构树( 黑枕黄鹂普通亚种 : Broussonetia papyrifera (L.) L'Hér. ex Vent. ),属于桑科构属的一种高大 乔木 或灌木状植物。
构树,别名有楮[chǔ]树、楮桃树、谷树等,可高至近20米。其叶有绒毛,多呈心形,常有开裂。构树雌雄异株,雌雄株一般不均匀分布。其果直径约在2厘米左右,中心为木质果托,外被肉质浆果,熟后呈橙红色 。构树是一种强势的原生树种,广泛分布于亚洲东部及 太平洋 岛屿,在 中国 广泛分布于华北、 华中地区 、华南、西南、西北各省区,尤其是 南方地区 极为常见,其分布多在1600米以下丘陵和平原地带 。构树的适应性很强,少有病虫害,耐干旱、瘠薄。构树在酸性和中性的土壤中,也能茁壮发育 。
构树生长得很快,分蘖性强,繁殖力高,各类应用价值广泛,受到诸多学者以及中国政府的重视,因而对构树的利用也逐步发展起来,构树相关产业也逐年增长。因为 杂交构树 的诸多优良特性,构树扶贫工程,也被中国国务院扶贫办在2015年列为了十大精准扶贫工程之一 。
历史演化
词源由来
构树,也称楮树,后者是民间常用的称呼。构树的古称其一为“ ”, 汉代 的 《说文解字》 中有“榖,楮也”的说法。 《诗经·小雅》 的鹤鸣篇有“乐彼之园,爰有树檀,其下维榖”的诗句,其大意为园中何地有 青檀 大树,下面便会有稍矮的构树,《诗经·小雅》的 黑枕黄鹂 篇也有“黄鸟黄鸟,无集于榖,无啄我粟”。 南北朝 的 陶弘景 《 本草经集注 》内则说:“榖,此即今构树也;榖构同声,故榖亦名为构”,可知彼时已有构树这一称呼。 明朝 的 李时珍 在 《本草纲目·木部·楮》 中则说,“榖楮不必分别……”,也印证了几个名称同时指向如今所常用的构树 。
物种演化
构树和 桑树 同科,但中科院学者Peng et al (2019)通过对构树的 基因组 数据的研究,最终得出结论认为,大约在三千一百万年前,构树就已经和同科的 川桑 ( Morus notabilis )分开,彼时构树已经发展出了特异性的纤维内皮 。
通过比较基因组分析,研究者发现,构树在 黄酮 (黄 是构树的共生真菌的重要 信号分子 )的合成途径上,存在一个十分特异的基因变化的时刻——在此之后,其合成 黄酮类 的能力增强了不少。构树的 共生细菌 ,与 豆科 相似,因而构树在一定程度上表现出固氮植物的特征——其共生真菌增大了构树的环境适应力,并为构树的迅速发育提供氮素等有益成分 。综上,构树可能与 固氮微生物 产生了协同演化,通过这种演化,增大了 黄酮类 的产能,并改变了自身的 木质素 构成,从而促进本身发育 。
形态特征
根
构树根系十分庞大,侧根呈水平分布, 根冠 比大,一年生的构树根冠比可达到2倍以上 。
通过对构树根系解剖结构观察可知,构树根系的导管极其发达。导管作为大多数 被子植物门 传导水分和矿物质的主要组织,发达的导管使构树可以适应干旱的恶劣环境,并保证其快速生长 。
茎叶
构树的茎 木质部 发达,导管密度和导管孔径均较大,输导水分的效率较高。其导管壁上的纹孔排列整齐,密度较大,水分运输速度较快 。茎中,特别是 维管束 周围,有大量的含 晶体 分布,含晶 细胞 的存在,可以改变细胞 渗透压 ,提高茎的持水力,其也加强了茎的支持力,能减轻萎蔫损伤 。
构树的叶有绒毛,多呈心形,也常有极不规则的裂变,边缘都有粗齿 ,一般而言,其长为6~18厘米,宽为5~9厘米。构树的叶片上表面有糙毛,少见 气孔 ,而下表面则密生柔毛,气孔密集。较高的 气孔 密度说明其净光合 速率 较高,因此整株植物具有光合面积大,光合效率高的特点 。构树 叶脉 丰富,大、中、小脉交错联结呈错综复杂的 网状结构 , 维管组织 在叶中所占比例大,主脉中 维管束 排列均匀紧密, 木质部 较发达,水分输导效率高 ;
构树的茎、叶角质层都较厚,能起到减少水分蒸腾的作用 。茎、叶密被毛,叶上的表皮具木栓化 细胞 等结构,形成了一层天然 覆盖层 ,可以防止强光对叶片的伤害,并有降低蒸腾的作用。构树茎和叶的多种保护结构,对抗旱起到了很好的辅助和调节作用 。
花
构树 雄花 为 柔荑 花序 , 花药 约为球体。相较而言, 雌蕊 比 雄蕊 小得多,其雌 花序 的 苞片 为圆柱体,子房近似球体, 柱头 为线形,有绒毛 。
果实
构树聚花果直径在2厘米左右,中心为木质果托,外被肉质 浆果 ,其成熟前呈青色,熟后呈橙红色 。 瘦果 具小瘤, 彩云阁 双层,外果皮 壳质 。
物种分布
世界分布
构树广泛分布于 亚洲 东部和 太平洋岛屿 。 中原地区 台湾 人类学者 钟国芳 认为,在 印度尼西亚 等太平洋岛屿,构树起初并无自然繁殖的 种群 ,钟国芳通过对不同地域构树种群的 脱氧核糖核酸 分析,认为构树经华南传入台湾后,台湾是 太平洋群岛 上的构树故地,其经由人类迁徙扩散,而传播到太平洋岛屿 。
中国分布
构树广布中国的南北各地,在中国的 温带 和 亚热带 ,均有自然分布,如 华北 、 华中地区 、 西北 ,华南、西南、东南的各个省份,均可看到踪迹 。
生长习性
构树的根系具备生长快、萌芽快、 分蘖 强等特性,构树能同时适应中国北方寒燥和南方暖潮的气候,适应性强,病虫害少 。构树多见于山坡、城郊、河边、路旁、院内,多成片分布,其分布多在1600米以下 丘陵 和平原地带,但在 秦岭 的南北坡、 长江 、 黄河 的上游部分地区,垂直分布可达海拔1600米以上 。构树不挑土壤,可以于低洼的河滩发育,也可于干旱的山坡高地发育,还可于 盐碱地 ,乃至污染严重的工地正常发育。构树一般喜欢浓烈的阳光,但也可以在林下正常发育 。
构树栽培技术目前已经比较成熟,其栽后不需精细照料,平日也无须特意施肥。构树砍伐后,次年又可以重新生长成小树林,恢复速度快。在同样的光照、水分等状态下,构树比其他一般的树种生长的速度会更快。构树的采伐周期约是1年,本年栽种,可年内收获;一次栽种,可连续收获 。
繁殖方式
自然繁殖
构树是典型的 风媒 传粉 植物。构树的花期在春季,一般3月底开始开花,4月中旬为盛开的时段,而4月下旬则为逐渐结束的时段,不同地区则会有些许早晚的差异。单株 花序 的开花次序,通常为由顶部向基部推进,但也有基部或中部的花先开放的情况。其单花花期一般为4天, 花药 一般在温暖而干燥的天气下开放,而当遇温度相对较低的阴雨天气时,单花花期可延长至7天。花药干瘪后,萼片开始萎蔫 。
构树的 雄花 绽开,多在温暖晴朗和干燥的天气下进行,此时肉眼可观察到构树不时冒出的“白烟”——“白烟”实际上是 雄性 构树喷出的 花粉 ,一般气候条件下很难发现,唯有在特定的温度湿度下,喷出的花粉才能形成明显的白色细烟。烟从花体中喷出,散播出去的花粉,借助风力,到达雌株 雌花 的 柱头 ,从而完成其 传粉 过程。采集雄花,在 体视 显微镜 下观察,发现雄构树这种特殊的 散粉 机制,与花丝和 花药 的结构有关。 雄花 具有“ 爆破 式”的花药,在雄花发育的初期,花丝和花药呈约60度夹角,被花被包裹住,花丝处在强 张力 下,当雄花开放时,花丝反转,同时花药开裂,借助张力,花粉被弹向空中,散粉后的花粉囊,则归为空瘪状 。雌花柱头细长柔软,表面有绒毛,其体积是子房的十余倍,利于其捕捉空中的花粉。这些构树花的形态和 性状 ,使得构树具有较高的授粉率 。
构树的果实成熟后,颜色 红艳 ,容易吸引鸟类前来啄食,当构树的果实被吸引前来的鸟类取食了后,种子随鸟类的粪便,撒播至各地,在城市绿化带,建筑荒地、水边路旁、郊区荒地等处,均能见到构树初生树苗;在野生 种群 的内部,也能发现大量树苗,且均长势优良。构树广布的种群可以证明,其极为成功的自然繁殖,是使其种群扩大的重要原因 。
构树也可以通过根生和茎生抽枝的方式,来实现种群更新。4年左右的构树,在大约2年的时间跨度内,通过自然抽枝的方式,每年能增加20~35棵新树苗 。在野生种群的内部,当一棵构树的主干顶端因遇不良情况而枯萎,或被人工折断时,在伤痕下的某个部位,便可能会生长出新的芽,并最终发育成新枝 。
人工繁殖
构树可以通过播种育苗的 有性繁殖 的方法来人工繁殖,也可通过根蘖繁殖、 插繁殖、 组织培养 ,来施以无性的人工繁殖。
有性繁殖
有性繁殖 首先要进行前期准备。构树果实成熟后,选择健壮成年的构树,将红透的树果摘取后,除去外种皮等杂质,随后可将种子贮藏装袋,放置于阴凉、干燥、通风良好的地方保存,至第二年春季播种;之后选择面朝阳光,地势低平之处以备播种。整地之后,每亩土地可以酌情施加少量肥料 。
其次是播种。构树的种植时机,最好选择在三月末。种前,应该把种子浸泡数个小时,随后晾干种子,之后用数倍于种子的沙子,将沙子和种子混合在一起,堆放于室内,以此来催芽,随后应当要不时注意其状态,使种子一直处于潮湿的状态。当观察发现种子已经有了少量的缝隙时,此时的种子便能用来播种。播种时,将种子撒入沟中,覆盖上土壤,使种子完全不可见,并随后应随时注意保持湿度 。此外,不同处理方式对构树的种子萌芽所产生的影响也有所不同。比如若以一定量 1-萘乙酸 处理,对构树种子发芽较好; 浓硫酸 处理后的种子,平均发芽时间会提前;光照处理后的种子,较遮光处理的种子的情况更好;另外处于30℃时,构树种子萌发率较高。因此,在生产中,应注意光照温度等条件对育苗的影响,同时还可用 植物生长调节剂 、 浓硫酸 ,来对种子进行处理,以此来提高种子的发芽率 。
最后是幼苗管理。当幼苗出齐后,要用细土及时进行 培根 护苗,并注意保持苗床湿润,适时松土除草。进入适生期可追施薄肥2~3次,并及时对过密过稀的苗床,进行间苗和补苗工作,保持苗床苗木 均匀分布 。
无性繁殖
根孽繁殖
构树的根系十分发达,根蘖能力很强。据相关栽培试验分析,4年左右的构树,通过根生的方式,每年能增加几十棵新树苗,其覆盖面可达到几百平方米。在幼株长高至1米左右时,即可选择移栽,移栽在冬季落叶后,或早春发芽前的时间进行 。
扦插 繁殖
构树的 扦插 繁殖,应选择母树中上部健康半木质化的当年生外枝,一般于5~6月扦插,插入深度为插穗长度的一半,插后及时浇水,使插穗与土壤密接 ,研究发现,可施以 生根粉 ,其能显著增加构树扦插的成活率 。
组织培养
从野外采取健康枝条,进行无菌化操作,对外植体消毒处理,处理后接种在 培养基 上,出芽后,转移到增殖培养基上,丛芽生出后,切下进行生根培养,出瓶移栽 。通过构树组织培养的繁殖研究是较新的技术,相关繁殖研究,尤其是构树高效再生体系的建立和遗传转化方面的研究,仍处于探索阶段 。
分类研究
构树在传统的 分类系统 中,如 《中国植物志》 ,将其归于 荨麻目 ,近年来也有学者借鉴分子系统学的成果,在新的APG III分类系统中,将其归于 蔷薇目 。
构树为构 属下 的植物, 构属 在全世界范围内,共有5种下属植物,且其都位于 亚洲 东部和 太平洋 诸岛的范围内;在中国则有其中的4种(含变种),即构树( Broussonetia papyrifera (L.) Vent )、 小构树 ( Broussonetia kazinoki Sieb.et Zucc. )、 藤蟠 ( Broussonetia kaempferi Sieb.var.australis Suzuki )、 落叶花桑 ( Broussonetia kurzii ( Hook.f ) Comer. ) 。其中,前三者为构树组,后者为落叶花桑组。落叶花桑主要分布于 云南省 南部 西双版纳傣族自治州 至蒙自红河海拔200~600米的 热带 季雨林中,构树组3种则在中国分布较为广泛,其中尤其以构树分布最为广泛 。
功用价值
药用价值
传统中医认为,构树全株可入药,历代著名药典如 《名医别录》 《本草纲目》 等,均有收录。构树的树皮味甘,性平,有利尿消肿,祛风利湿的功效;叶味甘,性凉,有清热凉血,利湿 杀虫脒 的功效;种子味甘,性寒,有补肾强筋,明目利尿的功效。在中医中,有记载的用 褚实子 的方剂,就有约几十种,其中代表性方剂有楮实煎、楮实散、大还丹、寸金丹等,这些中药的方剂,楮实子为其中的主要药味 。
就现代生物化学分析而言,目前,已经从构树中鉴定出生物碱、 香豆素 、 木脂素 、萜[tiē]、 芳香油 、 脂肪酸 、酯[zhǐ]和 氨基酸 及其它多种化合物 ;构树的多种物质,具有抗血小板聚集、抑制芳香化酶、 抗氧化 、抗菌、 抗炎药 等活性 。
造纸价值
构树的树皮 纤维素 含量高,纤维较长,纤维形态佳,易成浆,具有较高的制浆率,因而可以作为纤维 加工业 的优良素材,也可成为各种 书画纸 、礼品包装纸等高档纸型的主要原料 。
在晚近的研究中,学者开始注重培育 杂交构树 ,以期发挥构树更大的 造纸 价值。野生构树虽然生长分布广,具有强大的适生力,但无法完全满足工业原料的供应。要进行高效的工业生产,还必须解决生长速度、生产过程环保性、多抗性等诸多技术难题——杂交构树的优势,就在研究中逐步体现出来,构树的杂交研究也是近年来构树研究的重点方向之一。杂交构树具有速生、高密度栽培下产量高、多抗性和生态环保等优点, 杂交构树 这种超短轮伐期树种的开发利用,理论 上将 弥补中国造纸原料的不足,促进中国造纸工业的发展 。
食用价值
早在中国古代,就可得食用构树相关的记载。野生构树的花、叶以及果实均可食用。
果
构树果实中,含有大量的 糖类 、 蛋白质 、氨基酸等物质,是一种值得开发利用的野生水果资源 。
其果实经 榨汁 处理,在饮料、酿酒、酸奶、糕点、 糖果 、色素添加剂和保健品的加工,具有一定的市场前景 ;
叶
著成于 东汉 末的《 毛诗草木鸟兽虫鱼疏 》内,即提到,“其叶初生可以为茹”,说明近两千年前的人民就已经知道,构树嫩叶是可以食用的 。如今,在 食品加工 上,构树叶的具有市场前景的应用,主要有做茶饮、榨汁、 面条 、 蛋糕 、糕点以及营养粉等 ;
花
花主要是指构树的雄 花序 。对构树幼嫩的雄花序的成分解析后,结果显示,在100克脱水的雄花序中,含有约3毫克 β-胡萝卜素 ,约267毫克 维生素c ,约9克粗脂肪,约58克总 糖类 ,约21克粗蛋白,约17克氨基酸总量。其中,人体必需的氨基酸含量达35.5%,营养成分较为丰富 。现今,构树 雄花 在 食品加工 应用上,主要涉及 窨花茶 、 花蕊 果冻 、糕点等产品的开发 。
饲用价值
构树树叶的粗蛋白含量约为20-30%,构树氨基酸含量高,种类齐全,具有18种氨基酸,理论上是很有发掘潜力的新饲料来源 。构树还具有种植面积广、生物产量高、营养物质丰富等优点,其含有多种 生物活性 成分,具有提升畜禽机体免疫力和品质的功能。经科学加工后可用于生产畜禽饲料,用构树饲料喂养可产出风味良好的畜产品。现实中,构叶在 反刍亚目 、猪、家禽、 家兔 、水产动物、 小鼠 等生产中,均可以起到比较显著的优化作用 ;
当前,农业部已将其纳入饲料原料目录,及重点非粮蛋白饲料资源。在促进无抗养殖、降低养殖成本、缓解常规饲料短缺等方面,构树极具潜力和优势 。
生态价值
构树的繁殖力强,生长速率快,侧根茁壮,萌蘖力强,可有力保护水土,对水库的保护作用良好。构树可作为绿化树种在荒漠化、石漠化、沙漠化等地种植,是生态治理与国土绿化的好树种。此外,构树对空气污染适应性强,对二氧化硫、氯气等有毒气体,拥有较强的清洁能力,因此尤可用于矿区工地等地域的绿化改造 。另外,构树的广泛成林,也可有效减少酸雨形成和相关的危害。构树还有吸附尘霾的功效,在城镇等尘害大的空间的存在,可以减轻空气污染、改善相关环境。最后,在荒漠荒滩种植构树林,可起到恢复生态环境的作用 。
社会价值
杂交构树 的推广,还在为 中国 的全面脱贫和贫困户增收提供助力。构树扶贫工程,2015年,即被 国务院扶贫开发领导小组 ,列为了十大 精准扶贫 工程之一,也是十大精准扶贫工程里面,唯一一个关于农业的产业项目 。
杂交构树的产业推广正在不断铺开。如 河南省 ,至18年累计已种植构树3万余亩,达致了组培炼苗、大田种植、饲贮、深加工等一条关于构树的全产业链,带动两千余个贫困户,实现年户均增收八千元左右 。
近年来,随着杂交构树的普及,中国的相关栽种规模,已经从2014年底的1.47万亩,发展到2018年的中国200多个贫困县,累计种植杂交构树67万亩,并帮助贫困人口16万余人逐步脱离贫困,为中国最终的全面脱贫全面小康做出了巨大的贡献 。
物种危害
作为强势的本土物种,构树产生了各种巨大的价值。但由于繁殖力极强,构树在一些国家,反而成为了入侵物种,挤占本土植物的空间,造成了较为严重的危害。在 美国 ,两千年初就已经有29个州能发现它的踪迹 ,在 巴基斯坦 ,构树已经成为了最严重的入侵物种之一 ,在 非洲 的 埃塞俄比亚 、 加纳 、 乌干达 和 赞比亚 ,近年来也出现了它的身影。
作为风媒植物,构树单花花粉量较大,平均每个 雄花 序约含雄花两百余朵,而每朵雄花含花粉约数十万粒 。构树花粉是春季致敏性花粉的重要成员之一,易引发或加重 哮喘 、 鼻炎 等 呼吸道 过敏性疾病,因而构树盛开的时节,可能会引起花粉易感人群的过敏 ;
此外,由于飞鸟传播种子,加之构树在任何缝隙都可生长,根系发达,生长迅速,构树也可能对古迹造成一定程度的破坏。以荆州古城墙为例,其作为重点保护历史文物,近年来,构树不断侵入了古城墙,对城墙保护,造成了一定程度的不良影响,相关研究证明,构树 种群 的迅速拓展,是其侵入古城墙的重要原因之一 。