桑樹多元化創(chuàng)新利用與桑樹新興產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

李章寶 王 明 黃仁志 龍?zhí)浦?/p>

(湖南省蠶?？茖W研究所，湖南長沙 410127)

桑樹多元化創(chuàng)新利用與桑樹新興產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

李章寶 王 明 黃仁志 龍?zhí)浦?/p>

(湖南省蠶桑科學研究所，湖南長沙 410127)

綜述了桑樹的特性、營養(yǎng)成分及獨特的功能因子，闡述了桑樹在生態(tài)治理、飼料、食用及藥用上的多元化開發(fā)利用，并從桑樹新興產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)體系、多元化開發(fā)生產(chǎn)模式和經(jīng)營發(fā)展模式方面，提出了桑樹新興產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的建議。

桑樹;多元化;創(chuàng)新;新興產(chǎn)業(yè)化

桑樹是我國古老的植物，桑葉用于養(yǎng)蠶在我國已有五千多年的悠久歷史。種桑養(yǎng)蠶為我國貧困地區(qū)的農(nóng)村脫貧致富和外貿(mào)出口創(chuàng)匯作出了巨大貢獻。但隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的建設和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，傳統(tǒng)的“種?！B(yǎng)蠶—繅絲”這種單一的生產(chǎn)模式已經(jīng)不能適應現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的要求。傳統(tǒng)的蠶桑產(chǎn)業(yè)必須要創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路，實施跨學科跨行業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，充分利用桑樹特性、營養(yǎng)成分及功能因子，通過創(chuàng)新研究，實現(xiàn)桑樹多元化的開發(fā)與利用，走生態(tài)桑、飼料桑、食藥用桑等桑樹新興產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路。

1 桑樹的特性與功能

1.1 桑樹的適應性

桑樹廣泛分布于北緯50°至南緯30°的寒帶、溫帶與熱帶地域［1］。能夠抵抗－30℃的低溫，也能夠耐受40℃的高溫，在土壤pH值4.5～9.0，年降水300 mm以上的地區(qū)，桑樹均能正常生長［2－3］。在沙漠地帶、石漠化地區(qū)、石灰?guī)r山坡、開礦毀棄地和尾礦山上，桑樹也能較好地生存，具有較強的耐旱、耐寒和耐鹽性，適應性強。

1.2 桑樹的再生性

桑樹具有發(fā)達的根系，地下部分的生物量超過地上部分的生物量，分布范圍也大于樹冠投影面積［4］。桑樹主要是收獲桑葉和桑條，可年年剪伐，隨緯度的降低，每年剪伐次數(shù)增多，且桑樹枝干部分有較多的根原體，即使被流沙掩埋仍能發(fā)出新根，并長出新芽破土而出，具有較強的再生能力［5］。

1.3 桑樹的保水性

桑樹的蒸騰系數(shù)為274，遠低于紫花苜蓿(831)等干旱地區(qū)的牧草，也低于楊樹(368)等闊葉樹種，水分蒸騰量少;而且，桑園土壤水分滲透速度、滲透系數(shù)(K，10℃)分別是空曠地的1.91倍和3.07倍［5］。在丘陵石灰?guī)r山區(qū)，土層僅為20～50 cm厚的梯田里，4年生桑樹地下部分占53.10%，根系可以分布到地下80 cm以下，與空曠區(qū)相比土壤容重減少14.88%，土壤總隙度提高17.92%，土壤含水量提高47.26%，土壤飽和含水量提高18.48%，具有較好的保水性能［4］。

1.4 桑葉的營養(yǎng)特性

桑葉營養(yǎng)成分(干物質(zhì))中粗蛋白含量為15%～30%，粗脂肪含量為4%～10%，粗纖維含量為8%～12%，無氮浸出物含量為30%～35%，粗灰分含量為8%～12%，鈣(Ca)含量為1%～3%，磷(P)含量為0.3%～0.6%［6］。

桑葉中含有18種氨基酸，其中，動物必需和半必需的氨基酸占氨基酸總量的50%以上，尤其是在糖代謝和蛋白質(zhì)代謝過程中起重要作用的幾種氨基酸(如谷氨酸、賴氨酸、蛋氨酸等)含量高，可作為優(yōu)良的畜禽飼料［7］。另外，桑葉中含有鋅(Zn)、鐵(Fe)、銅(Cu)、錳(Mn)、鎂(Mg)、鉀(K)、鈉(Na)及維生素B1、維生素B2、維生素B5、微生物B11、維生素C、維生素E、煙酸、胡蘿卜素、視黃醇等50多種微量元素和維生素。桑葉中還含有多種天然活性物質(zhì)，如谷甾醇、異槲皮苷、黃體色素、葉黃素、紫云英素等，特別是含有迄今為止只有桑樹這一種植物葉片中發(fā)現(xiàn)的1－脫氧野尻霉素(DNJ)，有明顯的降血糖效果［8］。

桑葉營養(yǎng)成分豐富而均衡，且含有多種維生素、礦物質(zhì)及特有的功能因子，具有廣泛的食用性和藥用性。

1.5 桑樹的獨特功能

桑樹具有根系發(fā)達、生長快、吸附力強、耐伐、耐旱、耐瘠、耐鹽、保土持水力強等特性，是凈化空氣，防風固沙，石漠化治理，礦山尾渣區(qū)治理，重金屬污染耕地修復等生態(tài)治理的理想樹種;而且，桑葉營養(yǎng)豐富而全面，含有獨特的功能因子，除用于養(yǎng)蠶外，還可用于畜禽飼料和桑葉茶及中成藥的開發(fā)，具有降血脂、降血糖、降血壓、抗菌消炎、抗動脈粥樣硬化、抗衰老、增強人體抵抗力等作用。

2 桑樹的多元化創(chuàng)新利用

2.1 桑樹在生態(tài)治理上的應用

2.1.1 桑樹對重金屬污染耕地的修復 桑樹對鎘(Cd)、鉛(Pb)、Zn、砷(As)等重金屬具有一定的耐受性，其發(fā)達的根系在吸收土壤中營養(yǎng)成分的同時也在一定程度上促進了對土壤中重金屬元素的吸收［10］。桑樹吸收的重金屬離子一部分通過輸導組織的運輸積累到莖干和葉片中，再通過桑園采葉和伐條被移除，達到原位去除土壤中重金屬的目的，從而起到對重金屬污染耕地的修復作用，是理想的重金屬污染耕地的替代作物和治理作物［11］。研究表明，桑樹對每1 m2耕作層土壤上Cu的遷移總量為12 116.1 mg，對Pb的遷移總量為749.8 mg，對Cd的遷移總量為 2 056.4 mg，對 Zn的遷移總量為254 532.8 mg，桑樹對土壤中的4種重金屬引起的耕地污染均有一定的修復作用［11］。桑樹幼苗對Zn和Cd具有較強的吸收能力和耐受性，可以作為Zn和Cd污染土壤的修復植物使用［12］。桑樹在Pb含量為734 mg/kg、Zn含量為1 194 mg/kg、As含量為53 mg/kg的污染土壤上能正常生長且外觀沒有表現(xiàn)出明顯的受脅迫現(xiàn)象［13］。

另外，桑樹對重金屬的富集主要集中在根部，且家蠶對重金屬也有一定的耐受力，因此，在輕度和中度重金屬污染的區(qū)域開展種桑養(yǎng)蠶，不僅可以起到對污染耕地的修復作用，而且還可以獲得良好的經(jīng)濟效益。研究表明，當土壤 Cd濃度處于 8.49～75.80 mg/kg時，桑樹從土壤中吸收的Cd約有50%富集在根部，10%轉(zhuǎn)移到桑葉中，耕作層土壤Cd含量年平均下降1.33 mg/kg［14］。無論用Cd污染土壤中生長收獲的桑葉，還是用較高濃度Cd化合物溶液浸漬的桑葉(桑葉中Cd含量＜3.66 mg/kg)飼養(yǎng)家蠶，其生長發(fā)育與蠶繭質(zhì)量均未受到明顯的影響，家蠶通過桑葉食下的Cd主要以蠶沙的形式排出體外，留存在蠶體中的不到7%，且家蠶對Cd有較強的耐受力［15－16］。

2.1.2 桑樹對大氣污染的凈化 桑樹生長迅速，生物量高，對氯氣(Cl2)、二氧化硫(SO2)、氟化氫(HF)等有害氣體都有較強的耐受性和吸收能力，對煙塵、粉塵也有阻擋和吸附作用，且具有固碳放氧、凈化大氣的功效，是理想的碳匯林樹種。研究表明，桑林1年吸收固定二氧化碳(CO2)4 929 117 kg/ hm2，釋放氧氣(O2)3 628 814 kg/hm2;在SO2體積分數(shù)為0.79×10－6的條件下熏氣6 h，每立方米桑林每天可以吸收20 mL SO2氣體，且桑樹在以Cl2、SO2為主的復合污染源的情況下，葉片不受損或損傷面積小于總面積的20%，生長發(fā)育正常［17］。另外，桑樹還具有很好的滯塵作用，桑葉對大氣中的粉塵的滯留量達539 g/m2，桑樹也是部分綠化樹種中吸氟量(每克干葉質(zhì)量＞0.45 mg)最高和對大氣Pb、Cd污染物吸收凈化能力最強的樹種，可以作為大氣污染凈化的優(yōu)良植物品種加以利用［18－19］。

2.1.3 桑樹對鹽堿地的修復 桑樹對鹽堿地具有較強的耐受性和修復作用，是當前改良鹽堿地的重要生物措施之一。研究表明，桑樹可以在pH值8.3～9.5范圍內(nèi)生長，種植桑樹3年后，土壤理化性質(zhì)均有所改善，保水保墑能力增強，土壤容重顯著下降，土壤砂粒和粘粒含量降低，粉粒含量升高，土壤含水量顯著增加，土壤含鹽量明顯降低，土壤pH值減小0.5～1.0;同時，土壤N、P、K、有機質(zhì)和腐殖質(zhì)含量，土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性都呈增大趨勢，土壤肥力改善，產(chǎn)生良性循環(huán)［20］。

2.1.4 桑樹對防風固沙的作用 桑樹根系分布具有保持水土、防風固沙、涵養(yǎng)水源的特點，根系近地面部分是水平根，深土層部分是垂直根，水平根和垂直根構(gòu)成了一個立體交叉的吸水固土網(wǎng)絡，不僅極大地提高了桑樹的防風固土能力和抗旱能力，還可以改變土壤的理化性質(zhì)和土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力和持水力。研究表明，每年每公頃桑園可比無林地多涵水300 m3，減少泥沙流失45 t，在無其它植被的情況下，有桑園的農(nóng)田區(qū) 1年的固沙能力達到3 067.8 kg/km2，比無桑園農(nóng)田區(qū)的侵蝕量減少57%［21］。

2.1.5 桑樹對石漠化山地的治理 石漠化是我國南方巖溶山地持續(xù)水土流失造成的一種特殊形式的荒漠化，又稱喀斯特荒漠化［22］。桑樹適應性強，生長迅速，發(fā)達的立體網(wǎng)狀根系對防止水土流失、涵養(yǎng)水源具有良好的功效，是巖溶山地石漠化區(qū)域和庫區(qū)岸帶等典型生態(tài)脆弱區(qū)治理的理想樹種。在廣西［23］、重慶［24］的石漠化地區(qū)發(fā)展生態(tài)桑園已有成功的范例，既可以保持水土，改善生態(tài)環(huán)境，又可以通過種桑養(yǎng)蠶，增加當?shù)剞r(nóng)民的經(jīng)濟收入。

2.1.6 桑樹對礦區(qū)復墾的作用 我國存在大量的尾礦庫、廢石堆等礦山廢棄地，復墾率極低。我國人口眾多，土地資源相對較少，礦區(qū)土地復墾對礦區(qū)土地的再生利用有著極其重要的意義。桑樹根系發(fā)達，生長勢和耐旱性強，是礦區(qū)復墾的良好樹種。礦區(qū)實施種桑養(yǎng)蠶進行復墾，不僅可有效恢復礦區(qū)生態(tài)功能，還可提高當?shù)剞r(nóng)民的經(jīng)濟效益，這將有利于加快礦區(qū)復墾效果和治理步伐。

2.2 桑樹在飼料上的開發(fā)

桑葉作為動物飼料早已引起聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)的關注。2000年FAO組織召開了“桑樹在動物生產(chǎn)應用”的電子研討會，2001年又在中國杭州召開了“利用桑葉資源發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)”的國際會議，研討內(nèi)容涵蓋桑樹的化學成分及其營養(yǎng)價值、飼養(yǎng)體系、動物飼養(yǎng)效果以及作為飼料的桑樹栽培模式、收獲、加工處理與保存等多個方面［25］。

桑葉的營養(yǎng)豐富而均衡，是一種優(yōu)良的畜禽飼料。桑葉與被稱為“飼料之王”的苜蓿相比，具有蛋白質(zhì)和碳水化合物含量高、纖維素含量低、飼用率高、產(chǎn)能高的特點。研究表明，桑葉粉與苜蓿粉相比，粗蛋白含量高10.61%，粗脂肪含量低12.50%，粗纖維含量低 50.00%，碳水化合物含量高32.14%，灰分和總能量相當，豬消化能低14.86%，雞消化能高 15.83%，奶牛料奶轉(zhuǎn)化率(能)高46.55%。桑葉與苜蓿、甘薯和大豆粕相比，桑葉中氨基酸種類更豐富，含量更高，在畜禽飼料中加入桑葉有利于調(diào)節(jié)飼料中的氨基酸平衡，特別是苜蓿、甘薯和大豆粕中都只有12種氨基酸，而桑葉中含有18種氨基酸，而且8種動物必需氨基酸含量豐富，超過了氨基酸總量的43%［26］。

桑葉的功能性成分對家禽、家畜具有保健作用。桑葉中還含有50多種微量元素和維生素，尤其富含能維持機體免疫系統(tǒng)、抗氧化系統(tǒng)、脂肪和碳水化合物周轉(zhuǎn)代謝系統(tǒng)和應激活動所需的B族和C族維生素［26］。桑葉中還含有谷甾醇、異槲皮苷、紫云英素等多種天然活性物質(zhì)及其衍生物，對家禽具有保健作用，能夠防止禽流感的發(fā)生，提高家禽的抗病能力，有利于家禽保持健康快速生長［26］。

桑葉飼料的適口性好，消化率高。桑葉作為家畜飼料的重要特點是對所有家畜都具有很好的適口性，當動物首次接觸桑葉時，很容易接受它而無采食障礙;而且如果動物已經(jīng)熟悉了桑葉，則會優(yōu)先采食桑葉［26］。

2.3 桑樹在食用上的開發(fā)

2.3.1 桑葉茶的開發(fā) 桑樹是國家衛(wèi)生部認定的“藥食同源”植物。桑葉含有豐富的粗蛋白、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)營養(yǎng)元素及許多功能性活性成份，如谷甾醇(植物類固醇0.08%)、胡蘿卜素、葉綠素、異槲皮苷、黃體色素、新胡蘿卜素和葉黃素等色素以及蕓香甙、槲皮素、γ－氨基酸、超氧化物岐化酶(SOD)、DNJ等［26－27］?？芍瞥缮Ｈ~茶，具有降糖降脂、抑菌抗衰老、增強人體免疫力等多種功效。湖南省蠶?？茖W研究所與湖南農(nóng)業(yè)大學合作采用高山桑毛茶，借鑒安化黑茶的傳統(tǒng)工藝，以“金花”(冠突散囊菌)培養(yǎng)為核心，傳承和創(chuàng)新有機結(jié)合研制出桑葉黑茶新品種，產(chǎn)品茶香糅合桑葉清香與“金花”菌香，滋味糅合純和回甘與醇厚飽滿，湯色橙黃明亮，具有獨特的茶香、滋味與湯色風格，并在功能性作用方面實現(xiàn)了桑葉與普通黑茶的有效互補。

2.3.2 果桑的開發(fā) 桑椹被醫(yī)學界譽為“21世紀的最佳保健果品”。研究表明，桑椹中蛋白質(zhì)含量較高(1.01%～2.30%)，大約是蘋果中蛋白質(zhì)含量(0.40%)的2.5～6.0倍;桑椹中含有7種必需氨基酸和12種非必需氨基酸，氨基酸種類較齊全;桑椹中含有 K、Ca、Na、Mg、Fe、Zn、Cu、Mn、P、As和鉬(Mo)等多種礦物質(zhì)，其中硒(Se)的含量十分豐富，是獼猴桃的10倍，蘋果的8倍;桑椹脂肪酸多存在于桑籽中，其中亞油酸占總脂肪酸含量的57.30%;桑椹紅色素屬于我國法律允許的天然食品添加劑，可作為糖果的著色劑使用;桑椹中桑椹紅色素含量為2.45～3.14 mg/g;白葫蘆醇是一種天然抗癌有效成分，桑椹果皮中白葫蘆醇含量高達0.128 mg/g，比葡萄果皮中的含量高5～6倍;桑椹能夠增強免疫力，促進睡眠，延緩衰老，降低血脂，預防動脈粥樣硬化，抗癌抗誘變，副作用小，可長期服用，是一種理想的保健食品［28］。

目前，我國果桑產(chǎn)業(yè)正在全面興起，產(chǎn)業(yè)技術(shù)比較成熟，產(chǎn)品開發(fā)種類也較多，進入市場的產(chǎn)品有桑椹汁、桑椹粉、桑椹果醬、桑椹蜜汁、桑椹醋、桑椹酒等。

2.4 桑樹在藥理上的應用

桑葉中含有甾體類及三萜類化合物、黃酮類及其苷類、香豆素及其苷類、多酚類、揮發(fā)性有機酸、氨基酸、生物堿等天然活性物質(zhì)，具有抗應激、抗衰老、增強機體耐力、降低血清膽固醇、調(diào)節(jié)腎上腺、降血脂、降血糖、抑制癌細胞等功能。臨床上桑葉用于治療感冒、上呼吸道感染、糖尿病、化膿性中耳炎、百日咳、角膜炎等［27］。

桑枝中含有黃酮類化合物、生物堿、多糖和香豆素類化合物，還含有氨基酸、有機酸、揮發(fā)油及多種維生素等。中藥桑枝有降血糖、降血脂、消炎等作用;臨床上用于提高淋巴細胞轉(zhuǎn)化率，治療風寒濕痹，風濕性關節(jié)炎，四肢拘攣，腳氣浮腫等［27］。

桑椹中含有蛋白質(zhì)、糖類化合物、游離酸、磷脂、礦物質(zhì)、維生素、蘆丁、楊梅酮、桑色素、蕓香甙、鞣質(zhì)、花青素、揮發(fā)油等成分。中藥桑椹有增強細胞免疫功能，促進造血細胞生長、降血糖、降血脂、抗衰老、防癌抗突變等藥理作用。臨床上桑椹用于治療再生障礙性貧血、血虛頭暈等貧血、神經(jīng)衰弱、糖尿病及高血壓等癥［27］。

在中成藥方面，據(jù)不完全統(tǒng)計，含桑(桑葉或桑白皮、桑枝、桑椹)成分的單方和復方中成藥制劑近240種，劑型有口服、外用、注射劑等。單方制劑有桑椹膏、桑椹顆粒、桑枝膏，復方制劑有235種，其中含桑白皮的復方制劑有107種，含桑葉的復方制劑有66種，含桑椹的復方制劑有41種，含桑枝的復方制劑有32種。含桑(桑葉或桑白皮、桑枝、桑椹)成分的藥劑適應癥非常廣泛，涵蓋用于治療風熱感冒、咳嗽、高血壓、糖尿病、口干咽干、目暈耳鳴、腿腳疼痛等病癥，桑樹有廣泛的藥用療效［27］。

3 桑樹的新興產(chǎn)業(yè)化發(fā)展建議

3.1 建立桑樹新興產(chǎn)業(yè)化技術(shù)體系

科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力。實施一個新興產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略，必須要建立一套完整的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)體系，解決生產(chǎn)過程中一系列關鍵技術(shù)，才能順利推進，做到可持續(xù)發(fā)展。如建立飼料桑產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，關鍵技術(shù)包括選育耐剪伐、高蛋白含量的優(yōu)良飼料桑品種，草本化、輕簡化高產(chǎn)栽培技術(shù)，最優(yōu)飼料桑配方，飼料桑的無菌發(fā)酵及青貯技術(shù)等。

3.2 推行桑樹新興產(chǎn)業(yè)多元化開發(fā)生產(chǎn)模式

桑樹新興產(chǎn)業(yè)要做到可持續(xù)發(fā)展，必須要產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益，而要產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益，就必須改變傳統(tǒng)的單一的種桑養(yǎng)蠶生產(chǎn)模式，推行桑樹新興產(chǎn)業(yè)多元化開發(fā)生產(chǎn)模式。即通過實現(xiàn)多產(chǎn)業(yè)融合互補，拓展產(chǎn)業(yè)鏈條，培育新的經(jīng)濟增長點，充分利用桑樹獨特功能的資源優(yōu)勢，提高經(jīng)濟效益，做到高效可持續(xù)發(fā)展。如桑樹已在重金屬污染耕地修復生態(tài)治理中得到了廣泛的應用，要想做到可持續(xù)發(fā)展，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益，可實施“生態(tài)經(jīng)濟型桑產(chǎn)業(yè)”產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，可以推行生態(tài)?！B(yǎng)蠶—蠶繭—蠶絲被，生態(tài)?！笄蒿暳?，生態(tài)桑—桑葉茶，生態(tài)桑園—家禽套養(yǎng)，生態(tài)桑園—蔬菜套種等多元化開發(fā)、多產(chǎn)業(yè)融合的生產(chǎn)模式。

3.3 優(yōu)化桑樹新興產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營發(fā)展模式

桑樹新興產(chǎn)業(yè)化發(fā)展要實施產(chǎn)學研合作聯(lián)盟戰(zhàn)略，推行“成果+企業(yè)+基地+農(nóng)戶”的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營發(fā)展模式，構(gòu)建“分工明確、風險共擔、利益共享、運轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)”的經(jīng)濟共同體。科研院所負責技術(shù)成果研發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)推廣、技術(shù)培訓與技術(shù)服務，龍頭企業(yè)負責產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃、戰(zhàn)略布局、市場與品牌開發(fā)、產(chǎn)品銷售、產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略實施與管理，基地負責統(tǒng)一指導、統(tǒng)一技術(shù)、統(tǒng)一收購、統(tǒng)一加工等;農(nóng)戶負責產(chǎn)品生產(chǎn)。在互惠互利，共同發(fā)展的基礎上做大做強龍頭企業(yè)，帶動農(nóng)民致富，促進科技創(chuàng)新與科技成果轉(zhuǎn)化，推動桑樹新興產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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S888.2

B

1007－0982(2016)04－0060－05

10.16839/j.cnki.zgcy.2016.04.014

2016－07－25;接受日期:2016－09－29

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設專項(編號CARS－22)。

第1作者信息:李章寶(1965—)，男，湖南澧縣，碩士，研究員。Tel:15173693368，E-mail:lzb1165@163.com