印楝及其开发研究现状
2013-1-6 17:52:38 AESOP MEDIA 打印】【关闭

印楝(Azadirachtaindica Juss) 亦称印度楝,为楝科(Meliaceae),印楝属热带常绿乔木,其树形高大优美、生长迅速,是一种具有多种用途的干旱地区树种。其主干通直,根系发达,分枝早,生长速度快,2~3年生即可开花结实,8~10年以后进入盛果期,结果期可持续百年以上,原产于印-巴次大陆及南亚和东南亚的干旱地区 [1]。印楝全身是宝,且用途广泛,获得了“多用途树种”、“洁净的树”、“二十一世纪的树”、“天然药库”等美称,被认为可能是所有植物中最具希望的树种,并且也许最终有益于地球上的每一个人 [2]。目前,许多国家的科研人员正在通过引种,已在70多个国家有分布或种植,是热带树种中最有价值的多用途树种之一。印楝具有作药、医药、肥料、饲料、燃料、土壤改良、建筑材料和化工原料等用途,其中最有价值的是印楝植株各部都含有以印楝素(Azadirachtin)为主的多种杀虫活性物质,其种子中的含量最高。因此,印楝被国际认为是最有潜力的杀虫植物,并被联合国粮农组织、亚太经济和社会发展委员会、国际林联等推荐为东亚、南亚和非洲的优先发展树种[3]。对印楝叶解剖结构的观察和分析结果表明,印楝是一种抗旱植物,适宜于我国干热河谷地区生长[4],现已广泛引种于我国的干热、干旱河谷地区,对促进这一地区经济、社会和环境的可持续发展作用明显。
1.印楝的生物学和生态学特性
    印楝为羽状复叶,叶片无毛。果为核果成熟后易脱落,种子千粒重105g~347g。种子无后熟期和休眠,种子成熟后2周~3周萌芽率急剧下降。树高10m~20m,分枝早、主干短、冠幅大,枝叶多而密集,根系发达,萌发力强。当它长到2年~3年,开始开花结种子,一年可开两次花产生两批种子[5]。8年后便进入盛果期,每株可产种子20kg~50kg,收获期可延续上百年。树越大,种子产量越高。一般果仁占45%,果皮占55%,其种子含油达18%~22%[6]。印楝是典型的热带树种,适生区海拔1500m以下,年均温21℃~23℃,年雨量400mm~1500mm。印楝极度耐旱,能忍耐长达7~8个月的连续干旱。对土壤要求不严格,耐瘠薄,土壤pH5 .9~10,不耐霜冻、盐碱和水淹[7-8]。根据这一生态条件要求,我国云南省的红河河谷、金沙江河谷、怒江河谷、澜沧江河谷、南定河河谷和瑞丽江河谷,四川的金沙江河谷和攀西地区,海南省和广东省的雷州半岛均为适生地区。但以云南省的适生区域最广,土地资源最多,种植的潜力最大[9] 。
  2.印楝的价值
  2.1经济价值
   印楝全身都是“宝”,素有“绿色金子”之称[10]。 印楝可提供医药、农药、肥料、饲料、燃料、建筑材料、土壤改良物、化工原料等多种用途。印楝叶和嫩枝经加工后可作为牙膏的添加剂,有洁齿、防蛀之功效,在欧洲国家一直是畅销产品。叶的水提取物有抗菌、抗病毒作用,也可治疗糖尿病。叶的煎汁可治疗溃疡、疮和伤口消毒。把叶与粮食混合,与衣物书籍共存,可防虫蛀。树干是优良的抗白蚁和防蛀木材,可用作雕刻、家具和建筑材料。根含糖、胶、蛋白质及色氨酸,其浸提物对皮肤病及一般虚弱有治疗效果。油渣可作氮肥使用,印楝油可用来照明,取暖,制肥皂,机械润滑油、化妆品、牙膏和药品,并能转化为多元醇用作火箭推动的燃料。它的种子和叶除杀虫、杀菌功能外,还有杀精、抗皮炎、牙周炎、牙龈炎和其它炎症以及强心、利尿和抗结核病等作用,可用于制备避孕、治癌、抗炎、驱虫药物等[8]。在美国,用印楝生产的化妆品多达10余种。其精油可供照明和燃料油、车轮润滑剂。未稀释的纯油有强的杀精子作用,经对罗猴和人体实验,避孕效果达100%,印度能工巧匠DIPA的科学家已为这种被称作DK—1和DNM—5物质的提取工艺申请了专利,现印度已有印楝避孕药上市。几个世纪以来印楝枯饼一直被用作土壤增肥剂,由于含氮量高,可部分代替氮肥,且含硫量高,有熏蒸消毒土壤作用,对一些土壤害虫有杀虫、驱虫效果。将它施于花圃、菜地,植株生长健壮,抗病虫害能力增强。一些研究证明,用印楝枯饼和有机肥的混合肥比单独使用有机肥能使产量提高一倍。果肉富含碳水化合物和无机养分,可作滋补强壮剂,治疟疾,通便,润肤和驱虫,还可治疗泌尿器官疾病、痔疮和皮肤病,也可供工业发酵用[11]。
     尤其是印楝果实中分离出来的印楝(Azadirachtin)是世界上公认的广谱、高效、低毒、易降解、无残留生物杀虫剂,几乎到所有的农业害虫都具有驱杀作用。大量试验证明[12],印楝提取物对直翅目、鞘翅目、同翅目、鳞翅目等8目400余种农业、卫生和仓储害虫具有显著的抑制生长发育、拒食、忌避、毒杀、内吸和不育等活性。实验证明[12],印楝种子含有一百多种活性物质,其中印楝素、印楝必定(Mimbidin)、萨拉宁(salannin)等20几种杀虫活性物质已为人们所认识。据国内外文献报道[12],这些活性物质对阿米巴、昆虫、线虫、螨、真菌、病菌等有很强的杀伤力。美国、德国、印度和菲律宾先后研制出印楝杀虫剂,并且商品已获注册上市。美国1985年用印楝抽提物制备杀虫剂,德国以树皮提取物生产牙膏等口腔卫生用品。美国农业研究服务部学者Beltsvihe发现,用印楝油浸润苹果,在贮藏过程中腐烂率比对照减少了50%[11]。印楝对天敌影响小,没有明显的植物毒性和脊柱动物毒性,在环境中迅速降解,可再生利用,是种比较完美的杀虫剂[13]。印楝种子是制备无公害生物农药、防止化学农药污染的最佳原料。印楝杀虫剂在提高农产品品质,增进人类健康,保护有益生物,使害虫不易产生抗药性和降低防治成本方面成效显著。
  2.2生态价值
  印楝耐旱耐热,生长迅速,根深叶茂,对防风固沙、保持水土、涵养水源、净化空气、调节气候、防止干热地区沙漠化有极好的作用并有效地改良土壤,改善土壤肥力[10]。印楝树形美观,可绿化环境,作为城市绿化和荒山绿化树种。印楝树是耐旱地区造林的先锋树种,已成为造林困难的干热地区恢复植被、绿化荒山、防治荒漠化、改善生态环境等重要的造林和农用林树种,被誉为“解决全球问题的树” [10]。有关专家指出[11],由于印楝的生物学特性,其在防治水土流失、增强土壤蓄水能力、维持生态平衡等方面均优于赤桉、相思类、栎类等耐旱树种。国际上种植印楝治理生态环境已获成功,1987年,美国救济机构(CARE)在尼日尔中部狂风暴地区种植了一条560公里的印楝防风林带,保护了三千多公顷耕地。1992-1997年引入非洲的印楝如今已成为治理撒哈拉沙漠南部地区的成材树种。1996年,中国林科院资源昆虫研究所将印楝引入云南省金沙江、红河等干热河谷地区试种表明,印楝是干热河谷生态恢复重建的首选树种[12]。
  3.印楝在我国的引种现状
   印楝栽培始于20世纪80年代初,迄今已在海南省、云南省、四川省攀枝花、广西的白色和广东的雷州大面积引种并获得成功。1983年首先由华南农业大学昆虫毒理实验室杀虫植物标本园从国外引入印楝并试种成功[9]。赵善欢等于1986年从非洲多哥获得种子在广东省的徐闻县和海南省的万宁县引种成功[5]。1998年引入四川攀西地区,现在攀枝花地区已成功栽种印楝树30万株,面积近667公顷。云南省引种印楝始于1995年8月,当时,中国林科院昆明资源昆虫研究所赖永祺研究员从印度引进印楝种苗,在云南省造林极端困难的元江和元谋两县试种0.5hm2获得成功,保存率近100%。之后,潞西生物资源开发研究所在潞西、畹町等地进行印楝的引种育苗也获得成功,进而在潞西、元谋、保山、元阳、景谷、巧家等地种植,并在德宏、保山、昭通等地建立了自己的印楝育苗和种植示范基地,开始规模化种植印楝。与此同时,云南省科技工作者解培惠、蔡君葵将印楝率先在云南省金沙江干热河谷地区大面积栽培成功。楚雄州于1998年开始实施了元谋干热河谷地区印楝引种试验示范项目,到2000年全州已推广种植印楝3333hm2,成活率均在90%以上[14]。1999年,云南全省10地(市)试验种植面积达200hm2,2000年全省11地(市)造林800hm2,当年育苗约2000万株,2001年种植印楝600万株左右,造林面积近4300hm2[1]。海南光华生物科技有限公司目前已在儋州市和东方市租赁土地2666hm2,成功种植印楝树20多万株,在儋州市白马井建成海南省最大的年产200万株印楝苗圃基地。该公司计划3-5 年内,在东方、昌江、乐东、白沙等市县扩大印楝种植面积至6666hm2。
  4.国外印楝发展现状
   印楝是印度、巴基斯坦、斯里兰卡、马来西亚、印度尼西亚、泰国和缅甸等国的干旱地区乡土树种。本世纪20年代印楝作为干旱地区防治沙漠化树种被引种至非洲等地,60年代德国科学家发现它具有杀虫功能,以至印楝成为当今世界上最受重视的杀虫植物之一。1980、1983、1986年在德国召开了三次国际印楝专门会议,1984年8月在菲律宾召开了一次国际性的杀虫植物讨论会,印楝引起了昆虫学家和植物化学家的极大兴趣。2001年2月在中国云南昆明召开了中国印楝产业化国际研讨会,专门讨论了印楝产品的开发与利用。1986~1988年由亚洲发展银行(ADB)资助,对印楝素杀虫剂防治水稻害虫进行了国际合作研究。1990~1992年ADB再次资助亚洲9国合作对印楝进行研究,在印楝防治水稻等作物害虫方面取得了很大的进展[15]。据国内外研究结果,已从印楝植物体内分离到280多种有机化合物,其中最重要的一类为类柠檬素(Limonoids)化合物,大部分对昆虫具活性,以印楝素最为有效。印楝适宜于干热地区非耕地上种植,是联合国粮农组织、国际林联在干热少水地区造林首推树种[16]。目前,全世界有70多个国家进行引种栽培试验,30多个国家对印楝生物农药进行研究。1994年,美国环境保护局(EPA)批准印楝油制品在非粮作物上使用,1997年批准印楝油用于防治粮食作物害虫,使印楝杀虫产品得到了较快发展。近10个国家已建或正建印楝农药生产厂,有10多个产品经注册投放市场。1985年以印楝素为主要成分的第一个商品药剂Margosan O在美国获准登记。这是继除虫菊后第二个被批准在美国使用的植物性农药。进入90年代后 ,国外又有一些印楝生物农药问世,如Azation、Trulex、Align、Neemrich、Neemix、Neemgaurd、Nemidin、Nemol、Nemicidine、Margocideckok、Ackook、RD99(Repelin)、Neemark等。1993年成立国际印楝联络网(The International Neem Network),由联合国粮农组织(FAO)森林资源部进行全球协调,参加国家已达20多个,该网的目标是在世界范围内进行印楝的基因改良、适应性试验和应用推广,从而对有关发展中国家,尤其是满足乡村人民的需要方面作出贡献[15]。
  目前,对印楝的研究主要集中在对其抽提物的防虫治虫效果试验、繁殖栽培技术、生物农药及医药保健制品的研制生产和利用。印楝产品生产(主要印楝农药)还处于起始阶段。美国的印楝农药生产发展最快,产品最多。其次是德国、印度、澳大利亚、缅甸,另有加拿大、泰国、海地等国也开始兴建印楝农药生产厂。在繁殖栽培方面,当前印楝种子生产大国为印度,据资料,每年产印楝种子40万t以上,可供商业用达10万t,主要用于制皂业,缅甸每年种子生产量有1万t左右。其他如巴基斯坦、泰国、尼泊尔、孟加拉、斯里兰卡、澳大利亚、菲律宾及非洲和拉丁美洲一些国家也有种植,但栽培面积较小。
5.国内印楝开发研究现状
1981年我国首次试验了印楝纯品、印楝油对三化螟幼虫的内吸毒杀作用[18]。1990年第兴、张业光等[19-20]测定出国产印楝种子中印楝素含量(0.48%)。1995年李小东[21]、钟平[22]相继报道了印楝素对昆虫的毒理作用。1996年吴大刚研究出应用反相液相色谱等分离印楝素的方法。1997年我国第一个印楝素植物性杀虫剂0 .3%印楝素乳油获得农药登记,产品由四川、广东等地厂家生产;雷光富等[23-25]对印楝愈伤组织中印楝素含量研究发现叶片愈伤组织中印楝素含量最高(0.63mg•g-1DW);稽保中等 [26]用印楝提取物处理过的构树枝喂饲桑天牛死亡率达100%。到1998年底我国正式登记注册植物农药品种达16种,而印楝提取物印楝素便是其中一种[27]。1999年林立东等 [28]确定了印楝愈伤组织中的化学成分为柳杉酚、豆甾醇、软酯酸 1 甘油酯、豆甾醇3OβD 吡喃葡萄糖甙、豆甾醇 3OβD 吡喃葡萄糖甙 6 十六烷酸酯。2000年荣晓东等 [29]报道了印楝制剂的使用技术;徐汉虹等[30]确定了国产印楝种子中印楝素的结构并验证了其拒食性。华南农业大学昆虫毒理研究室从1981年开始对印楝提取物及印楝素的杀虫活性进行研究,至今先后对菜青虫、斜蚊夜蛾、小菜蛾、中华稻蝗、亚洲玉米螟、东亚飞蝗、三化螟、褐飞虱、稻纵卷叶螟、稻瘿蚊、玉米象、米象、荔枝蝽、柑桔潜叶蛾、马尾松毛虫、黄脊竹蝗、青脊竹蝗、松突圆蚧、东亚飞蝗黑卵蜂、拟环纹狼蛛、家白蚁、粘虫和蚊子幼虫等20多种昆虫进行了研究[31]。陕西省凤县植物化学研究所研制的0.3%印楝素与0.3%苦参素加适量的茶皂素作乳化剂的配制剂,经西北农林科技大学试验其对粘虫幼虫的毒杀作用达到100%。目前印楝产品有“0.3印楝素乳油”、“妇可立净”、“肤可立净”、“风通立净”、“大康1号”以及用印楝油制成的消毒保健香皂等。在产品加工方面,云南、广东、海南等地已开始筹建印楝农药生产厂[11]。
  6.印楝开发前景、问题与对策
  6.1前景
印楝的引种和大规模发展,可以解决我国干热、干旱河谷难造林地区的造林难问题和这些地区的水土保持问题。种植印楝还可解决农林争地问题,在退耕还林政策的引导下,既可减免种植地的农税,还可以获得8年的粮食补助,而且8年后印楝正值盛果期和采叶期且采摘时间可延续上百年,种子可以卖,叶可饲养家禽,木材又是良好的建筑材料,从而有效地防止退耕还林中的土地复耕现象和解决农民在退耕后的增收问题。它可改善种植区的生态环境,有利于该区的招商引资和带动地区经济的发展,从而解决农村剩余劳动力问题。其产品中的药用成分均为广谱、高效、低毒、易降解、无残留,对人、畜及害虫天敌无害,而且所制的杀虫剂长期使用不会使害虫产生抗药性。其开发产品在生产和利用过程中对环境无污染,这对于生产无公害绿色食品具有重要的意义。在种植过程中还能改良土壤和增加土壤肥力,防止土壤向荒漠化方向发展。总之,印楝是速生和耐旱的多功能树种,尤其是对我国干热、干旱河谷地区植被的恢复与重建具有重要的作用和意义,同时对当地农民的脱贫致富以及区域经济和环境的可持续发展起到积极的推动作用。
据专家预测,2000年世界农药市场销售额将达到300亿美元左右,生物农药市场占有量以10%计算也将达到30亿美元。并且随着时间推移,其所占比重将会很快上升,市场前景不可估量。在世界上大约1600种有杀虫作用的植物中,印楝是最有前景的。印楝种子和叶中含有的印楝素等约20多种杀虫有效成分,它将使任何害虫难以对它们全部都产生抗性。据估计2~3棵印楝就可提供1hm2庄稼使用的杀虫剂原料,一棵活的印楝树还能有效地使其周围庄稼免遭虫害[11]。我国是一个农业大国,每年需要使用大量农药。2000年农药需求量95万吨,杀虫剂占63%。但长期以来使用化学农药,不仅影响到消费者健康状况,对生态环境的破坏日益加重,而且也使我国的农产品在出口国外市场中的竞争力有所下降。针对我国传统出口大宗产品茶叶在欧盟正受到越来越严厉的农药残留检查,国家外经贸部专门出台了《关于加强农残控制,提高出口茶叶卫生质量有关问题的通知》。这表明我国已经开始在制订相关法律法规限制或控制化学农药的使用。据预测[31],我国目前生物农药即使仅占2%的市场份额,每年的需求量也在1.9万吨。如未来十年年均递增10%,2010年将达5万吨,印楝农药作为目前公认的最好的生物农药,在其中将占80%以上的市场份额。所以印楝生物农药无论是在国内还是国外市场,均具有广阔的发展前景,全世界掀起了开发利用印楝的热潮。
综上所述,印楝集经济、生态、社会效益为一体,其产业化前景十分广阔。
  6.2问题与对策
   目前开发中主要存在的问题:①生态适应窄;②种植规模不大,种植资源严重不足,原料较少;③投资不足;技术转化率较低;④大部分仅停留于试验阶段;⑤大多数人对印楝的认识还不足。
印楝原产印度东部,地处热带地区,世界大部分地区环境条件对苦楝树不适应。印楝产业化开发仍处于初级阶段,还没有组建产业管理机构,没有制定相应的产业政策、标准等,这些因素一定程度上制约着印楝的发展规模与速度。发展印楝产业虽存在一些问题,但是发展印楝产业和其它产业的一样,不能等一切条件都具备了才启动。印楝的产业化发展是必然的,应不失时机地启动。由于我国引种印楝的时间还不长,研究不够深入,也还存在种源混乱、无统一发展规划等很多问题,若不及时加以考虑和解决,将成为印楝产业化发展的障碍。针对以上问题,建议采用如下对策:
  (1)种源规范化。由于印楝种源不同,生态学习性和杀虫活性物质含量相差极大,应规范印楝种植的种源问题,由政府或有关科研部门统一供应种子,建立印楝苗木供应基地;尽快制订种子标准和苗木标准,提高造林质量。
  (2)加强产、学、研的联系加强产、学、研的联系,保证将新技术尽快用于生产。现有些地区政府、企业或个人,有种植印楝的强烈要求,但缺乏印楝知识和技术。建议政府有关部门增设研究项目,培养专家,开办技术培训班,培养骨干,组织编写科普读物,普及技术知识。
  (3)建立投资新体制印楝产业化的最终解决有赖于投资的增加,应在宏观上创造一个良好的投资环境,政府向印楝的基地建设倾斜,增加林业投资;其次可采取国家、集体(公司)、农户三个主体相结合的投资新体制。
  (4) 加大科研力度应增加印楝基础研究、中试和推广费用,提高科技成果的转化率。以中国林科院资源昆虫所等科研单位为依托,开展干热地区育苗、造林、良种繁育、印楝果用林集约经营、印楝资源高效利用、潜在病虫害的预测与防治、印楝原料和产品生产及应用的有关理论和技术等。
  (5) 加强规划对印楝产业的发展进行科学规划,合理布局,因地制宜,逐步扩展,辐射带动。大力扶持具优势的印楝特色产业。
  (6)严监工艺流程。  由于印楝种植比较分散,使得企业在收购、运输、贮存上有一定的难度,稍不小心,会使原材料发霉变质,造成很大浪费。印楝成分复杂,提取时间相对较长,一些易污染的提取物可能成为污染源以及会至使溶剂具毒性,所以在加工流程上要严把关,避免没必要的浪费和污染。

(作者:龚建英  余雪标  周铁烽)
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