芳樟‘南安1號(hào)’的生長(zhǎng)特性與精油品質(zhì)

樂易迅, 蘇寶川, 高進(jìn)興, 彭金彬, 陳青海, 鄒雙全

(1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350002；2.自然生物資源保育利用福建省高校工程研究中心，福建 福州 350002；3.泉州市林業(yè)局種苗站，福建 泉州 362000；4.福建省安溪半林國有林場(chǎng)，福建 安溪 362400；5.泉州市洛江區(qū)林業(yè)技術(shù)推廣站，福建 泉州 362000；6.泉州市森林公園管理處，福建 泉州 362000)

香樟(Cinnamomumcamphora)為國家二級(jí)保護(hù)樹種[1-2]，是我國亞熱帶地區(qū)重要的用材和特種經(jīng)濟(jì)林樹種，也是集防護(hù)林、園林綠化于一體的多用途樹種[3-5]。芳樟是香樟種質(zhì)資源的一個(gè)變種[6]，其精油富含芳樟醇[7-8]。芳樟醇為天然香料，具有抗感染及抑菌作用[9]，可改善皮膚質(zhì)地，全球年需求量超過2.8萬t[10]。但天然芳樟醇產(chǎn)量較低，無法滿足市場(chǎng)需求，因此,芳樟種植具有廣闊的市場(chǎng)前景[11]。

目前，福建省芳樟產(chǎn)區(qū)主要集中在閩南沿海一帶，南安市作為主要產(chǎn)區(qū)之一，具有適宜的環(huán)境條件。2010年4月，自然生物資源保育利用福建省高校工程研究中心在南安市向陽鄉(xiāng)發(fā)現(xiàn)純種香樟變異群落，其含油量和芳樟醇含量較高，將其命名為‘南安1號(hào)’，并通過福建省林木新品種審定委員會(huì)審定(閩 S-SC-CC-029-2019)，可作為油用經(jīng)濟(jì)林和園林應(yīng)用樹種?！习?號(hào)’根、莖、葉、枝均可生產(chǎn)芳香油[12]，富含桉葉油素、β-橙花叔醇、樟腦、龍腦、甲基丁香酚以及少量黃樟油素等[13]。本研究以福建主栽香樟品種‘牡丹1號(hào)’為對(duì)照，探討‘南安1號(hào)’的生長(zhǎng)特性、生物量及其得油率和芳香醇含量，以期為‘南安1號(hào)’推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省南安市向陽鄉(xiāng)卓厝村(118°31′E，25°16′N)。該區(qū)海拔400～800 m，屬南亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫19.5 ℃，年降水量1 700～1 900 mm，無霜期達(dá)330 d以上，土壤為酸性沙壤土。

1.2 移栽技術(shù)

1.2.1 苗木來源 選用無病蟲害且健壯的‘南安1號(hào)’和福建省主栽品種‘牡丹1號(hào)’(CK)為種源。其中，‘南安1號(hào)’種苗來源于南安市向陽海山林場(chǎng)，‘牡丹1號(hào)’種苗由廈門牡丹香化實(shí)業(yè)公司提供。分別于2013年6月及2016年6月，采用無紡布容器扦插育苗，生根率達(dá)80%以上[14]。扦插6個(gè)月后，適當(dāng)延長(zhǎng)通風(fēng)并增加光照時(shí)間，以提高苗木適應(yīng)外部環(huán)境的能力。翌年3月待幼苗長(zhǎng)到20～30 cm時(shí)進(jìn)行移栽。

1.2.2 移栽方法 分別于2014年3月及2017年3月，將苗木交叉移植到試驗(yàn)地東南、西北坡向的山腰上，以降低環(huán)境因素對(duì)不同品種的影響[15]。移植密度為5 700株·hm-2，按株行距1.3 m×1.3 m挖穴，穴規(guī)格為：50 cm×40 cm×30 cm，穴底施足腐熟有機(jī)肥料作基肥。移植后回填表土，扶正并向上提一下，壓實(shí)土壤，有利于根系舒展。

1.2.3 林分撫育管理 移植后保持土壤濕潤(rùn)，加強(qiáng)水肥管理，以提高成活率。抽發(fā)新梢時(shí)，噴施體積分?jǐn)?shù)為50%的二溴磷乳劑及50%馬拉松乳劑1 000倍液，5 d噴1次，連續(xù)2～3次，防治黑斑病、卷葉蛾等病蟲害。加強(qiáng)雜草的防除，造林當(dāng)年及第2年的5—6月和9—10月分別鋤草1次，避免雜草同樹苗爭(zhēng)養(yǎng)分、水分及陽光，保證苗木健壯生長(zhǎng)。每年9月追肥1次，每株施0.15 kg尿素和同比例的復(fù)合肥。

1.3 樣地設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用簡(jiǎn)單對(duì)比設(shè)計(jì)，按照坡位設(shè)3個(gè)重復(fù)對(duì)照樣地。各樣地按照品種分別設(shè)置10 m×10 m的樣方，每個(gè)樣方隨機(jī)抽取10株的‘南安1號(hào)’和CK植株。于2019年10月，測(cè)量植株的生長(zhǎng)指標(biāo)和生物量，并采集葉片帶回實(shí)驗(yàn)室，測(cè)定其含油量和芳樟醇含量。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 生長(zhǎng)指標(biāo)及生物量測(cè)定 對(duì)樣地內(nèi)林木進(jìn)行每木檢尺，測(cè)量并記錄其樹高、胸徑、冠幅等生長(zhǎng)指標(biāo)。采用平均標(biāo)準(zhǔn)木法測(cè)量生物量，分別選取胸徑、樹高、冠幅接近平均值的3株標(biāo)準(zhǔn)株，連根挖起稱重，并計(jì)算單位面積生物量，從而估算該樣方的總生物量[16]。

1.4.2 精油的提取 采用改良的常壓水蒸氣蒸餾法提取精油并測(cè)定得油率[17]。分別稱取100 g樣品鮮葉，在50 ℃下烘至含水量為5%～13%。用粉碎機(jī)粉碎后置入500 mL揮發(fā)油提取器中，加入200 mL超純水加熱提取60～90 min。蒸餾后取上層精油，經(jīng)無水Na2SO4干燥后稱重，并計(jì)算得油率。得油率/%=(精油質(zhì)量/鮮葉生物量)×100。

1.4.3 芳樟醇含量測(cè)定 采用液相色譜法測(cè)定芳樟醇含量[18]。精密吸取芳樟醇標(biāo)準(zhǔn)品(CAS：78-70-6)43.5 mg，加入甲醇(色譜純)溶解，定容至10 mL，配制成4.35 mg·mL-1的對(duì)照品溶液，搖勻備用。精密稱取待測(cè)樣品的精油提取液45 mg，加入甲醇(色譜純)定容至10 mL后過濾，濾液即為樣品溶液。將樣品和對(duì)照品溶液注入Dikma Diamonsil C18色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)，流動(dòng)相為甲醇∶水=70∶30，檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm，柱溫30 ℃，流速1 mL·min-1。高效液相色譜圖見圖1。在該色譜條件下，芳樟醇保留時(shí)間為9.412 min，符合含量測(cè)定要求。

A:對(duì)照品溶液；B.待測(cè)品溶液。

分別吸取2、4、6、8、10、12 μL對(duì)照品溶液注入液相色譜儀，按上述色譜條件進(jìn)行檢測(cè)，記錄色譜圖。以對(duì)照品峰面積為縱坐標(biāo)，對(duì)照品溶液質(zhì)量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖2)。待測(cè)樣品芳樟醇標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為：y=6×108x+61 162，R2=0.999 9，線性范圍為4.35～52.20 μg，符合測(cè)量要求。采用峰高定量法將配好的樣品溶液進(jìn)行色譜測(cè)定，采用外標(biāo)法測(cè)量芳樟醇含量。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

Cx=Cr×(Ax/Ar)

式中，Cx為樣品濃度/(mg·L-1)；Cr為對(duì)照濃度/(mg·L-1)；Ax為樣品峰面積/(V·s-1)；Ar為對(duì)照峰面積/(V·s-1)。

1.5 統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS、Excel統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 ‘南安1號(hào)’的生長(zhǎng)表現(xiàn)及生物量

2年生、5年生第3次收獲的‘南安1號(hào)’生長(zhǎng)表現(xiàn)及生物量分別見表1、2。由表1可知，2年生‘南安1號(hào)’各樣地胸徑平均值均超過4 cm，且均顯著大于CK；樹高平均值均超過3 m，顯著大于CK；總生物量明顯大于CK。由表2可知，5年生采收3次的‘南安1號(hào)’各樣地胸徑和樹高均顯著大于CK；各樣地冠幅均大于CK，但差異不顯著；總生物量明顯大于CK。

表1 2年生‘南安1號(hào)’生長(zhǎng)表現(xiàn)及生物量1)

表2 5年生‘南安1號(hào)’生長(zhǎng)表現(xiàn)及生物量1)

2.2 ‘南安1號(hào)’的得油率及芳樟醇含量

‘南安1號(hào)’得油率及芳樟醇含量見表3。由表3可知，不同樹齡‘南安1號(hào)’及CK得油率均達(dá)到4.13%以上，比市面種植的香樟得油率高2～3倍[19]。但2個(gè)品種得油率及芳樟醇含量均有差異，2年生‘南安1號(hào)’得油率及芳樟醇含量均大于CK，且差異顯著；5年生第3次收獲的‘南安1號(hào)’得油率和芳樟醇含量與CK差異不顯著，可能由于連續(xù)多次采伐引起的林分衰退所致。

表3 ‘南安1號(hào)’得油率及芳樟醇含量1)

2.3 ‘南安1號(hào)’的經(jīng)濟(jì)效益

‘南安1號(hào)’產(chǎn)油量及產(chǎn)值見表4。由表4可知，不同樹齡‘南安1號(hào)’總生物量均大于CK，且差異顯著。葉片是芳樟精油含油量最高的部位，不同樹齡‘南安1號(hào)’葉片生物量均高于CK，且差異顯著；葉片產(chǎn)油量是CK的2倍多，以每噸出口離岸價(jià)45萬元計(jì)算產(chǎn)值，2年生‘南安1號(hào)’的精油產(chǎn)值達(dá)到39.25萬元·t-1，經(jīng)濟(jì)價(jià)值顯著。

表4 ‘南安1號(hào)’的產(chǎn)油量及其產(chǎn)值1)

3 小結(jié)

本研究表明，2年生‘南安1號(hào)’平均樹高達(dá)3 m以上，比CK提高30%，且差異顯著；總生物量達(dá)52.20 t·hm-2，比CK(38.54 t·hm-2)提高35%?！习?號(hào)’葉片鮮樣得油率達(dá)4.85%～5.57%，比CK(4.13%～4.63%)高17%，是國內(nèi)香樟品種含油量(2%)的2倍多[19]，可能是由于本研究所選的香樟品種優(yōu)良，且選用含油量最高的葉片進(jìn)行精油提取，而國內(nèi)一般選用香樟枝、葉進(jìn)行精油提取。同時(shí)，本試驗(yàn)采用新的芳樟精油提取方法，也有利于提高精油提取率。但是2年生‘南安1號(hào)’芳樟醇含量高于CK，5年生3次采伐的芳樟醇含量與CK基本持平，其原因有待進(jìn)一步研究。

‘南安1號(hào)’抗病蟲害能力強(qiáng)，對(duì)葉蜂具有一定的趨避性，新葉生長(zhǎng)正常；對(duì)黑斑病、卷葉蛾等病蟲害也具有一定的抗性?！习?號(hào)’造林成活率可達(dá)93%以上，移植后恢復(fù)能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，抗寒能力較強(qiáng)，可在廣場(chǎng)、街道、庭院孤植、列植或群植，還可作為經(jīng)濟(jì)林、防護(hù)林、行道樹及風(fēng)景林[20]。

綜上所述，相同生長(zhǎng)環(huán)境條件下，‘南安1號(hào)’的生長(zhǎng)量、生物量及得油率均高于CK。但由于種植地集中，立地條件差異較小，無法體現(xiàn)立地條件對(duì)‘南安1號(hào)’生長(zhǎng)的影響。5年生連續(xù)采收3次的‘南安1號(hào)’林分生長(zhǎng)量和精油品質(zhì)有所下降，可能因多次連年采伐導(dǎo)致土壤肥力有所衰退，有待進(jìn)一步深入研究。