沙生植物形態(tài)結(jié)構(gòu)及其開發(fā)利用

趙梓含+馬博妍

提起沙漠，有人總以為那里荒涼無際，黃沙滾滾，寸草不生。其實(shí)，沙漠并不是生命的禁區(qū)，那里尚有片片綠洲呈現(xiàn)著生機(jī)。生活在以沙粒為基質(zhì)的沙區(qū)的植物被稱為沙生植物。這些沙生植物由于長期生活在風(fēng)沙大、雨水少、冷熱多變的嚴(yán)酷氣候下，練就了一身適應(yīng)艱苦環(huán)境的本領(lǐng)，生就了種種奇特的形態(tài)。它們頑強(qiáng)的生命力，令人驚異。

恩格貝生態(tài)示范區(qū)地處庫布其沙漠中段，屬荒漠化和干旱草原過渡帶，溫帶大陸性季風(fēng)氣候，日照充足，晝夜溫差大，春季多風(fēng)，夏季短暫炎熱，冬季寒冷且漫長，年降水量稀少是該地區(qū)的主要?dú)夂蛱卣?。年平均氣?℃左右，平均年降水量240- 360多毫米，無霜期135- 160天。恩格貝多風(fēng)、干旱、寒冷等獨(dú)特的氣候條件生長著適宜的植物種類。常見的植物種類如沙蒿、苦豆子、芨芨草、楊柴、檸條、沙柳、紫丁香、馬蓮、萱草、景天、沙棘、沙棗及楊樹等等。生態(tài)環(huán)境脆弱，植物資源種類匱乏，物種單一是區(qū)域生態(tài)環(huán)境的主要特征。鑒于此恩格貝生態(tài)示范區(qū)與中科院植物研究所合作，成立“沙漠荒原化生態(tài)系統(tǒng)重建與資源綜合利用關(guān)鍵技術(shù)示范項(xiàng)目”，累計(jì)從北京、山東及新疆等地引種100余種。

沙生植物的普遍特點(diǎn)如下：

植株較低矮：水分和營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，風(fēng)大和強(qiáng)烈日照等，沙生植物的地上部分生長受到限制，多數(shù)植株較低矮，有些植物的枝條硬化成刺狀，如刺旋花、駱駝刺。有些植物的莖枝上長了一層光滑的白色蠟皮，如沙拐棗、梭梭、白刺，這種蠟皮可以反射強(qiáng)烈陽光的照射，以避免植物體溫度升高所帶來的蒸騰過旺。一般植物都用綠色的葉子進(jìn)行光合作用，而很多沙生植物因?yàn)槿~子退化，只好靠綠色的枝條來進(jìn)行光合作用，如梭梭、花棒等。

葉片特征：由于沙漠地區(qū)氣候干燥，冷熱變化劇烈，風(fēng)大沙多，日照強(qiáng)烈，沙生植物的葉一般強(qiáng)烈退化，有的發(fā)育著線狀葉或鱗片狀葉，具有旱生植物葉的特點(diǎn)。其葉片面積大大縮小，有的甚至完全退化。鱗片狀葉子可以減少蒸騰耗水；肉質(zhì)狀的葉子可以貯存大量的水分；那些白色的絨毛可以保護(hù)葉子免受高溫強(qiáng)光的威脅；而胡楊的葉子更為奇特，為了縮小葉子面積以減少蒸騰，胡楊在一棵樹上就有40多種葉型，甚至同一枝條上就長了5種不同形狀的葉子。

根：沙生植物在被沙掩埋的莖和枝條上能形成不定根，在被風(fēng)吹露的根上能形成不定芽和枝。主根扎得深，側(cè)根鋪得廣，而地上部分則大大縮小。一株不足半米高的白刺，它的很深達(dá)3米多，主根長13米，側(cè)根長6米以上，根幅14米，根深為株高的7倍以上。梭梭的主側(cè)根也很發(fā)達(dá)，它的根系長度是地上部分高度的5～7倍。沙拐棗的垂直根系較淺，水平根系則長達(dá)十幾米，只要地面上有一點(diǎn)點(diǎn)水分，就能充分吸收。植物根部通常不深，側(cè)根強(qiáng)烈發(fā)育，向外延伸可達(dá)十幾米遠(yuǎn)，如沙拐棗，高不到1米，但側(cè)根向外延伸可達(dá)十幾米遠(yuǎn)。這種強(qiáng)烈發(fā)育的側(cè)根一方面可以起到固定作用，另一方面可以充分吸收近地面水分。

由于生長環(huán)境特殊，沙漠常常成為多種珍貴草藥植物的聚集地，因此從藥物開采與使用方面分析，了解沙漠中的中草藥具有極大價值。被譽(yù)為沙漠人參的肉蓯蓉寄生在梭梭根部，含有豐富的生物堿，氨基酸，微量元素和維生素，具有補(bǔ)腎陽，益精血，潤腸通便的功效，為歷代使用頻度最高的補(bǔ)腎陽藥。現(xiàn)代科學(xué)家表明，肉蓯蓉具有提高性功能，抗衰老，提高學(xué)習(xí)記憶能力、抗老年癡呆癥、通便等多方面的作用， 廣泛用于中醫(yī)臨床處方、中成藥和保健產(chǎn)品?？喽棺觿e名苦豆根、苦甘草、布亞等， 是豆科槐屬植物，生長于中亞、西亞一帶和我國西北省區(qū)荒漠區(qū)內(nèi)較潮濕的地段。苦豆子具有鎮(zhèn)靜，鎮(zhèn)痛，降溫，抗心律失常，正性肌力及降壓，抗腫瘤，抑菌，抗病毒作用。

除此之外，沙漠還是食品創(chuàng)新的重要基地，在我們所觀察的恩格貝沙漠種植園中，種植者向我們普及了航天育種的概念，并且像我們展示了同一種作物在航天育種和非航天育種情況下的不同生長狀況。航天育種是利用返回式衛(wèi)星等到達(dá)的航天環(huán)境對植物（種子）誘變產(chǎn)生有益的變異， 經(jīng)地面選育新種質(zhì)、新材料， 培育新品種的高新技術(shù)育種途徑和方法。航天育種技術(shù)是我國科技工作者開創(chuàng)的一種有效的衛(wèi)星搭載種子誘變育種新技術(shù)。航天誘變技術(shù)在有效創(chuàng)造特異突變基因資源和培育作物新品種方面已經(jīng)顯示出重要的作用， 成為空間生命科學(xué)研究的重要組成部分。在我們所觀察的農(nóng)場中，通過航天育種技術(shù)， 選育出早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的晚糯 ， 與原品種相比，具有顯著的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)特點(diǎn)：生育期縮短15d ， 株高降低14cm， 分蘗增加一倍， 穗大粒多， 籽粒飽滿， 單產(chǎn)從不足6 ， 000kg/ hm2 ， 增加到9 ，000kg/hm2 ， 增產(chǎn)幅度40 %， 且精米率高， 米質(zhì)潔白晶瑩， 食味佳。另一處航天育種水稻既香又軟， 一般畝產(chǎn)5 ， 250 - 6 ， 000kg/hm2 ， 由于品質(zhì)好， 又是軟香米， 商品價格高，深受農(nóng)戶歡迎。但是航天育種選擇搭載的水稻品種或材料綜合素質(zhì)不夠全面， 衛(wèi)星搭載誘變后又經(jīng)歷4 - 5 年定向選擇后育成的品種在產(chǎn)量、米質(zhì)和抗性上缺乏竟?fàn)幜Γ?在生產(chǎn)難以推廣。其次是在田間選擇和后代材料處理上肓目性較大， 選擇效率低， 成效慢。第三是水稻航育種技術(shù)體系建立與集成還有待進(jìn)一步完善。

沙漠植物除了具有藥用，食用價值之外，他們還具有工業(yè)使用價值。例如玉米子粒是重要的工業(yè)原料 ， 初加工和深加工可生產(chǎn)二、三百種產(chǎn)品。初加工產(chǎn)品和副產(chǎn)品可作為基礎(chǔ)原料進(jìn)一步加工利用 ， 在食品、化工、發(fā)酵、醫(yī)藥、紡織、造紙等工業(yè)生產(chǎn)中制造種類繁多的產(chǎn)品 ， 穗軸可生產(chǎn)糠醛。另外 ， 玉米秸稈和穗軸可以培養(yǎng)生產(chǎn)食用菌 ， 苞葉可編織提籃、地毯、坐毯等手工藝品 ， 行銷國內(nèi)外。玉米油是由玉米胚加工制得的植物油脂 ， 主要由不飽和脂肪酸組成。其中的亞油酸是人體必需脂肪酸 ， 是構(gòu)成人體細(xì)胞的組成部分 ， 在人體內(nèi)可與膽固醇相結(jié)合 ， 呈流動性和正常代謝 ， 有防治動脈硬化等心血管疾病的功效。玉米油中的谷固醇具有降低膽固醇的功效 ， 富含維生素 E， 有抗氧化作用 ， 可防治干眼病、夜盲癥、皮炎、支氣管擴(kuò)張等多種功能 ， 并具有一定的抗癌作用。玉米油還有營養(yǎng)價值高、味覺好、不易變質(zhì)等特點(diǎn) ， 因而深受人們歡迎。