濕地松年產(chǎn)脂量與氣候因子的相關(guān)性研究※

●馮 玥 胡如芳 楊 亮

（吉安市林業(yè)科學(xué)研究所 江西 吉安 343010）

松脂是一種重要的非木材次生林產(chǎn)品，其主要組分為松節(jié)油與松香，是醫(yī)藥、化妝品、食品、化工等領(lǐng)域的重要工業(yè)原料[1]。我國是世界最大的松脂生產(chǎn)及出口國，濕地松作為我國主要產(chǎn)脂樹種之一，于20世紀(jì)40年代末自其原產(chǎn)地美國東南部傳入中國，70年代末開始在中國南方大規(guī)模種植，20世紀(jì)90年代，中國每年對(duì)外出口松脂量達(dá)20多萬噸，約占全球松脂交易量的50%[2]。松脂的分泌過程是樹體應(yīng)對(duì)林木病蟲害的防御響應(yīng)機(jī)制，并可由生物脅迫、化學(xué)制劑及機(jī)械損傷等外部刺激引發(fā)[3]。相關(guān)研究表明，環(huán)境氣候因子是松脂產(chǎn)量的潛在決定因素，氣候條件變化通?？梢酝ㄟ^兩種主要方式對(duì)濕地松松脂產(chǎn)量造成影響[4-5]，包括溫度對(duì)樹脂流動(dòng)性的直接影響；以及氣溫、光照和水分脅迫等氣候因子對(duì)樹木的解剖結(jié)構(gòu)、松脂的生物合成及分泌相關(guān)生理過程的間接性影響。因此，明確氣候因子與濕地松松脂年產(chǎn)量的相關(guān)性，建立松脂產(chǎn)量與氣候因子的響應(yīng)模型，可有效提高采脂工作計(jì)劃安排的科學(xué)化與高效化，為濕地松人工林經(jīng)營管理水平的提高起到重要參考及指導(dǎo)作用，最終實(shí)現(xiàn)松脂生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的提升[6]。

本試驗(yàn)對(duì)江西省吉安地區(qū)濕地松產(chǎn)脂情況與主要?dú)庀笠蜃幼兓_展了相關(guān)性研究與分析，對(duì)平均溫度、日照、生長季降水量、相對(duì)濕度、積溫多個(gè)氣象因子與松脂年產(chǎn)量的響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行探索，以期為本地松脂生產(chǎn)作業(yè)提供科學(xué)依據(jù)，并為年度松脂產(chǎn)量估測(cè)與濕地松人工林產(chǎn)脂能效評(píng)估提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江西省吉安地區(qū)泰和縣境內(nèi)西部禾市林場與東北部百記林場，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，雨量充沛，光照充足，氣候溫和，水熱光能資源豐富。當(dāng)?shù)啬昃鶜鉁?8～18.4℃，最冷月均溫度8℃，最熱月均34.8℃，極端最低溫-5℃，極端最高溫40℃，年降雨量1457 mm，降雨量多集中在第二季度，占全年降雨量的47%[7]。

1.2 松脂產(chǎn)量測(cè)定

在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)采選出脂情況良好、林分健康、交通便宜、具有代表性的濕地松采脂人工林地8塊作為試驗(yàn)樣地，于2019～2021年連續(xù)三年開展松脂全面采收作業(yè)。割脂方法采用常規(guī)下降式單刀采脂法，起割面距地面1.3 m，割面負(fù)荷率約30%[8-9]。每年3月末開始采割，10月末收脂并分別統(tǒng)計(jì)各樣地內(nèi)松脂年度總產(chǎn)量與平均單株松脂年產(chǎn)量。

1.3 氣象指標(biāo)的獲取

氣象資料來源于吉安市生態(tài)氣象重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。相關(guān)研究成果表明，與濕地松生理學(xué)及形態(tài)學(xué)特征變化關(guān)聯(lián)較為顯著的氣候指標(biāo)包括平均溫度 （℃）、日照時(shí)數(shù)（h），年降水量（mm），相對(duì)濕度（%）[10]，故選擇以上氣象因子開展與濕地松年產(chǎn)脂量的相關(guān)性研究。上述因子均為當(dāng)年采脂期內(nèi)（3～10月）的氣象數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Excel 2007對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理，采用SPSS 22.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各樣地產(chǎn)脂情況各樣地

2019～2021年度產(chǎn)脂情況，見表1。

表1 2019～2021年度各樣地產(chǎn)脂情況

由表1可知，百記林場2019年平均單株年產(chǎn)脂量最低，但2021年平均單株年產(chǎn)脂量最高。試驗(yàn)所選兩試驗(yàn)區(qū)域在2021年均表現(xiàn)出三個(gè)年度最高年產(chǎn)脂量。

2.2 試驗(yàn)區(qū)氣象條件

2019～2021年試驗(yàn)區(qū)具體氣象數(shù)據(jù)，見表2。

表2 2019～2021年試驗(yàn)區(qū)氣候條件情況

由表2可知，試驗(yàn)期內(nèi)，2021年3~10月平均溫度最高，2019年3~10月日照時(shí)間最長，2020年月平均溫度與日照時(shí)間均為最低。2020年度3~10月降水量最大，2021年度降水量最低。2019和2020年3~10月相對(duì)濕度基本相似，2021年平均相對(duì)濕度略高。

2.3 年平均氣溫對(duì)濕地松產(chǎn)脂量的影響

各氣象因子與產(chǎn)脂量的相關(guān)性分析，見表3。

表3 各氣象因子與產(chǎn)脂量的相關(guān)性分析

由表3可知，分屬不同區(qū)域內(nèi)的濕地松樣地單株平均年產(chǎn)脂量均隨產(chǎn)脂期內(nèi)平均溫度的升高而提升，其中泰和東北部地區(qū)濕地松單株平均年產(chǎn)脂量與平均溫度呈顯著正相關(guān)，但處于泰和西南部區(qū)域的濕地松樣地內(nèi)，單株年產(chǎn)脂量相較于東北部區(qū)域與當(dāng)年采脂期內(nèi)平均溫度的相關(guān)性稍弱。

2.4 日照強(qiáng)度對(duì)濕地松產(chǎn)脂量的影響

泰和西南部樣地內(nèi)濕地松單株年平均產(chǎn)脂量與采脂期日照強(qiáng)度具有微弱負(fù)相關(guān)，東北部樣地濕地松單株年平均產(chǎn)脂量與采脂期內(nèi)日照強(qiáng)度則呈現(xiàn)微弱正相關(guān)（表3）。日照在光合作用、物候變化及其與氣溫變化的相關(guān)性等多個(gè)方面對(duì)植物生理狀況存在復(fù)雜影響，并較易受到坡位、坡向、林地郁閉度等其它環(huán)境因子的干擾，故其與濕地松產(chǎn)脂量間未呈現(xiàn)明顯的直接相關(guān)性作用[11]。

2.5 降水量對(duì)濕地松產(chǎn)脂量的影響

由表3可知，泰和西南部與東北部區(qū)域的樣地內(nèi)濕地松年平均產(chǎn)脂與采脂期內(nèi)降水量均呈現(xiàn)一定負(fù)相關(guān)性。降水與高溫對(duì)濕地松產(chǎn)脂量的正向促進(jìn)作用存在一定拮抗關(guān)系[12]，但相較于采脂期內(nèi)平均氣溫對(duì)濕地松產(chǎn)脂量的影響，降水量的影響效果其顯著性相對(duì)較低[13]。

2.6 相對(duì)濕度對(duì)濕地松產(chǎn)脂量的影響

兩塊試驗(yàn)區(qū)內(nèi)樣地的濕地松單株年平均產(chǎn)脂量均隨采脂期內(nèi)濕度的增加有不同比例提升（表1、表2），其中泰和西南部地區(qū)樣地內(nèi)濕地松單株年平均產(chǎn)脂量與相對(duì)濕度存在顯著正相關(guān)（表3），但泰和東北部地區(qū)樣地內(nèi)濕地松產(chǎn)脂量與相對(duì)濕度的正相關(guān)未達(dá)顯著水平。

3 討論與結(jié)論

松脂的產(chǎn)生過程作為松樹復(fù)雜生物防御機(jī)制的重要組成部分，會(huì)受到其生理內(nèi)環(huán)境與外部環(huán)境的共同影響。本次試驗(yàn)通過對(duì)不同年度濕地松單株平均年產(chǎn)脂量的觀測(cè)，與對(duì)濕地松單株年平均松脂產(chǎn)量與外部氣候因子相關(guān)性的探索，認(rèn)為濕地松的樹脂生產(chǎn)能力會(huì)受到采脂期內(nèi)平均溫度、日照、降水量及相對(duì)濕度等氣候因子的影響，其中溫度與相對(duì)濕度對(duì)濕地松產(chǎn)脂能力的影響較為直接，并在對(duì)濕地松產(chǎn)脂量的正向促進(jìn)作用上存在一致性。但從采脂期內(nèi)累積降水量對(duì)濕地松產(chǎn)脂量的負(fù)相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，降水對(duì)濕地松產(chǎn)脂能力的影響機(jī)制相對(duì)復(fù)雜。相關(guān)研究表明，干旱與極端溫度會(huì)在一定范圍內(nèi)促進(jìn)松樹的樹脂道形成從而提高松脂產(chǎn)量，但因夏季干旱對(duì)松樹木質(zhì)部形成的抑制作用，適度降水又可促進(jìn)植物生理代謝，提高松樹生長速率與次生代謝產(chǎn)物的形成[14-15]。雖然現(xiàn)有研究中降水對(duì)濕地松產(chǎn)脂的影響多呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，但具體影響機(jī)制與程度尚需進(jìn)一步探索。

本試驗(yàn)在對(duì)泰和縣不同區(qū)域樣地內(nèi)的濕地松樣本觀測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使在氣候因子基本一致的地區(qū)范圍內(nèi)，濕地松產(chǎn)脂量與氣候因子的相關(guān)性仍會(huì)隨地區(qū)內(nèi)小地理環(huán)境的差異而產(chǎn)生變化。氣候因子與立地條件始終存在深入的交互影響[12]，將更多的環(huán)境和氣候因子納入考察范圍，精確劃定樣地布設(shè)區(qū)域，針對(duì)本地環(huán)境因素系統(tǒng)性探索其與濕地松松脂產(chǎn)量的相關(guān)性，將進(jìn)一步為濕地松采脂行業(yè)提供實(shí)用性參考，亦將對(duì)資源利用與經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估起到重要促進(jìn)作用。