[科普中国]-[原创]构树资源的开发应用前景及技术措施

近年来，随着对植物开发利用的深入发展，构树受到研究者的高度青睐，其作为一种造纸纸浆林、饲料原料林和生态绿化树种，具有广泛的经济价值和社会价值，重视对构树的开发利用，对研究获得多功能性生物资源有着重要意义。随着研究的深入，人们在构树种质资源、环境生态及生理生化等方面取得了大量研究成果，对于构树繁育技术、应用价值等方面的研究也取得了显著进展。了解构树的相关研究，对进一步的深入合理开发有重要的参考作用。1   构树的生长特性构树属于桑科构树属的落叶乔木或灌木，是我国常见的乡土树种，具有生长快、抗逆性强、萌蘖力好等特点，广泛分布于我国大部分地区。构树喜阳，有一定耐阴性，适生性极强，自然条件下，在沟谷、河滩、丘陵等酸性、石灰质土壤及峭壁上均能生长，耐干旱、瘠薄和盐碱环境。构树属于超短轮伐期树种，具有速生性，当年种植当年即可收获。其培育能通过播种进行有性繁殖，也可通过穗条扦插、根插进行无性繁殖，还可以采用组织培养方式建立再生体系。因此，构树的生长适应性有利于大范围的推广。实现构树的高效人工繁殖，对于推广种植、优良品种的开发以及转基因品种的繁育均有重要意义。2   构树的开发利用现状我国对构树的利用历史悠久，过去对构树的利用一直处于较低水平，总体包括3个方面：①利用构树树叶作为饲料原料；②利用树皮和木材原料造纸；③利用构树的根、茎、叶、花、果作为药用原料。由此可见，构树是一种具有高综合效益的经济树种。2.1   饲用价值构树叶含有丰富蛋白质，构叶干物质中所含粗蛋白高达18%～24%，比苜蓿、小麦和玉米中蛋白含量更高，另含有多种维生素和矿物元素。我国农村部分地区一直有用构树叶养殖家畜的习惯。多采用直接饲喂或简单青贮发酵后饲喂，可减少粮食的用量。2.2   造纸价值利用构树皮造纸早在东汉时期就有记载。构树韧皮纤维和木纤维具有很好的纤维特性，品质优良、色泽洁白，可用于生产高级纸浆和纺织纤维，是做宣纸、丝纺等的极好材料。光叶楮是日本选育的一种造纸专用树种，属于变种的四倍体构树，经多代种植后会发生性能退化，而由中科院植物研究所研发的杂交构树纤维是制浆造纸的优良原料。2.3   药用价值构树的根、叶、皮、果等均含有生理活性物质，具有一定药理价值，目前已分离得到多种氨基酸、黄酮类、萜类等具有医药用途的有效成分。近年来，国内众多研究表明，构树叶、果实中含有大量黄酮及二苯丙烷类化合物，具有降压、抗氧化、抗菌消炎、增强免疫力等作用；从构树根皮提取得到的黄酮类化合物和生物碱类活性成分还具有抗血小板凝聚、抗肿瘤等效用，是开发合成新药的潜力资源。3   构树的综合开发前景及技术以中科院植物研究所为技术依托的杂交构树综合利用项目，开拓了构树综合利用产业化发展的新时期，进一步开辟了构树的生态价值及综合经济价值。构树树种的产业化利用实现了经济效益、社会效益和生态效益的结合。3.1   经济价值3.1.1   新药开发构树黄酮类和生物碱类化合物的分离提取表明构树植物具有多种药理作用。随着研究的深入，一些新的生理活性物质也被分离得到，从构树根皮中分离出抑制酪氨酸酶的活性物质，为化妆品美白成分的开发提供了资源；从受伤或感染过镰孢霉菌的构树根皮中分离出可抗镰刀霉菌感染的植物抗毒素，为植物保护性药物的开发提供了研究基础。诸如此类的研究发现表明，构树在新药开发方面具有良好的前景。3.1.2   新型保健食品开发构树果实本身具有一定药用价值，除含有氨基酸、糖类等多种营养物质外，还含有黄酮类等生理活性成分，将其加工制成天然果汁饮料，具有抗氧化、提高人体免疫力等功效，属于第4代功能性饮料。此外，其果色素、种子油等也具有极高的营养价值，极具开发前景。3.1.3   新型饲料研发随着我国饲料产业的发展，对常规饲料粮食、饼粕及牧草的需求持续增长，依赖粮食为饲料资源的问题已经凸显，重视开发非常规饲料资源将有效缓解问题。构树是一种优质的非常规蛋白饲料资源。构树叶饲用价值的开发，以叶代粮，不仅降低了饲料成本，还减少了粮食的消耗，对于缓解“人畜争粮”矛盾具有重要意义。传统直接饲喂或简单青贮饲喂，消化吸收的利用率不高。由于单胃动物难以消化吸收构树蛋白，加之构树叶粗纤维含量较高，应用生物发酵技术和酶工程技术发酵处理构树叶，将构树蛋白分解为易吸收的氨基酸和小分子成分，大大提高了构叶饲料的吸收转化率，增加了养殖效益。充分利用生物手段，筛选获得产蛋白酶和纤维素酶的微生物，通过发酵方式降解构树粗蛋白和粗纤维，是进一步开发利用构树饲料资源的重要途径。3.1.4   构树板材的开发构树除了直接利用其木材做包装材料和薪炭材料外，其韧皮和树干纤维可作为优质纸浆、人造棉和高级混纺产品的生产原料，还可加工生产木芯板和高密度纤维板材。此外，构树木材还可作为食用菌的优质培养基。我国造纸业需求消耗巨大，木材原料短缺，构树除木纤维材料外，其韧皮部也具有较大的纤维利用率，是一种优良的制浆纤维原料。以韧皮纤维作为造纸原料，开发特种长纤维制浆造纸工艺技术是具有发展前景的工艺技术，也是解决我国纸张需求的重要途径。因此，加大构树的推广种植，形成由工业化组培繁育、高蛋白绿色生态饲料生产、植物制浆及纤维提取等技术为一体的产业体系，并进一步开发以构树为原材料的新型药品、功能饮料、健康食品、保健品以及美容、抗菌相关的产品，实现构树的全树利用，将成为未来植物资源综合利用的模型化发展趋势。3.2   生态价值构树属于阳性树种，适应性强，具有速生性，可混交造林，是一种良好的造林先锋树种。并且构树叶阔枝繁，能阻滞尘埃，叶上、下表皮的毛状晶细胞中含硫酸钙成分，对SO2、氯气等有毒有害气体抗性强，耐烟尘污染，可作为工厂、城镇的绿化树种。但目前对构树的研究主要基于造纸和药理作用的开发，对其生态和综合经济效益的利用远远不够。发展绿色经济、建设生态文明，是我国实现科学发展的首要目标。规模化种植构树林，建立生态防护林，可以涵养水源、防坡固土、修复环境，充分体现其生态价值。3.3   社会价值向农户推广种植构树，可采摘收获树叶、树皮、树干，用于饲料加工、造纸原料及纤维板生产，促进农民增收，实现“农—林—畜”经济一体化。构树扶贫工程被列入2015年我国十项精准扶贫工程之一。通过构树的规模化种植，既能利用构树叶富含蛋白的特性，“以树代粮”获得粗蛋白木本饲料，缓解我国蛋白饲料原料短缺问题，又能帮助农民增加收入脱贫致富，同时还能改善边际地区的生态环境。构树作为一种多功能性资源，其林木具有固土修复等生态价值；树皮可作为制浆造纸的原料；同时树叶能生产饲料，饲喂禽畜，而禽畜粪便可生产沼气作为清洁再生能源，沼渣和沼液可作为优质有机肥料用于果蔬等种植，因此，构树的综合利用实现了“林—浆—畜—气—肥”等多位一体的生态循环经济发展模式。编辑：董娟审核专家：山西省农业种子总站研究员 王圆荣