一种增脂剂对云南松增脂效果及生理活性的影响

王瑞苓， 吴春华， 刘祥义， 刘建祥， 郑志锋

(1.西南林业大学 林学院, 云南 昆明 650224; 2.西南林业大学 化学工程学院，云南 昆明 650224;3.西南林业大学 生态与环境工程学院,云南 昆明 650224; 4.厦门市现代农业生物质高值化技术重点实验室,厦门大学，福建 厦门 361102)

松脂是松属植物光合作用产生的次生代谢物[1-2]，是一种重要的林产化工原料。由松脂水蒸气蒸馏得到的松香、松节油广泛用于造纸、清漆、香精香料、合成橡胶、消毒剂、涂料、印刷油墨及防水材料等领域[3-9]。据报道，我国林产化学工业产值350～400亿元/年，其中，松香产业产值150～200亿元/年[10]。云南松(PinusyunnanensisFranch.)是我国西南地区最主要的采脂树种，其占可采脂松树总量的43.3%[11]，云南省云南松松脂储藏量约为38万吨/年。但2018年云南省松香产量仅为7万吨左右[12]，主要原因为云南松普遍产脂能力比较低，采脂生产率低下。据此，本研究将一种营养型松树增脂剂施用在云南松树上，每月检测其增脂效果，并对施加增脂剂后云南松的各生理指标进行测定，分析这种营养型增脂剂对云南松生长生理指标的影响，以期为增脂剂的进一步推广应用提供实验数据和理论依据。

1 材料与方法

1.1 样树选择

2018年3月至10月选择云南省楚雄州双柏县县城20 km处的一片云南松林为实验样地(东经101°03′，北纬24°14′，海拔2 005 m)。样地属北亚热带高原季风气候，年平均降雨量927 mm，年平均气温15 ℃，年平均日照时数为2 355 h。该样地为一片成熟的云南松人工林，选择阳坡上的胸径(20±1)cm的长势健壮未割脂的160株云南松为样树，进行编号。对各样树进行两个月的预割脂试验，收集各样树产脂总量，根据收集到的产脂总量相等的原则将这些云南松分为对照组(80株)和实验组(施加增脂剂，80株)进行增脂剂施用试验。

1.2 增脂剂的施加方法

以稀土和多种植物必需微量元素为主要成分的微肥营养型增脂剂对样树进行实验。2018年5月1日，将实验组样树用电钻在割口上方10 cm处向上倾斜于树干30°打3～5 cm深的小孔，将装有5 mL增脂剂瓶颈插入小孔中，在瓶底用针头刺穿一个小孔让增脂剂能自然流出。对照组只钻孔不加增脂剂。每月初施加一次增脂剂，至10月初，共计6次。

1.3 松脂的收集

所选样树按《松脂采脂规程》进行下降法Y型采脂，3天加割一刀，割面负荷率40%，敞口受脂器收脂。每月收脂一次，称质量。

1.4 增脂效果分析

1.4.1增脂率的计算 按照下式进行增脂率的计算：

P=(y-y0)/y0×100%

式中：P—施加增脂剂后的增脂率，%；y—施加增脂剂后每30 d平均每株云南松松脂产量，g；y0—对照组每30 d平均每株云南松松脂产量，g。

1.4.2各生理指标的检测 在施加增脂剂后的6月、 8月、 10月底，采集各组的松针(每组随机选择 6株)，检测各生理指标。检测指标包括：鲜质量、干质量，叶绿素总量，可溶性糖，可溶性蛋白，超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)酶活性，丙二醛(MDA)含量及相对电导率。

叶绿素总量测定采用分光光度法[13]，可溶性糖含量测定采用蒽酮法[14]，可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝法[15]，采用氮蓝四唑(NBT)法测定SOD酶活性[16]，采用高锰酸钾滴定法测定CAT酶活性[17]；采用愈创木酚法测定POD酶活性[18]；采用硫代巴比妥酸比色法测定MDA含量[18]；采用电导仪法测定相对电导率[19]。

1.5 统计分析

数据的统计分析通过SPSS 16.0软件完成，所有数据由平均值±标准误差表示，方差分析采用Duncan多重比较法分析差异的显著性。

2 结果与分析

2.1 增脂剂对云南松产脂的影响

施加增脂剂对云南松产脂量和增脂率的影响如表1所示。由表1可知，施加了增脂剂的云南松各月松脂产量均显著高于未施加增脂剂的对照组。施加增脂剂后增脂效果逐渐增大，在7月份增脂效果达到最大，增脂率可达41.08%。8月份开始增脂效果有所下降，在10月份增脂率最低，但仍有29.84%的增脂效果。此6个月的平均增脂率为34.76%，表明该增脂剂有较稳定的增脂效果。

表1 增脂剂对云南松产脂量和增脂率的影响1)

2.2 增脂剂对云南松松针的影响

2.2.1对松针鲜质量、干质量的影响 松针鲜质量、干质量能反映植物水分吸收和干物质积累的能力，体现了植物的营养状况。施加增脂剂对云南松松针鲜质量、干质量的影响如表2所示。

表2 增脂剂对云南松松针鲜质量、干质量的影响

由表2可知，在10月份鲜质量的增加率最高，可达11.02%。10月份开始气温逐渐降低，松树即将进入生长缓慢的阶段，而施加增脂剂可以促进水分代谢，增加细胞代谢活力，此时云南松还能保持很高的产脂量，单株平均产脂量仍在170 g以上。干质量在8月份增加率最高，比对照增加10.26%。8月份是云南松光合作用最大的月份，而施加增脂剂可以提高参与光合作用的叶绿素总量(见表3)，从而加强松针的光合作用，增加干物质积累。这表明该增脂剂是一种营养型的物质，施加后可以促进云南松进行渗透吸水，显著提高植物的鲜质量，并能显著提高松针干物质的积累量。

2.2.2对松针叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响 叶绿素是植物进行光合作用时吸收和传递光能的主要物质，其含量的多少直接可以影响植物光合作用的大小，光合作用的提高可以促进松树分泌松脂[20-21]。云南松的叶绿素总量与产脂量呈正相关[22]。蛋白质是生命活动的体现者，绝大多数酶的化学本质也是蛋白质，故蛋白质的含量与植物生命活动和代谢的旺盛程度直接相关。增脂剂对云南松松针叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响见表3。

表3 增脂剂对松针叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

由表3可知，施加增脂剂可以使云南松松针的叶绿素总量显著增加，且随着增脂剂施加次数的增加，叶绿素的增加量也逐渐增大，在10月份达到最大增加值13.03%，2.1节也显示7～9月份云南松产脂量逐渐增加，这说明增脂剂通过增加叶绿素总量而促进松树增强光合作用，进而促进松树产脂。进入10月份，由于温度降低，云南松的产脂量都有所下降，但施加了增脂剂组的云南松叶绿素含量仍然增加，有利于云南松在寒冷的天气里正常的光合作用。

施加增脂剂后，含可溶性蛋白的量也显著增加，10月份比对照提高40.96%。可溶性蛋白作为酶的主要组成部分，其含量增加代表施加增脂剂后云南松细胞代谢活性比对照有显著增加。此外，在10月 份可溶性蛋白含量增加也可以作为细胞抗冻性的一个重要指标，可溶性蛋白作为细胞内的可溶性物质可以提高细胞液浓度，增加渗透压，降低冰点，增加云南松抵御寒冬的能力，提高植物的抗冻性[22]。可溶性蛋白含量增加后，相关酶活性增加，酶的活性与松脂的产量呈正相关[23]，可以促进光合产物糖类物质转化为松脂。

在6月和8月份松针含可溶性糖的量均显著低于对照组，分别减少了6.73%和8.68%。松针经过光合作用形成糖类，在云南松体内进行一系列生化反应，转变成了萜烯和树脂酸，即松脂[24-25]。施加了增脂剂后产脂量增加而可溶性糖含量减少，这说明增脂剂会促进可溶性糖转化为松脂，从而导致松针可溶性糖含量降低，进而促进松脂的产生和分泌。但在10月份，云南松含可溶性糖的量却比对照增加了 7.54%，而松脂产量仍高于对照组近30%。这说明经过6个月施加增脂剂的累积效果，可促使云南松产生较多可溶性糖，一方面促进这些糖转化为松脂，另一方面使植株积累一些可溶性糖，与植物细胞内的可溶性蛋白共同作用降低冰点，抵御寒冷天气。

2.2.3对松针三大保护酶含量的影响 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)是植物体内三大保护酶，可以清除氧自由基和过多的过氧化氢而维持细胞代谢平衡，其含量可以作为植物抗逆性的重要指标[26-27]。施加增脂剂对云南松SOD、CAT和POD酶活性的影响如表4所示。

表4 增脂剂对松针SOD、CAT和POD酶活性的影响

由表4可知，施加增脂剂可以使云南松松针SOD、CAT、POD活性均显著增加，且均在10月份达到最大，SOD、CAT、POD这3种酶的酶活性增加率分别为81.55%、 31.74%和45.87%，说明施加增脂剂后，云南松对环境的抵抗和适应能力都有所增加。可以预测经过寒冬后施加了增脂剂的云南松比对照组更为健壮，有利于云南松产脂业的可持续性发展。

2.2.4对松针丙二醛含量和相对电导率的影响 丙二醛(MDA)作为生物过氧化的标志物，是自由基在生物体内产生脂质过氧化过程的最终产物[28]，MDA的积累可对生物膜和细胞造成一定的伤害。故MDA含量反映了植物生物膜受伤害的程度。当植物受到逆境环境影响时，细胞膜遭到破坏，膜透性增大，细胞内的电解质外渗，从而使植物细胞浸提液的相对电导率增大。因此，相对电导率是反映植物细胞膜透性的一项基本指标，也是衡量生物膜稳定性、细胞生命活动能否正常进行的重要指标。施加增脂剂对云南松MDA含量和相对电导率的影响如表5所示。

由表5可知，施加增脂剂可以使云南松MDA含量显著减少，降低了生物膜受损的程度，大大提高了生物膜的稳定性。施加增脂剂后的云南松相对电导率也显著低于对照组，这说明增脂剂能有效降低不良环境对云南松的影响，保护云南松的膜系统和内含物的稳定性，进而提高云南松抵御逆境的能力，保障各项生命活动正常有序进行。

表5 增脂剂对云南松MDA含量和相对电导率的影响

3 结 论

3.1通过韧皮部施用一种以稀土元素和多种植物必需微量元素为主要成分的微肥营养型增脂剂可以大幅度地增加云南松5～10月份的松脂产量，增脂率最高可达41.08%，平均增脂率34.76%。

3.2施加增脂剂后可以显著提高云南松松针鲜质量、干质量，最高分别为11.02%和10.26%，云南松生长更为健壮、长势更好；可以显著提高叶绿素总量，最高为13.03%，促使云南松光合作用增加；可以提高含可溶性蛋白的量，最高为40.96%，促进光合产物糖类物质转化为松脂；可以提高三大保护酶SOD、CAT、POD的活性，最高分别为81.55%、 31.74%和45.87%，从而增强了云南松的抗性和适应性；可以降低松针中丙二醛(MDA)含量和相对电导率，保证了植物细胞膜系统的稳定性，提高云南松抵御逆境的能力。施加了增脂剂的云南松在原本产脂量比较低的季节仍然有较高的产脂量，可以延长云南松的年采脂时间，优化云南松松针的各项生理指标，从而有利于云南松的高产脂和可持续性发展。