馬尾松產(chǎn)脂量與樹體因子關(guān)系研究

安 寧，丁貴杰，諶紅輝，農(nóng) 友，黃德衛(wèi)

(1.貴州大學(xué) 林學(xué)院/貴州省森林資源與環(huán)境研究中心，貴州 貴陽 550025；2.中國林業(yè)科學(xué)研究院 熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，廣西 憑祥 532600)

松脂是松樹針葉經(jīng)過光合作用生成的糖類，經(jīng)過一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)，在薄壁細(xì)胞中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。主要由樹脂酸和萜烴組成，此外還含有少量雜質(zhì)和水分。松脂經(jīng)過蒸餾去雜質(zhì)可制成松香和松節(jié)油，二者均是重要的化學(xué)工業(yè)原料，松香廣泛應(yīng)用于造紙、食品、醫(yī)療和電子等領(lǐng)域，松節(jié)油可用于合成香料和溶劑等[1]。影響產(chǎn)脂量大小的因素有氣象因子、營林措施、采脂技術(shù)以及遺傳特性等[2-5]。

馬尾松(Pinusmassoniana)是我國南方主要的造林樹種，具有分布廣、面積大、速生豐產(chǎn)等特點(diǎn)，同時又是采割松脂的主要樹種[6]。近年隨著南方珍貴樹種的發(fā)展及病蟲害的頻發(fā)，造成馬尾松可采脂人工林面積的減少，松脂產(chǎn)量已不能滿足林產(chǎn)化工業(yè)的需求，提高產(chǎn)脂林的經(jīng)營技術(shù)水平及營建馬尾松產(chǎn)脂原料林勢在必行。以往對馬尾松的研究都集中在栽培技術(shù)、生理生化以及遺傳育種等方面[7-14]，而在馬尾松人工林產(chǎn)脂方面所做的研究相對薄弱[15-18]，尤其在馬尾松產(chǎn)脂量與測樹因子之間的關(guān)系鮮有報道[19]，在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，馬尾松不同單株產(chǎn)脂量存在顯著差異，因此，有必要對產(chǎn)脂量的差異與樹體因子之間是否存在相關(guān)性進(jìn)行研究，研究結(jié)果將完善馬尾松高產(chǎn)脂優(yōu)樹選擇的技術(shù)指標(biāo)，豐富馬尾松產(chǎn)脂林培育技術(shù)體系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在廣西友誼關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測站區(qū)域內(nèi)的伏波實(shí)驗(yàn)場，為人工營造的馬尾松純林，前茬杉木，主伐后明火煉山。地理位置106°43′E，22°06N′，海拔500～550 m，低山地貌，年平均氣溫19.5℃，年降水量1 500 mm，屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。土壤為花崗巖發(fā)育成的紅壤，土層厚度>1 m，腐殖質(zhì)厚度>10 cm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計及方法

在18 a林分中將密度調(diào)控為A：450株·hm-2,B：600株·hm-2,C： 750株·hm-2,D：900株·hm-2,E：1 050株·hm-2，重復(fù)3次，共15個小區(qū)，每個小區(qū)面積600 m2。在14、16、18、20 a人工林選取立地條件相近的林分，密度調(diào)控為900株·hm-2，重復(fù)3次，共12個小區(qū)，每個小區(qū)面積600 m2。在密度試驗(yàn)林及不同年齡試驗(yàn)林選取14、16、18、20、22、24、26、28、30徑級進(jìn)行產(chǎn)脂量對比試驗(yàn)。收獲時單株稱重，采用“下降式”采脂法，具體方法見參考文獻(xiàn)[18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析并繪制圖表，運(yùn)用SPSS16.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析[20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 胸徑對產(chǎn)脂量的影響

由表1看出，單株年產(chǎn)脂量在5種密度和4個年齡中都隨著徑級的增大而增加，同徑級產(chǎn)脂量在不同密度和不同年齡中差異不顯著。密度B(600株·hm-2)從14徑級到30徑級，產(chǎn)脂量依次為0.70、1.58、2.30、2.53、3.19、3.71、4.23、5.01 kg和5.97 kg，產(chǎn)脂量隨著徑級增大而增加，在其他密度中存在同樣規(guī)律；14徑級在5種密度年產(chǎn)脂量分別為0.79、0.70、0.72、0.78 kg和0.73 kg，之間差異不顯著，產(chǎn)脂量在其他徑級存在同樣規(guī)律；不同年齡產(chǎn)脂量在同徑級中差異不顯著。呈現(xiàn)此規(guī)律是因?yàn)?，在相同的采割?fù)荷率下采脂，同徑級割破的樹脂道數(shù)量基本相同，因而產(chǎn)脂量差異不顯著；而徑級越大，割破的樹脂道數(shù)量越多，因而產(chǎn)脂量越大。

表1 不同密度和不同年齡各徑級產(chǎn)脂量Table 1 Resin yield of different diameter classes in different density and different ages kg

不同密度各徑級產(chǎn)脂量進(jìn)行方差分析得出(表2)：各徑級產(chǎn)脂量存在顯著差異(Sig=0.000<<0.05)，相關(guān)分析得出：18徑級與20徑級差異不顯著(Sig=0.821>0.05)，其他徑級之間均存在顯著差異；對不同年齡各徑級產(chǎn)脂量方差分析得出(表2)：各徑級產(chǎn)脂量存在顯著差異(Sig=0.000<<0.05)，18徑級與20徑級差異不顯著(Sig=0.207>0.05)，而其他徑級之間均存在顯著差異。

表2 不同密度和不同年齡各徑級產(chǎn)脂量方差分析及相關(guān)分析Table 2 Variance analysis and correlation analysis of resin yield of different diameter classes in different density and different ages

注：表中相關(guān)分析僅列出差異不顯著的對比。

2.2 樹高對產(chǎn)脂量的影響

年齡相同的林分，取樹高12.0～16.9 m進(jìn)行分析，12～16 m年產(chǎn)脂量依次為2.49、2.71、2.63、3.78 kg和3.79 kg，整體規(guī)律為產(chǎn)脂量隨著樹高的增大而增加(圖1)。這是因?yàn)樵跇潴w因子中，胸徑對產(chǎn)脂量的影響最大，在其他因素一致的情況下，樹越高，說明樹木營養(yǎng)健康狀況更好，生長越旺盛，作為新陳代謝產(chǎn)物的松脂產(chǎn)量也越大。

注：12 m(12.0～12.9 m)，13 m(13.0～13.9 m)，14 m(14.0～14.9 m)，15 m(15.0～15.9 m)，16 m(16.0～16.9 m)。

圖1不同樹高馬尾松產(chǎn)脂量
Fig.1 Resin yield of different tree heights

2.3 冠幅對產(chǎn)脂量的影響

由表3得出，剔除胸徑、樹高和枝下高的影響，產(chǎn)脂量與冠幅相關(guān)系數(shù)為0.308，Sig=0.04<0.05，說明不同冠幅產(chǎn)脂量有差異，但未達(dá)到顯著水平。冠幅大小能反映樹木的營養(yǎng)狀況，冠幅越大，說明個體競爭力更強(qiáng)，能獲得更多的光照，進(jìn)而新陳代謝產(chǎn)物的產(chǎn)脂量也越大。

產(chǎn)脂量與胸徑、樹高、冠幅和枝下高的相關(guān)性由大到小為：胸徑>冠幅>樹高>枝下高，相關(guān)系數(shù)依次為：0.749、0.686、0.545和-0.147。胸徑在各樹體因子中對產(chǎn)脂量的影響最大，胸徑、樹高和冠幅兩兩相關(guān)系數(shù)也都>0.400，說明各因子之間關(guān)系密切。而產(chǎn)脂量與枝下高呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.147。說明枝下高越高，產(chǎn)脂量反而越低，這是因?yàn)樵谕瑯訕涓咔闆r下，枝下高越高，冠高越小，能有效進(jìn)行光合作用的樹冠表面積就越小，因此產(chǎn)脂量也越低。

2.4 年齡對產(chǎn)脂量的影響

從圖2和圖3中可以看出，單位面積(hm2)年產(chǎn)脂量和單株年產(chǎn)脂量都隨著年齡的增大而增加，呈正相關(guān)關(guān)系。14 a每公頃年產(chǎn)脂量為1173.84 kg,16、18、20 a相比14 a分別增長了47.03%、45.67%和56.21%；從14～20 a，單株年產(chǎn)脂量依次為：1.67、2.87、2.84 kg和3.05 kg。這是因?yàn)樵诹⒌貤l件相一致的環(huán)境中，年齡越大，樹木生長量越大，林分平均徑級越大，在相同的采割負(fù)荷率下，割破的樹脂道越多，因而產(chǎn)脂量也越大；同時年齡越大，林分平均樹高越高，可接受更好的光照，光合作用越旺盛，樹木的生長勢越強(qiáng)，作為代謝產(chǎn)物的松脂產(chǎn)量也越多。

表3 產(chǎn)脂量與胸徑、樹高、冠幅和枝下高的相關(guān)分析Table 3 The correlation analysis of resin yield with diameter class，tree height，crown width and height under branch

圖2 不同年齡單位面積年產(chǎn)脂量Fig.2 Annual resin yield of per hectare of different ages

圖3 不同年齡單株年產(chǎn)脂量Fig.3 Annual resin yield of per plant of different ages

從表4分析得出：不同年齡的產(chǎn)脂量存在顯著差異(Sig=0.000<<0.05)。多重比較結(jié)果可知，16 a與18 a、16 a與20 a產(chǎn)脂量差異不顯著，其他年齡之間均產(chǎn)脂量均存在顯著差異。16 a與18 a在單位面積產(chǎn)脂量和單株產(chǎn)脂量上都無明顯差異，原因是中等立地及相同的撫育措施下，二者生長量數(shù)據(jù)相近，因而產(chǎn)脂量也差異很小。

3 結(jié)論與討論

松屬群體家系間在胸徑、樹高、產(chǎn)脂力等方面都存在豐富的變異[21-23],而產(chǎn)脂力與胸徑、樹高等生長性狀間存在較高的正相關(guān)[24]。同徑級的產(chǎn)脂量不受密度和年齡的影響，即不同密度和不同年齡的馬尾松，同徑級的產(chǎn)脂量差異很小。產(chǎn)脂量與徑級呈正相關(guān)，隨著徑級的增大而增加，與前人研究結(jié)果相一致[25-28]。馬尾松過小徑級進(jìn)行采割松脂會嚴(yán)重影響林木的生長，過大徑級采割松脂又會造成資源的浪費(fèi)。結(jié)合以往的研究確定馬尾松采脂林達(dá)到18徑級就可以進(jìn)行采割松脂，實(shí)現(xiàn)松脂效益的最大化。樹高對產(chǎn)脂量的影響要低于胸徑和冠幅[3]，對產(chǎn)脂量的影響是伴隨著胸徑和冠幅的影響，產(chǎn)脂量隨著樹高的增高而增加。試驗(yàn)中只考慮了樹冠的大小，并未考慮樹冠的均勻性對產(chǎn)脂量的影響，需要在以后的試驗(yàn)中進(jìn)行驗(yàn)證。對4種樹體因子進(jìn)行相關(guān)系分析，相關(guān)性由大到小依次為：胸徑>冠幅>樹高>枝下高，相關(guān)系數(shù)依次為：0.749、0.686、0.545和-0.147，胸徑對產(chǎn)脂量的影響最大，反映出在生產(chǎn)中產(chǎn)脂林合理保留密度的重要性，同時，胸徑、冠幅、樹高和枝下高均可作為馬尾松高產(chǎn)脂優(yōu)樹選擇的參考指標(biāo)。

表4 不同年齡多重比較檢驗(yàn)Table 4 Multiple comparison of different ages

注：*表示存在顯著差異。

馬尾松產(chǎn)脂量與采脂年齡呈正相關(guān)，隨著年齡的增大而增加。年齡對產(chǎn)脂量的影響，是通過對胸徑、樹高、冠幅等方面的影響實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)轳R尾松年齡越大，意味著生長量更大，樹體各項(xiàng)指標(biāo)越好，因而產(chǎn)脂量也越高[4]。在生產(chǎn)實(shí)際中，采脂年齡過小進(jìn)行采割松脂對樹木影響較大，往往不能獲得較高的松脂效益，反而會造成林木生長的衰退，甚至死亡。綜合考慮生產(chǎn)成本及經(jīng)濟(jì)效益，目前一致認(rèn)為馬尾松采脂林在18 a開始采割松脂為宜[25]。

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