1. 引言
国槐树原产于中国,又叫中华槐,为蝶形花科乔木植物,常作庭荫树和行道树,具有一定的经济价值和药用价值。国槐抗逆性强,分布范围广,在我国的分布范围是北自辽宁、河北,南至广东、台湾,东自山东,西至甘肃、四川、云南等,在中国北部分布较为集中;华北平原及黄土高原海拔1000 m地带均能生长 [1],在山区、极其干旱的内蒙和宁夏等地区均可成活,且是内蒙古呼和浩特市、宁夏的银川市等省会城市重要的行道树种。国槐对二氧化硫等有害气体及烟尘具有强烈的吸附作用,其根亲深,萌芽力强、耐修剪,适合城市、工矿区道路,四旁栽植,国槐是集经济、生态、社会效益于一身的特色树种 [2]。目前有包括北京、沈阳、石家庄和泰安等十三个城市把国槐列为市树,许多人建议把国槐定我国的“国树”,因为国树是一个国家在植物资源或传统栽培发展方面的一个象征,更是一个国家在自然文化积淀和精神风范方面的象征 [3],他们认为国槐是当之无愧的。
2. 材料与方法
2.1. 调查地点与调查材料
2.1.1. 调查地点及立地条件
2013年至2019年期间,对北京全市栽植的国槐进行较全面系统地调查和多样性观察。调查地点范围为东经115˚25'~117˚30',北纬39˚26'~41˚03'。该地为华北平原与太行山脉、燕山山脉的交接部位,东南部为平原,属华北平原的西北边缘区;西部为山地,属太行山脉的东北余脉;北部、东北部山地,为燕山山脉的西段支脉。平原海拔在20 m~60 m,山地海拔1000 m~1500 m,与河北交界的东灵山海拔2303 m。北京的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候,夏季高温多雨,冬季寒冷干燥,春、秋短促。年平均气温14.0℃,极端最低−27.4℃,极端最高42℃以上。全年无霜期180 d~200 d,西部山区较短。年平均降雨量483.9 mm,为华北地区降雨最多的地区之一。降水季节分配很不均匀,全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月,7、8月有大雨。北京的土壤为黄棕壤。北京城区土壤的pH值在7.10~8.13之间,从市中心向四周,土壤pH值呈由低变高,从整体上看北部地区pH高于南部地区。
2.1.2. 调查材料
调查材料为北京地区栽植的所有国槐树。
2.2. 国槐新品种选育方法和原则
造林树种的选择是造林工作成败的关键。如选择不当,会导致成活率低、生长不良、难成林、难成材,且不能充分发挥其良好的生态效益和景观效果,浪费人力、物力和财力。
2.2.1. 选育方法
首先对树体进行全面地形态观察,包括树干、枝条、叶片、花朵、果实和种仁等与普通类型的区别。然后观察其物候期与国槐普通类型的特异之处。
2.2.2. 选育原则
本次在对北京地区国槐资源进行调查的同时,制定了国槐新品种的选育原则:在“适地适树”的总原则指导下,选择的主要目的是要满足当地绿化的需要。
国槐风景林的选育原则:干形好、冠姿优美、枝条颜色非绿色、叶色和花色鲜艳、花期和果期长、果色艳等,开花早或晚,秋景为彩叶等。
国槐防风林选育原则:生长快、郁闭早、寿命长、根系发达、耐干旱瘠薄、易繁殖等。
国槐农田防护林选育原则:抗风力强、树冠狭窄、树体高大、枝繁叶茂、根幅小,与农作物无共同的和转主寄生的病虫害等。
国槐水土保持林选育原则:根系发达、根蘖力强、枝叶茂盛、冠幅大、枯落物量大等。
国槐防风原则:根系庞大、根蘖力强、耐干旱瘠薄、耐风吹露根、耐地表高温及抗盐碱性。
国槐环境生态林选育原则:抗污染能力强,可吸收有害气体、耐烟尘、冠大浓郁、枝繁叶茂。
国槐用材林选育原则:树形高大,主干通直、生长速度快,易成材,冠小侧枝细,持续生长时间长,整枝性好,抗逆能力强。
3. 结果与分析
3.1. 北京地区国槐普通类型的形态特征
国槐为落叶乔木,高5 m~30 m (见图1),干皮暗灰色,1~3年生小枝绿色,随着年龄增大,树皮逐渐变灰,国槐皮孔较明显。羽状复叶长10 cm~25 cm;叶轴有毛,基部膨大;小叶9~15片,卵状长圆形,长2.5 cm~8.0 cm,宽1.5 cm~5 cm,顶端渐尖且有细突尖,基部阔楔形,下面灰白色,有稀生短柔毛。圆锥花序顶生(见图2);花萼钟状,有5小齿;花冠乳白色或黄绿色,旗瓣阔心形,且翻转,有短爪,并有紫脉,旗瓣主脉为绿色,国槐普通类型的翼瓣和龙骨瓣均为绿黄色或乳白色(见图3);雄蕊10条,不等长,6月中旬始花,花期长,至9月底,10月初仍有零星花朵开放;雌蕊1个,荚果肉质,串珠状,长2.5 cm~20 cm,无毛,不裂,种子1~15粒,肾形,果实在树上保存时间长,有的单株上荚果能保存到第二年秋季新的花朵开放(见图4)。
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Figure 1. Tree shape of Sophora japonica L.
图1. 普通国槐树形
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Figure 2. Panicles growing on top of branches
图2. 圆锥花序顶生
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Figure 4. The pods on the trees born in the previous year
图4. 树上的荚果为前一年的果实
3.2. 北京地区国槐主要栽培品种
国槐是北京地区的主要行道树种,99%以上是国槐原种,即普通类型。其他栽培种或变种主要是在绿地作点缀之用,其特点如下:
龙爪槐:又名垂槐、盘槐,是国槐原种的变异类型;喜光、稍耐阴、能适应干冷气候;树冠优美,树皮灰褐色,呈不规则状裂纹,各枝段均弯曲下垂,不能独自直立成大树,只能嫁接在国槐或其他国槐变种的直立主干上,树冠呈伞状,1~3年生枝为绿色,无毛;圆锥花序顶生,花芳香,是优良的蜜源植物;荚果与国槐原种相似,花和荚果均可入药,有清凉收敛、止血降压作用;叶和根皮有清热解毒作用,可治疗疮毒;园林中多有栽植。
蝴蝶槐:是国槐的变异类型,观赏价值高,且吸附SO2、Cl2能力强。乔木,高可达25 m,树皮灰褐色,具纵裂纹。当年生枝绿色,无毛。5小叶簇生成蝴蝶状,1个顶生小叶常3~4裂,2个侧生小叶为1裂,基部2小叶,呈卵状椭圆形;叶柄基部膨大,包裹着芽;托叶形状多变,有时呈卵形,叶状,有时线形,早落;圆锥花序顶生,呈金字塔形,长达30 cm,花梗比花萼短,小苞片2枚,形似小托叶,花萼浅钟状,长约4 mm,萼齿5,近等大,圆形或钝三角形,被灰白色短柔毛,萼管近无毛,花冠白色或淡黄色,旗瓣近圆形,长和宽约11 mm,具短柄,有紫色脉纹,先端微缺,基部浅心形,翼瓣卵状长圆形,长10 mm,宽4 mm,先端浑圆,基部斜戟形,无皱褶,龙骨瓣阔卵状长圆形,与翼瓣等长,宽达6 mm,雄蕊近分离,宿存,子房近无毛;荚果串珠状,长2~5 mm,径约10 mm,种子间缢缩不明显,种子排列较紧密,具肉质果皮,成熟后不开裂,种子1~6粒,种子卵球形,淡黄绿色,干后黑褐色。花期7~8月,果期8~10月。五叶槐耐寒、耐干早、耐烟尘、耐瘠薄、喜阳光。
金叶国槐:是国槐的变异类型。落叶乔木,树冠呈伞形。枝条半黄半绿,向阳面为黄色,背阴面为淡绿色,侧枝有自然下垂性状;奇数羽状复叶,每个复叶有17~21片小叶,小叶卵形,全缘,平均长2.5 cm,宽2 cm,各小叶大小均匀。新生小叶在8月份前呈金黄色,后期及树冠下部见光少的老叶,呈淡绿色或浅黄色。其他特性与国槐原种相似。
金枝国槐:又名黄金槐,为国槐的一个变异类型。金枝国槐萌芽早,幼芽及嫩叶淡黄色,5月上旬转绿黄,秋季9月后又转黄,每年11月至第二年5月,其枝干为金黄色,因此得名,是优良的绿化美化树种。其植物学性状与国槐原种相似。金枝国槐喜光、抗旱、耐寒,可在零下25℃的严寒越冬,耐涝,抗腐烂病,适应性强,栽培成活率高。宜在湿润、肥沃、排水良好的沙质壤土种植,在酸性及轻度盐碱地均能正常生长。耐烟毒能力强,对二氧化硫、氯气、氯化氢气均有较强的抗性。生长速度中等,根系发达,为深根性树种,萌芽力强,寿命长。
3.3. 北京地区国槐新品种筛选
1) 侧枝扭曲向上型:枝条弯曲程度比普通龙爪槐小,生长快,可培养成大树冠形龙爪槐,圆锥花序顶生,嫁接当年即可开花,开花时间为7月中旬,可用于园林绿化、景观造型和育种材料等。其他特性与普通国槐相似。
2) 红花龙爪槐:植物学特征与普通龙爪槐相似,7月中旬开花,其龙骨瓣和翼瓣顶部呈紫红色,观赏效果好,可用于园林绿化、景观造型和育种材料。
3) 三雌蕊国槐:每朵花中有3个雌蕊,且每个雌蕊均能发育成完整的荚果。普通国槐或其他栽培类型均为一朵花中一个雌蕊。本类型可用于育种材料和相应的机理研究。
4) 粉红花国槐:一种是龙骨瓣和翼瓣为粉红色,旗瓣为绿白色,7月上旬始花;一种是龙骨瓣、翼瓣和旗瓣均为粉红色,7月中旬始花,其他特性与普通国槐相似。可用于园林绿化、绿地绿化和育种材料。
5) 鲜红花国槐:7月中旬始花,龙骨瓣和翼瓣为鲜红色,旗瓣为绿白色。可用于园林绿化、绿地绿化和育种材料。
6) 窄冠型国槐:树冠窄,10年生树冠径1.5 m~2.5 m之间,侧枝条与主枝的角度为20˚~30˚之间,主枝与主干的角度为30˚~45˚之间。可密植,用于农田防护林和防风固沙林等。
4. 结论与讨论
1) 国槐是我国重要的原产树种,是城市重要的行道树种,也是道路、绿地、河道、荒地和盐碱地等重要的绿化树种。
2) 国槐种质资源十分丰富,除国槐原种外,有许多变异的栽培类型,其树形、叶形及叶色、花形及花色和种子等植物学特征,以及物候期、发育特性等均存在多样性特点。
3) 北京地区目前绿化栽植的国槐树,其苗木均是通过实生繁殖而来,存在遗传变异,因此,对国槐资源进行系统的调查和评价,筛选具有特异性状的单株,本文筛选出6个具有与普通栽培国槐及其他栽培变异类型不一样的新资源,对筛选出的新资源进行扩繁,可为园林绿化提供国槐新品种。本文仅从北京地区对国槐资源进行调查,筛选出6个具有特异性的资源,在全国各地进行系统地调查和筛选,一定能筛选更多更具有园林效果的好品种。
4) 槐树为我国古老的特产树种,是传统的栽培树种,也是树木文化乃至中国林业文化的重要组成部分 [4],其富含深厚的民族文化底蕴 [5],其寿命长,许多地方仍有千年以上的古槐树 [6],“秦槐汉柏”就是说明槐树寿命长的典型俗语之一,如河北南部地区目前有古槐10,936株 [7];甘肃省崇信县铜城乡关河村“华夏古槐王”,树龄2800多年;山西省平定县西锁簧村古槐植于西汉初年;河南省陕县观音堂七里村“虎头槐”植于东汉。槐树具有王朝安定繁荣的寓意,如曹丕《槐赋》云:“有大邦之美树,惟令质之可嘉。”赞誉槐树为大国良木;还有古人在栽植槐树寄托了各种各样的情思,如北京郊区的“槐古居”小客栈,就是对槐文化的继承和发展;山西洪洞县的古槐,是见证他们祖先背井离乡前拜谒的神木,也是思念故土的象征 [2]。古槐还是进行年轮气候学研究的珍贵材料。目前我国有13个城市将国槐树定为市树,把国槐赋予了更高的荣誉。