水土保持经济植物栽培学_王进鑫陈存及_9787030348920

水土保持经济植物栽培学

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丛书名：普通高等教育"十二五"规划教材•高等学校水土保持与荒漠化防治特色专业建设教材

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《高等学校水土保持与荒漠化防治特色专业建设教材：水土保持经济植物栽培学》除绪论外分为上、下两篇。上篇是总论部分，共8章，包括了我国水土保持经济植物的分类与分布、生长发育规律、产量与产品品质、苗木培育、栽培种的选择、栽植密度与立体配置、栽培技术和田间管理的基础理论和技术。下篇是各论部分，共11章。各论依照经济植物的主要用途，分别介绍了主要植物的栽培意义、种类与品种、生物学与生态学特性、繁殖栽培技术特点、抚育管理与更新复壮技术。
　本书兼容草本、木本经济植物栽培理论及技术于一体，涉及面广、综合性强，具有一定的独特性。
　《高等学校水土保持与荒漠化防治特色专业建设教材：水土保持经济植物栽培学》主要用于“水土保持与荒漠化防治专业”本科教学，也可作为高等院校环境生态类、植物生产类及相关专业本科教学用书，还可供生产、科研及管理部门的有关人员参考。

序
前言
上篇总论
绪论
第一章我国水土保持经济植物的分类与分布
第一节水土保持经济植物的分类
第二节我国水土保持经济植物栽培种及其分布

第二章经济植物的生长发育规律
第一节木本经济植物的生长发育规律
第二节草本经济植物的生长发育规律

第三章经济植物的产量与产品品质
第一节经济植物的产量
第二节经济植物产品的品质

第四章经济檀物的苗木培育
第一节播种育苗
第二节嫁接育苗
第三节扦插育苗
第四节分株法育苗
第五节塑料大棚育苗
第六节容器育苗
第七节组织培养育苗

第五章经济植物栽培种的选择
第一节水土保持经济植物栽培种选择的原则
第二节立地条件类型的划分
第三节水土保持经济植物栽培种的选择

第六章经济植物的栽植密度与立体配置
第一节栽植密度
第二节水土保持经济植物种群的结构与立体配置

第七章经济植物的栽培技术
第一节整地方法与时间
第二节干旱、半干旱地区集流整地工程设计
第三节水土保持经济植物的种植方法

第八章水土保持经济植物的田间管理
第一节水土保持经济植物田间管理特点
第二节水土保持经济植物的土壤管理
第三节木本经济植物体的管理技术
第四节自然灾害及防治技术
下篇各论

第九章油料类经济植物栽培
第一节油茶栽培
第二节油桐栽培
第三节蓖麻栽培

第十章香料调料类经济植物栽培
第一节八角栽培
第二节花椒栽培

第十一章饮料类经济植物栽培
第一节茶树栽培
第二节沙棘栽培

第十二章药用类经济植物栽培
第一节厚朴栽培
第二节杜仲栽培

第十三章纤维类经济植物栽培
第一节杞柳栽培
第二节芦苇栽培

第十四章竹类栽培
第一节毛竹栽培
第二节绿竹栽培

第十五章工业原料类经济植物栽培
第一节黑荆树栽培
第二节栓皮栎栽培

第十六章树液、树脂类经济植物栽培
第一节漆树栽培
第二节马尾松栽培

第十七章果品类经济植物栽培
第一节核桃栽培
第二节板栗栽培
第三节苹果栽培

第十八章饲料类经济植物栽培
第一节沙枣栽培
第二节苜蓿栽培

第十九章寄主树类经济植物栽培
第一节紫胶虫寄主植物栽培
第二节白蜡虫寄主植物栽培
主要参考文献

【本章提要】本章介绍了水土保持经济植物的分类，阐述了不同经济植物产品的形态、特征、性能及其在国民经济建设中的作用，并简要介绍了12大类水土保持经济植物主要栽培种的分布。要求掌握经济植物的分类方法，了解我国不同气候、不同水土流失类型区水土保持经济植物的分布。
第一节　水土保持经济植物的分类
我国是一个植物资源大国，目前已知的高等植物约35286种，约占世界高等植物总种数的十分之一。其中，苔藓植物约2100余种、蕨类植物约2600余种、被子植物约30336种、裸子植物250余种，分别占世界种数的10%、22%、10%和26.7%。这些植物分属于470科、3700余属，有247个特有属，17300多个特有种，高等植物特有种占我国高等植物总种数的49%。我国木本植物约8000种，乔木树种约3000种，分属于115科、302属，全世界95%以上的木本植物在我国都有代表种分布。我国是地球上种子植物区系起源中心之一，也是种子植物种类最丰富的国家之一，种子植物种数（约30586种）仅次于马来西亚（约45000种）和巴西（约40000种），居世界第三位（马敬能等，1998）。由于马来西亚和巴西地处热带，大多数是热带植物种类，而我国地域辽阔，从南到北有世界上唯一具有连续完整热带、亚热带、暖温带、温带和寒温带的气候类型及相应的植物种，从东到西有森林、草甸、草原和荒漠等多种植被类型及相应的植物种类，几乎拥有除极地冻原以外世界上所有的主要植被类型。因此，我国的植物资源不仅具有物种丰富度高、特有种属多等特点，而且区系起源古老、栽培植物种质资源丰富，植物资源的多样性是任何一个国家所无法比拟的。
丰富的植物资源为经济植物资源的开发奠定了基础。我国已发掘出有经济价值的植物达2400余种（经济树木1000余种），分属于170余科。由于经济植物种类繁多，植物形态特征、生态适应性、产品特性和经济用途各异，为了便于研究和栽培利用，就必须对其进行分类。
目前，有关经济植物的科学分类，大多是按照植物种的不同原料类别与经济用途范围进行划分的，这是因为人类在开始利用和驯化栽培植物时，首先想到的是它有什么用。我国的经济植物分类开始较早，在公元前3～公元前2世纪，《尔雅》中已有梨和柑橘的分类。北魏（386～534）时期的《齐民要术》中就有利用乌桕种子榨油的记载。宋代蔡襄在《荔枝谱》（1059）中已将福建栽培的荔枝分为32种。明代李时珍在《本草纲目》（1590）中将药用植物分为草、谷、菜、果、木5部30类（药材分为16部62类），其中属于“果部”的105种植物分为6类，即五果、山果、夷果、味果、?类、水果，属于“木部”的160种植物分为香木、乔木、灌木、寓木、苞木、杂木6类，但多从药物学方面加以解说。到《群芳谱》（1621）问世时，对果谱则有了更进一步的划分。1934年奚铭已在其所著的《工业树种植法》一书中，按照树种的不同用途将其分为油料树、单宁料树等10类。20世纪50年代初陈植在《特用经济树木》一书中，将经济树木分为油脂、药用、香料等12类。20世纪60年代初由中国科学院植物研究所编著的《中国经济植物志》中，将经济植物分为纤维、油脂、淀粉、糖等10类。1983年，我国植物学家吴征镒、周俊、裴盛基在我国植物学会50周年大会上，提出了一个新的植物资源的分类体系，即首先将植物资源分为栽培与野生两大类。其中，栽培植物包括农林牧副渔各个方面人工种植的植物，野生植物是指人类采集利用的原料植物。这个分类体系着重于野生植物资源的分类，共分为食用植物资源、药用植物资源、工业用植物资源、防护和改造环境的植物资源、植物种质资源5类。20世纪90年代由何明勋主编的《资源植物学》中，对资源植物的分类是在前苏联M.M.伊里宁分类（1948）的基础上，经补充和归并，将资源植物分为纤维、油脂、淀粉、食用、工业原料、有毒植物等10类。2004年底出版的《经济林栽培学》（第2版）中，又将经济林分为油料类、芳香油类、香料调料类、工业原料类、干果类等15类。传统果树学、药用植物学中的分类则更多，有的根据果实构造，有的根据果树形态特征和生态习性，有的根据植物分科来分类，也有的把各方面综合起来进行分类。
水土保持经济植物是经济植物中既能适应水土流失地区恶劣的生态环境条件、充分发挥植物的水土保持作用，又能最大限度地利用植物本身的经济属性，生产具有某种特定经济用途产品的植物类群。其中，以木本经济植物为主体。因此，在借鉴《经济林栽培学》中经济树木分类方法的基础上，依据水土保持经济植物的产品特性及其当前的主要经济用途进行分类，共分为12大类。当然这一方法仍存在着一定的缺陷。其一，植物的不同器官，其原料特性和经济用途并不一定相同；其二，随着科学技术的发展、先进分析仪器的不断涌现和测试手段的改进，同一经济植物的主要经济用途将会有所变化。因此，有关经济植物的分类方法，仍有待于进一步修改、完善。
一、油料类
植物油脂广泛存在于植物的孢子（低等植物）和高等植物的果实和种子中，抑或存在于植物的根、茎和叶中。
近几十年来，世界油脂的增长与20世纪50年代相比翻了3番。其中，植物油脂的增长占80%，但仍不能满足需要。研究证明，植物油脂含有的脂肪酸远比动物油脂多，其不饱和程度也高，这就决定了它所具有的广阔利用前景。我国油料类经济植物资源极为丰富，已发现的有800余种，按用途可将其分为两类：
（一）食用油类
油脂是人体的主要营养物质，它所产生的热量要比蛋白质、碳水化合物高出1倍，尤其是许多植物都含有不饱和脂肪酸和甘油酯成分，可预防心血管病，甚至有一定治疗作用。因此，植物油脂有可能取代大部分动物油脂。根据营养学家的建议，比较理想的以油酸或亚油酸为主的食用植物油是：向日葵油、大豆油、玉米胚油、橄榄油、花生油、核桃油、茶油。含有γ?亚油酸的油脂（如月见草种子油）具有显著的抗血栓形成效果，并有降血脂、减少胆固醇和动脉粥样硬化作用。此外，亚麻油、紫苏油、大豆油均为保健食用油。
（二）工业用油类
油脂除食用外，在工业上还有许多用途，是重要的工业原料。例如，油漆工业及涂料需要大量的干性油类，像脱水蓖麻油和桐油等；制革工业需要大量的含12碳至18碳脂肪酸类的油；造纸、印染和制革工业中，常用植物油脂作为软化剂、助染剂、辅助剂与抗静电剂的原料；塑料工业中需要一定的植物油脂作为增塑剂、引发剂和稳定剂。另外，一些植物油脂还是医药的重要原料，如胡桃油、蓖麻籽油、槟榔油可用于治疗瘰疬和癣疥；巴豆油和蓖麻油及使君子油可用于打虫、作清泻药；鸦胆子油则对多种人体肿瘤有抑制作用等。很多植物油脂，如马桑油、蓖麻油是很有效的杀虫剂。

二、香料调料类
香料调料是现代食品、饮料、化妆、烟草、牙膏、医药等工业的重要原料，按产品特性和主要用途又可分为两类。
（一）芳香油类
芳香油类经济植物是指植株或器官（茎、叶、花、果、种子）中含有香精油（essentialoil）、挥发油（volatileoil）或难挥发树胶的具有芳香味物质的一类植物。芳香植物中含有的芳香化合物被保存在植物体的某些特殊细胞、组织或器官中，如油腺细胞、油腺或油毛中。一般用压榨方法、水蒸气蒸馏法或有机溶剂萃取等方法即可获得，通常所说的“精油”或“香精油”即属此类。
芳香油在工业上用做调香及配香剂，是香料工业、化妆品工业及食品工业的重要原料――日用香料（fragrance）。精油除少数品种外，一般不能单独使用，必须由数种乃至数十种精油或其成分调和以后，才能成为香精。因此，精油通常是配制香精的原料，故习惯上称为香料。据统计，世界香料生产中的60%用于化妆品生产，约30%用于食品生产。香精油在制皂工业及洗涤剂工业中的用量也在日益增多。
据不完全统计，全世界共有3600余种芳香植物，其中被有效开发利用的只有400多种。世界上著名的植物香精油有玫瑰油、薰衣草油、迷迭香油、树兰油、茉莉花油、桂花油、薄荷油、樟脑油、芳樟油、香桂油、八角茴香油、山苍子油、橘油、桉树油、柠檬草油、芸香油、姜油等。不少香精油如玫瑰油、兰花油、树兰油等，其价格超过黄金。这些品种的原产地主要分布在地中海沿岸的欧洲诸国，中亚、中国、印度、南美等国家和地区也有分布。
我国芳香植物资源异常丰富，据统计，在世界上已被利用的近3000种植物香精中，我国有资源可以生产的达1000多种。其中，国产种子植物中，含香精的有260多科，近800属，含精油较高的达370余种。然而被开发利用的不过50余种，纳入主要栽培的也只有20多种。其中，薄荷油、桂油和茴油的产量已稳居世界第一。我国香料业的发展比较迅速，目前，我国除内蒙古、西藏和宁夏之外，其余各省均有香料厂家，全国有香料企业500多家。我国每年香料人均消耗量为7g，而日本人均消耗量为250g。所以，我国香料消费市场有着巨大的潜力。
（二）食用香料类
食用香料植物是指用于各类食品加香调味或饮料调配的植物性原料，是植物的某个部位或全部。美国香辛料贸易协会（AmericanSpiceTradeAssociation）规定，凡是主要用做食品调味的植物，均可称为食用香料植物。
食用香料植物的开发利用，在农业和食品工业中占有重要的地位。当今和未来世界，对食品追求的目标是无污染、无残毒、安全可靠，且口味芳香、花色各异。作为赋香原料，天然植物具有独特的优越性，不仅具备上述条件，而且增强了食品的抗腐败和抗氧化性，甚至起到了疗效食品的作用，是人工合成香料所不能比拟的。
目前，世界上生产的食用香料植物有500多种，但大量生产的只有几十种。食用香料植物可分为烹调香草（culinaryherbs）和香辛料（spices）两大类。其中，烹调香草是指具有特殊芳香气味的软茎植物，多采取顶部枝梢部分作食品的赋香调味，使用时既可用新鲜的，也可用其干品。常见的有月桂、迷迭香、百里香、留兰香、鼠尾草等。香辛料是指在食品调味中使用的干燥的芳香植物，其精油一般含量较高，并具有明显的芳香气味。主要使用植物的花蕾、果实、种子、树皮等，常用的烹调香辛料约有26种，如具热感和辛辣感的姜、辣椒、胡椒等，具芳香味的肉豆蔻、小豆蔻、胡卢巴、肉桂、丁香、众香子等，使食品着色的藏红花、辣椒、姜黄等。
目前，国际化标准组织（ISO）已经承认的食用香料植物有110多种，并对名称、产地、使用部位等进行了认证，以减少在国际贸易中的争端。在我国400多种香料植物中，食用香料植物占有相当部分和重要地位，如传统的出口商品八角茴香和中国桂皮，主要分布在南亚热带的华南各省及福建南部；在国际上享有很高声誉并占据国际市场的薄荷素油和白熊牌薄荷脑的薄荷生产基地，主要分布在江苏、安徽、江西、河南等地；既是食用香料（flavor），也是日用香料（fragrance）的独特珍贵的桂花资源，在国际市场上供不应求，主要分布于贵州、湖南、浙江等地；此外还有丁香、胡椒、香柠檬、小茴香等。
三、饮料类
纯天然的保健饮品已成为当今的时尚。据统计，全世界年人均饮料消费量是22kg，美国年人均达170kg，日本80kg，而我国只有3kg。目前，在饮料的消费中碳酸型饮料开始下降，纯天然果蔬型饮料上升，而我国每年生产的330万t饮料中，90%以上仍是碳酸型饮料，果汁、菜汁等营养型饮料仅占10%，纯天然果蔬型饮料则更是微乎其微。因此，积极培育和开发具有保健功能的饮品资源意义重大。
茶、咖啡、可可一直是世界性的饮品。我国是茶叶的主要生产国，茶区辽阔，品种丰富，茶类众多，遍及全国18个省区。全国现有茶园106万hm2，茶叶总产量5.42亿kg。咖啡在我国热带、亚热带地区也有栽培，主要集中在云南、海南和广东。目前咖啡总面积近10000hm2，常年产量在210万kg左右。除此之外，许多草、灌木和乔木保健饮品植物资源产品仍处在不断地开发利用之中，如菊花、金银花、山楂、杨梅、杜仲、槐、银杏叶、余甘子、合欢、梅、核桃叶、桑、女贞、沙棘汁、野刺梨汁、柿叶等。
四、药用类
植物药在保障人类健康与疾病治疗方面发挥着重要作用。我国药用植物资源非常丰富，栽培利用历史悠久。1977年出版的第一部《中华人民共和国药典》中，共收载中药733种，其中植物药有600多种；1988年出版的《新华本草纲要》所收载的植物类药材近6000种，其中有2000种曾进行了野生家种或引种栽培，家种成功的达1000余种，大面积栽培生产过的约200余种。20世纪80年代，我国曾经进行过全面系统的资源调查，发现的药用植物资源种类包括383科、2309属、11146种，其中藻、菌、地衣类低等植物有459种，苔藓、蕨类、种子植物类高等植物有10687种，在这些药用植物中，临床常用的植物药材有700多种，其中300多种以人工栽培为主，传统中药材的80%为野生资源；1995年出版的《中华本草》中，收载了药用植物8000多种。

植物药中供利用的部分有全草（全株）、茎、叶、花、果、种子、皮及根等。药用植物所含的有用化学成分，即所谓“天然活性物质”种类甚多，有生物碱类、倍半萜类、二萜类、三萜类、皂苷类、黄酮类、甾醇类、香豆素类、蒽醌类、木脂素类、蛋白质、氨基酸类、有机酸、脂肪酸类和多糖类等。
药用经济植物常因产区、分布环境、植株年龄、植株部位和采收时期的不同，成分含量及药用效用会有很大差异，这是药用经济植物栽培及加工利用应注意的问题。
五、纤维类
纤维广泛存在于高等植物中，一般木本植物的纤维含量可达总体重量的40%～50%。植物体的不同部位纤维种类不同，含于茎皮部分的纤维称韧皮纤维；分布在叶中的纤维称为叶纤维（如棕榈科植物）；含于果壳或种子部位的纤维叫果壳纤维或种子纤维等。木材纤维是木本植物茎干的主要组成部分，是造纸的上等原料，纤维类经济植物也是编织、纺织和制作绳索及填料的主要原料。
纤维中含有高聚糖化合物如纤维素和半纤维素，在一定的温度和催化剂的作用下，可被水解为单糖，再通过化学或生物化学方法，便可生产乙醇、糠醛、酵母和在工业上广为利用的乙酰丙酸等重要原料。据统计，我国已知的纤维植物约有500多种。
六、工业原料类
工业原料植物涵盖的范围甚广，主要包括以下几类经济植物。
（一）淀粉类
淀粉属碳水化合物，常存在于植物的种子、果实、茎、块茎、根茎及块根中。淀粉是人类的重要食品，它可以做成粉丝、粥米、粉皮，亦可用于制糖和酿酒。除此之外，淀粉也是重要的工业原料，广泛用于浆纱、印染、制革、冶金及铸造业中。淀粉通过发酵、改性，能生产许多重要的化工原料，如乙酰丙酸、己酸、乳酸、乙醇、丁醇、丙酮及多羟丁酸酯等；淀粉的黄原酸酯可用于净化处理废水；淀粉还可用来制造维生素C、赖氨酸、味精、抗生素和甘油等。
除传统栽培的农作物外，我国淀粉类经济植物资源也不少，仅壳斗科橡子树类即可年产橡子上亿吨。
（二）鞣料类
鞣质亦称单宁（tannins）或“栲胶”，广泛存在于植物体中，是植物细胞液的主要成分之一。在活细胞中主要存在于空胞内，当细胞成熟时，鞣质被细胞壁所吸收而积贮在死细胞内。通常，植物的果实、茎皮及叶中鞣质的含量较高。
鞣质属于多元酚苯基丙烷类化合物，是一类具有收敛性的物质，通常可分为两类，即水解性鞣质（又称没食子酸类鞣质）和缩合性鞣质（又称儿茶酚类鞣质）。属于前者的著名鞣质有五倍子鞣质、化香果鞣质、橡碗鞣质、咖啡鞣质、漆树鞣质等；属于后者的有儿茶鞣质、坚木鞣质、荆树皮鞣质、木麻黄鞣质、落叶松鞣质、云杉鞣质等。
鞣质最早的利用是在印染方面，以后大量用于制革工业。此外，鞣质在墨水制造、硬水软化、锅炉除垢、气体脱硫、石油化工与选矿、陶瓷、建筑、防腐防锈、废水处理、农药及医药中也有广泛应用。
世界鞣料年生产量约50万t左右，主要产自俄罗斯、阿根廷、巴拉圭、坦桑尼亚、法国、意大利、巴西、印度和中国。我国鞣质的年产量在4万t左右。
（三）染料类
染料类植物的栽培利用历史极其悠久，在夏代的历书《夏小正》中就有种植蓼兰提取染料的记载；《诗经》中记载的植物有132种，其中许多是染料植物，如《诗经》中的“小雅”卷中记有“蓝”，即今之蓼蓝（PolygonumtinctoriumAiton），可染蓝色；“唐风”卷中记有“栩”，即今之栎属（Quercus），可染黑色和黄色；“大雅”卷中记有“柘”，今依然称柘［Cudraniatricuspidata（Carr.）Bur.］，可染黄赤色。此外，苏木、黄栌等也是重要的染料植物。
（四）栓皮类
栓皮类是指利用树皮的栓皮层，如栓皮栎、栓皮槠等。栓皮也叫软木，具有比重小、弹性好、浮力大、不透水、不透气、耐酸、耐碱、绝缘、保温、隔音、防振、耐摩擦、耐腐蚀、不易与化学药品发生化学反应等特性，是重要的工业原料。
（五）色素类
天然色素的种类很多，依据其化学成分可分为四大类：第一类是四吡咯衍生物，分布于植物体的茎、叶中，主要是指植物体中的叶绿素。这类色素不仅无毒，而且对肝炎、胃溃疡、贫血等有一定的疗效，是很好的食品着色剂。第二类是类异戊二烯衍生物，又称类胡萝卜素，包括胡萝卜素类和叶黄素类。此类色素广泛存在于植物体内，已知的植物已达300种以上，如桃、杏、柑橘等果实中含有天然胡萝卜素，玉米、桃、柑橘、栀子属及藏花属植物中含有叶黄素类物质。第三类是苯并吡喃衍生物，主要有花青素类和花黄素类。已知的花青素类植物已达130余种，已成为商品的有从紫苏叶中提取的紫苏色素，从越橘浆果中提取的蔓越橘色素，从木槿属植物朱槿的花瓣、萼苞中提取的朱槿色素；已知的花黄素类（主要指黄酮及其衍生物）植物也很多，如苦楝、美叶桉、紫云英、茶、柿、无花果、银杏、柑橘、杨梅等。第四类是其他天然色素类，如紫胶虫色素、紫草色素、姜黄色素、甜菜色素等。
最早使用天然色素的是大不列颠的阿里克撒人，他们用茜草植物色素做成玫瑰紫色糖果。随着染料工业的发展，人工合成色素在食品工业中被广泛应用。然而近几十年来研究表明，一般合成色素都有不同程度的毒性，有些甚至是致癌物质，因此合成色素的应用受到越来越多的限制。20世纪50年代曾用于食品着色的100余种合成色素中，至今禁用的已有60余种，其中有25种以上具有致癌毒性。近年来，国内外在天然食用色素研究方面取得了一些成绩，如从可可壳中提取了可可色素，利用蚕粪生产叶绿素，从植物中提取红花黄色素、玫瑰茄红色素、大金鸡菊黄色素、越橘食用红色素、栀子黄色素、紫胶色素等。
七、树液树脂类
树液树脂类是指植物体内能够分泌或内含树液、树胶、树脂的一类植物，包括：①树脂类，如各种松树。②树胶类，如豆科的阿拉伯树、鸭皂树、田菁、槐树；楝科的香椿；蔷薇科的桃、李、杏、樱桃；胡颓子科的沙枣、猕猴桃；松科的落叶松等。③胶料类，如桑科的印度橡胶树、米扬噎、白桂木；大戟科的三叶橡胶树、木薯橡胶树；杜仲科的杜仲；菊科的橡胶草；卫矛科的卫矛、丝棉木等。④糖料类，如糖槭、糖棕等。⑤漆料类，如漆树、野漆树等。

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