不同側溝深度和刺激劑對思茅松產(chǎn)脂量和樹脂道的影響

楊煥馨 石俊杰 楊春旺 黃玉喜 姜遠標 邱堅

摘要? 采用“V”字形下降式采脂法，割脂頻率為1 d 1次。設置不同側溝深度（傷及木質部2～3 mm和僅傷及韌皮部）和不同刺激劑（刺激劑D和刺激劑J）的組合處理。結果表明：不同側溝深度對產(chǎn)脂量和樹脂道數(shù)量均無顯著影響；同一側溝深度處理下，刺激劑D和刺激劑J處理能顯著增加產(chǎn)脂量，尤其是刺激劑J對僅傷及韌皮部的處理增脂效果最佳，增脂率達27%；添加刺激劑均能顯著促進新生樹脂道數(shù)量的增加，增長率在257%～398%；添加刺激劑處理能促進樹脂道數(shù)量增加，但單個樹脂道面積會減小。

關鍵詞? 思茅松；側溝深度；刺激劑；產(chǎn)脂量；樹脂道

中圖分類號? S791.24? 文獻標識碼? A ?文章編號? 0517-6611（2024）05-0128-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.031

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

The Effects of Different Side Gutter Depths and Stimulants on Resin Yield and Resin Ducts in Pinus kesiya var. langbianensis

YANG Huan-xin， SHI Jun-jie， YANG Chun-wang et al

（College of Materials and Chemical Engineering， Southwest Forestry University， Kunming， Yunnan 650224）

Abstract? The V-shaped descending tapping method was used with a tapping frequency of once per day. Different combinations of side gutter depths （reaching xylem at 2-3 mm depth and only reaching phloem） and stimulants （stimulant D and stimulant J） were tested. The results showed that different side gutter depths had no significant effects on resin yield and resin duct number;under the same side gutter depths， both Stimulant D and Stimulant J treatments significantly increased resin yield， especially Stimulant J which only reached phloem had the best yield promotion effect of 27%;both stimulants significantly promoted the increase in resin duct number in the 2022 growth ring， with growth rates ranging from 257% to 398%;stimulant application promoted resin duct number increase but decreased the size of individual resin ducts. In conclusion， stimulant J with wound only reaching phloem had the best yield promotion effect. Stimulant application increased resin duct number thereby enhancing resin yield， but decreased the size of individual resin ducts.

Key words? Pinus kesiya var.langbianensis;Side gutter? depth;Stimulant;Resin yield;Resin duct

基金項目? 云南省林業(yè)和草原科學院思茅松現(xiàn)代森林培育技術研發(fā)省創(chuàng)新團隊項目（202105AE160008）。

作者簡介? 楊煥馨（2000—），男，山東菏澤人，碩士研究生，研究方向：木材解剖。

*通信作者，教授，博士，從事生物質材料研究。

收稿日期? 2023-07-28；修回日期? 2023-08-23

思茅松（Pinus kesiya var.langbianensis）是云南主要的速生用材和產(chǎn)脂樹種，主要分布在云南南部和西部地區(qū)，為卡西亞松的地理變種。思茅松的松節(jié)油平均含量20%，最高可達32%，松節(jié)油中β-蒎烯含量高，為全國之最［1］。林木蓄積占云南省林地面積11%，擁有1×108 m3的蓄積量［2］。云南現(xiàn)已成為全國三大松脂主產(chǎn)區(qū)之一，產(chǎn)脂量達11萬t/a以上［3］。

松脂被認為是一種可以替代石油衍生物的可再生能源。例如，基于氫化松節(jié)油的新型打印機油墨或噴氣燃料等產(chǎn)品，正逐漸應用于實際生產(chǎn)中。相較于傳統(tǒng)的石油衍生物產(chǎn)品，這些松脂替代品的使用更加環(huán)保，具有更好的生態(tài)友好性。這些替代品的廣泛應用有助于減少對石油資源的依賴，同時也有助于降低環(huán)境污染的風險［4-5］。植物為了防范外界生物的侵害而積極進化出了多種防御機制。這些機制包括產(chǎn)生化學物質和物理障礙等多種防御手段，有效地抵抗外界生物的攻擊［6］。松脂是在樹木韌皮部和木質部的垂直和水平導管系統(tǒng)中產(chǎn)生和儲存的［7］。樹脂道在昆蟲攻擊前存在于樹中，作為一種誘導防御，在受傷或感染時產(chǎn)生樹脂［8］。樹脂道產(chǎn)生、儲存和運輸樹脂，是一種復雜的萜類混合物，既起物理防御作用，又起化學防御作用。樹脂道的數(shù)量、面積與幾種針葉樹種的生物抗性呈正相關［9］。

20世紀30年代，德國、蘇聯(lián)和美國使用刺激劑噴霧來提高樹脂產(chǎn)量，但直到1964年研究人員開發(fā)了一種黏稠糊狀的興奮劑，推廣了興奮劑糊狀物的使用，從而減少了使用噴霧劑產(chǎn)生的危害［10］。目前使用的主要糊劑基于不同比例的硫酸、鉀、水楊酸、乙烯利、苯甲酸、奈夫他林乙酸、百草枯、銅和2-氯乙基膦酸（CEPA）［11－15］。由于硫酸具有高腐蝕性，易對松脂造成污染，從而影響后期產(chǎn)品的加工，因此國內許多地方已禁止使用硫酸軟膏。

采脂是在活樹的樹干上制造傷口，并收集從樹脂道流出樹脂的活動［16］。傳統(tǒng)的采脂方法不僅要去除樹皮和形成層，還要深入木質部，對樹木生長和木材質量產(chǎn)生了很大影響［17－19］。研究人員開發(fā)了一種割面全愈合采脂技術，即在采脂時控制割面不深入木質部，使傷口能夠完全愈合，減少了對樹木的傷害，這項技術不僅有助于保護濕地松的生態(tài)環(huán)境，同時也提高了其資源利用效益［20－22］。結合國內外相關文獻，筆者使用側溝深入木質部和韌皮部2種方法，施加2種不同刺激劑，分析不同側溝深度和不同刺激劑對產(chǎn)脂量的協(xié)同影響，并觀察了新生樹脂道數(shù)量的變異情況，以期為采脂工作的可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 研究區(qū)概況

2022年8月選擇云南省普洱市思茅區(qū)南屏鎮(zhèn)林齡為20年的思茅松人工林場（100°89′99″E，22°82′02″N）。樣地地勢較為平坦，無病蟲害，海拔1.4 km，年平均氣溫17.9 ℃，年降雨量155.4 mm。

1.2? 試驗樣樹選擇及割脂方法

試驗選擇胸徑20 cm左右、長勢健壯、無病蟲害的90株思茅松作為試驗樣樹，并進行編號（表1）。根據(jù)中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標準《松脂采脂技術規(guī)程》，采用“V”字形下降式采脂法，采割間期為1 d 1次，割面均朝南，割面負荷率為40%，從1.5 m處開始采割；側溝深度分別為傷及木質部約2～3 mm和僅傷及韌皮部2種方法，側溝之間間隔5 cm營養(yǎng)帶，保證試驗結束后樹木的正常生長。使用收脂袋收集松脂，記錄6 d的產(chǎn)脂量。

1.3? 2種采脂刺激劑

該研究的2種刺激劑相比茉莉酸甲酯等類型的刺激劑價格更加低廉。施用方式采用霧狀噴霧的形式，僅在第1刀割口均勻噴灑約5 mL。

1.4? 割脂刀具

使用GXZP92-6-1型高效采脂刀［23］。

1.5? 思茅松樹脂道相關數(shù)據(jù)測量

在2023年4月，返回試驗樣地進行取樣，在“V”字形割面下方5 cm處取2 cm×2 cm×2 cm的樹干木質部樣品，用蒸餾水洗凈后放入配好的FAA固定液（組分包括甲醛、乙酸、70％乙醇）。最后，用植物傷口涂補劑密封取樣處傷口。將樣品帶回實驗室烘干，使用不同目數(shù)的砂紙打磨，直至橫切面光滑，在體式顯微鏡下拍照，在image J軟件下觀察各生長輪中樹脂道數(shù)量的變異情況。使用image J軟件測量單個樹脂道面積，每組測量50個樹脂道，測量方法參考IAWA針葉樹材顯微特征一覽表［24］。

1.6? 數(shù)據(jù)處理和分析

所得數(shù)據(jù)使用Excel 2021軟件進行統(tǒng)計學處理，運用SPSS 25.0對各組產(chǎn)脂量和樹脂道相關數(shù)據(jù)進行方差分析，并用Origin 2021繪圖。

2? 結果與分析

2.1? 產(chǎn)脂量

2.1.1? 不同測溝深度對產(chǎn)脂量的影響。

由表2可知，無刺激劑的情況下，割溝深度到達木質部采脂與到達韌皮部采脂的產(chǎn)脂量無明顯差異，其中深入木質部的單株平均產(chǎn)脂量為22.61 g，總產(chǎn)脂量為339.10 g；側溝到達韌皮部的單株平均產(chǎn)脂量為21.10 g，總產(chǎn)脂量為316.46 g。通過方差分析可知，深入木質部割脂和僅在韌皮部割脂單株產(chǎn)脂量之間無顯著差異（P>0.05）。

2.1.2? 同一刺激劑下不同側溝深度對產(chǎn)脂量的影響。

由表2可知，組3的單株平均產(chǎn)脂量為26.26 g，總產(chǎn)脂量為393.91 g，組4的單株平均產(chǎn)脂量為22.25 g，總產(chǎn)脂量為333.72 g；組3的單株平均產(chǎn)脂量是組4的1.2倍，方差分析結果表明，組3與組4間無顯著差異（P>0.05）。組5的單株平均產(chǎn)脂量為19.11 g，總產(chǎn)脂量為286.73 g，組6的單株平均產(chǎn)脂量為26.69 g，總產(chǎn)脂量為400.37 g；組6的單株平均產(chǎn)脂量是組5的1.4倍；方差分析結果表明，組5和組6之間的單株平均產(chǎn)脂量具有顯著差異（P<0.05）。

2.1.3? 同一側溝深度下不同刺激劑對產(chǎn)脂量的影響。

由表2可知，組3的單株平均產(chǎn)脂量是組5的1.4倍；方差分析顯示，組3和組5的單株平均產(chǎn)脂量有顯著差異（P<0.05）。組6的產(chǎn)脂量是組4的1.2倍，方差分析顯示，組4和組6的單株平均產(chǎn)脂量有顯著性差異（P<0.05）。

2.1.4? 不同刺激劑不同側溝深度對產(chǎn)脂量的影響。

由表2可知，組3和組6的單株平均產(chǎn)脂量未出現(xiàn)顯著差異（P>0.05）；組4和組5的單株平均產(chǎn)脂量也未出現(xiàn)顯著差異（P>0.05）；組4的總產(chǎn)脂量比組5多46.99 g。

2.1.5? 刺激劑篩選。

由表2可知，對于側溝深入木質部，刺激劑D的增脂率達到了16%，而刺激劑J卻起到了反作用，增脂率為-15%。對于側溝割到韌皮部，刺激劑J的增脂率達到了27%，刺激劑D增脂率僅有5%。

2.2? 生長輪中樹脂道數(shù)量差異

2.2.1? 不同側溝深度樹脂道數(shù)量差異。

由表3可知，2019—2021年生長輪中樹脂道數(shù)量并沒有明顯差異，在2022年生長輪中，組1的樹脂道數(shù)量為31.00個，組2的樹脂道數(shù)量為31.40個，并未出現(xiàn)顯著差異（P>0.05）。

2.2.2? 同一刺激劑下不同側溝深度樹脂道數(shù)量差異。

由表3可知，在2022年的生長輪中，組3的樹脂道數(shù)量為41.60個，組4的樹脂道數(shù)量為43.80個，方差分析可知，組3和組4之間的樹脂道數(shù)量不具有顯著差異（P>0.05）；組5的樹脂道數(shù)量為49.80個，組6的樹脂道數(shù)量為33.33個，組5的樹脂道數(shù)量是組6的1.5倍，方差分析可知，組5和組6之間的樹脂道數(shù)量無顯著差異（P>0.05）。

2.2.3? 同一側溝深度下不同刺激劑樹脂道數(shù)量差異。

在2022年的生長輪中（表3），組5的樹脂道數(shù)量是組3的1.2倍；組4的樹脂道數(shù)量是組6的1.3倍。

2.2.4? 不同刺激劑不同側溝深度對產(chǎn)脂量的影響。

在2022年的生長輪中，組3的樹脂道數(shù)量是組6的1.2倍，組5的樹脂道數(shù)量是組4的1.1倍（表3）。

2.2.5? 新生樹脂道增長率。

2019—2021年樹脂道數(shù)量未出現(xiàn)明顯變化，相比于2021年，2022年組1～組6的新生樹脂道的增長率分別為204%、107%、271%、259%、398%和257%；施加刺激劑組別的增長率均達到了250%以上（圖1）。

2.3? 新生單個樹脂道面積變異分析

從2022年各組新生單個樹脂道面積分析，組1和組2的單個樹脂道的平均值為45 029和46 672 μm2，組3～組6分別為34 366、34 442、31 446和33 304 μm2，不添加刺激劑的單個樹脂道面積平均值達到了45 000 μm2以上，添加刺激劑的組3～組6的單個樹脂道面積均在35 000 μm2以下。方差分析表明，相比于未添加刺激劑的分組，添加刺激劑后的樹脂道面積均出現(xiàn)了顯著減?。≒<0.05）（圖2）。

3? 結論與討論

該研究結果表明，在思茅松采脂過程中，不同側溝深度對產(chǎn)脂量和樹脂道數(shù)量并無顯著影響。僅傷及韌皮部可以充分采集松脂，過多深入木質部不僅難以提高產(chǎn)脂量，也會對樹木生長造成一定損傷。而在相同側溝深度條件下，添加刺激劑D和刺激劑J處理能夠顯著提高思茅松的產(chǎn)脂量。特別是刺激劑J處理僅傷及韌皮部組，增脂效果最佳，產(chǎn)脂量比對照組提高27%。這表明韌皮部采脂與刺激劑相結合能促進樹脂合成和分泌，并可以減小對思茅松的傷害。其機制可能是在機械創(chuàng)傷后施加的這些化學刺激劑誘導活細胞的緩慢壞死，有利于剩余活細胞分泌更多松脂［25］。

由于在2022年8月對試驗樣地進行了采脂試驗，觸發(fā)了試驗樣株的防御機制，使2022年生長輪中的新生樹脂道增多。試驗表明，機械刺激和化學刺激均能使樹脂道的數(shù)量增加，施加刺激劑的增長率高達257%～398%，不施加刺激劑的樹脂道增長率僅在107%～204%。樹脂道作為運輸和儲存樹脂的通道，其數(shù)量的增加有利于樹脂的合成和分泌，也從側面解釋了產(chǎn)脂量的提高。但是，添加刺激劑處理后單個樹脂道的面積較對照組明顯縮小，這可能是樹脂道數(shù)量增加后，單個樹脂道面積縮小，以達到資源重新分配的平衡。

綜上所述，該研究結果表明，采用刺激劑J輔助韌皮部采脂，可以獲得較高的思茅松產(chǎn)脂量。其機制可能與促進樹脂道再生密切相關。采用適宜的刺激劑輔助韌皮部采脂，不僅能提高產(chǎn)脂量，也能減少對樹木的傷害，實現(xiàn)松脂資源的可持續(xù)高效利用。這對指導思茅松等針葉樹采脂實踐，實現(xiàn)松脂高效及可持續(xù)生產(chǎn)具有重要意義。

參考文獻

［1］ 徐明艷，鄧桂香，凌萬剛.思茅松良種利用方法的探討［J］.種子，2012，31（8）：95-96，101.

［2］ 翁海龍，陳宏偉，段安安.思茅松高產(chǎn)脂優(yōu)樹選擇［J］.西北林學院學報，2010，25（3）：71-74，79.

［3］ 董靜曦，林麗華，劉平，等.中國松香產(chǎn)區(qū)松脂資源比較分析［J］.西南林學院學報，2010，30（1）：73-79.

［4］ ALONSO-ESTEBAN J I，CAROCHO M，BARROS D，et al.Chemical composition and industrial applications of Maritime pine（Pinus pinaster Ait.）bark and other non-wood parts［J］.Reviews in environmental science and bio/technology，2022，21（3）：583-633.

［5］ BOLONIO D，SNCHEZ-CANALES M，JIMNEZ-OYOLA S，et al.Techno-economic，life cycle，and environmental cost assessment of biojet fuel obtained from Pinus pinaster by turpentine hydrogenation［J］.Sustainable energy & fuels，2022，6（10）：2478-2489.

［6］ AGRIOS G N.How plants defend themselves against pathogens［M］//AGRIOS G N.Plant pathology.Fifth Edition.Amsterdam：Elsevier Inc.，2005：207-248.

［7］ CABRITA P.A model for resin flow［M］//RAMAWAT K G，EKIERT H M，GOYAL S.Plant cell and tissue differentiation and secondary metabolites：Fundamentals and applications.Cham：Springer，2021：117-144.

［8］ FRANCESCHI V R，KROKENE P，CHRISTIANSEN E，et al.Anatomical and chemical defenses of conifer bark against bark beetles and other pests［J］.New phytologist，2005，167（2）：353-376.

［9］ VZQUEZ-GONZLEZ C，ZAS R，ERBILGIN N，et al.Resin ducts as resistance traits in conifers：Linking dendrochronology and resin-based defences［J］.Tree physiology，2020，40（10）：1313-1326.

［10］ PARHAM M R.Stimulation of oleoresin yield in conifers［J］.Outlook on agriculture，1976，9（2）：76-81.

［11］ FLLER T N，DE LIMA J C，DE COSTA F D，et al.Stimulant paste preparation and bark streak tapping technique for pine oleoresin extraction［M］//FETT-NETO A G.Biotechnology of plant secondary metabolism：Methods and protocols.Totowa：Humana Press，2016：19-26.

［12］ NEIS F A，DE COSTA F，F(xiàn)LLER T N，et al.Biomass yield of resin in adult Pinus elliottii Engelm.trees is differentially regulated by environmental factors and biochemical effectors［J］.Industrial crops and products，2018，118：20-25.

［13］ DA SILVA RODRIGUES-CORRA K C，DE LIMA J C，F(xiàn)ETT-NETO A G.Oleoresins from pine：Production and industrial uses［M］//RAMAWAT K G，MRILLON J M.Natural products：Phytochemistry，botany and metabolism of alkaloids，phenolics and terpenes.Berlin：Springer，2013：4037-4060.

［14］ SILVERMAN F P，PETRACEK P D，F(xiàn)LEDDERMAN C M，et al.Salicylate activity.1.Protection of plants from paraquat injury［J］.Journal of agricultural and food chemistry，2005，53（25）：9764-9768.

［15］ MIJOME A G，CHAMORRO E M，BLANCO E F，et al.Análisis de producciones y rendimientos del sistema de resinación de pica de corteza con estimulación química de doble cara ancha en masas de Pinus pinaster Ait.cuyo objetivo principal es la producción de madera［J］.Recursos rurais，2020（16）：5-10.

［16］ SHARMA S C，PRASAD N，PANDEY S K，et al.Status of resin tapping and scope of improvement：A review［J］.Agricultural mechaniza in Asia，Africa and Latin，2018，49（3）：16-26.

［17］ CHEN F，YUAN Y J，YU S L，et al.Influence of climate warming and resin collection on the growth of Masson pine（Pinus massoniana）in a subtropical forest，southern China［J］.Trees，2015，29（5）：1423-1430.

［18］ RODRIGUES K C S，AZEVEDO P C N，SOBREIRO L E，et al.Oleoresin yield of Pinus elliottii plantations in a subtropical climate：Effect of tree diameter，wound shape and concentration of active adjuvants in resin stimulating paste［J］.Industrial crops and products，2008，27（3）：322-327.

［19］ ZENG X M，NI P，LI Y，et al.Short-term resin tapping activities had a minor influence on physiological responses recorded in the tree-ring isotopes of Chinese pine（Pinus tabuliformis）［J］.Dendrochronologia，2021，70：1-8.

［20］ 郭志文，曾廣建，彭招蘭，等.濕地松皮層橫割采脂技術研究［J］.江西林業(yè)科技，2012（2）：2-7.

［21］ 劉大椿，周日巍，雷海，等.濕地松割面全愈合采脂技術的研究［J］.南方林業(yè)科學，2015，43（3）：57-59.

［22］ 周永擁.濕地松皮層橫割采脂技術探析［J］.綠色科技，2014（7）：113-114.

［23］ 常新民.淺談GXZP92-6-1型高效采脂刀［J］.廣西林業(yè)科學，1998，27（2）：103-104.

［24］ 姜笑梅，殷亞方，劉曉麗，等.IAWA針葉樹材顯微特征一覽表（續(xù)完）［J］.木材工業(yè)，2005，19（3）：46-47.

［25］ WOLTER K E，PETERS W J，ROBERTS D R，et al.Process for increasing oleoresin synthesis in Pinus species：US4203253［P］.1980-05-20.