黃帝陵古柏保護(hù)研究概述

楊 玲，郭劍萍，劉建軍，康永祥，周琳月

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 楊凌 712100； 2.西安交通大學(xué)，陜西 西安 710049)

黃帝陵古柏保護(hù)研究概述

楊 玲1，郭劍萍2，劉建軍1，康永祥1，周琳月1

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 楊凌 712100； 2.西安交通大學(xué)，陜西 西安 710049)

黃帝陵擁有我國(guó)數(shù)量最多、保存最為完整且最古老的古柏林。其所蘊(yùn)含的歷史文化價(jià)值、生態(tài)價(jià)值、優(yōu)良種質(zhì)資源價(jià)值及景觀旅游價(jià)值都具有不可替代性。在概述了黃帝陵古柏保護(hù)研究現(xiàn)狀，包括衰老機(jī)理和保護(hù)與復(fù)壯技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了今后的研究方向。

古側(cè)柏；衰老機(jī)理；保護(hù)與復(fù)壯技術(shù)；黃帝陵

黃帝陵(109°15′E、35°34′N(xiāo))古稱“橋陵”，是中華民族始祖黃帝軒轅氏的陵墓。數(shù)千年來(lái)，人們?yōu)楸磉_(dá)對(duì)黃帝的敬畏與思念，每年于此種植松柏，至今已形成我國(guó)覆蓋面積最大的古柏林。黃帝陵古柏林現(xiàn)存各類(lèi)古柏81600余株，其中千年以上達(dá)3萬(wàn)余株，且以側(cè)柏(Platycladusorientalis)為主，是我國(guó)珍貴的歷史文化遺產(chǎn)。其不僅是優(yōu)良的種質(zhì)資源基因庫(kù)，也是中華民族悠久歷史文化的象征，具有不可復(fù)制性和再生性。漫山浩蕩的黃帝陵古柏，以其蒼勁古雅、獨(dú)特的姿態(tài)，使萬(wàn)千中外游客駐足觀嘆。然而，因氣候變化、自然災(zāi)害、病蟲(chóng)害以及人為破壞等多重因素的威脅，黃帝陵的古柏生長(zhǎng)勢(shì)日趨衰弱。為保護(hù)這一珍貴自然資源，大批研究學(xué)者就黃帝陵古柏的衰老機(jī)理、保護(hù)與復(fù)壯技術(shù)開(kāi)展了一系列的研究工作。

1 古柏衰老機(jī)理

植物的衰老是指細(xì)胞、器官或整個(gè)植株生理功能衰退，最終自然死亡的過(guò)程[1]。植物的衰老可表現(xiàn)為植物自我修復(fù)、自我更新能力差等。研究表明，植物自生基因和外界環(huán)境中光、溫度、水分、營(yíng)養(yǎng)等因素與植物的衰老息息相關(guān)[2]。了解植物衰老機(jī)理是保護(hù)植物的基礎(chǔ)與前提，通過(guò)深入研究植物衰老機(jī)理，能對(duì)癥下藥，及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)植物實(shí)施救治保護(hù)措施。近年來(lái)，隨著人們對(duì)黃帝陵古柏林保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)黃帝陵古柏林衰老機(jī)理的研究也日趨增多，主要包括外因(立地土壤環(huán)境、病蟲(chóng)害)和內(nèi)因(樹(shù)體本身生理機(jī)能下降)研究。

立地土壤環(huán)境和病蟲(chóng)害是導(dǎo)致古柏樹(shù)勢(shì)衰弱的主要因素。黃帝陵古柏林林分結(jié)構(gòu)單一，喬木層以側(cè)柏為主，灌木少且矮小，林分密度較大，極易發(fā)生病蟲(chóng)害。此外，多數(shù)古柏生長(zhǎng)于土壤貧瘠、水土流失嚴(yán)重的山坡或懸崖等處，營(yíng)養(yǎng)面積較??；加之近年來(lái)旅游人數(shù)日趨增加，游人踐踏致使土壤板結(jié)，通氣不良。至2004年，78.8%的古柏出現(xiàn)長(zhǎng)勢(shì)衰弱、樹(shù)冠發(fā)黃現(xiàn)象[3]。劉銘湯等[4]對(duì)黃帝陵古柏死亡原因的調(diào)查結(jié)果顯示，人為破壞、管理不善以及環(huán)境污染、病蟲(chóng)害侵染等是致使古柏生長(zhǎng)不良的主要原因，其中病蟲(chóng)害為主要影響因素。而李方民等[5]認(rèn)為人為擾動(dòng)對(duì)古柏生理生態(tài)學(xué)特性影響極為顯著，通過(guò)對(duì)比黃帝陵林區(qū)不同生長(zhǎng)環(huán)境條件下古柏的土壤理化性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)與有地被覆蓋的地區(qū)相比，板結(jié)區(qū)、無(wú)覆被區(qū)的土壤理化性質(zhì)降低極為顯著，進(jìn)而導(dǎo)致日平均光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度速率比覆被區(qū)的分別減少了43%、26%、26%，16%、20%、10%。

葉片的光合是影響樹(shù)體正常生長(zhǎng)更新的直接因素之一。由于黃帝陵常年有游客前來(lái)祭祀，易造成古柏樹(shù)葉粉塵污染。對(duì)此，楊茂生[6]先后觀察了黃帝陵側(cè)柏受粉塵污染葉片的形態(tài)構(gòu)造，以及測(cè)定了受污染古柏葉片生理指標(biāo)[7]，確定了污染物及污染源，探究了不同污染等級(jí)對(duì)古柏生長(zhǎng)的影響差異，并及時(shí)提出古側(cè)柏的保護(hù)建議。隨后，姜在民等[8]、梅秀英等[9]通過(guò)測(cè)定黃帝陵與藥王山受水泥粉塵污染后的側(cè)柏葉的生理指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)污染后的側(cè)柏葉光合強(qiáng)度、呼吸強(qiáng)度、蒸騰強(qiáng)度均不同程度的降低，生長(zhǎng)受到一定影響。

此外，為進(jìn)一步探究古側(cè)柏抗衰老的分子機(jī)理，常二梅等[10]通過(guò)對(duì)比3000 a古側(cè)柏與20 a側(cè)柏相關(guān)基因表達(dá)差異以及側(cè)柏ROS動(dòng)態(tài)平衡相關(guān)基因表達(dá)變化，認(rèn)為古側(cè)柏可通過(guò)較高水平的ROS清除系統(tǒng)使細(xì)胞免受或減輕傷害。此研究結(jié)果對(duì)保護(hù)古柏、減緩其衰老的意義重大。

2 保護(hù)與復(fù)壯

數(shù)千年以來(lái)，無(wú)論是傳說(shuō)中的青山老人，還是當(dāng)?shù)鼐用窈土謽I(yè)工作者都在努力保護(hù)黃帝陵古柏林。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，黃帝陵古柏林的保護(hù)已從原有的地上保護(hù)措施如禁伐、防火、養(yǎng)護(hù)管理、病蟲(chóng)害防治、掛牌、建檔發(fā)展到利用現(xiàn)代生物技術(shù)，改良土壤，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，恢復(fù)古柏生長(zhǎng)勢(shì)，以延長(zhǎng)壽命；并通過(guò)繼代擴(kuò)繁保存優(yōu)良種質(zhì)資源等新途徑。

2.1 養(yǎng)護(hù)管理

為防止自然和人為因素對(duì)古柏的損傷，黃帝陵保護(hù)管理部門(mén)先后去除“黃帝手植柏”、“漢武帝掛甲柏”等多棵古柏根基周?chē)操|(zhì)鋪裝，擴(kuò)大種植池，并且設(shè)置鐵圍欄和磚砌圍欄進(jìn)行維護(hù)；剪除枯死、腐爛枝條；對(duì)軒轅廟區(qū)、陵區(qū)、蹬道、神道周邊的部分樹(shù)體傾斜、枝干下垂、開(kāi)裂的古柏進(jìn)行了支護(hù)與加固；對(duì)部分古柏樹(shù)洞、缺損部位用磚塊、水泥等材料進(jìn)行修補(bǔ)填充。研究表明，由于水泥、磚塊等材料密度大、比熱容小，極易受熱變化收縮膨脹，加上化學(xué)成分刺激，極易對(duì)古樹(shù)名木造成二次傷害。目前已將部分用水泥填充的樹(shù)洞進(jìn)行了清理，但仍缺乏適宜的填充材料。

2.2 病蟲(chóng)害防治

病蟲(chóng)害發(fā)生率與樹(shù)勢(shì)強(qiáng)弱呈正相關(guān)。樹(shù)勢(shì)衰弱易發(fā)生病蟲(chóng)害，反之，病蟲(chóng)害也是加快、加劇古柏樹(shù)勢(shì)衰弱甚至死亡最直接的影響因子。1987年，黃帝陵曾發(fā)生大面積明紋側(cè)柏松毛蟲(chóng)危害，所調(diào)查的89.17 hm2古柏中有56.2 hm2古柏蟲(chóng)株率高達(dá)96.6%，蟲(chóng)口146頭·株-1，最高蟲(chóng)口1101頭·株-1。20世紀(jì)90年代研究發(fā)現(xiàn)，黃帝陵古柏林常見(jiàn)病蟲(chóng)害主要有：紫色根腐病、立枯病、葉枯病等病害；柏蚜、側(cè)柏毒蛾、側(cè)柏松毛蟲(chóng)、柏膚小蠹、柏雙條杉天牛、紅蜘蛛、東方螻蛄/華北螻蛄等蟲(chóng)害，其中地下害蟲(chóng)13種、枝梢害蟲(chóng)19種、蛀干害蟲(chóng)10種、食葉害蟲(chóng)2種、天敵昆蟲(chóng)28種。天敵昆蟲(chóng)與害蟲(chóng)比例為1∶2.29[11]。天敵對(duì)害蟲(chóng)的控制能力較強(qiáng)，但因20世紀(jì)90年代末這種平衡被打破，天敵大量減少，側(cè)柏毒蛾、柏大蚜、雙條杉天牛等為典型代表的蟲(chóng)害發(fā)生嚴(yán)重，后又新增柏膚小蠹和金綠寬盾蝽危害。歷經(jīng)10余年，黃帝陵管理工作者、陜西省森防總站專(zhuān)家及其他林業(yè)病蟲(chóng)害研究專(zhuān)家的共同努力，運(yùn)用物理、生物、化學(xué)等多種方法綜合防治，目前這些害蟲(chóng)在林內(nèi)雖仍有一定數(shù)量的存在，但不會(huì)對(duì)古柏的正常生長(zhǎng)造成影響。

2.2.1 物理防治

1)加強(qiáng)管理。病蟲(chóng)害的防治應(yīng)以防為主，以治為輔，防治結(jié)合。因古柏林的特殊性，不能按照常規(guī)的林分間伐來(lái)改善林內(nèi)通風(fēng)透光性，所以對(duì)因滑坡等自然原因造成的傾斜、倒伏且經(jīng)林業(yè)專(zhuān)家鑒定無(wú)法成活的古柏及時(shí)清理，對(duì)風(fēng)折、雪壓的斷枝及時(shí)鋸除，且鋸口使用殺菌劑、防蟲(chóng)藥劑噴涂后用油漆封閉，以增加林內(nèi)通風(fēng)透光性，降低病蟲(chóng)害發(fā)生率。

2)餌木誘殺。經(jīng)觀查柏膚小蠹長(zhǎng)期在干枝、半干枝內(nèi)繁育，在4月初成蟲(chóng)短期內(nèi)外出飛行，進(jìn)行補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)咬食側(cè)柏小枝，噴藥鮮見(jiàn)成效。依據(jù)小蠹蟲(chóng)的生活習(xí)性，采用餌木誘殺的方法進(jìn)行防治。餌木多來(lái)自林內(nèi)枯斷枝側(cè)柏，保留完整樹(shù)皮以散發(fā)側(cè)柏油芳香氣味吸引害蟲(chóng)。將餌木垂直栽植于廟院西側(cè)、陵西、孟塬等地，每隔3 d觀察記載柏膚小蠹成蟲(chóng)入侵?jǐn)?shù)量。觀察結(jié)束后全部拉出林外焚毀。結(jié)果顯示，此法對(duì)雙條杉天牛誘殺效果也十分明顯。

3)其他方法。對(duì)于發(fā)生柏大蚜和紅蜘蛛輕微危害，可在春季噴清水沖刷蟲(chóng)體；側(cè)柏毒蛾可用高壓蟲(chóng)網(wǎng)誘殺；紋側(cè)柏松毛蟲(chóng)可根據(jù)成蟲(chóng)的趨光性利用誘蟲(chóng)燈防治。

2.2.2 生物防治 由于化學(xué)藥劑的長(zhǎng)期使用，易使害蟲(chóng)產(chǎn)生很強(qiáng)的抗藥性，且許多化學(xué)藥劑嚴(yán)重污染水體、大氣、土壤。利用生物防治病蟲(chóng)害，能有效避免上述缺點(diǎn)。黃帝陵古柏常見(jiàn)蟲(chóng)害生物防治方法見(jiàn)表1。

表1 古柏常見(jiàn)蟲(chóng)害生物防治措施

2.2.3 化學(xué)防治措施 病蟲(chóng)害一旦發(fā)生，易造成大面積危害。故針對(duì)已經(jīng)發(fā)生的病蟲(chóng)害，應(yīng)選擇合理的時(shí)間進(jìn)行藥物噴施以控制病蟲(chóng)害的蔓延。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，4.5%高效氯氫菊脂、20%滅掃利、0.5%甲維丙溴磷乳油的1000倍液、1500倍液對(duì)林地金綠寬盾蝽有較好的滅殺效果，林地平均滅殺率在90%以上，平均蟲(chóng)口減退率為88.8%～91.2%[13]。噴灑滅幼脲3號(hào)、80%敵敵畏乳油1000倍液，分別對(duì)防治側(cè)柏毒蛾、柏膚小蠹有效。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，將藥物噴施時(shí)間由原來(lái)5—6月提早到4月，能有效防治病蟲(chóng)害侵害古柏新萌發(fā)枝葉，更早恢復(fù)樹(shù)勢(shì)樹(shù)貌。此外，利用害蟲(chóng)與寄主間的化學(xué)信息聯(lián)系、識(shí)別寄主的原理，分析提純側(cè)柏樹(shù)體內(nèi)對(duì)柏膚小蠹具有較強(qiáng)引誘作用的揮發(fā)物質(zhì)制成誘捕器，掛于林中，然后將誘捕的害蟲(chóng)進(jìn)行集中消滅，起到降低蟲(chóng)口的作用。

2.3 復(fù)壯技術(shù)

2011年針對(duì)軒轅廟內(nèi)5株生長(zhǎng)勢(shì)較弱的古柏進(jìn)行復(fù)壯試驗(yàn)研究。主要通過(guò)改良立地土壤下墊面微環(huán)境，促進(jìn)根系來(lái)恢復(fù)樹(shù)勢(shì)。

2.3.1 土壤改良 黃帝陵軒轅廟內(nèi)古柏立地土壤含有較多軒轅廟建設(shè)所填埋的建筑垃圾。首先清除原有建筑垃圾，換土、松土，添加透氣性材料(如樹(shù)枝段、蛭石等)和復(fù)壯基質(zhì)，從而引導(dǎo)根系向水平和垂直方向生長(zhǎng)。研究表明，土壤改良能有效引導(dǎo)根系生長(zhǎng)，進(jìn)而促進(jìn)古柏枝葉更新。

2.3.2 更換地被植物 傳統(tǒng)古柏根基周?chē)乇恢参锒噙x用常見(jiàn)草坪草，如車(chē)軸草、早熟禾、黑麥草。目前，黃帝陵古柏根系復(fù)壯研究中改選二月蘭作地被植物，二月蘭比傳統(tǒng)草坪草持水性好、需水量少、更易管理、不需經(jīng)常澆水，從而能有效的改善古柏樹(shù)下土壤的濕度與土壤結(jié)構(gòu)。

2.3.3 鉆打通氣孔 針對(duì)無(wú)法更換地面鋪裝和改良土壤的地方，從地表鉆打直徑10 cm，深度大于1 m的通氣孔，一方面增加地下土壤通氣性，另一方面，從通氣孔中澆水施肥，更有利于古柏根系吸收。

2.3.4 營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)給 針對(duì)樹(shù)勢(shì)極其衰弱的古柏，采取樹(shù)體輸液、噴灑葉面肥、灌根、打吊針等專(zhuān)業(yè)技術(shù)措施進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)給，古柏樹(shù)勢(shì)得到明顯改善。實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，加掛純凈水，對(duì)樹(shù)體生長(zhǎng)也有一定促進(jìn)作用。

2.4 繼代擴(kuò)繁

每一個(gè)生命都有其終結(jié)之時(shí)，在力爭(zhēng)延續(xù)古柏壽命的同時(shí)，更需要通過(guò)科學(xué)技術(shù)手段保留古柏優(yōu)良基因資源。2012年10月，開(kāi)啟了建立黃帝陵古柏“活基因庫(kù)”的研究工作，通過(guò)種子繁殖與組織培養(yǎng)，力求將優(yōu)良種子資源保留下來(lái)。

常二梅等[14]通過(guò)對(duì)比不同樹(shù)齡側(cè)柏(20～3000 a)種子活力差異，發(fā)現(xiàn)古側(cè)柏的種子生理機(jī)能無(wú)明顯衰退跡象，即種子活力與樹(shù)齡無(wú)顯著相關(guān)性。因此，通過(guò)種子繁殖古柏后代切實(shí)可行。但由于側(cè)柏是雌雄同株異花，古柏周邊往往還生長(zhǎng)著其他側(cè)柏，種子繁殖可能會(huì)存在基因不純的現(xiàn)象。且繁殖速度較慢。通過(guò)組織培養(yǎng)，建立古柏?zé)o性快繁體系，能有效解決這一問(wèn)題。齊力旺等[15]總結(jié)了側(cè)柏的組織培養(yǎng)和植株再生的方法，表明側(cè)柏組培苗成活率高達(dá)90%。曹亞瓊等[16]研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)柏未成熟合子胚、胚根在適宜的培養(yǎng)基上都能誘導(dǎo)出愈傷組織。因此，通過(guò)組織培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)古柏的繼代擴(kuò)繁有據(jù)可依。目前，許多學(xué)者已經(jīng)開(kāi)展了關(guān)于黃帝陵古側(cè)柏組培研究，從新鮮枝葉到種子幼胚皆有涉及，但至今未見(jiàn)相關(guān)成果報(bào)道。

3 小結(jié)

綜上所述，黃帝陵古柏衰老機(jī)理研究已從生理發(fā)展到分子水平，為進(jìn)一步加強(qiáng)古柏保護(hù)復(fù)壯提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。黃帝陵古柏病蟲(chóng)害防治、根系復(fù)壯的研究已取得階段性成果。通過(guò)對(duì)病蟲(chóng)害的調(diào)查監(jiān)測(cè)，采用物理防治、生物防治、化學(xué)防治以及餌木誘殺等措施，降低了黃帝陵古柏病蟲(chóng)害危害程度和發(fā)生率。通過(guò)對(duì)生長(zhǎng)勢(shì)較差的古柏采取擴(kuò)大樹(shù)池、換土、松土、設(shè)置復(fù)壯溝、填充復(fù)壯基質(zhì)、增施有機(jī)肥和菌肥、鉆打通氣孔等措施，使古柏根系生長(zhǎng)所需的水、肥、氣、熱等條件得以滿足，從而恢復(fù)了根系活力，改善了古柏生長(zhǎng)勢(shì)，讓這片兼具歷史和文化雙重價(jià)值的古柏林重?zé)ㄉ鷻C(jī)。

然而，較之國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀而言，黃帝陵古柏保護(hù)研究工作仍處于初級(jí)階段。古柏歷史文化的深入挖掘，無(wú)損樹(shù)齡檢測(cè)，無(wú)損健康診斷、健康評(píng)價(jià)，林下更新等基礎(chǔ)研究尚屬空白。未來(lái)重點(diǎn)研究工作應(yīng)該實(shí)行一級(jí)古柏物候觀測(cè)和完善的生態(tài)監(jiān)測(cè)體系[17]，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)古柏年生長(zhǎng)規(guī)律以及生長(zhǎng)勢(shì)變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題；歷史文化的挖掘不應(yīng)僅停留在傳說(shuō)方面，應(yīng)結(jié)合史料記載發(fā)掘古柏生存演化歷史，歷史分布格局等；應(yīng)開(kāi)展無(wú)損樹(shù)齡測(cè)定研究工作，為進(jìn)一步研究古柏與氣候變化、歷史變遷等做鋪墊；同時(shí)，依據(jù)衰老機(jī)理研究成果對(duì)古柏進(jìn)行更行之有效的保護(hù)與復(fù)壯，以及研發(fā)古柏空洞、損傷樹(shù)干的修補(bǔ)填充新材料等。

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Review on AncientPlatycladusorientalisProtection in the Huang Di Mausoleum

YANG Ling1，GUO Jian-ping2，LIU Jian-jun1，KANG Yong-xiang1，ZHOU Lin-yue1

(1.NorthwestA&FUniversity，Yangling712100，Shanxi，China；2.Xi′anJiaotongUniversity，Xi′an710049，Shanxi，China)

There are the oldest and largest amount ofPlatycladusorientalisin Huang Di Mausoleum，which are preserved best in China.Its historial and culturial values，ecological value，advanced germplasm resources value and landscape tourism value are irreplaceable.This paper reviewed the research status，including weakness mechanism，protection and rejuvenation technology，etc.And the future research direction was proposed.

ancientPlatycladusorientalis；weakness mechanism；protection and rejuvenation technology；Huang Di Mausoleum

10.13428/j.cnki.fjlk.2014.03.051

2013-10-15；

2013-11-19

西北農(nóng)林科技大學(xué)校重點(diǎn)科研專(zhuān)項(xiàng)(Z109021310)

楊玲(1989—)，女，重慶榮昌人，西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院碩士研究生，從事古樹(shù)名木保護(hù)研究。E-mail：woaisheji2011@163.com。

康永祥(1963—)，男，陜西乾縣人，西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。E-mail：yxkang@nwsuaf.edu.cn。

S759.9

A

1002-7351(2014)03-0239-04