摘 要:【目的】研究馬尾松組培苗幼林產(chǎn)脂量與生長性狀間的變化規(guī)律和松脂主要組分及含量特征,為馬尾松早期利用和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)脂用原料林培育提供試驗(yàn)依據(jù)?!痉椒ā恳?年生馬尾松組培苗人工林為研究對象,設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地開展采脂試驗(yàn),測定胸徑和樹高,計(jì)算單株材積和產(chǎn)脂量,進(jìn)行不同徑級(樹高級)間的產(chǎn)脂量比較分析,并擬合產(chǎn)脂量與徑級和樹高方程;通過氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC/MS)檢測松脂樣品主要化學(xué)組分和含量?!窘Y(jié)果】7年生馬尾松組培苗幼林平均產(chǎn)脂量為15.9 g·d-1·株-1。不同徑級產(chǎn)脂量間差異顯著(P<0.05),隨林木徑級增大產(chǎn)脂量隨之增加,呈一元線性關(guān)系(R2=0.99);不同樹高級產(chǎn)脂量隨樹高增大而增加,呈冪函數(shù)關(guān)系(R2=0.98)。胸徑、樹高和材積與產(chǎn)脂量間相關(guān)性極顯著(P<0.01),可以實(shí)現(xiàn)同步改良。7年生馬尾松組培苗幼林單位面積可采脂林木數(shù)量和產(chǎn)脂量分別是同等條件下實(shí)生苗林分的1.9倍和1.8倍。在40%的強(qiáng)度下,采脂對林木生長的影響尚未表現(xiàn)出明顯差異。兼顧產(chǎn)脂量和生長性狀,馬尾松組培苗幼林起始采脂徑級以18 cm徑級為宜。從組培苗林分松脂樣品中共檢出α-蒎烯、β-蒎烯、長葉烯、石竹烯、海松酸、山達(dá)海松酸、樅酸等單萜、倍半萜和二萜類化學(xué)物質(zhì)22種,其主要組分及含量與常規(guī)經(jīng)營中齡以上馬尾松林分松脂基本一致?!窘Y(jié)論】該立地條件下營造的7年生馬尾松組培苗幼林產(chǎn)脂量、松脂品質(zhì)已基本滿足行業(yè)需求,在規(guī)范采脂的前提下可對其進(jìn)行生產(chǎn)性采脂利用。采用馬尾松組培苗造林在提早采脂和增加單位面積松脂產(chǎn)量方面具有較大的優(yōu)勢和潛力,為實(shí)現(xiàn)馬尾松的早期化利用和松脂原料林的高質(zhì)量培育提供了新的選擇。
關(guān)鍵詞:馬尾松;早期采脂;產(chǎn)脂量;松脂成分;組培苗
中圖分類號:S722.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1673-923X(2024)04-0009-09
基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(32260381,31960311);廣西科技計(jì)劃項(xiàng)目(2023GXNSFAA026449);廣西林業(yè)科技推廣示范項(xiàng)目(桂林科研[2021]3號)。
Analysis on resin collection test of young forest of Pinus massoniana tissue culture seedlings
WANG Yin1, FU Jun2, YAO Ruiling1, ZHAI Zhanggui2, ZHENG Shenglian2
(1. Guangxi Forestry Research Institute, Nanning 530002, Guangxi, China; 2. Guangxi State-owned Paiyangshan Forest Farm, Ningming 532500, Guangxi, China)
Abstract:【Objective】The variation law of resin yield and growth traits of Pinus massoniana tissue culture seedlings and the main components and contents of characteristics of resin were studied to provide experimental basis for the early utilization of P. massoniana and the cultivation of high-yield and high-quality resin raw material forest.【Method】Taking 7-year-old P. massoniana tissue culture seedling plantation as the research object, a standard plot was set up to carry out the resin tapping test, the DBH and tree height were measured, the volume and resin yield per plant were calculated, the resin yield among different diameter classes (tree height) was compared and analyzed, and the equation of resin yield with diameter class and tree height was fitted. The main chemical components and contents of resin samples were detected by gas chromatograaphy/mass spectrometry (GC/MS).【Result】The average resin yield of 7-year-old P. massoniana tissue culture seedlings plantation was 15.9 g/d·plant. There were significant differences in lipid yield among different diameter classes (P<0.05), and the lipid yield increased with the increase of tree diameter class, showing a linear relationship (R2=0.99). The average resin yield of different trees height classes increased with the increase of tree height, showing a power function relationship (R2=0.98). The correlation between DBH, tree height, volume and resin yield was extremely significant(P<0.01), which could achieve synchronous improvement. The number of resin-recoverable trees per unit area and resin yield per unit area of P. massoniana tissue culture seedling plantation were 1.9 times and 1.8 times that of seedlings stand under the same conditions, respectively. At 40% intensity, the effect of resin tapping on forest growth had not shown significant difference. Taking into account the resin yield and growth traits, the initial resin collection diameter grade of young forest of P. massoniana tissue culture seedlings should be 18.0 cm diameter class. A total of 22 kinds of monoterpenes, sesquiterpenes and diterpenes such as α-pinene, β-pinene, longifolene, caryophyllene, pimaric acid, sadapimaric acid and abietic acid were detected from the pine resin samples of tissue culture seedlings. The main components and contents of pine resin in tissue culture seedling stand were basically the same as those of pine resin in the middle-age and above P. massoniana stand.【Conclusion】The resin yield and resin quality of 7-year-old tissue culture seedlings of P. massoniana under the site conditions have basically met the needs of the industry. Under the premise of standardized resin collection, it can be used for productive resin collection. The afforestation of P. massoniana tissue culture seedlings has great advantages and potential in early resin extraction and increasing the yield of resin per unit area, which provides a new choice for the early utilization of P. massoniana and the high-quality cultivation of pine resin raw material forest.
Keywords: Pinus massoniana; early resin tapping; resin yield; resin components; tissue culture seedlings
松脂是松類樹種通過光合作用形成的產(chǎn)物,屬可再生資源,主要含有松節(jié)油(單萜和倍半萜)和松香(二萜),常作為重要的工業(yè)原料被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、涂料、電子、印刷等行業(yè)[1]。松脂及其產(chǎn)品加工在中國南方林業(yè)產(chǎn)業(yè)和縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。馬尾松Pinus massoniana分布于中國17個(gè)?。▍^(qū)、市),不但可生產(chǎn)木材,同時(shí)也是松脂生產(chǎn)的主要樹種,由于其松脂化學(xué)成分獨(dú)特且不可替代,因而逐漸成為最具有特色的林產(chǎn)品。馬尾松松香在國際松香市場享有很高的聲譽(yù),隨著社會(huì)需求的不斷增大,為進(jìn)一步提高馬尾松松脂產(chǎn)量,保障松脂產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,研究人員在不同層面開展了大量研究。安寧等[2-3]探討了不同保留密度、施肥組合對馬尾松產(chǎn)脂量的影響,分析了徑級與產(chǎn)脂量、松脂成分間的相互關(guān)系,初步確定高產(chǎn)脂林分培育較適合的密度、施肥技術(shù)組合和起始采割徑級。李晨燕[4]通過分析不同年齡馬尾松林分首次采脂時(shí)間對生長和經(jīng)營收益的影響,確定了馬尾松材脂兩用林的首次采脂時(shí)間。楊章旗[5]比較了不同年齡桐棉種源和古蓬種源馬尾松林分產(chǎn)脂量和組分差異,探討不同種源最適采脂年齡、松香最佳品質(zhì)年齡和松脂原料林培育模式。覃冀等[6]、王胤等[7]分別對馬尾松采脂林的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析評價(jià),為馬尾松脂用原料林經(jīng)營決策制定提供了重要參考。此外,研究者們還從遺傳因子[8]、樹體因子[9]、生態(tài)因子[10]、采脂技術(shù)[11]等各個(gè)方面對馬尾松松脂產(chǎn)量的影響因素進(jìn)行了探討。廣西是馬尾松主產(chǎn)區(qū),松脂產(chǎn)業(yè)已成為廣西的資源優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)和“特色產(chǎn)業(yè)”。生產(chǎn)上采脂通常在林齡較大馬尾松林分中進(jìn)行,但受經(jīng)營方式粗放、樹種結(jié)構(gòu)不合理和造林面積日益減少等因素綜合影響[12],馬尾松松脂原料的正常供應(yīng)已無法保障。在此背景之下,對馬尾松進(jìn)行提早采脂利用,擴(kuò)大和延長其利用周期,是保障松脂產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要有效途徑。此前,課題組曾對馬尾松組培苗試驗(yàn)林幼齡期生長性狀進(jìn)行了研究報(bào)道[13-14],但其產(chǎn)脂性狀方面的表現(xiàn)尚不清楚。鑒于此,本研究以7年生馬尾松組培苗試驗(yàn)林為對象開展采脂試驗(yàn),對其生長性狀、松脂產(chǎn)量和主要松脂組分進(jìn)行測定與分析,旨在為馬尾松早期開發(fā)利用和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)脂用原料林培育提供參考。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)林概況
試驗(yàn)林位于廣西壯族自治區(qū)國有派陽山林場鴻鴣分場,低山地貌,腐殖質(zhì)厚2 cm,土層厚度85~150 cm,石粒含量約10%~15%,成土母巖為砂巖,土壤為赤紅壤,海拔360~500 m,年均降水量1 200 mm,年平均氣溫22.1 ℃。2015年,采用桐棉種源馬尾松優(yōu)良林分篩選的優(yōu)良單株種子培育的組培苗(苗齡0.5 a)和同齡實(shí)生苗營造試驗(yàn)林[14]。造林面積3.33 hm2,株行距2 m×3 m(1 665 株/hm2),整地規(guī)格為50 cm×50 cm×50 cm,每穴施入250.0 g磷肥作為基肥。造林后每年鏟草撫育1次、砍草2次直至郁閉,連續(xù)兩年追施復(fù)合肥300 g/株。7年生試驗(yàn)林保存率約為90.0%,組培苗平均胸徑15.5 cm,平均樹高10.03 m,實(shí)生苗平均胸徑12.2 cm,平均樹高8.23 m。試驗(yàn)林除按常規(guī)進(jìn)行護(hù)林防火、病蟲害防治和修枝外,尚未開展其他經(jīng)營措施。
1.2 試驗(yàn)方法
1.2.1 生長測定
2022年6月,在試驗(yàn)林內(nèi)組培苗區(qū)域設(shè)置6塊面積為20 m×20 m的樣地,其中3塊用于開展采脂試驗(yàn),另外3塊不采脂(CK1),在實(shí)生苗區(qū)域設(shè)置3塊相同面積樣地(CK2)。各樣地間間隔1~2行,樣地立地條件基本一致。使用測樹圍尺、測高儀(Vertex IV)對樣地內(nèi)樹木測定胸徑(精度0.1 cm)和樹高(精度0.01 m),并逐一掛牌編號。當(dāng)年12月,在各樣地內(nèi)按照編號復(fù)測每株林木的胸徑和樹高。單株材積計(jì)算采用二元材積公式:
1.2.2 松脂采集
樣地設(shè)置當(dāng)年的7—9月天氣無雨時(shí),在采脂樣地內(nèi)對徑級達(dá)到10 cm以上的林木進(jìn)行采脂,采脂強(qiáng)度統(tǒng)一為40%,其余按照廣西馬尾松采脂技術(shù)規(guī)程[15]進(jìn)行。每天采割1刀,視天氣狀況每月采割20~25刀,每月按林木編號分別單株收脂稱重1次(0.1 g)。連續(xù)采割3個(gè)月,于9月底時(shí)結(jié)束試驗(yàn),在最后一批收獲的松脂中取新鮮混合樣品,用水和塑料瓶密封后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行成分分析。由于實(shí)生苗區(qū)域林木整體較小,本試驗(yàn)中并未對其進(jìn)行采脂,參考文獻(xiàn)[16]中7 a時(shí)產(chǎn)脂量數(shù)據(jù)對其14 cm及以上徑級林木產(chǎn)脂量進(jìn)行推算。
1.2.3 松脂成分分析
松脂成分分析在廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院林化所進(jìn)行,利用美國BRUKER公司生產(chǎn)的 TQ456氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀自帶的質(zhì)譜檢索系統(tǒng)和文獻(xiàn)確定松脂主要化學(xué)成分,再通過氣相色譜峰面積歸一化法確定各成分的相對百分含量。
1.2.4 數(shù)據(jù)分析處理
根據(jù)生長性狀,以2 cm為1個(gè)徑級、1 m為1個(gè)樹高級分別統(tǒng)計(jì)各徑級(樹高級)產(chǎn)脂量,每一徑級(樹高級)為1個(gè)處理,分析不同月份間和不同處理間產(chǎn)脂量的差異,然后擬合平均產(chǎn)脂量與徑級(樹高級)的關(guān)系方程(決定系數(shù)R2最大,P值最小為最優(yōu))。采用Office 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖,使用SPSS 27.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行方差分析、Duncan’s多重比較和方程擬合。
2 結(jié)果與分析
2.1 林木胸徑對產(chǎn)脂量的影響
從圖1-a可以看出,林齡7年生的馬尾松組培苗林木胸徑主要分布于10~22 cm徑級,其林木產(chǎn)脂量為8.03~25.7 g·d-1·株-1(平均產(chǎn)脂量15.9 g·d-1·株-1),不同徑級林木間產(chǎn)脂量具有顯著的差異(P<0.05),平均產(chǎn)脂量隨林木徑級增大而增加,即產(chǎn)脂量與徑級正相關(guān)。進(jìn)一步通過數(shù)學(xué)手段擬合徑級和產(chǎn)脂量的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)整體呈現(xiàn)為明顯的線性趨勢(y=1.529 1x- 7.812 9,R2=0.99,P=0.000 1)(圖1b)。圖1b還顯示,18~22 cm徑級林木產(chǎn)脂量為20.3~25.7 g·d-1·株-1(平均產(chǎn)脂量23.1 g·d-1·株-1),徑級間無顯著的差異(P>0.05),此3徑級,尤其是20 cm和22 cm徑級的林木產(chǎn)脂量與16 cm及以下徑級的產(chǎn)脂量具有顯著的差異(P<0.05),即7年生馬尾松組培苗試驗(yàn)林,林木胸徑以達(dá)18 cm及以上徑級時(shí)開始采脂為宜。此外,采脂月份間,產(chǎn)脂量整體呈現(xiàn)9月的>8月的>7月的,也許與月份間的氣候變化有關(guān)。
表1顯示,7年生組培苗林分內(nèi)可采脂林木徑級分布范圍較實(shí)生苗林分(CK2)更大,其總數(shù)量提高了126.6%。在相同徑級條件下,除14 cm徑級外,組培苗林分內(nèi)16 cm及以上徑級可采脂林木數(shù)量均大幅度超過實(shí)生苗林分,最低相差1.9倍,徑級越大二者可采脂林木數(shù)量差距越大。同時(shí),由于可采脂林木數(shù)量增加,16~22 cm徑級單位面積產(chǎn)脂量大幅度超過實(shí)生苗林分,最低提升1.3倍,徑級越大提升倍數(shù)越大,林分單位面積總產(chǎn)脂量提高了1.8倍。組培苗林分生長迅速,大徑級林木數(shù)量較多,在提早采脂和松脂增產(chǎn)方面較實(shí)生苗更具優(yōu)勢和潛力。
2.2 林木樹高對產(chǎn)脂量的影響
從圖2a可知,7年生馬尾松組培苗林木樹高主要分布于8~12 m樹高級,其林木產(chǎn)脂量為9.4~22.3 g/d·株,部分樹高級間產(chǎn)脂量差異顯著(P<0.05),平均產(chǎn)脂量隨林木樹高增大而增加,即產(chǎn)脂量與樹高正相關(guān)。對樹高級與產(chǎn)脂量關(guān)系進(jìn)行函數(shù)擬合,發(fā)現(xiàn)主要呈冪函數(shù)趨勢(y=2.386 7x1.833 4,R2=0.92,P=0.009 2)(圖2b)。從圖2b還可看出,8~10 m樹高級間產(chǎn)脂量提升幅度較大(9.4~18.5 g·d-1·株-1,P<0.05),而10~12 m樹高級間產(chǎn)脂量無顯著的差異(18.5~22.3 g·d-1·株-1,P>0.05)。采脂月份間產(chǎn)脂量趨勢亦整體呈現(xiàn)為9月>8月>7月。
2.3 主要生長性狀與產(chǎn)脂量的相關(guān)性分析
胸徑、樹高和材積是反映樹木生長狀況的3個(gè)重要調(diào)查因子,為明確3個(gè)生長指標(biāo)與產(chǎn)脂量之間的關(guān)系,進(jìn)行了Pearson相關(guān)分析(表2)。從表2可以看出,馬尾松組培苗林木胸徑、樹高和材積等主要生長性狀與產(chǎn)脂量的相關(guān)性極顯著(P<0.01)。其中,材積與產(chǎn)脂量相關(guān)性最高,相關(guān)系數(shù)為0.766,胸徑與產(chǎn)脂量的相關(guān)性次之,相關(guān)系數(shù)為0.762,樹高與產(chǎn)脂量的相關(guān)性最低,相關(guān)系數(shù)為0.545。說明樹干粗壯、樹體高大的林木,其產(chǎn)脂量通常較高,這為馬尾松多目標(biāo)性狀遺傳改良提供了可能。
2.4 采脂對林分主要生長性狀的影響
從表3可以看出,組培苗區(qū)域采脂樣地和對照樣地(CK1,未采脂)內(nèi)林木胸徑、樹高和單株材積等指標(biāo)在采脂前后均存在明顯差異(P<0.05)。采脂樣地內(nèi)林木采脂后的胸徑、樹高和單株材積分別為16.5 cm、10.71 m和0.121 0 m3,生長量分別為1.0 cm、0.68 m和0.020 2 m3,比采脂前分別增加了6.5%、6.8%和20.0%;對照樣地(CK1,未采脂)內(nèi)林木采脂后的胸徑、樹高和單株材積分別為16.5 cm、10.45 m和0.118 3 m3,生長量分別為1.2 cm、0.90 m和0.022 3 m3,比采脂前分別增加了7.8%、9.4%和23.2%。兩相比較,雖然采脂樣地內(nèi)林木采脂后胸徑、樹高和材積生長量比未采脂對照樣地(CK1)分別降低了1.3、2.6和3.2個(gè)百分點(diǎn),這可能意味著采脂對林木生長產(chǎn)生了影響,林分生長勢開始減弱。但進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),采脂樣地林木采脂后的胸徑、樹高和材積等生長指標(biāo)及其生長量與未采脂對照樣地(CK1)間差異并不顯著(P>0.05),林木生長表現(xiàn)良好(圖3)。
2.5 松脂成分特性分析
從圖3可以看出,7年生馬尾松組培苗林分松脂新鮮,顏色雪白,內(nèi)部不含黃色塊狀松脂,近似呈半流體狀態(tài),幾乎無機(jī)械雜質(zhì),從外觀上看整體質(zhì)量符合一級或特級松脂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[17]。
采集各徑級林木新鮮松脂混合樣品進(jìn)行定性和定量分析,發(fā)現(xiàn)7年生馬尾松組培苗林分松脂主要成分包含了α-蒎烯、海松酸等20多種化合物(表4)。松節(jié)油中主要成分包含α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯等15種化合物,總相對含量達(dá)到94.7%。其中,α-蒎烯相對含量最高,達(dá)到58.3%,長葉烯含量次之,為19.42%,對傘花烴含量最低,僅為0.05%。松香中主要成分包括海松酸、異海松酸、樅酸等二萜類化合物,總相對含量為94.4%。其中,樅酸相對含量最高,達(dá)到37.49%,其次為長葉松酸+左旋海松酸,含量為22.54%,異海松酸含量最低,為0.47%。樅酸型樹脂酸(長葉松酸+左旋海松酸、樅酸和新樅酸)含量達(dá)到77.7%,遠(yuǎn)高于海松酸型樹脂酸(海松酸、山達(dá)海松酸和異海松酸)含量(10.1%),是馬尾松組培苗林木松香中最主要的組成部分。松節(jié)油中的α-蒎烯和松香中樅酸型樹脂酸含量高,是馬尾松松脂的主要特征[3,8,18]。
對7年生馬尾松組培苗林木松脂主要成分含量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)成分間相關(guān)性并不明顯,僅少數(shù)幾個(gè)單萜和倍半萜化合物相關(guān)性顯著(P<0.05)(表5)。由表5可知,α-蒎烯含量與β-蒎烯含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.949,與長葉烯、石竹烯呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)分別為-0.915和-0.872;β-蒎烯含量與長葉烯含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為-0.858,與石竹烯含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為-0.760;長葉烯與石竹烯呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.939。α-蒎烯與β-蒎烯相關(guān)性最強(qiáng),其次為長葉烯與石竹烯。各成分間相關(guān)關(guān)系,為多目標(biāo)高附加值成分優(yōu)良原料的選擇提供了參考依據(jù),在馬尾松脂用性狀改良方面具有現(xiàn)實(shí)意義。
3 結(jié)論與討論
3.1 討 論
本研究通過對7年生馬尾松組培苗試驗(yàn)林開展采脂試驗(yàn),初步掌握了幼齡期無性系化林分生長性狀、產(chǎn)脂量間的變化規(guī)律和松脂主要成分的特性。研究結(jié)果顯示,7年生馬尾松組培苗林分不同徑級(樹高級)間產(chǎn)脂量隨徑級(樹高級)增大而增加,分別呈現(xiàn)一元線性趨勢(R2=0.99,P=0.000 1)和冪函數(shù)趨勢(R2=0.92,P=0.009 2),采脂月份間產(chǎn)脂量整體表現(xiàn)為9月的>8月的>7月的。綜合產(chǎn)脂量、生長性狀考慮,選擇胸徑達(dá)到18 cm徑級以上樹木采脂可獲得良好的效果。上述結(jié)果與安寧等[3]、郭飛等[16]的研究結(jié)論類似。有研究表明,在相同徑級,馬尾松林木的生理年齡對產(chǎn)脂量無顯著影響[16,19],決定林分松脂產(chǎn)量的關(guān)鍵因素是單位面積上可采脂林木數(shù)量和單株產(chǎn)脂量[6]。本研究7年生馬尾松組培苗幼林平均產(chǎn)脂量(15.9 g·d-1·株-1)、14~22 cm各徑級平均產(chǎn)脂量(13.9~25.7 g·d-1·株-1)與廣西15~20年生常規(guī)經(jīng)營馬尾松相當(dāng)[19],且單位面積可采脂林木數(shù)量比同齡實(shí)生苗林分提升了1.9倍以上。說明盡管7年生馬尾松組培苗林分尚處于幼林階段,但其產(chǎn)脂能力已基本能滿足生產(chǎn)需求,在提早采脂和增加林分產(chǎn)脂量方面展現(xiàn)出更大的優(yōu)勢和潛力。進(jìn)一步對馬尾松組培苗林分生長性狀與產(chǎn)脂量的關(guān)系進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)胸徑、樹高和材積等生長指標(biāo)與產(chǎn)脂量間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系[20],相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)為材積(0.766)>胸徑(0.762)>樹高(0.545)。材積與產(chǎn)脂量相關(guān)性最大,說明高生長與高產(chǎn)脂并不沖突,生長迅速的種質(zhì)其產(chǎn)脂能力可能通常也較強(qiáng),這為兼具高產(chǎn)脂和高生長等多性狀優(yōu)異種質(zhì)的選擇提供了可能。同時(shí),胸徑與材積和產(chǎn)脂量兩個(gè)性狀的相關(guān)性都較為緊密,而林木胸徑大小是決定產(chǎn)脂量高低的關(guān)鍵因子[9,19],其生長又更多受到林分密度效應(yīng)的制約[21]。因此,在培育松脂原料林時(shí),要優(yōu)先選擇遺傳品質(zhì)優(yōu)良種質(zhì)繁育的苗木,重視不同立地條件、林分不同發(fā)育階段造林密度和保留密度等經(jīng)營措施的優(yōu)化組合,建立配套高效定向培育技術(shù),以保障馬尾松松脂的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。
大量研究表明采脂會(huì)對林木胸徑、樹高和材積等生長性狀產(chǎn)生抑制作用[22-25],特別是隨著采脂強(qiáng)度的增大,林木生長受影響程度越大[11]。幼齡期的樹木處于速生階段,生理代謝較為旺盛,對其進(jìn)行采脂可能會(huì)對生長更為不利[23]。由于馬尾松實(shí)生苗早期生長緩慢,幼齡期可采脂林木較少,林分產(chǎn)脂量不高[16],因此實(shí)際生產(chǎn)中很少對馬尾松幼林進(jìn)行采脂利用。本研究中馬尾松組培苗林分采脂強(qiáng)度控制為40%,雖然采脂后的樹木胸徑、樹高和材積等生長指標(biāo)比采脂前下降了1.3~3.2個(gè)百分點(diǎn),但與未采脂林木(CK1)相比生長指標(biāo)間差異卻并不顯著。這可能與采脂時(shí)間較短,馬尾松組培苗早期生長迅速[13-14],采脂后恢復(fù)速度較快有關(guān)。徐慧蘭等[26]研究表明,采脂強(qiáng)度為40%時(shí),早期采脂對8~11年生馬尾松生長和材性的影響較小,樹木經(jīng)連續(xù)多年采脂均生長旺盛,自身恢復(fù)勢大于采脂導(dǎo)致的損失。該結(jié)論與本研究研究結(jié)果相一致,說明在采脂強(qiáng)度為40%的前提下,林木生長受采脂影響較小,對7年生馬尾松組培苗幼林進(jìn)行采脂利用是可行的。
目前,生產(chǎn)中很少對松脂進(jìn)行直接利用,大多數(shù)都是將其分離成松節(jié)油和松香后,開展精深加工對其化學(xué)組分進(jìn)行精細(xì)化高附加值利用。如將松節(jié)油單離后得到的α-蒎烯、β-蒎烯等用作食品添加劑或增黏劑[27],將松香中的樅酸、去氫樅酸等樹脂酸經(jīng)分離純化后作為化學(xué)合成原料,廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥和醫(yī)藥等行業(yè)[28]。松脂中所含化學(xué)組分和含量與其品質(zhì)、利用價(jià)值密切相關(guān)。因此,7年生馬尾松組培苗幼林松脂的品質(zhì)如何是一個(gè)值得關(guān)注的問題。通過對其松脂化學(xué)組分進(jìn)行定性和定量分析,發(fā)現(xiàn)松節(jié)油中各組分及含量與14~20年生廣西馬尾松松節(jié)油主要成分和含量[29]相當(dāng),松香中各樹脂酸組分及含量與廣西馬尾松松香標(biāo)準(zhǔn)樣品[30]基本一致。由此說明,7年生馬尾松組培苗幼林松脂主要成分及含量與常規(guī)經(jīng)營中齡以上馬尾松松脂差異不大,其品質(zhì)已基本能滿足生產(chǎn)利用。有研究表明,馬尾松松脂部分組分間存在一定的相關(guān)性[31-33]。本試驗(yàn)中α-蒎烯、β-蒎烯、長葉烯、石竹烯等4個(gè)組分間存在顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)的正相關(guān)或負(fù)相關(guān)關(guān)系,在進(jìn)行高附加值目標(biāo)組分選擇時(shí)可充分利用這一特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)脂用性狀的多組分改良。長葉烯和石竹烯是馬尾松松脂中具特征性的倍半萜組分,長葉烯含量越高,與石竹烯含量相差越大,林木對松材線蟲病抵抗能力越強(qiáng),生長速度越快,產(chǎn)量也越高[18,34]。7年生馬尾松組培苗幼林松脂中長葉烯、石竹烯的含量分別為19.42%和4.24%,兩個(gè)指標(biāo)間相差較大,這是否與馬尾松組培苗生長速度較快,適應(yīng)性和抗性較強(qiáng)等特性[13-14]存在某種關(guān)聯(lián),有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。
馬尾松產(chǎn)脂性狀與立地條件之間可能存在互作效應(yīng)[5,32],本研究僅對一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)林分進(jìn)行了分析探討,加之采脂時(shí)間較短,研究內(nèi)容存在一定的局限性,后續(xù)將擴(kuò)大試驗(yàn)范圍和延長采脂周期進(jìn)行深入探索,進(jìn)一步豐富研究結(jié)論。
3.2 結(jié) 論
在本研究立地條件下,7年生馬尾松組培苗林分松脂產(chǎn)量和品質(zhì)已基本滿足生產(chǎn)利用需求,采用馬尾松組培苗造林在提早采脂和提高幼齡期林分單位面積產(chǎn)脂量方面優(yōu)勢明顯,為馬尾松人工林早期化和低齡化利用以及松脂產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供了新的選擇。
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[本文編校:羅 列]