我国栎类资源利用技术研究现状与发展趋势

2017-04-04王敬贤

防护林科技 2017年4期

关键词：软木栎树橡木

王敬贤

(辽宁省林业科学研究院，辽宁沈阳 110032)

我国栎类资源利用技术研究现状与发展趋势

王敬贤

(辽宁省林业科学研究院，辽宁沈阳 110032)

文章介绍了栎类的生态作用和利用价值，论述了栎类资源利用技术的研究现状，对栎类产业发展存在的问题和解决对策进行了分析，并提出了几点建议。

栎类资源；综合利用；研究现状；发展趋势

栎类资源在我国十分丰富，分布广泛。据统计，我国栎林总面积1 610.03万 hm2，是杨树总面积的170%，杉木总面积的153%，是名副其实的“大树种”。但由于历史原因，我国的天然栎林绝大多数是经历破坏后萌发而形成的次生林，多是径级小、干形弯曲的矮林。绝大多数栎类资源处于自生自灭状态，利用率低、产业链不完整，与马尾松、落叶松、杉木这样的“大树种，大产业”相比，却是“小产业”。然而，栎树根系发达、抗旱，可全树利用，是利用价值极高的经济树种和造林绿化树种。因此，转变对栎类的传统认识，加强对栎类资源的经营与开发，完善产业链，对保证我国用材安全、提高林业经济产值具有重要作用。

1 栎类的价值

1.1 生态作用

栎树根系强大，可延伸6～7 m，能起到很好的防风固沙、保持水土作用。栎树适应性强，可在寒冷的东北和干旱地区生长，是极好的山地造林绿化树种。树叶中含有丰富N、P、K等元素，掉落后，可提高土壤营养含量，有利于改善林地质量，促进林下植物和菌类的生长。同时，栎树萌发能力强，过火和砍伐后，能继续生长，是防火林、混交林的优选树种。因此，栎类资源对促进生态结构的完善、保持生态系统的稳定、维护生态安全，具有不可估量的生态作用。

1.2 利用价值

栎木又称橡木，质地坚硬、材质重、弹性好、耐腐性强，且纹理致密美观，并能与油漆良好胶合，是欧洲传统的工业用材[1，2]，广泛应用于生产高档家具、木地板、装饰材料、体育用具等方面，倍受消费者青睐。同时，栎木中含有多种有利于葡萄酒发酵和熟化的芳香物质，栎木经过烘焙后产生的芳香物质可提高葡萄酒品质，被做成高档葡萄酒桶。

栎类资源不仅是国家木材资源和生态安全的重要保障，同时也是重要的工农业产品和生产原料。橡实富含大量淀粉(44%～68.6%)，是野生淀粉和糖料的重要来源，可用于酿造白酒或燃料乙醇和加工食品，如糕点、豆腐、粉丝等，产品主要出口韩国、日本等地。橡实富含油脂，榨出的油类似橄榄油，是一种很好的食用油，包裹果实的橡碗也可以提炼栲胶和制备活性炭等。

除木材和果实外，栎树的树皮、树叶、树枝都有很大的利用价值。栎树树皮含单宁，可用于提取栲胶和黑色染料。栓皮栎的树皮——栓皮，是软木工业的重要原料。它具有比重小、浮力大、弹性好、密封性好、防水、隔音、绝热、耐压、耐摩擦等优良特性，可加工成浮标、软木砖、隔音板、隔热材料以及防湿保温材料等[3]。除传统的工业利用外，近年来国外用软木与人造橡胶混合，制成软木/橡胶复合材料，该材料既具有软木的可压缩性，又具有橡胶的高弹性，用它制成汽油机、柴油机的垫圈，具有抗油、防漏的作用。栎树叶蛋白质含量丰富，并含有多种氨基酸和微量元素，可用于柞蚕养殖和生产饲料或饲料添加剂等[4]。在林区栎木小径材和树枝粉碎物主要用于培育木耳、香菇、灵芝等食用菌，对繁荣山区经济有十分重要的意义。

以栎类资源为主题的综合利用价值优势正在逐步凸显，国内外市场发展前景非常乐观。因此，掌握我国栎类资源利用技术的研究现状，解决产业发展存在的关键问题，开发深加工产品替代传统产品，有利于提高资源综合利用率和产品附加值，对推动林业产业良性发展具有重要作用。

2 栎类资源利用技术研究现状

2.1 橡木

目前，橡木研究主要集中于木材构造及物理力学性质、木材干燥特性及干燥方法、橡木化学成分及在酿造葡萄酒中的应用和少量关于化学改性技术的初步研究。从木材构造来讲，大多数橡木属于环孔材，其心边材明显、木射线较宽、薄壁细胞发达，具有美丽的纹理，因此装饰性良好，可用于做家具、地板和饰面薄木。从栎木的力学性质上看，密度大，硬度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度等性能指标较高，处于国产木材中高等水平。从木材干燥特性讲，其干缩率较大，干燥时易发生开裂和变形，因此在橡木的基础应用研究中主要是解决橡木的干燥问题。主要是在木材干燥初期采用高湿、较软的干燥基准，在干燥中期采取缓慢的升温、降湿和进行中期处理的方法，以释放木材的内应力，减少木材干燥缺陷。除了像其他珍贵树种应用在室内装修和装饰用外，橡木中含有多种利于葡萄酒发酵和熟化的芳香成分，经过烘焙，橡木中产生的芳香物质可以提高葡萄酒的品质。由于橡木桶对木材要求高，且使用周期短、成本高，目前研究侧重于将经过处理的橡木片或橡木板条放置于不锈钢酒桶中以起到对葡萄酒品质的改善作用。我国对于橡木化学改性技术研究，起步较晚，关于橡木功能性改良技术研究鲜见报道。20世纪90年代，国内学者通过乙酐、聚乙二醇处理栎木以改善木材尺寸稳定性。在此之后利用染料对柞木单板进行染色研究，提高柞木单板的装饰性。国外对橡木改性研究主要集中在通过高温蒸汽热处理提高橡木的尺寸稳定性和探讨热处理过程中力学强度、材色、尺寸稳定性三者之间平衡的处理工艺。

2.2 橡实

国内近几年对橡实的研究主要集中于营养成分的分析测定、橡实发酵乙醇技术和橡碗提取栲胶技术等方面。从橡实成分来看，橡实富含淀粉、蛋白质，其含量略低于大米；橡实中含有人体不能合成的赖氨酸和异亮氨酸，其氨基酸含量等同于牛奶和豆类；同时含有胡萝卜素、维生素以及钾、磷、镁、铁、硒等微量元素[5]，营养丰富。在橡实发酵乙醇技术方面，国内学者做了大量研究，一是提高橡实淀粉单宁提取率，降低单宁在发酵过程中对菌种活性的影响；二是培养耐单宁菌种，提高菌种耐单宁活性；三是优化发酵工艺，缩短发酵时间，提高乙醇发酵得率；四是橡实综合利用技术集成，降低生产成本；五是乙醇的精制提纯工艺。目前，国内的研究在工艺上可实现橡实制备生物质能源，实现缓解能源危机的设想。然而，由于橡实制备生物质能源成本居高不下，导致橡实工业化应用不高。在大多数林区，橡实无人收集利用，资源浪费严重。

2.3 树皮与树叶

我国对于栎树叶和树皮化学提取技术的研究刚刚起步，学者利用麻栎叶提取黄酮，同时对栓皮栎叶化学成分和药用价值进行了初步探讨。目前，研究最为深入、工业化进展快速的是软木开发技术(栓皮层)。西北农林科技大学雷亚芳课题组对栓皮栎软木的构造及化学成分、除杂技术、漂白和染色工艺、膨化工艺、软木地板挥发性成分、软木纤维复合材料、软木及其制品的耐候性、软木饰面材料加工工艺等进行了系统的研究。此外，我国学者还对软木塞提高葡萄酒品质进行了探讨和研究。国外对于软木产品的生产和市场已进入规范化发展阶段，相继发布了软木粒子、软木地板、软木吸音板、软木装饰材料等软木材料及其制品的ISO标准。我国目前也出台了关于软木纸、软木砖、软木管、软木地板等产品的林业行业标准和地方标准。

3 栎类产业发展中存在的问题及发展趋势

栎树不仅可以提供建筑和室内装修装饰用材，还可以充当粮食、保健品，发挥其独有的“粮食作物”功能，更是未来发展生物质能源的重要原料基础，且具有水土保持、环境绿化等作用。然而，我国栎类产业发展滞后，尚未发挥出其应有的价值，追溯原因主要是以下几方面：

3.1 对栎类认识存在误区，应重新再认识

国内栎林主要是天然次生林和混交林，其干形差、径级小，对于加工成高价值的家具、地板等产品来说，其材质落后于水曲柳、黄波椤等，被认为是“不成材的树种”。目前，在林区主要是用来培育食用菌及薪材等，资源消耗大，对森林和生态环境破坏大。据研究显示：每生产10个木耳段，需1 m3橡木，要消耗活立木蓄积1.3～1.4 m3左右[6]。但从栎树的利用价值来看，栎林不仅是用材林，更是经济林，如果将这一大树种经营利用好，那么对我国林业经济的发展将起到不可估量的作用。因此，应重新认识栎类，重视栎类的保护与利用。

3.2 栎类资源开发利用技术落后，应加强技术研发

我国的栎类资源利用技术研究和产品开发较国外相对滞后。当前栎类资源综合利用不足，产品单调，附加值低；产品资源消耗大，对森林破坏严重，不利于提高栎林生产力、保护生态环境和发展林业经济。因此，应以市场为导向，加强栎类资源的基础应用研究，注重创新关键技术研发，开发新产品，集成和示范栎类综合利用技术体系。以橡木为例：(1)解决橡木应用中的关键问题。橡木在干燥过程中易产生干燥缺陷、干燥周期长，因此首要解决木材的干燥方式和干燥基准问题。同时，橡木的尺寸稳定性低于市场上高档家具、实木地板的常用材种。因此，如何提高其尺寸稳定性是亟待解决的问题。(2)赋予产品新功能、开发新产品，是扩大橡木应用范围的有效途径。可利用软木耐磨、防水、隔音等特性，将软木与橡木复合，生产强度大、隔音效果好的新型材料，应用于地板、楼梯板、墙体装饰材料等方面。(3)加强小径材和加工剩余物的综合利用，提高木材综合利用率，降低生产成本，例如活性炭、木醋液、单板层积材、木质复合材料等。(4)与企业和市场相对接，将技术集成示范，从而推动科技成果的转化，促进产业发展与技术升级。

3.3 能源产品生产成本高，应建立综合利用技术体系

橡实制备乙醇、乳酸等产品研究现仅停留在实验室，生产成本过高导致产业化难以实现。橡实和木材纤维制备乙醇在工艺技术上具有可行性，且发展潜能巨大，工业化生产后可替代汽油，缓解能源危机，是未来的发展趋势。因此，简化生产工艺、降低生产成本、提高乙醇产率和加强副产品综合开发技术，将是栎类生物质能源技术研发的重中之重。