我國櫟類資源利用技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

王敬賢

(遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110032)

我國櫟類資源利用技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

王敬賢

(遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110032)

文章介紹了櫟類的生態(tài)作用和利用價值，論述了櫟類資源利用技術(shù)的研究現(xiàn)狀，對櫟類產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題和解決對策進(jìn)行了分析，并提出了幾點(diǎn)建議。

櫟類資源；綜合利用；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

櫟類資源在我國十分豐富，分布廣泛。據(jù)統(tǒng)計，我國櫟林總面積1 610.03萬 hm2，是楊樹總面積的170%，杉木總面積的153%，是名副其實(shí)的“大樹種”。但由于歷史原因，我國的天然櫟林絕大多數(shù)是經(jīng)歷破壞后萌發(fā)而形成的次生林，多是徑級小、干形彎曲的矮林。絕大多數(shù)櫟類資源處于自生自滅狀態(tài)，利用率低、產(chǎn)業(yè)鏈不完整，與馬尾松、落葉松、杉木這樣的“大樹種，大產(chǎn)業(yè)”相比，卻是“小產(chǎn)業(yè)”。然而，櫟樹根系發(fā)達(dá)、抗旱，可全樹利用，是利用價值極高的經(jīng)濟(jì)樹種和造林綠化樹種。因此，轉(zhuǎn)變對櫟類的傳統(tǒng)認(rèn)識，加強(qiáng)對櫟類資源的經(jīng)營與開發(fā)，完善產(chǎn)業(yè)鏈，對保證我國用材安全、提高林業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值具有重要作用。

1 櫟類的價值

1.1 生態(tài)作用

櫟樹根系強(qiáng)大，可延伸6～7 m，能起到很好的防風(fēng)固沙、保持水土作用。櫟樹適應(yīng)性強(qiáng)，可在寒冷的東北和干旱地區(qū)生長，是極好的山地造林綠化樹種。樹葉中含有豐富N、P、K等元素，掉落后，可提高土壤營養(yǎng)含量，有利于改善林地質(zhì)量，促進(jìn)林下植物和菌類的生長。同時，櫟樹萌發(fā)能力強(qiáng)，過火和砍伐后，能繼續(xù)生長，是防火林、混交林的優(yōu)選樹種。因此，櫟類資源對促進(jìn)生態(tài)結(jié)構(gòu)的完善、保持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、維護(hù)生態(tài)安全，具有不可估量的生態(tài)作用。

1.2 利用價值

櫟木又稱橡木，質(zhì)地堅(jiān)硬、材質(zhì)重、彈性好、耐腐性強(qiáng)，且紋理致密美觀，并能與油漆良好膠合，是歐洲傳統(tǒng)的工業(yè)用材[1，2]，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)高檔家具、木地板、裝飾材料、體育用具等方面，倍受消費(fèi)者青睞。同時，櫟木中含有多種有利于葡萄酒發(fā)酵和熟化的芳香物質(zhì)，櫟木經(jīng)過烘焙后產(chǎn)生的芳香物質(zhì)可提高葡萄酒品質(zhì)，被做成高檔葡萄酒桶。

櫟類資源不僅是國家木材資源和生態(tài)安全的重要保障，同時也是重要的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)原料。橡實(shí)富含大量淀粉(44%～68.6%)，是野生淀粉和糖料的重要來源，可用于釀造白酒或燃料乙醇和加工食品，如糕點(diǎn)、豆腐、粉絲等，產(chǎn)品主要出口韓國、日本等地。橡實(shí)富含油脂，榨出的油類似橄欖油，是一種很好的食用油，包裹果實(shí)的橡碗也可以提煉栲膠和制備活性炭等。

除木材和果實(shí)外，櫟樹的樹皮、樹葉、樹枝都有很大的利用價值。櫟樹樹皮含單寧，可用于提取栲膠和黑色染料。栓皮櫟的樹皮——栓皮，是軟木工業(yè)的重要原料。它具有比重小、浮力大、彈性好、密封性好、防水、隔音、絕熱、耐壓、耐摩擦等優(yōu)良特性，可加工成浮標(biāo)、軟木磚、隔音板、隔熱材料以及防濕保溫材料等[3]。除傳統(tǒng)的工業(yè)利用外，近年來國外用軟木與人造橡膠混合，制成軟木/橡膠復(fù)合材料，該材料既具有軟木的可壓縮性，又具有橡膠的高彈性，用它制成汽油機(jī)、柴油機(jī)的墊圈，具有抗油、防漏的作用。櫟樹葉蛋白質(zhì)含量豐富，并含有多種氨基酸和微量元素，可用于柞蠶養(yǎng)殖和生產(chǎn)飼料或飼料添加劑等[4]。在林區(qū)櫟木小徑材和樹枝粉碎物主要用于培育木耳、香菇、靈芝等食用菌，對繁榮山區(qū)經(jīng)濟(jì)有十分重要的意義。

以櫟類資源為主題的綜合利用價值優(yōu)勢正在逐步凸顯，國內(nèi)外市場發(fā)展前景非常樂觀。因此，掌握我國櫟類資源利用技術(shù)的研究現(xiàn)狀，解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的關(guān)鍵問題，開發(fā)深加工產(chǎn)品替代傳統(tǒng)產(chǎn)品，有利于提高資源綜合利用率和產(chǎn)品附加值，對推動林業(yè)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展具有重要作用。

2 櫟類資源利用技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1 橡木

目前，橡木研究主要集中于木材構(gòu)造及物理力學(xué)性質(zhì)、木材干燥特性及干燥方法、橡木化學(xué)成分及在釀造葡萄酒中的應(yīng)用和少量關(guān)于化學(xué)改性技術(shù)的初步研究。從木材構(gòu)造來講，大多數(shù)橡木屬于環(huán)孔材，其心邊材明顯、木射線較寬、薄壁細(xì)胞發(fā)達(dá)，具有美麗的紋理，因此裝飾性良好，可用于做家具、地板和飾面薄木。從櫟木的力學(xué)性質(zhì)上看，密度大，硬度、抗彎彈性模量和順紋抗壓強(qiáng)度等性能指標(biāo)較高，處于國產(chǎn)木材中高等水平。從木材干燥特性講，其干縮率較大，干燥時易發(fā)生開裂和變形，因此在橡木的基礎(chǔ)應(yīng)用研究中主要是解決橡木的干燥問題。主要是在木材干燥初期采用高濕、較軟的干燥基準(zhǔn)，在干燥中期采取緩慢的升溫、降濕和進(jìn)行中期處理的方法，以釋放木材的內(nèi)應(yīng)力，減少木材干燥缺陷。除了像其他珍貴樹種應(yīng)用在室內(nèi)裝修和裝飾用外，橡木中含有多種利于葡萄酒發(fā)酵和熟化的芳香成分，經(jīng)過烘焙，橡木中產(chǎn)生的芳香物質(zhì)可以提高葡萄酒的品質(zhì)。由于橡木桶對木材要求高，且使用周期短、成本高，目前研究側(cè)重于將經(jīng)過處理的橡木片或橡木板條放置于不銹鋼酒桶中以起到對葡萄酒品質(zhì)的改善作用。我國對于橡木化學(xué)改性技術(shù)研究，起步較晚，關(guān)于橡木功能性改良技術(shù)研究鮮見報道。20世紀(jì)90年代，國內(nèi)學(xué)者通過乙酐、聚乙二醇處理櫟木以改善木材尺寸穩(wěn)定性。在此之后利用染料對柞木單板進(jìn)行染色研究，提高柞木單板的裝飾性。國外對橡木改性研究主要集中在通過高溫蒸汽熱處理提高橡木的尺寸穩(wěn)定性和探討熱處理過程中力學(xué)強(qiáng)度、材色、尺寸穩(wěn)定性三者之間平衡的處理工藝。

2.2 橡實(shí)

國內(nèi)近幾年對橡實(shí)的研究主要集中于營養(yǎng)成分的分析測定、橡實(shí)發(fā)酵乙醇技術(shù)和橡碗提取栲膠技術(shù)等方面。從橡實(shí)成分來看，橡實(shí)富含淀粉、蛋白質(zhì)，其含量略低于大米；橡實(shí)中含有人體不能合成的賴氨酸和異亮氨酸，其氨基酸含量等同于牛奶和豆類；同時含有胡蘿卜素、維生素以及鉀、磷、鎂、鐵、硒等微量元素[5]，營養(yǎng)豐富。在橡實(shí)發(fā)酵乙醇技術(shù)方面，國內(nèi)學(xué)者做了大量研究，一是提高橡實(shí)淀粉單寧提取率，降低單寧在發(fā)酵過程中對菌種活性的影響；二是培養(yǎng)耐單寧菌種，提高菌種耐單寧活性；三是優(yōu)化發(fā)酵工藝，縮短發(fā)酵時間，提高乙醇發(fā)酵得率；四是橡實(shí)綜合利用技術(shù)集成，降低生產(chǎn)成本；五是乙醇的精制提純工藝。目前，國內(nèi)的研究在工藝上可實(shí)現(xiàn)橡實(shí)制備生物質(zhì)能源，實(shí)現(xiàn)緩解能源危機(jī)的設(shè)想。然而，由于橡實(shí)制備生物質(zhì)能源成本居高不下，導(dǎo)致橡實(shí)工業(yè)化應(yīng)用不高。在大多數(shù)林區(qū)，橡實(shí)無人收集利用，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

2.3 樹皮與樹葉

我國對于櫟樹葉和樹皮化學(xué)提取技術(shù)的研究剛剛起步，學(xué)者利用麻櫟葉提取黃酮，同時對栓皮櫟葉化學(xué)成分和藥用價值進(jìn)行了初步探討。目前，研究最為深入、工業(yè)化進(jìn)展快速的是軟木開發(fā)技術(shù)(栓皮層)。西北農(nóng)林科技大學(xué)雷亞芳課題組對栓皮櫟軟木的構(gòu)造及化學(xué)成分、除雜技術(shù)、漂白和染色工藝、膨化工藝、軟木地板揮發(fā)性成分、軟木纖維復(fù)合材料、軟木及其制品的耐候性、軟木飾面材料加工工藝等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。此外，我國學(xué)者還對軟木塞提高葡萄酒品質(zhì)進(jìn)行了探討和研究。國外對于軟木產(chǎn)品的生產(chǎn)和市場已進(jìn)入規(guī)范化發(fā)展階段，相繼發(fā)布了軟木粒子、軟木地板、軟木吸音板、軟木裝飾材料等軟木材料及其制品的ISO標(biāo)準(zhǔn)。我國目前也出臺了關(guān)于軟木紙、軟木磚、軟木管、軟木地板等產(chǎn)品的林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)。

3 櫟類產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題及發(fā)展趨勢

櫟樹不僅可以提供建筑和室內(nèi)裝修裝飾用材，還可以充當(dāng)糧食、保健品，發(fā)揮其獨(dú)有的“糧食作物”功能，更是未來發(fā)展生物質(zhì)能源的重要原料基礎(chǔ)，且具有水土保持、環(huán)境綠化等作用。然而，我國櫟類產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，尚未發(fā)揮出其應(yīng)有的價值，追溯原因主要是以下幾方面：

3.1 對櫟類認(rèn)識存在誤區(qū)，應(yīng)重新再認(rèn)識

國內(nèi)櫟林主要是天然次生林和混交林，其干形差、徑級小，對于加工成高價值的家具、地板等產(chǎn)品來說，其材質(zhì)落后于水曲柳、黃波欏等，被認(rèn)為是“不成材的樹種”。目前，在林區(qū)主要是用來培育食用菌及薪材等，資源消耗大，對森林和生態(tài)環(huán)境破壞大。據(jù)研究顯示：每生產(chǎn)10個木耳段，需1 m3橡木，要消耗活立木蓄積1.3～1.4 m3左右[6]。但從櫟樹的利用價值來看，櫟林不僅是用材林，更是經(jīng)濟(jì)林，如果將這一大樹種經(jīng)營利用好，那么對我國林業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將起到不可估量的作用。因此，應(yīng)重新認(rèn)識櫟類，重視櫟類的保護(hù)與利用。

3.2 櫟類資源開發(fā)利用技術(shù)落后，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)

我國的櫟類資源利用技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)較國外相對滯后。當(dāng)前櫟類資源綜合利用不足，產(chǎn)品單調(diào)，附加值低；產(chǎn)品資源消耗大，對森林破壞嚴(yán)重，不利于提高櫟林生產(chǎn)力、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和發(fā)展林業(yè)經(jīng)濟(jì)。因此，應(yīng)以市場為導(dǎo)向，加強(qiáng)櫟類資源的基礎(chǔ)應(yīng)用研究，注重創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，開發(fā)新產(chǎn)品，集成和示范櫟類綜合利用技術(shù)體系。以橡木為例：(1)解決橡木應(yīng)用中的關(guān)鍵問題。橡木在干燥過程中易產(chǎn)生干燥缺陷、干燥周期長，因此首要解決木材的干燥方式和干燥基準(zhǔn)問題。同時，橡木的尺寸穩(wěn)定性低于市場上高檔家具、實(shí)木地板的常用材種。因此，如何提高其尺寸穩(wěn)定性是亟待解決的問題。(2)賦予產(chǎn)品新功能、開發(fā)新產(chǎn)品，是擴(kuò)大橡木應(yīng)用范圍的有效途徑?？衫密浤灸湍?、防水、隔音等特性，將軟木與橡木復(fù)合，生產(chǎn)強(qiáng)度大、隔音效果好的新型材料，應(yīng)用于地板、樓梯板、墻體裝飾材料等方面。(3)加強(qiáng)小徑材和加工剩余物的綜合利用，提高木材綜合利用率，降低生產(chǎn)成本，例如活性炭、木醋液、單板層積材、木質(zhì)復(fù)合材料等。(4)與企業(yè)和市場相對接，將技術(shù)集成示范，從而推動科技成果的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術(shù)升級。

3.3 能源產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，應(yīng)建立綜合利用技術(shù)體系

橡實(shí)制備乙醇、乳酸等產(chǎn)品研究現(xiàn)僅停留在實(shí)驗(yàn)室，生產(chǎn)成本過高導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化難以實(shí)現(xiàn)。橡實(shí)和木材纖維制備乙醇在工藝技術(shù)上具有可行性，且發(fā)展?jié)撃芫薮螅I(yè)化生產(chǎn)后可替代汽油，緩解能源危機(jī)，是未來的發(fā)展趨勢。因此，簡化生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本、提高乙醇產(chǎn)率和加強(qiáng)副產(chǎn)品綜合開發(fā)技術(shù)，將是櫟類生物質(zhì)能源技術(shù)研發(fā)的重中之重。

4 結(jié)語

櫟樹是生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益與社會效益顯著的大樹種，保護(hù)和利用好櫟類資源對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、帶動區(qū)域就業(yè)、增加林農(nóng)收入具有重要作用。但我國關(guān)于櫟類技術(shù)研發(fā)的報道不多，產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，因此，需要企業(yè)與科研單位加強(qiáng)合作，盡快形成合力，提升產(chǎn)品科技含量和市場競爭力。

[1] 端木炘.櫟木[J].江西林業(yè)科技,2011(5):17-20

[2] 殷鳴放,劉清田,崔文山,等.遼寧櫟林資源狀況及其保護(hù)利用構(gòu)想[J].林業(yè)資源管理,2003(6): 19-22

[3] 郭利勇,周洲,郭豫光.河南省櫟樹資源的綜合開發(fā)利用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(5):1830-1831

[4] 胡芳名,李建安.湖南省櫟類資源開發(fā)利用研究[J].經(jīng)濟(jì)林研究,1999,17(2):1-5

[5] 申艷梅,郭平平,劉淑玲,等.蒙古櫟的加工利用研究進(jìn)展[J].森林工程,2014,30(5):58-60

[6] 木蘭.大興安嶺櫟林資源的利用問題[J].內(nèi)蒙古林業(yè),1989(10):21-22

1005-5215(2017)04-0072-03

2017-02-27

遼寧省博士啟動基金(201501114)

王敬賢(1985-)，女，黑龍江肇東人，博士，工程師，主要從事木制品環(huán)保技術(shù)研究，Email： wangjingxian_1985@163.com

S792.18

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.04.025