不同侧沟深度和刺激剂对思茅松产脂量和树脂道的影响

杨焕馨 石俊杰 杨春旺 黄玉喜 姜远标 邱坚

摘要  采用“V”字形下降式采脂法，割脂频率为1 d 1次。设置不同侧沟深度（伤及木质部2～3 mm和仅伤及韧皮部）和不同刺激剂（刺激剂D和刺激剂J）的组合处理。结果表明：不同侧沟深度对产脂量和树脂道数量均无显著影响；同一侧沟深度处理下，刺激剂D和刺激剂J处理能显著增加产脂量，尤其是刺激剂J对仅伤及韧皮部的处理增脂效果最佳，增脂率达27%；添加刺激剂均能显著促进新生树脂道数量的增加，增长率在257%～398%；添加刺激剂处理能促进树脂道数量增加，但单个树脂道面积会减小。

关键词  思茅松；侧沟深度；刺激剂；产脂量；树脂道

中图分类号  S791.24  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）05-0128-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.031

开放科学（资源服务）标识码（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  云南省林业和草原科学院思茅松现代森林培育技术研发省创新团队项目（202105AE160008）。

作者简介  杨焕馨（2000—），男，山东菏泽人，硕士研究生，研究方向：木材解剖。

*通信作者，教授，博士，从事生物质材料研究。

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产脂树种，主要分布在云南南部和西部地区，为卡西亚松的地理变种。思茅松的松节油平均含量20%，最高可达32%，松节油中β-蒎烯含量高，为全国之最［1］。林木蓄积占云南省林地面积11%，拥有1×108 m3的蓄积量［2］。云南现已成为全国三大松脂主产区之一，产脂量达11万t/a以上［3］。

松脂被认为是一种可以替代石油衍生物的可再生能源。例如，基于氢化松节油的新型打印机油墨或喷气燃料等产品，正逐渐应用于实际生产中。相较于传统的石油衍生物产品，这些松脂替代品的使用更加环保，具有更好的生态友好性。这些替代品的广泛应用有助于减少对石油资源的依赖，同时也有助于降低环境污染的风险［4-5］。植物为了防范外界生物的侵害而积极进化出了多种防御机制。这些机制包括产生化学物质和物理障碍等多种防御手段，有效地抵抗外界生物的攻击［6］。松脂是在树木韧皮部和木质部的垂直和水平导管系统中产生和储存的［7］。树脂道在昆虫攻击前存在于树中，作为一种诱导防御，在受伤或感染时产生树脂［8］。树脂道产生、储存和运输树脂，是一种复杂的萜类混合物，既起物理防御作用，又起化学防御作用。树脂道的数量、面积与几种针叶树种的生物抗性呈正相关［9］。

20世纪30年代，德国、苏联和美国使用刺激剂喷雾来提高树脂产量，但直到1964年研究人员开发了一种黏稠糊状的兴奋剂，推广了兴奋剂糊状物的使用，从而减少了使用喷雾剂产生的危害［10］。目前使用的主要糊剂基于不同比例的硫酸、钾、水杨酸、乙烯利、苯甲酸、奈夫他林乙酸、百草枯、铜和2-氯乙基膦酸（CEPA）［11－15］。由于硫酸具有高腐蚀性，易对松脂造成污染，从而影响后期产品的加工，因此国内许多地方已禁止使用硫酸软膏。

采脂是在活树的树干上制造伤口，并收集从树脂道流出树脂的活动［16］。传统的采脂方法不仅要去除树皮和形成层，还要深入木质部，对树木生长和木材质量产生了很大影响［17－19］。研究人员开发了一种割面全愈合采脂技术，即在采脂时控制割面不深入木质部，使伤口能够完全愈合，减少了对树木的伤害，这项技术不仅有助于保护湿地松的生态环境，同时也提高了其资源利用效益［20－22］。结合国内外相关文献，笔者使用侧沟深入木质部和韧皮部2种方法，施加2种不同刺激剂，分析不同侧沟深度和不同刺激剂对产脂量的协同影响，并观察了新生树脂道数量的变异情况，以期为采脂工作的可持续发展提供科学依据。

1  材料与方法

1.1  研究区概况

2022年8月选择云南省普洱市思茅区南屏镇林龄为20年的思茅松人工林场（100°89′99″E，22°82′02″N）。样地地势较为平坦，无病虫害，海拔1.4 km，年平均气温17.9 ℃，年降雨量155.4 mm。

1.2  试验样树选择及割脂方法

试验选择胸径20 cm左右、长势健壮、无病虫害的90株思茅松作为试验样树，并进行编号（表1）。根据中华人民共和国林业行业标准《松脂采脂技术规程》，采用“V”字形下降式采脂法，采割间期为1 d 1次，割面均朝南，割面负荷率为40%，从1.5 m处开始采割；侧沟深度分别为伤及木质部约2～3 mm和仅伤及韧皮部2种方法，侧沟之间间隔5 cm营养带，保证试验结束后树木的正常生长。使用收脂袋收集松脂，记录6 d的产脂量。

1.3  2种采脂刺激剂

该研究的2种刺激剂相比茉莉酸甲酯等类型的刺激剂价格更加低廉。施用方式采用雾状喷雾的形式，仅在第1刀割口均匀喷洒约5 mL。

1.4  割脂刀具

使用GXZP92-6-1型高效采脂刀［23］。

1.5  思茅松树脂道相关数据测量

在2023年4月，返回试验样地进行取样，在“V”字形割面下方5 cm处取2 cm×2 cm×2 cm的树干木质部样品，用蒸馏水洗净后放入配好的FAA固定液（组分包括甲醛、乙酸、70％乙醇）。最后，用植物伤口涂补剂密封取样处伤口。将样品带回实验室烘干，使用不同目数的砂纸打磨，直至横切面光滑，在体式显微镜下拍照，在image J软件下观察各生长轮中树脂道数量的变异情况。使用image J软件测量单个树脂道面积，每组测量50个树脂道，测量方法参考IAWA针叶树材显微特征一览表［24］。

1.6  数据处理和分析

所得数据使用Excel 2021软件进行统计学处理，运用SPSS 25.0对各组产脂量和树脂道相关数据进行方差分析，并用Origin 2021绘图。

2  结果与分析

2.1  产脂量

2.1.1  不同测沟深度对产脂量的影响。

由表2可知，无刺激剂的情况下，割沟深度到达木质部采脂与到达韧皮部采脂的产脂量无明显差异，其中深入木质部的单株平均产脂量为22.61 g，总产脂量为339.10 g；侧沟到达韧皮部的单株平均产脂量为21.10 g，总产脂量为316.46 g。通过方差分析可知，深入木质部割脂和仅在韧皮部割脂单株产脂量之间无显著差异（P>0.05）。

2.1.2  同一刺激剂下不同侧沟深度对产脂量的影响。

由表2可知，组3的单株平均产脂量为26.26 g，总产脂量为393.91 g，组4的单株平均产脂量为22.25 g，总产脂量为333.72 g；组3的单株平均产脂量是组4的1.2倍，方差分析结果表明，组3与组4间无显著差异（P>0.05）。组5的单株平均产脂量为19.11 g，总产脂量为286.73 g，组6的单株平均产脂量为26.69 g，总产脂量为400.37 g；组6的单株平均产脂量是组5的1.4倍；方差分析結果表明，组5和组6之间的单株平均产脂量具有显著差异（P<0.05）。

2.1.3  同一侧沟深度下不同刺激剂对产脂量的影响。

由表2可知，组3的单株平均产脂量是组5的1.4倍；方差分析显示，组3和组5的单株平均产脂量有显著差异（P<0.05）。组6的产脂量是组4的1.2倍，方差分析显示，组4和组6的单株平均产脂量有显著性差异（P<0.05）。

2.1.4  不同刺激剂不同侧沟深度对产脂量的影响。

由表2可知，组3和组6的单株平均产脂量未出现显著差异（P>0.05）；组4和组5的单株平均产脂量也未出现显著差异（P>0.05）；组4的总产脂量比组5多46.99 g。

2.1.5  刺激剂筛选。

由表2可知，对于侧沟深入木质部，刺激剂D的增脂率达到了16%，而刺激剂J却起到了反作用，增脂率为-15%。对于侧沟割到韧皮部，刺激剂J的增脂率达到了27%，刺激剂D增脂率仅有5%。

2.2  生长轮中树脂道数量差异

2.2.1  不同侧沟深度树脂道数量差异。

由表3可知，2019—2021年生长轮中树脂道数量并没有明显差异，在2022年生长轮中，组1的树脂道数量为31.00个，组2的树脂道数量为31.40个，并未出现显著差异（P>0.05）。

2.2.2  同一刺激剂下不同侧沟深度树脂道数量差异。

由表3可知，在2022年的生长轮中，组3的树脂道数量为41.60个，组4的树脂道数量为43.80个，方差分析可知，组3和组4之间的树脂道数量不具有显著差异（P>0.05）；组5的树脂道数量为49.80个，组6的树脂道数量为33.33个，组5的树脂道数量是组6的1.5倍，方差分析可知，组5和组6之间的树脂道数量无显著差异（P>0.05）。

2.2.3  同一侧沟深度下不同刺激剂树脂道数量差异。

在2022年的生长轮中（表3），组5的树脂道数量是组3的1.2倍；组4的树脂道数量是组6的1.3倍。

2.2.4  不同刺激剂不同侧沟深度对产脂量的影响。

在2022年的生长轮中，组3的树脂道数量是组6的1.2倍，组5的树脂道数量是组4的1.1倍（表3）。

2.2.5  新生树脂道增长率。

2019—2021年树脂道数量未出现明显变化，相比于2021年，2022年组1～组6的新生树脂道的增长率分别为204%、107%、271%、259%、398%和257%；施加刺激剂组别的增长率均达到了250%以上（图1）。

2.3  新生单个树脂道面积变异分析

从2022年各组新生单个树脂道面积分析，组1和组2的单个树脂道的平均值为45 029和46 672 μm2，组3～组6分别为34 366、34 442、31 446和33 304 μm2，不添加刺激剂的单个树脂道面积平均值达到了45 000 μm2以上，添加刺激剂的组3～组6的单个树脂道面积均在35 000 μm2以下。方差分析表明，相比于未添加刺激剂的分组，添加刺激剂后的树脂道面积均出现了显著减小（P<0.05）（图2）。

3  结论与讨论

该研究结果表明，在思茅松采脂过程中，不同侧沟深度对产脂量和树脂道数量并无显著影响。仅伤及韧皮部可以充分采集松脂，过多深入木质部不仅难以提高产脂量，也会对树木生长造成一定损伤。而在相同侧沟深度条件下，添加刺激剂D和刺激剂J处理能够显著提高思茅松的产脂量。特别是刺激剂J处理仅伤及韧皮部组，增脂效果最佳，产脂量比对照组提高27%。这表明韧皮部采脂与刺激剂相结合能促進树脂合成和分泌，并可以减小对思茅松的伤害。其机制可能是在机械创伤后施加的这些化学刺激剂诱导活细胞的缓慢坏死，有利于剩余活细胞分泌更多松脂［25］。

由于在2022年8月对试验样地进行了采脂试验，触发了试验样株的防御机制，使2022年生长轮中的新生树脂道增多。试验表明，机械刺激和化学刺激均能使树脂道的数量增加，施加刺激剂的增长率高达257%～398%，不施加刺激剂的树脂道增长率仅在107%～204%。树脂道作为运输和储存树脂的通道，其数量的增加有利于树脂的合成和分泌，也从侧面解释了产脂量的提高。但是，添加刺激剂处理后单个树脂道的面积较对照组明显缩小，这可能是树脂道数量增加后，单个树脂道面积缩小，以达到资源重新分配的平衡。

综上所述，该研究结果表明，采用刺激剂J辅助韧皮部采脂，可以获得较高的思茅松产脂量。其机制可能与促进树脂道再生密切相关。采用适宜的刺激剂辅助韧皮部采脂，不仅能提高产脂量，也能减少对树木的伤害，实现松脂资源的可持续高效利用。这对指导思茅松等针叶树采脂实践，实现松脂高效及可持续生产具有重要意义。

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