不同增脂劑對廣東濕加松人工林產脂量的影響*

車曉亮 劉天頤 王 哲 曾 明 李銓年 趙奮成 吳惠姍 郭文冰

（1. 廣東省森林植物種質創(chuàng)新與利用重點實驗室 華南農業(yè)大學 廣州 510642；2. 廣東省森林培育與保護利用重點實驗室 廣東林業(yè)科學研究院 廣州 510520）

濕加松（Pinus elliottii×P. caribaea）是濕地松（P.elliottii）與加勒比松（P. caribaea）的雜交后代，原產于澳大利亞昆士蘭，樹形通直，具有抗逆性強、生長迅速、材性良好、松脂產量高質量好、經濟效益高等優(yōu)點（趙奮成等, 2005；黃永權等, 2007；何克軍, 1996）。20世紀90 年代，我國開展?jié)窦铀闪挤N培育項目，培育的濕加松良種在10 年樹齡可采脂，單株年產脂3 kg，每公頃年產脂3 000 kg（沈熙環(huán)等, 2018）。目前，現(xiàn)有濕加松良種可種植到廣東、廣西、福建、海南、江西和湖南等地區(qū)，并有望向北擴展種植區(qū)，是有潛力成為我國南方材脂兼用林的重要樹種（周晨晨等, 2021）。

松脂存在于松科植物樹脂道中透明、黏稠、可流動的萜類混合物（Coppenet al., 1995），不僅是松科植物用于抵御食草植物啃食和病蟲害的自我保護機制（Milleret al., 2005；Martinet al., 2002） ，也是人類重要的工業(yè)原料（趙振東等, 2001；宋湛謙, 2002） 。松脂分離得到的單萜與倍半萜的松節(jié)油和二萜松香等萜類物質為無毒可再生原料，廣泛用于與石油衍生原料競爭的產品中，如溶劑、殺蟲劑、藥品、香料、清潔劑、油墨、黏合劑等（Susaetaet al., 2014；Rodrigues-Corrêaet al., 2012）。我國是世界最大松脂生產國，其中廣東是我國重要松脂產地，近年來，因傳統(tǒng)采脂技術落后，人工成本上升，且適齡采脂的馬尾松（Pinus massoniana）受到松材線蟲病（Bursaphelenchus xylophilus）嚴重影響（葉建仁, 2019；李計順等, 2021），導致廣東松脂產量由全國第一降至第三，再加上國內松脂市場供需關系緊張，因此濕加松憑借產脂量媲美甚至高于其母本濕地松（吳東山等, 2018）且暫未有濕加松感染松材線蟲致死的優(yōu)勢，作為我國南方主要采脂樹種具有一定可行性。

作為采脂樹種，提高其單株產脂量是關鍵，在培育出高產脂濕加松良種的基礎上，研發(fā)一種適宜該樹種的增脂劑，能夠大幅度提高采脂效率和產脂量。增脂劑指在松脂采割傷口上施加的化學藥物水溶液或軟膏，促進松脂分泌，延長松脂流動時間，以達到提高松脂產量的目的。增脂劑主要成分的作用方式可分為4 類：1） 延長采割傷口愈合時間；2） 模擬病蟲害入侵信號，促使樹體大量合成松脂；3） 增強萜類合成酶的活性，增加萜類化合物的合成；4） 誘導樹脂道生成，增加松脂的儲存容量（Neiset al., 2018）。20 世紀50年代開始，已有眾多學者開展增脂劑成分研究，從起初效果不佳且對采脂樹體健康有影響的工業(yè)酸性廢液、2%百草枯和真菌菌絲或孢子液（ Poppet al., 1995；Luchiet al., 2005； Knebelet al., 2008）為主要成分的增脂劑，到現(xiàn)階段效果顯著以乙烯利（2-氯乙基膦酸，CEPA）（Rodrigues-Corrêaet al., 2008；2009；Kossuthet al., 1982）、茉莉酸及其合成前體（苯甲酸，BA）（Valladet al., 2004； Urbanek Krajncet al., 2011； Rodrigues-Corrêaet al., 2009；Radwanet al., 2007；Durrantet al.,2004） 、生長素及其類似物（Neiset al., 2018）和作為萜類合成酶輔基（Rodr??guezet al., 1999；Rodrigues-Corrêaet al., 2011）的金屬離子為主要成分的增脂劑。

本研究探討濕加松人工林產脂量及其單萜成分與不同地點間、不同種類增脂劑間的關系，確定最適宜濕加松的增脂劑種類，以期提高濕加松松脂質量和產量，也有利于濕加松作為采脂樹種推廣的一項技術。

1 材料與方法

1.1 試驗地與材料

試驗地位于廣東省內海豐縣（115°33′E，22°97′N）、始興縣（114°07′E， 24°95′N）和陽江市（111°95′E，21°87′N），海豐和陽江屬南亞熱帶季風氣候，始興屬中亞熱帶季風氣候。海豐、始興和陽江年均氣溫分別為22、19.6 和23 ℃，年均降雨量分別為2 389.5、1 825和2 345 mm。

濕加松無性系試驗林分別為2008 年（海豐）、2006 年（始興）和2005 年（陽江）定植，林分株行距3 m×3 m，2019 年（海豐和始興）和2018 年（陽江）開始采脂，保存率為75%~85%，因胸徑處完整樹皮已被先前采脂活動破壞，故選擇1.7 m 處樹徑作為生長指標，1.7 m 處平均樹徑分別為18.1、19.4 和21.1 cm。

1.2 采脂方法

在海豐、始興、陽江3 個地點進行化學采脂試驗，每個地點4 個處理（對照組以及硫酸鉀、苯甲酸、乙烯利3 個增脂劑處理組）。采用隨機完全區(qū)組設計，每個地點濕加松人工林分成4 個區(qū)組，區(qū)組內為15 個單株×4 個處理=60 個單株，每塊林地單株共240 株。2020 年10—11 月進行6 次割脂活動，割脂操作按照《松脂采集技術規(guī)程》（LY/T 1694—2007）進行，采用下降法采脂，割面負荷率40%，所有樹體接受固定處理。割脂時割出新鮮溝口后，立即在溝口上面均勻涂抹對應的增脂劑約2 cm，用袋接脂，具體采脂方法見圖1。采脂頻率7 天1 次，并收集1 次單株松脂質量，使用百分位電子天平稱量每木產脂量。

圖1 濕加松人工林化學采脂方法Fig. 1 Chemical oleoresin tapping method of P. elliottii × P. caribaea plantation

硫酸鉀（K2SO4）、苯甲酸化合物（BA）和乙烯利（CEPA）3 種增脂劑中均加入20%稀硫酸，以黏米粉為增稠劑。

1.3 松脂單萜成分分析方法

不同地點、不同增脂劑處理下濕加松松脂成分測定樣品收集自第6 次割脂試驗，參試區(qū)組內每處理隨機挑選1 個個體采集松脂，每個地點松脂樣品16 個，3 個地點共48 個松脂樣品。收集到的松脂樣品分別取少量置于無水乙醇燒杯內溶解，以酚酞為指示劑，四甲基氫氧化銨【(CH3)4NOH·5H2O】乙醇溶液滴定至微紅色，30 s 不褪色后進行氣相色譜質譜聯(lián)用技術分析（安捷倫 7890B-5977B）。

GC-MS 氣相條件：色譜HP-5 毛細管柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm)；分析條件：程序升溫初始溫度60 ℃（保持2 min），以4 ℃·min-1的升溫速率升至260 ℃（保持10 min），汽化室和檢測器溫度均保持260 ℃。氫火焰離子檢測器（FID），載氣為高純氮，壓力0.1 MPa；氫氣流量50 mL·min-1，空氣流量50 mL ·min-1，分流比1∶100，進樣量0.5~1.0 μL。

質譜條件: 電子轟擊離子源（EI）；電子能量 70 eV；離子源溫度 230 ℃；氣相色譜儀與 質譜儀接口溫度250 ℃；質量掃描范圍 10~500 au。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016 軟件收集整理數(shù)據(jù)，SAS 9.4 軟件進行數(shù)據(jù)分析。對不同地點間濕加松產脂量的方差分析調用GLM 程序，MODEL 語句指定地點、增脂處理以及增脂處理與地點交互作用的統(tǒng)計分析模型；對各處理組間產脂量的多重比較分析調用Duncan 程序。

各色譜峰采用面積歸一法定量，質譜圖與NIST質譜搜索數(shù)據(jù)庫（National Institute of Standards and Technology，USA）匹配識別松脂單萜化學組分，調用PROC GLM 進行方差分析檢驗松脂單萜成分比例在不同地點間、不同試驗組間的差異。對每個地點內濕加松松脂成分相對含量（轉換為百分數(shù)）的方差分析調用GLM 程序，MODEL 語句指定地點、增脂處理以及增脂處理與地點交互作用的統(tǒng)計分析模型；對地點和處理組松脂成分相對含量的多重比較分析調用Duncan 程序。

每個地點濕加松生長性狀與不同增脂處理組單刀產脂量的相關分析調用CORR 程序，計算Pearson積矩相關系數(shù)，當P<0.05 時，F(xiàn)檢驗達顯著水平。

2 結果與分析

2.1 不同增脂劑對松脂產量的影響

由表1 可知，每個地點6 次化學采脂濕加松松脂產量在增脂處理間存在極顯著差異；由表2、表3 可知，6 次化學采脂濕加松松脂產量在地點間和增脂處理間存在極顯著差異，而地點與增脂處理交互作用除第4刀不顯著外，其余批次的交互作用均顯著。

表1 每個地點增脂劑對濕加松松脂產量影響的方差分析Tab. 1 Analysis of covariance of effect of stimulating pastes on oleoresin yield of P. elliottii × P. caribaea

表2 10 月不同地點與增脂劑對濕加松松脂產量影響的方差分析Tab. 2 Analysis of variance of effect of different sites and stimulating pastes on oleoresin yield of P. elliottii × P. caribaea in October

表3 11 月不同地點與增脂劑對濕加松松脂產量影響的方差分析Tab. 3 Analysis of variance of effect of different sites and stimulating pastes on oleoresin yield of P. elliottii× P. caribaea in November

3 個地點濕加松松脂產量在增脂處理間存在極顯著差異，進一步對3 個地點不同增脂處理的松脂總產量進行Duncan 多重比較，結果如圖2、圖3 和表4 所示。

表4 不同增脂劑在3 個地點濕加松松脂產量的增產率Tab. 4 The increase rateof oleoresin yield ofP.elliottii×P. caribaea with different stimulating pastesatthree sites%

圖2 不同地點與不同增脂劑對濕加松松脂產量的影響Fig. 2 The oleoresin yield of P. elliottii × P. caribaea at different sites and with different stimulating pastes

圖3 3 個地點不同增脂處理濕加松總松脂產量的Duncan 多重比較Fig. 3 Duncan's multiple comparison of total oleoresin yield of P.

在海豐，3 種不同種類增脂劑的增產效果排序為硫酸鉀>乙烯利>苯甲酸。硫酸鉀在海豐濕加松的增產效果最佳，總產脂量均值746.40 g，總增產率147.63%，單次增產率范圍73.00%~212.04%；其次是乙烯利，總產脂量均值746.40 g，總增產率134.05%，單次增產率范圍76.58%~232.36%；效果最差的是苯甲酸，總產脂量均值618.31 g，總增產率94.41%，單次增產率范圍63.52%~135.85%。乙烯利與苯甲酸處理后濕加松產脂量存在顯著差異，與硫酸鉀處理后濕加松產脂量不存在顯著差異，苯甲酸與硫酸鉀處理后濕加松產脂量存在顯著差異。

在始興，3 種不同種類增脂劑的增產效果排序為乙烯利>硫酸鉀>苯甲酸。乙烯利在海豐濕加松的增產效果最佳，總產脂量均值703.03 g，總增產率61.48%，單次增產率范圍37.60%~109.23%；其次是硫酸鉀，總產脂量均值690.67 g，總增產率52.02%，單次增產率范圍8.03%~121.25%；效果最差的是苯甲酸，總產脂量均值647.08 g，總增產率41.85%，單次增產率范圍6.34%~93.20%，且在第2 刀苯甲酸處理后沒有增產效果。乙烯利、硫酸鉀、苯甲酸處理后濕加松產脂量不存在顯著差異。

在陽江，3 種不同種類增脂劑的增產效果排序為乙烯利>苯甲酸>硫酸鉀。乙烯利在海豐濕加松的增產效果最佳，總產脂量均值929.55 g，總增產率89.07%，單次增產率范圍67.82%~127.98%；其次是苯甲酸，總產脂量均值798.91 g，總增產率62.06%，單次增產率范圍54.16%~111.15%，且在第2 刀苯甲酸處理后沒有增產效果；效果最差的是硫酸鉀，總產脂量均值789.25 g，總增產率60.58%，單次增產率范圍24.03%~93.48%。乙烯利與苯甲酸、硫酸鉀處理后濕加松產脂量存在顯著差異，苯甲酸與硫酸鉀處理后濕加松產脂量不存在顯著差異。

地點、處理及二者交互作用在濕加松產脂量方差分析中均存在顯著差異，進一步對不同地點間總產脂量進行Duncan 多重比較，3 個地點對照組產脂量排序為陽江>始興>海豐，總產脂量排序為陽江>海豐>始興，增產潛力排序為海豐>陽江>始興。分析不同地點、不同種類增脂劑間的增產效果可知，不同地點濕加松對增脂劑存在一定偏好性，海豐濕加松偏好硫酸鉀和乙烯利，陽江濕加松偏好乙烯利，始興濕加松對增脂劑無強烈偏好性。

2.2 樹徑與松脂產量關系

為了解增脂劑施用效果與個體生長性狀是否有關，計算每個地點各試驗組松脂產量與其對應的1.7 m 處樹徑的相關系數(shù)（表5）。3 個地點松脂產量與1.7 m 處樹徑呈中高度正相關，相關系數(shù)為0.45~0.88。在海豐和陽江試驗地施用增脂劑，除個別采脂次數(shù)外，松脂產量與1.7 m 處樹徑的相關系數(shù)均普遍提高。與對照組相比，在海豐試驗地，施用硫酸鉀增脂劑松脂產量與1.7 m 處 樹徑的相關系數(shù)提高最多，由0.45~0.61 提高至0.72~0.82；在陽江試驗地，施用苯甲酸增脂劑松脂產量與1.7 m 處樹徑的相關系數(shù)提高最多，由0.66~0.72 提高至0.68~0.83；在始興試驗地，施用各增脂劑松脂產量與1.7 m 處樹徑的相關系數(shù)均有所下降。

表5 3 個地點各試驗組松脂產量與1.7 m 處樹徑的相關系數(shù)①Tab. 5 Pearson correlation coefficients between oleoresin yield and diameter of 1.7 m at three sites

2.3 不同增脂劑對松脂單萜化合物的影響

采用GC-MS 對每個地點收集到的松脂樣品進行成分鑒定，并分析其相對含量。不同地點和不同處理組松脂單萜成分基本一致，海豐松脂樣品中未檢測出蒈烯，對照組中未檢測出α-松油醇。

由表6、表7 可知，α-蒎烯、β-蒎烯、α-水芹烯、β-水芹烯和β-月桂烯的相對含量在不同地點間存在極顯著差異，萜品油烯的相對含量在不同地點間存在顯著差異。

表6 濕加松松脂單萜成分相對含量的方差分析Tab. 6 Result of ANOVA for Relative content of monoterpenes in oleoresin of P. elliottii× P. caribaea

表7 不同地點濕加松松脂單萜成分含量①Tab. 7 Relative content of monoterpenes in P. elliottii × P.caribaea oleoresin from different sites in Guangdong

施用不同種類增脂劑后，松脂中12 種單萜化合物的相對含量保持穩(wěn)定，3 種不同種類增脂劑處理組與對照組單萜化合物相對含量之間無顯著差異（表6、表8）。可見在采脂工作中合理施用增脂劑，能夠提高松脂產量且無需擔心對松脂質量的影響。

表8 不同增脂劑的濕加松松脂單萜成分相對含量①Tab. 8 Relative content of monoterpenes in P. elliottii × P.caribaea oleoresin treated by three stimulating pastes

3 討論

3.1 濕加松施用增脂劑的效果

松脂是松屬樹木生命活動過程中產生的生理代謝產物，是一種具有較高經濟價值的林副產品，如何提高松脂產量，且不會對樹體造成太大影響是采脂研究的重要方向（Neiset al., 2019）。與國外普遍施用增脂劑進行化學采脂不同，我國主要是以高頻次的傳統(tǒng)采脂提高松脂產量。隨著勞動力價格上升，松脂價格漲幅不大，工人采脂積極性降低，需對國內主要采脂樹種研發(fā)適合的增脂劑，以達到提高松脂生產效率的目的。本研究以廣東省普遍推廣種植的濕加松優(yōu)良家系為材料，探索其適用的增脂劑種類以及增產效果，評估在該地區(qū)推廣應用增脂劑的可能性。

本研究施用的3 種不同種類增脂劑在廣東不同地點濕加松人工林均能提高產脂量，與對照組相比增產效果顯著，在秋季無大幅度降溫降雨條件下，施加增脂劑可提高濕加松松脂總產量的41%，最高可提高147%，且不會對松脂單萜主要成分的相對含量造成影響，較國內同樹種施用NAA、蕓苔素內酯增脂劑的增產效果要好（盧斌等, 2019）。在巴西一項關于濕地松的增脂研究中，夏、秋兩季施用增脂劑可分別提高松脂總產量約100%和64%，且不同增脂劑效果差異較小，與本研究結果類似，但該研究還發(fā)現(xiàn)施用NAA 類型的增脂劑會引起β-蒎烯相對含量增加（Neiset al.,2018）；若增脂劑引起松脂成分比例發(fā)生變化，則必須綜合評價成分改變是否影響后期加工利用，再決定是否施用該增脂劑。

本研究硫酸鉀、苯甲酸和乙烯利3 種增脂劑的增產效果在不同地點間差異不顯著，為控制采脂成本，應考慮增脂劑施用效果的穩(wěn)定性和費用情況。一項關于濕地松的增脂劑研究表明，鉀離子的增產效果在所有季節(jié)均能穩(wěn)定提高松脂產量（Rodrigues-Corrêaet al., 2013）；還有一項濕地松的研究表明，高濃度鉀離子增脂劑與商用的乙烯利增脂劑相比，增產效果無顯著差異，但鉀離子的原料成本低于乙烯利（Rodrigues-Corrêaet al., 2009）。本研究結果顯示硫酸鉀的增產效果僅次于乙烯利，因此在廣東地區(qū)施用硫酸鉀代替國外商用增脂劑（乙烯利為主要成分）提高濕加松松脂產量是完全可行的。

3.2 生長性狀與產脂量的相關性

松樹產脂性狀與生長性狀有一定遺傳或表型相關性。在濕地松和思茅松（Pinus kesiyavar.langbianensis）的研究中，樹高、胸徑、材積和冠幅與產脂性狀呈正相關關系，均可以作為產脂性狀的選擇標準（李艷等,2017；李思廣等, 2021；冷春暉等, 2020）。在馬尾松的研究中，胸徑與產脂力的相關性比較穩(wěn)定，呈正相關關系，可作為馬尾松產脂力的間接選擇指標（尹煥煥等, 2018；吳東山, 2014）。本研究結果與以往研究相仿，濕加松未施用增脂劑的產脂量與其1.7 m 處樹徑呈正相關，在增脂劑的刺激下，海豐和陽江松脂產量與1.7 m 處樹徑的相關系數(shù)得到提高，表明在這些地點施用增脂劑可激發(fā)濕加松產脂潛力，但始興濕加松無論施用何種增脂劑，與對照組相比相關系數(shù)均下降；有學者在海岸松（Pinus pinaster）化學采脂研究中發(fā)現(xiàn)，施用增脂劑后，松脂產量與樹高的相關系數(shù)在地點間存在較大差異，個別地點甚至呈負相關（Vazquez-Gonzalezet al., 2021） ，這可能與不同地點之間的立地條件不同有關；松脂分泌是松樹體內資源消耗巨大的生理生化過程，與增強松樹個體應對生物脅迫的抵抗力密切相關（Moreiraet al., 2015），不同立地條件可能導致植株在面對不同選擇壓力時需要在防御和生長上做出取舍，因此在未經試驗的區(qū)域推廣應用增脂劑時，建議先進行小規(guī)模測試。

3.3 松脂單萜成分在地點間的差異

松脂主要由單萜、倍半萜和二萜類化合物組成，松脂成分及其相對含量在地點間存在一定差異。在江西的濕地松松脂中，吉安高產脂單株的月桂烯、α-水芹烯和草蒿腦含量顯著高于景德鎮(zhèn)（冷春暉, 2019）。在廣西的馬尾松松脂中，異海松酸、長葉松酸和不皂化物含量在地點與無性系交互作用間存在顯著差異（吳東山, 2014）。同一樹種各松脂成分含量比例在不同地點間有所差異，是林木對當?shù)厣澈蜌夂蜻m應的一種表現(xiàn)。本研究也發(fā)現(xiàn)，廣東不同地點濕加松人工林的α-蒎烯、β-蒎烯、α-水芹烯、β-水芹烯和β-月桂烯的相對含量存在顯著差異，但是由于人工林營建時采用混合家系苗木，試驗材料遺傳背景不清楚，無法確定是否為遺傳因素導致，因此松脂成分的地點差異還需進一步在遺傳測定林中開展分析。

4 結論

本研究探究濕加松人工林產脂量及其單萜成分與不同地點間、不同種類增脂劑間的關系，與對照組相比，不同地點濕加松人工林中，不同種類增脂劑均可顯著提高松脂產量，其中增產效果最好的是乙烯利，其次是硫酸鉀，最差的是苯甲酸混合物。對于松脂單萜成分，與對照組相比，施用增脂劑的試驗組均檢測出α-松油醇，但該成分占比不高，施用增脂劑總體上未對松脂單萜主要成分比例造成影響，而不同地點間濕加松松脂個別單萜成分的相對含量存在顯著差異。另外，試驗發(fā)現(xiàn)濕加松松脂產量與1.7 m 處樹徑呈正相關。在海豐和陽江濕加松人工林中，施用增脂劑可提高1.7 m 處樹徑與松脂產量的相關系數(shù)，在始興則相反，結合三地濕加松人工林施用增脂劑的增產效果，海豐最佳、陽江次之、始興最差，表明在特定地點中，施用增脂劑可以大幅度激發(fā)濕加松產脂潛力。綜合考慮增脂劑主要成分成本以及增產效果，認為硫酸鉀是廣東地區(qū)濕加松人工林最適宜的增脂劑，合理施用增脂劑能夠在保證松脂主要成分和相對含量不變的前提下增加濕加松產量。