沙生植物形态结构及其开发利用

    赵梓含+马博妍

    提起沙漠，有人总以为那里荒凉无际，黄沙滚滚，寸草不生。其实，沙漠并不是生命的禁区，那里尚有片片绿洲呈现着生机。生活在以沙粒为基质的沙区的植物被称为沙生植物。这些沙生植物由于长期生活在风沙大、雨水少、冷热多变的严酷气候下，练就了一身适应艰苦环境的本领，生就了种种奇特的形态。它们顽强的生命力，令人惊异。

    恩格贝生态示范区地处库布其沙漠中段，属荒漠化和干旱草原过渡带，温带大陆性季风气候，日照充足，昼夜温差大，春季多风，夏季短暂炎热，冬季寒冷且漫长，年降水量稀少是该地区的主要气候特征。年平均气温6℃左右，平均年降水量240- 360多毫米，无霜期135- 160天。恩格贝多风、干旱、寒冷等独特的气候条件生长着适宜的植物种类。常见的植物种类如沙蒿、苦豆子、芨芨草、杨柴、柠条、沙柳、紫丁香、马莲、萱草、景天、沙棘、沙枣及杨树等等。生态环境脆弱，植物资源种类匮乏，物种单一是区域生态环境的主要特征。鉴于此恩格贝生态示范区与中科院植物研究所合作，成立“沙漠荒原化生态系统重建与资源综合利用关键技术示范项目”，累计从北京、山东及新疆等地引种100余种。

    沙生植物的普遍特点如下：

    植株较低矮：水分和营养物质缺乏，风大和强烈日照等，沙生植物的地上部分生长受到限制，多数植株较低矮，有些植物的枝条硬化成刺状，如刺旋花、骆驼刺。有些植物的茎枝上长了一层光滑的白色蜡皮，如沙拐枣、梭梭、白刺，这种蜡皮可以反射强烈阳光的照射，以避免植物体温度升高所带来的蒸腾过旺。一般植物都用绿色的叶子进行光合作用，而很多沙生植物因为叶子退化，只好靠绿色的枝条来进行光合作用，如梭梭、花棒等。

    叶片特征：由于沙漠地区气候干燥，冷热变化剧烈，风大沙多，日照强烈，沙生植物的叶一般强烈退化，有的发育着线状叶或鳞片状叶，具有旱生植物叶的特点。其叶片面积大大缩小，有的甚至完全退化。鳞片状叶子可以减少蒸腾耗水；肉质状的叶子可以贮存大量的水分；那些白色的绒毛可以保护叶子免受高温强光的威胁；而胡杨的叶子更为奇特，为了缩小叶子面积以减少蒸腾，胡杨在一棵树上就有40多种叶型，甚至同一枝条上就长了5种不同形状的叶子。

    根：沙生植物在被沙掩埋的茎和枝条上能形成不定根，在被风吹露的根上能形成不定芽和枝。主根扎得深，侧根铺得广，而地上部分则大大缩小。一株不足半米高的白刺，它的很深达3米多，主根长13米，侧根长6米以上，根幅14米，根深为株高的7倍以上。梭梭的主侧根也很发达，它的根系长度是地上部分高度的5～7倍。沙拐枣的垂直根系较浅，水平根系则长达十几米，只要地面上有一点点水分，就能充分吸收。植物根部通常不深，侧根强烈发育，向外延伸可达十几米远，如沙拐枣，高不到1米，但侧根向外延伸可达十几米远。这种强烈发育的侧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。

    由于生长环境特殊，沙漠常常成为多种珍贵草药植物的聚集地，因此从药物开采与使用方面分析，了解沙漠中的中草药具有极大价值。被誉为沙漠人参的肉苁蓉寄生在梭梭根部，含有丰富的生物碱，氨基酸，微量元素和维生素，具有补肾阳，益精血，润肠通便的功效，为历代使用频度最高的补肾阳药。现代科学家表明，肉苁蓉具有提高性功能，抗衰老，提高学习记忆能力、抗老年痴呆症、通便等多方面的作用， 广泛用于中医临床处方、中成药和保健产品。苦豆子别名苦豆根、苦甘草、布亚等， 是豆科槐属植物，生长于中亚、西亚一带和我国西北省区荒漠区内较潮湿的地段。苦豆子具有镇静，镇痛，降温，抗心律失常，正性肌力及降压，抗肿瘤，抑菌，抗病毒作用。

    除此之外，沙漠还是食品创新的重要基地，在我们所观察的恩格贝沙漠种植园中，种植者向我们普及了航天育种的概念，并且像我们展示了同一种作物在航天育种和非航天育种情况下的不同生长状况。航天育种是利用返回式卫星等到达的航天环境对植物（种子）诱变产生有益的变异， 经地面选育新种质、新材料， 培育新品种的高新技术育种途径和方法。航天育种技术是我国科技工作者开创的一种有效的卫星搭载种子诱变育种新技术。航天诱变技术在有效创造特异突变基因资源和培育作物新品种方面已经显示出重要的作用， 成为空间生命科学研究的重要组成部分。在我们所观察的农场中，通过航天育种技术， 选育出早熟、高产、优质的晚糯 ， 与原品种相比，具有显著的优质高产特点：生育期缩短15d ， 株高降低14cm， 分蘖增加一倍， 穗大粒多， 籽粒饱满， 单产从不足6 ， 000kg/ hm2 ， 增加到9 ，000kg/hm2 ， 增产幅度40 %， 且精米率高， 米质洁白晶莹， 食味佳。另一处航天育种水稻既香又软， 一般亩产5 ， 250 - 6 ， 000kg/hm2 ， 由于品质好， 又是软香米， 商品价格高，深受农户欢迎。但是航天育种选择搭载的水稻品种或材料综合素质不够全面， 卫星搭载诱变后又经历4 - 5 年定向选择后育成的品种在产量、米质和抗性上缺乏竟争力， 在生产难以推广。其次是在田间选择和后代材料处理上肓目性较大， 选择效率低， 成效慢。第三是水稻航育种技术体系建立与集成还有待进一步完善。

    沙漠植物除了具有药用，食用价值之外，他们还具有工业使用价值。例如玉米子粒是重要的工业原料 ， 初加工和深加工可生产二、三百种产品。初加工产品和副产品可作为基础原料进一步加工利用 ， 在食品、化工、发酵、医药、纺织、造纸等工业生产中制造种类繁多的产品 ， 穗轴可生产糠醛。另外 ， 玉米秸秆和穗轴可以培养生产食用菌 ， 苞叶可编织提篮、地毯、坐毯等手工艺品 ， 行销国内外。玉米油是由玉米胚加工制得的植物油脂 ， 主要由不饱和脂肪酸组成。其中的亚油酸是人体必需脂肪酸 ， 是构成人体细胞的组成部分 ， 在人体内可与胆固醇相结合 ， 呈流动性和正常代谢 ， 有防治动脉硬化等心血管疾病的功效。玉米油中的谷固醇具有降低胆固醇的功效 ， 富含维生素 E， 有抗氧化作用 ， 可防治干眼病、夜盲症、皮炎、支氣管扩张等多种功能 ， 并具有一定的抗癌作用。玉米油还有营养价值高、味觉好、不易变质等特点 ， 因而深受人们欢迎。