车晓亮 刘天颐 王 哲 曾 明 李铨年 赵奋成 吴惠姗 郭文冰

（1. 广东省森林植物种质创新与利用重点实验室 华南农业大学 广州 510642；2. 广东省森林培育与保护利用重点实验室 广东林业科学研究院 广州 510520）

湿加松（Pinus elliottii×P. caribaea）是湿地松（P.elliottii）与加勒比松（P. caribaea）的杂交后代，原产于澳大利亚昆士兰，树形通直，具有抗逆性强、生长迅速、材性良好、松脂产量高质量好、经济效益高等优点（赵奋成等, 2005；黄永权等, 2007；何克军, 1996）。20世纪90 年代，我国开展湿加松良种培育项目，培育的湿加松良种在10 年树龄可采脂，单株年产脂3 kg，每公顷年产脂3 000 kg（沈熙环等, 2018）。目前，现有湿加松良种可种植到广东、广西、福建、海南、江西和湖南等地区，并有望向北扩展种植区，是有潜力成为我国南方材脂兼用林的重要树种（周晨晨等, 2021）。

松脂存在于松科植物树脂道中透明、黏稠、可流动的萜类混合物（Coppenet al., 1995），不仅是松科植物用于抵御食草植物啃食和病虫害的自我保护机制（Milleret al., 2005；Martinet al., 2002） ，也是人类重要的工业原料（赵振东等, 2001；宋湛谦, 2002） 。松脂分离得到的单萜与倍半萜的松节油和二萜松香等萜类物质为无毒可再生原料，广泛用于与石油衍生原料竞争的产品中，如溶剂、杀虫剂、药品、香料、清洁剂、油墨、黏合剂等（Susaetaet al., 2014；Rodrigues-Corrêaet al., 2012）。我国是世界最大松脂生产国，其中广东是我国重要松脂产地，近年来，因传统采脂技术落后，人工成本上升，且适龄采脂的马尾松（Pinus massoniana）受到松材线虫病（Bursaphelenchus xylophilus）严重影响（叶建仁, 2019；李计顺等, 2021），导致广东松脂产量由全国第一降至第三，再加上国内松脂市场供需关系紧张，因此湿加松凭借产脂量媲美甚至高于其母本湿地松（吴东山等, 2018）且暂未有湿加松感染松材线虫致死的优势，作为我国南方主要采脂树种具有一定可行性。

作为采脂树种，提高其单株产脂量是关键，在培育出高产脂湿加松良种的基础上，研发一种适宜该树种的增脂剂，能够大幅度提高采脂效率和产脂量。增脂剂指在松脂采割伤口上施加的化学药物水溶液或软膏，促进松脂分泌，延长松脂流动时间，以达到提高松脂产量的目的。增脂剂主要成分的作用方式可分为4 类：1） 延长采割伤口愈合时间；2） 模拟病虫害入侵信号，促使树体大量合成松脂；3） 增强萜类合成酶的活性，增加萜类化合物的合成；4） 诱导树脂道生成，增加松脂的储存容量（Neiset al., 2018）。20 世纪50年代开始，已有众多学者开展增脂剂成分研究，从起初效果不佳且对采脂树体健康有影响的工业酸性废液、2%百草枯和真菌菌丝或孢子液（ Poppet al., 1995；Luchiet al., 2005； Knebelet al., 2008）为主要成分的增脂剂，到现阶段效果显著以乙烯利（2-氯乙基膦酸，CEPA）（Rodrigues-Corrêaet al., 2008；2009；Kossuthet al., 1982）、茉莉酸及其合成前体（苯甲酸，BA）（Valladet al., 2004； Urbanek Krajncet al., 2011； Rodrigues-Corrêaet al., 2009；Radwanet al., 2007；Durrantet al.,2004） 、生长素及其类似物（Neiset al., 2018）和作为萜类合成酶辅基（Rodrı́guezet al., 1999；Rodrigues-Corrêaet al., 2011）的金属离子为主要成分的增脂剂。

本研究探讨湿加松人工林产脂量及其单萜成分与不同地点间、不同种类增脂剂间的关系，确定最适宜湿加松的增脂剂种类，以期提高湿加松松脂质量和产量，也有利于湿加松作为采脂树种推广的一项技术。

1 材料与方法

1.1 试验地与材料

试验地位于广东省内海丰县（115°33′E，22°97′N）、始兴县（114°07′E， 24°95′N）和阳江市（111°95′E，21°87′N），海丰和阳江属南亚热带季风气候，始兴属中亚热带季风气候。海丰、始兴和阳江年均气温分别为22、19.6 和23 ℃，年均降雨量分别为2 389.5、1 825和2 345 mm。

湿加松无性系试验林分别为2008 年（海丰）、2006 年（始兴）和2005 年（阳江）定植，林分株行距3 m×3 m，2019 年（海丰和始兴）和2018 年（阳江）开始采脂，保存率为75%~85%，因胸径处完整树皮已被先前采脂活动破坏，故选择1.7 m 处树径作为生长指标，1.7 m 处平均树径分别为18.1、19.4 和21.1 cm。

1.2 采脂方法

在海丰、始兴、阳江3 个地点进行化学采脂试验，每个地点4 个处理（对照组以及硫酸钾、苯甲酸、乙烯利3 个增脂剂处理组）。采用随机完全区组设计，每个地点湿加松人工林分成4 个区组，区组内为15 个单株×4 个处理=60 个单株，每块林地单株共240 株。2020 年10—11 月进行6 次割脂活动，割脂操作按照《松脂采集技术规程》（LY/T 1694—2007）进行，采用下降法采脂，割面负荷率40%，所有树体接受固定处理。割脂时割出新鲜沟口后，立即在沟口上面均匀涂抹对应的增脂剂约2 cm，用袋接脂，具体采脂方法见图1。采脂频率7 天1 次，并收集1 次单株松脂质量，使用百分位电子天平称量每木产脂量。

图1 湿加松人工林化学采脂方法Fig. 1 Chemical oleoresin tapping method of P. elliottii × P. caribaea plantation

硫酸钾（K2SO4）、苯甲酸化合物（BA）和乙烯利（CEPA）3 种增脂剂中均加入20%稀硫酸，以黏米粉为增稠剂。

1.3 松脂单萜成分分析方法

不同地点、不同增脂剂处理下湿加松松脂成分测定样品收集自第6 次割脂试验，参试区组内每处理随机挑选1 个个体采集松脂，每个地点松脂样品16 个，3 个地点共48 个松脂样品。收集到的松脂样品分别取少量置于无水乙醇烧杯内溶解，以酚酞为指示剂，四甲基氢氧化铵【(CH3)4NOH·5H2O】乙醇溶液滴定至微红色，30 s 不褪色后进行气相色谱质谱联用技术分析（安捷伦 7890B-5977B）。

GC-MS 气相条件：色谱HP-5 毛细管柱（30 m×0.32 mm×0.25 µm)；分析条件：程序升温初始温度60 ℃（保持2 min），以4 ℃·min-1的升温速率升至260 ℃（保持10 min），汽化室和检测器温度均保持260 ℃。氢火焰离子检测器（FID），载气为高纯氮，压力0.1 MPa；氢气流量50 mL·min-1，空气流量50 mL ·min-1，分流比1∶100，进样量0.5~1.0 µL。

质谱条件: 电子轰击离子源（EI）；电子能量 70 eV；离子源温度 230 ℃；气相色谱仪与 质谱仪接口温度250 ℃；质量扫描范围 10~500 au。

1.4 数据分析

采用Excel 2016 软件收集整理数据，SAS 9.4 软件进行数据分析。对不同地点间湿加松产脂量的方差分析调用GLM 程序，MODEL 语句指定地点、增脂处理以及增脂处理与地点交互作用的统计分析模型；对各处理组间产脂量的多重比较分析调用Duncan 程序。

各色谱峰采用面积归一法定量，质谱图与NIST质谱搜索数据库（National Institute of Standards and Technology，USA）匹配识别松脂单萜化学组分，调用PROC GLM 进行方差分析检验松脂单萜成分比例在不同地点间、不同试验组间的差异。对每个地点内湿加松松脂成分相对含量（转换为百分数）的方差分析调用GLM 程序，MODEL 语句指定地点、增脂处理以及增脂处理与地点交互作用的统计分析模型；对地点和处理组松脂成分相对含量的多重比较分析调用Duncan 程序。

每个地点湿加松生长性状与不同增脂处理组单刀产脂量的相关分析调用CORR 程序，计算Pearson积矩相关系数，当P<0.05 时，F检验达显著水平。

2 结果与分析

2.1 不同增脂剂对松脂产量的影响

由表1 可知，每个地点6 次化学采脂湿加松松脂产量在增脂处理间存在极显著差异；由表2、表3 可知，6 次化学采脂湿加松松脂产量在地点间和增脂处理间存在极显著差异，而地点与增脂处理交互作用除第4刀不显著外，其余批次的交互作用均显著。

表1 每个地点增脂剂对湿加松松脂产量影响的方差分析Tab. 1 Analysis of covariance of effect of stimulating pastes on oleoresin yield of P. elliottii × P. caribaea

表2 10 月不同地点与增脂剂对湿加松松脂产量影响的方差分析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 月不同地点与增脂剂对湿加松松脂产量影响的方差分析Tab. 3 Analysis of variance of effect of different sites and stimulating pastes on oleoresin yield of P. elliottii× P. caribaea in November

3 个地点湿加松松脂产量在增脂处理间存在极显著差异，进一步对3 个地点不同增脂处理的松脂总产量进行Duncan 多重比较，结果如图2、图3 和表4 所示。

表4 不同增脂剂在3 个地点湿加松松脂产量的增产率Tab. 4 The increase rateof oleoresin yield ofP.elliottii×P. caribaea with different stimulating pastesatthree sites%

图2 不同地点与不同增脂剂对湿加松松脂产量的影响Fig. 2 The oleoresin yield of P. elliottii × P. caribaea at different sites and with different stimulating pastes

图3 3 个地点不同增脂处理湿加松总松脂产量的Duncan 多重比较Fig. 3 Duncan's multiple comparison of total oleoresin yield of P.

在海丰，3 种不同种类增脂剂的增产效果排序为硫酸钾>乙烯利>苯甲酸。硫酸钾在海丰湿加松的增产效果最佳，总产脂量均值746.40 g，总增产率147.63%，单次增产率范围73.00%~212.04%；其次是乙烯利，总产脂量均值746.40 g，总增产率134.05%，单次增产率范围76.58%~232.36%；效果最差的是苯甲酸，总产脂量均值618.31 g，总增产率94.41%，单次增产率范围63.52%~135.85%。乙烯利与苯甲酸处理后湿加松产脂量存在显著差异，与硫酸钾处理后湿加松产脂量不存在显著差异，苯甲酸与硫酸钾处理后湿加松产脂量存在显著差异。

在始兴，3 种不同种类增脂剂的增产效果排序为乙烯利>硫酸钾>苯甲酸。乙烯利在海丰湿加松的增产效果最佳，总产脂量均值703.03 g，总增产率61.48%，单次增产率范围37.60%~109.23%；其次是硫酸钾，总产脂量均值690.67 g，总增产率52.02%，单次增产率范围8.03%~121.25%；效果最差的是苯甲酸，总产脂量均值647.08 g，总增产率41.85%，单次增产率范围6.34%~93.20%，且在第2 刀苯甲酸处理后没有增产效果。乙烯利、硫酸钾、苯甲酸处理后湿加松产脂量不存在显著差异。

在阳江，3 种不同种类增脂剂的增产效果排序为乙烯利>苯甲酸>硫酸钾。乙烯利在海丰湿加松的增产效果最佳，总产脂量均值929.55 g，总增产率89.07%，单次增产率范围67.82%~127.98%；其次是苯甲酸，总产脂量均值798.91 g，总增产率62.06%，单次增产率范围54.16%~111.15%，且在第2 刀苯甲酸处理后没有增产效果；效果最差的是硫酸钾，总产脂量均值789.25 g，总增产率60.58%，单次增产率范围24.03%~93.48%。乙烯利与苯甲酸、硫酸钾处理后湿加松产脂量存在显著差异，苯甲酸与硫酸钾处理后湿加松产脂量不存在显著差异。

地点、处理及二者交互作用在湿加松产脂量方差分析中均存在显著差异，进一步对不同地点间总产脂量进行Duncan 多重比较，3 个地点对照组产脂量排序为阳江>始兴>海丰，总产脂量排序为阳江>海丰>始兴，增产潜力排序为海丰>阳江>始兴。分析不同地点、不同种类增脂剂间的增产效果可知，不同地点湿加松对增脂剂存在一定偏好性，海丰湿加松偏好硫酸钾和乙烯利，阳江湿加松偏好乙烯利，始兴湿加松对增脂剂无强烈偏好性。

2.2 树径与松脂产量关系

为了解增脂剂施用效果与个体生长性状是否有关，计算每个地点各试验组松脂产量与其对应的1.7 m 处树径的相关系数（表5）。3 个地点松脂产量与1.7 m 处树径呈中高度正相关，相关系数为0.45~0.88。在海丰和阳江试验地施用增脂剂，除个别采脂次数外，松脂产量与1.7 m 处树径的相关系数均普遍提高。与对照组相比，在海丰试验地，施用硫酸钾增脂剂松脂产量与1.7 m 处 树径的相关系数提高最多，由0.45~0.61 提高至0.72~0.82；在阳江试验地，施用苯甲酸增脂剂松脂产量与1.7 m 处树径的相关系数提高最多，由0.66~0.72 提高至0.68~0.83；在始兴试验地，施用各增脂剂松脂产量与1.7 m 处树径的相关系数均有所下降。

表5 3 个地点各试验组松脂产量与1.7 m 处树径的相关系数①Tab. 5 Pearson correlation coefficients between oleoresin yield and diameter of 1.7 m at three sites

2.3 不同增脂剂对松脂单萜化合物的影响

采用GC-MS 对每个地点收集到的松脂样品进行成分鉴定，并分析其相对含量。不同地点和不同处理组松脂单萜成分基本一致，海丰松脂样品中未检测出蒈烯，对照组中未检测出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-月桂烯的相对含量在不同地点间存在极显著差异，萜品油烯的相对含量在不同地点间存在显著差异。

表6 湿加松松脂单萜成分相对含量的方差分析Tab. 6 Result of ANOVA for Relative content of monoterpenes in oleoresin of P. elliottii× P. caribaea

表7 不同地点湿加松松脂单萜成分含量①Tab. 7 Relative content of monoterpenes in P. elliottii × P.caribaea oleoresin from different sites in Guangdong

施用不同种类增脂剂后，松脂中12 种单萜化合物的相对含量保持稳定，3 种不同种类增脂剂处理组与对照组单萜化合物相对含量之间无显著差异（表6、表8）。可见在采脂工作中合理施用增脂剂，能够提高松脂产量且无需担心对松脂质量的影响。

表8 不同增脂剂的湿加松松脂单萜成分相对含量①Tab. 8 Relative content of monoterpenes in P. elliottii × P.caribaea oleoresin treated by three stimulating pastes

3 讨论

3.1 湿加松施用增脂剂的效果

松脂是松属树木生命活动过程中产生的生理代谢产物，是一种具有较高经济价值的林副产品，如何提高松脂产量，且不会对树体造成太大影响是采脂研究的重要方向（Neiset al., 2019）。与国外普遍施用增脂剂进行化学采脂不同，我国主要是以高频次的传统采脂提高松脂产量。随着劳动力价格上升，松脂价格涨幅不大，工人采脂积极性降低，需对国内主要采脂树种研发适合的增脂剂，以达到提高松脂生产效率的目的。本研究以广东省普遍推广种植的湿加松优良家系为材料，探索其适用的增脂剂种类以及增产效果，评估在该地区推广应用增脂剂的可能性。

本研究施用的3 种不同种类增脂剂在广东不同地点湿加松人工林均能提高产脂量，与对照组相比增产效果显著，在秋季无大幅度降温降雨条件下，施加增脂剂可提高湿加松松脂总产量的41%，最高可提高147%，且不会对松脂单萜主要成分的相对含量造成影响，较国内同树种施用NAA、芸苔素内酯增脂剂的增产效果要好（卢斌等, 2019）。在巴西一项关于湿地松的增脂研究中，夏、秋两季施用增脂剂可分别提高松脂总产量约100%和64%，且不同增脂剂效果差异较小，与本研究结果类似，但该研究还发现施用NAA 类型的增脂剂会引起β-蒎烯相对含量增加（Neiset al.,2018）；若增脂剂引起松脂成分比例发生变化，则必须综合评价成分改变是否影响后期加工利用，再决定是否施用该增脂剂。

本研究硫酸钾、苯甲酸和乙烯利3 种增脂剂的增产效果在不同地点间差异不显著，为控制采脂成本，应考虑增脂剂施用效果的稳定性和费用情况。一项关于湿地松的增脂剂研究表明，钾离子的增产效果在所有季节均能稳定提高松脂产量（Rodrigues-Corrêaet al., 2013）；还有一项湿地松的研究表明，高浓度钾离子增脂剂与商用的乙烯利增脂剂相比，增产效果无显著差异，但钾离子的原料成本低于乙烯利（Rodrigues-Corrêaet al., 2009）。本研究结果显示硫酸钾的增产效果仅次于乙烯利，因此在广东地区施用硫酸钾代替国外商用增脂剂（乙烯利为主要成分）提高湿加松松脂产量是完全可行的。

3.2 生长性状与产脂量的相关性

松树产脂性状与生长性状有一定遗传或表型相关性。在湿地松和思茅松（Pinus kesiyavar.langbianensis）的研究中，树高、胸径、材积和冠幅与产脂性状呈正相关关系，均可以作为产脂性状的选择标准（李艳等,2017；李思广等, 2021；冷春晖等, 2020）。在马尾松的研究中，胸径与产脂力的相关性比较稳定，呈正相关关系，可作为马尾松产脂力的间接选择指标（尹焕焕等, 2018；吴东山, 2014）。本研究结果与以往研究相仿，湿加松未施用增脂剂的产脂量与其1.7 m 处树径呈正相关，在增脂剂的刺激下，海丰和阳江松脂产量与1.7 m 处树径的相关系数得到提高，表明在这些地点施用增脂剂可激发湿加松产脂潜力，但始兴湿加松无论施用何种增脂剂，与对照组相比相关系数均下降；有学者在海岸松（Pinus pinaster）化学采脂研究中发现，施用增脂剂后，松脂产量与树高的相关系数在地点间存在较大差异，个别地点甚至呈负相关（Vazquez-Gonzalezet al., 2021） ，这可能与不同地点之间的立地条件不同有关；松脂分泌是松树体内资源消耗巨大的生理生化过程，与增强松树个体应对生物胁迫的抵抗力密切相关（Moreiraet al., 2015），不同立地条件可能导致植株在面对不同选择压力时需要在防御和生长上做出取舍，因此在未经试验的区域推广应用增脂剂时，建议先进行小规模测试。

3.3 松脂单萜成分在地点间的差异

松脂主要由单萜、倍半萜和二萜类化合物组成，松脂成分及其相对含量在地点间存在一定差异。在江西的湿地松松脂中，吉安高产脂单株的月桂烯、α-水芹烯和草蒿脑含量显著高于景德镇（冷春晖, 2019）。在广西的马尾松松脂中，异海松酸、长叶松酸和不皂化物含量在地点与无性系交互作用间存在显著差异（吴东山, 2014）。同一树种各松脂成分含量比例在不同地点间有所差异，是林木对当地生境和气候适应的一种表现。本研究也发现，广东不同地点湿加松人工林的α-蒎烯、β-蒎烯、α-水芹烯、β-水芹烯和β-月桂烯的相对含量存在显著差异，但是由于人工林营建时采用混合家系苗木，试验材料遗传背景不清楚，无法确定是否为遗传因素导致，因此松脂成分的地点差异还需进一步在遗传测定林中开展分析。

4 结论

本研究探究湿加松人工林产脂量及其单萜成分与不同地点间、不同种类增脂剂间的关系，与对照组相比，不同地点湿加松人工林中，不同种类增脂剂均可显著提高松脂产量，其中增产效果最好的是乙烯利，其次是硫酸钾，最差的是苯甲酸混合物。对于松脂单萜成分，与对照组相比，施用增脂剂的试验组均检测出α-松油醇，但该成分占比不高，施用增脂剂总体上未对松脂单萜主要成分比例造成影响，而不同地点间湿加松松脂个别单萜成分的相对含量存在显著差异。另外，试验发现湿加松松脂产量与1.7 m 处树径呈正相关。在海丰和阳江湿加松人工林中，施用增脂剂可提高1.7 m 处树径与松脂产量的相关系数，在始兴则相反，结合三地湿加松人工林施用增脂剂的增产效果，海丰最佳、阳江次之、始兴最差，表明在特定地点中，施用增脂剂可以大幅度激发湿加松产脂潜力。综合考虑增脂剂主要成分成本以及增产效果，认为硫酸钾是广东地区湿加松人工林最适宜的增脂剂，合理施用增脂剂能够在保证松脂主要成分和相对含量不变的前提下增加湿加松产量。