,限制了上层乔木树种的生长,并不利于森林植被的更新。相似的研究结果也在其他不同森林类型中得到了验证[21-22]。然而,也有研究指出,地被竹可能对上层林木的更新发展具有促进作用[23]

地被竹也会影响森林土壤养分循环和微生物区系结构。大量研究发现,地被竹的侵入会影响土壤含水量、土壤有机氮的矿化速率和养分含量、微生物群落结构及活性,并增加病原菌的相对丰度[24-25]。Watanabe等[26]还发现,地被竹对土壤氮的固定作用强于乔木树种,从而在短期内快速扩张。由于地被竹在园林绿化方面的巨大应用潜力,目前国内的研究主要集中于地被竹的人工培育与管理,而针对自然生态系统地被竹生态功能的研究报道较少。

2 地被竹应用现状

地被竹具有植株矮小、枝叶稠密、适应性强等独特优势,因而在园林绿化造景、固土护坡甚至保健等方面具有重要应用潜力。

2.1 在园林造景中的应用

中国是世界上竹子资源最为丰富的国家,对观赏竹需求也很大,竹子本身生长周期短、生态适应性强、四季青翠、潇洒脱俗,使竹子从古至今在中国的园林艺术中有着极为重要的地位,成为不可或缺的植物造景材料之一[27]。而地被竹又因其独特的优势成为园林绿化及造景中的重要选择,如易繁殖、覆盖力强、养护管理简单等。其主要应用形式如下:

1) 林下覆盖植物和裸地地被。地被竹耐荫,根系横向分蘖扩展能力强,栽植2~3年即可郁闭实现对地面的覆盖。在园林上适合布置于林下、裸地、山石间隙、边坡及其他不宜种植草坪或草坪效果不好的环境,既可实现良好的生态价值,又可起到衔接上下层植被和丰富景观层次的效果[15]。例如,北京紫竹院公园在用地被竹治理黄土裸露替代冷季型草坪方面取得了巨大成功。

2) 防止坡地和山体水土流失。地被竹地下茎和根系发达,呈网状结构,可增强土壤抗径流冲刷和贮水功能,还可提升土壤的抗冲蚀能力和抗剪强度,阻止土体横向扩张,提高土体聚合力[3]。另外,地被竹具有良好的观赏效果,因此可作为护坡景观植物材料。例如,泰州市许多公园、绿地均以菲黄竹、菲白竹或铺地竹为护坡地被,既起到美化环境的作用还能防止水土流失。

3) 与建筑、山石配置。地被竹常绿,叶形、叶色、形态多样,适宜配植于建筑的角隅、假山景石的周围,用自身的柔和质感与硬质景观相结合,对死角或有碍观瞻的地方起装饰、遮挡作用[15]

4) 阳台、屋顶绿化。随着近些年“森林城市”倡议的兴起,增加绿地面积已成为今后城市建设的必然趋势。地被竹因其竹杆矮小、对土壤要求不严、根系分布浅(10~30 cm)、抗逆性强、四季常绿等特点成为阳台、屋顶等特殊环境绿化的绝佳植物[27]。例如在浙江千岛湖园林绿化中,将菲黄竹、铺地竹等低矮型地被竹种广泛应用于阳台、屋顶绿化。

5) 盆栽和盆景。地被竹个体矮小,适合用作盆栽或盆景。既可单独栽植,也可与假山景石相配植,作为公共空间或居室各种空间内的绿植[8]

2.2 在固土防护中的应用

在园林建设中,地被竹在替代部分草坪、构建植物复层景观、生态防护等方面具有重要作用[28],尤其是在植物型护岸中具有重要应用前景。首先,地被竹因其观赏价值及文化内涵,可作为护岸造景的良好植物材料;其次,地被竹根系发达,具有良好的水源涵养、固坡护土等效果,在护岸绿化方面可以替代大部分草本植物[3]

刘国华等[4, 27]对地被竹的固土护岸潜力研究发现,地被竹的根系分布较浅,细根比例高,根系抗拉强度较草本植物高,因此地被竹可以作为固土护坡的优良植物材料。另外,刘国华等[29]发现,地被竹枯落物的吸水量可以达到自身重量的3.03~4.15倍,而最大持水率为203%~315%。由此可见,地被竹本身具有较强的持水及截留能力,可以作为护坡绿化植物。

2.3 保健价值

还有学者开展了地被竹叶活性成分的研究。Herath等[30]从奎尔帕特赤竹(S. quelpaertensis)叶片中提取到了酚酸类和黄酮类化合物,其对由酒精引起的脂肪肝具有良好的治疗效果。倪勤学等[31]和王姝等[32]分析了不同地被竹提取物的抗氧化活性,发现不同竹种的次生代谢物含量及抗氧化活性存在着明显差异,倭竹和黄条金刚竹的总酚和总萜含量、清除1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基的能力明显高于其他地被竹。这些研究均表明,地被竹叶中含有大量生理活性成分,在食品、保健和医药领域具有一定的开发应用潜力,这也为地被竹的综合开发利用提供了科学依据。

3 地被竹引种栽培及环境适应性评价 3.1 地被竹引种栽培概况

地被竹具有较强生态适应性、生长周期短等独特优势而逐渐受到园林绿化工作者的关注,其引种栽培力度也逐渐加大。然而,我国南、北方在地被竹的引种培育中存在一些差异。我国南方大部分地区是地被竹的天然分布区,在园林中也有一定的应用。近年来,华东地区,如江苏、上海和浙江等地开展了国外地被竹品种的引种栽培和评价工作,并取得了巨大成效。江苏常州的特种竹繁育场从我国其他地区和国外引进的地被竹种中,筛选出175种在北亚热带过渡区经济性状表现良好的竹种[10]。另外,上海开展了野生地被竹的引种和驯化工作,从江西庐山引进的假万寿竹(Disporopsis fuscopicta)在城市园林中表现良好。这些研究为南方园林地被竹的应用和扩大栽培提供了坚实的基础。而在一些北方省(区),主要通过从南方或从有引种驯化地被竹种的北方地区引种。北京紫竹院公园从20世纪70年代开始,陆续引进了许多地被竹,目前大量栽培的有铺地竹、菲白竹、黄条金刚竹、大明竹和鹅毛竹等[2]。此外,山东、陕西等北方省(区)也有地被竹的引种[18]。在引种栽培过程中,厘清地被竹种的环境适应性,可以为地被竹的驯化和扩大栽培,尤其是对北方地区地被竹的引种栽培具有重要实践价值和意义。

3.2 地被竹抗寒性

地被竹自然分布于南方各省(区),对温度有一定要求。目前,已经有北京、陕西、山东等北方省(区)进行了地被竹的引种栽培,取得了不错的效果,并进行了部分抗寒研究。高佩刚[16]通过研究将6种地被竹的抗寒性划分为3个等级。在山东地区,张玲等[33]通过半致死温度来评价不同地被竹种的抗寒能力,发现抗寒性最强的为鹅毛竹,其后依次为黄条金刚竹、菲黄竹、菲白竹、铺地竹。而刘国华等[34]发现,菲白竹的半致死温度明显低于黄条金刚竹,这与以上结果存在差异,这有可能是由于遗传因素不同而产生的。

3.3 地被竹对光的适应性

目前,研究最多的是光照对地被竹生长的影响。潘雁红等[35]研究了6种国外引进的地被竹的光合生理特性,发现掌叶笹竹和大笹竹光合能力强,且适生区域较广;青丝赤竹和白纹椎谷笹竹光与CO2利用率较高,可在光照较弱的区域栽植;而熊笹竹和多枝笹竹光合能力较弱,应利用设施栽培以满足园林、盆景等小范围的需求。崔晓伟等[36]及高贵宾等[37]同样发现,不同地被竹种的光适应能力存在着差异,这为竹种选择和配置提供了依据。另外,刘国华等[38]通过拟合4种不同地被竹的光响应曲线,发现铺地竹和菲白竹等竹杆高度较低的地被竹种更加适应弱光环境。这些研究为地被竹的栽培和管理提供了可靠的依据。

3.4 地被竹抗旱性

地被竹根系在土层中的分布浅且生长迅速,因此对水分胁迫非常敏感[39]。研究表明,青川箭竹(Fargesia rufa)在水分胁迫下,通过施P肥可以提高地被竹叶绿素含量以及调节自身的C和N代谢来适应水分胁迫[39-40]。王建武等[41]通过观测叶片形态随干旱时间的变化情况,得出抗旱性强弱依次为黄条金刚竹>靓竹>菲白竹>菲黄竹和倭竹>铺地竹。另外,还有部分学者从内源激素、叶片与细根生理生态等方面研究了地被竹对干旱胁迫的响应,揭示了地被竹对干旱等胁迫因素的适应机理,并选育出一些具有较强抗旱能力的竹种(如髯毛箬竹)[42-43],对地被竹的引种栽培具有一定的参考价值。

3.5 地被竹对其他逆境的适应

地被竹因具有发达的鞭根系统和很高的生物量,对修复城市环境土壤污染具有巨大潜力,因此有学者开展了环境污染对地被竹生长的影响研究。李阳帆等[44]评价了几种地被竹对铅污染土壤的修复效果,发现铺地竹和菲黄竹的铅富集能力较强,且通过施加乙二胺四乙酸二钠(EDTA)可显著提高地被竹的铅富集量。王兵等[45]发现,地被竹体内的抗氧化酶活性被重金属所诱导,菲白竹对重金属的耐受性强于菲黄竹。另外,地被竹具有抗盐碱的特性,因此在盐碱化地区推广种植具有广阔前景[46]。这些研究为地被竹在特殊环境下的引种栽培提供一定的参考。

4 地被竹资源培育及开发利用前景 4.1 地被竹引种栽培

在对地被竹现有自然资源进行栽培利用的同时,还应大力开展引种栽培,扩大栽培范围。笔者以为主要应从以下2个方面着手:1)在北方城市园林绿化中进行推广应用,不仅可以增加植物种类,还可以提升城市形象。如北京的紫竹院公园已经进行了超过30年地被竹的引种工作,已经定植了6属16种(包括变种变型)的地被竹,取得了良好的效果[13]。当然,在北方城市园林中引用地被竹,首先应做好生态适应性评价,包括耐低温、土壤等方面的适应性评价,选择适宜的地被竹种。2)做到“适地适竹种”,将一些抗性强、观赏价值大的地被竹种引入北方园林绿化中。3)引进国外优良的地被竹种,扩大地被竹栽培应用范围。潘雁红等[20]发现,国外引进的地被竹种掌叶笹竹和大笹竹光合能力强,适生区域较广,而青丝赤竹和白纹椎谷笹竹对光与CO2利用率较高,可在光照较弱的区域栽植。

4.2 地被竹优良品种筛选及培育

地被竹在我国南方各省均有分布,目前还引进了大批国外栽培品种。众所周知,不同品种在遗传结构、生长和形态上存在变异。充分利用这些地被竹种质资源,开展新品种选育,培育具有优良观赏特性和适应性的地被竹品种,如观叶、观杆、观丛品种,对于扩大地被竹栽培面积具有重要意义,还具有物种保护作用。如白瑞华等[47]采用137Cs γ射线辐射6种地被竹的竹鞭或组培苗,发现鹅毛竹在5~10 Gy的剂量辐射下叶片出现了花条纹,提高了观赏价值。总之,通过多种手段,培育和筛选具有良好观赏特性及具有较强环境适应能力的地被竹种,对于扩大地被竹引种栽培范围具有重要意义。

4.3 地被竹多元化应用

地被竹除了具有良好的景观价值外,还具有很高的生态价值,因而可在护岸绿化上替代草本植物,还可以应用于城市坡体及裸地的快速覆盖。另外,由于地被竹杆形矮小、叶片密集、生物量大,适合机械化采摘,具有培育成叶用竹林的潜在优势。大量研究表明,地被竹叶片中含有大量次生代谢物,对人体健康具有调节作用。因此,开展地被竹叶的综合开发利用可能是地被竹今后发展的一个方向。目前,地被竹在国内的研究主要集中于人工培育方面,而对自然生态系统中地被竹的生态效益关注极少。地被竹普遍具有固土、防止水土流失能力强等特点,利用地被竹在立地条件差、容易发生水土流失的特殊环境中造林、改善立地条件也是今后亟待研究的课题。

4.4 地被竹育苗、栽培管理技术

相较于其他经济价值较大的竹种,如毛竹(Phyllostachys heterocycla)、雷竹(P. praecox)等,目前对地被竹育苗和栽培管理技术研究和报道极少。地被竹种苗繁育还主要采用大田分蔸育苗的方式,存在繁殖系数低、受季节影响明显、运输成本高等不足[48]。提高地被竹繁殖系数成为当前急需解决的问题,如利用扦插、组培以及括鞭段等方法扩大繁殖系数。此外,在城市园林绿化应用中,除合理选择适宜地被竹种之外,还需针对地被竹进行专类设计和植物配置,充分发挥地被竹的景观优势。与其他竹种一样,地被竹也具有地下窜根的特性,研究各地被竹地下根茎的生长规律,并采用防止窜根的施工工艺与技术,解决窜根问题,对于扩大地被竹应用和引种栽培范围具有重要意义。

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