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广东、广西、福建、浙江、江苏、安徽、湖北、河南、贵州、四川等省也有一定量的采脂。

上世纪70-80年代有关科研部门的实验性采脂,湿地松的产脂量均高于马尾松(同径级的树),且平均高2.4-4.6倍,现以多年来实际采脂情况看,同径级的湿地松与马尾松采脂量没有这么大的差距。

  云南松:

分布于西藏东部,四川西部及西南部,云南,贵州西部和广西西北部。

每株年产松脂约5—6公斤。

  思茅松:

分布于云南南部、西部,常组成单纯林。

为荒地荒山造林树种。

产脂量与云南松差不多。

  南亚松:

为典型的热带松类,分布于海南岛,并有南亚松天然林。

产脂量特别高,每株年产松脂14公斤左右。

松脂中含油高达30%以上,油中含。

α—蒎烯95%以上。

南亚松松香不结晶,酸值高,含有二元酸为其牲。

  

(2)松树树脂道

  马尾松可以采脂是因为它的木材中具有一种特殊的结构,称为树脂道。

松脂集聚在树脂道中,松树的树脂道在木质部、针叶和初生皮层中形成三个独立的系统。

采脂就是割伤松树树干中生活的木质部(边材外层约0.5厘米的部分)的树脂道,使松指不断流出。

  (3)松脂的形成和分泌

  a.松脂的形成

  松脂是怎样形成的,一般认为:

松树的绿色针叶能进行光合作用,叶子中的叶绿体在日光照射下能吸收光能,利用光能,在叶绿素和酶的作用下,把从周围环境中所获得的二氧化碳和水合成富于能量的有机化合物(蛋白质和糖等)同时放出氧气。

松树通过光合作用形成的糖类,再经过复杂的生物化学反应和一系列中间产物,进一步形成了萜烯和树脂酸。

因此可以把松脂视为松树的光合作用产物。

  进行光合作用,除了充足的光照条件和从叶子的气孔中进入一定浓度的二氧化碳外,还需要从土壤中吸收充足的水分和无机营养。

主要通过木质部运往叶子中去。

水是参与光合作用的必要条件,同时水和无机盐类中的许多矿质元素是叶绿体的重要组成部分,也是促进枝叶生长茂盛的重要因素。

  要增加松脂产量,促使松脂更多地形成,就必须确保松树枝叶茂盛,根系发达,具有充分的光照条件,保证树木的营养,增进树木的生理代谢,使光合作用充分进行。

在生产实践中,孤立木和林缘木的松脂产量较林内木和压倒木高,这就说明空旷地区阳光充足是松脂形成的主要条件之—。

  b.松脂的分泌

  松脂的分泌过程目前通用的理论是以树木内的分泌压力为基础。

  树脂道被割破后,松脂的流出降低了泌脂细胞所受的压力,此时泌脂细胞就迅速形成新的松脂。

当树脂道被凝结的松脂阻塞时,泌脂细胞中的分泌压力又开始作用,松脂重新逐渐充满树脂道。

由此可见,由于泌脂细胞的分泌压力和使松脂从割破口流出的渗透压力经常不断地相互作用,才能使树脂道周而复始地变化,使松脂得以形成和向外分泌。

  从松脂的分泌过程可以看出,松树中松脂的形成是树木正常的生理活动,而水分的供给对于松脂产量有着极重要的意义。

树木内的水分愈多,渗透压愈大,泌脂细胞渗透吸水愈快,当树脂道割破时,松脂的流出也愈容易、愈迅速。

树木内的水分的多少,与树干本身的蒸腾液流、根系生理活动和使水分沿着管胞上升所产生的根压有关。

此外,渗透压的变化与温度也有关,温度升高时,渗透压增大,从而加快了泌脂细胞吸水的速度,这就是雨后天暖采脂时松脂流出多而快的原因。

  马尾松的树脂道割破后,松脂开始流出很快,经过数小时后流出速度变慢。

经过30小时左右则分泌完全停止,必须重新开割伤口。

树脂道封闭和松脂停止流出的原因是:

  1.渗透压力随着泌脂细胞的膨胀而渐渐减弱,泌脂细胞向内凸入树脂道,致使道腔缩小,因而树脂道被堵塞,

  2.松脂中松节油的挥发,形成硬块而阻塞了树脂道,

  3.松脂的形成和充满树脂道的过程缓慢。

  了解了松脂的形成和树脂道的结构以及松脂停止分泌的原因,就使拟定合理的采脂工艺有了依据。

  树脂道被阻塞,这就决定了采脂时必须在树干上有规律地开割伤口。

开割侧沟的目的就是要割破已经闭塞的树脂道,为松脂的不断流出创造条件。

此外,如果松脂停止流出是由于松脂的形成缓慢所致,则必须在实际采脂工作中根据松脂分泌的持续时间、树木对松脂的补充能力等确定适当的割沟间隔期。

  (4)松脂采集的方法

  最古老的松脂采集方法是洞式采脂法,在松树树干上砍一洞式割口以取得松脂。

这种方法采脂中松脂的含油量少(10%左右),杂质多(5%左右),因此,虽然我国马尾松、云南松等松脂质量很好,但却很少能生产出高质量的松香。

  1951年采用下降式采脂法进行采脂试验,所得松脂中松节油的含量一般在18%以上,杂质在0.5%以下。

因此,在南方采脂区进行了推广和应用。

经过几十年来的采脂实践,目前,下降式采脂法已经成为我国常法采脂的主要方法。

此外,为了充分利用树木,获得更多的松脂,在伐前还可采用强度采脂法或硫酸软膏化学采脂法。

  a.下降式采脂法

  下降式采脂法是在准备好的割面上,第一对侧沟开在割面的顶部,第二对侧沟开在第一对侧沟的下方,从上往下开沟,这种作业方式称为下降式。

每个采脂季节的新割面位于旧割面之下。

  b.上升式采脂法

  上升式采脂法第一对侧沟开在割面的下部,以后开割的侧沟都在前一对侧沟的上方,割面是由下而上,一个个向树干上部延伸。

  上升式采脂法的工艺过程与下降式采脂法大致相同,只是不开中沟,侧沟的夹角较小,一般为60度,便于松脂下流。

侧沟间留有不带树皮的小鱼骨,步距较下降式采脂法稍大些。

割沟时由割面边缘向割面中部开割,开沟比较容易。

  我国自推广下降式采脂法以来,较少采用上升式采脂法采脂。

两种方法未做过详细的比较试验,仅1964年中国林业科学研究院林产化学工业研究所在浙江丽水进行过下降式采脂法与上升式采脂法采脂工艺的对比试验。

  两种采脂法的割沟平均产脂量差不多。

下降式割沟处于供水比较有利的条件下,因水分沿边材的管胞由下向上输送。

而上升式割沟处于营养物质较丰富的条件下,因养分由树冠沿着韧皮部的筛管向下输送。

两种采脂方法究竟何者较好,可以就产脂量、劳动生产率以及对树木生长的影响等进一步进行试验研究。

  国外采脂方法除了苏联以外都用上升式采脂法。

苏联过去采用下降式采脂法,认为它采得的松脂产量高、质量好、松节油含量高。

但最近有报道,经过试验,第一年的产脂量上升式较下降式低,以后逐年高于下降式。

按5—6年计算,总产量可以高出10—14%。

较多的研究者认为,如果采脂10年,在开始3年用下降式采脂法,以后在第一年的正上方用上升式采脂法采脂至第10年。

用亚硫酸盐酒糟醪液化学采脂时,上升式采脂法的产脂量较下降式采脂法提高34%。

苏联近几年来研究双层割面轮流割沟法,较之单独采用一种方式(上升式或下降式)割沟对产脂量更为有利。

  10年和15年的采脂工艺。

不同的割面设置和采割方法产脂量不同。

10年采脂工艺,方案

(2)的前5年采用双割面上升式、下降式轮割法,后5年采用上升式,其产脂量较方案

(1)可提高11%。

15年采脂工艺方案(4)较之方

  (3)产脂量提高7%。

割沟工人的劳动生产率分别提高10%和20%。

保加利亚的试验证明,无论是常法采脂和化学采脂,上升式都优于下降式。

美国化学采脂全部采用上升式。

  c.强度采脂法

  强度采脂的目的是充分利用树木,在伐前的较短的时间内能取得大量松脂。

强度采脂只用于2年内干要砍伐的松林。

在技术上包括:

加大割面负荷率、增开割面、增加割沟次数、加大割沟宽度和深度,采用分层采脂、阶梯状采脂和化学刺激物等。

  d.化学采脂法

  化学采脂是植物激素或化学药物刺激松树,促进多分泌松脂达到提高松指产量和劳动生产率的目的。

  (5)影响产脂量的因子

  松树的产脂量一般以侧沟产脂量或割面产脂量表示。

所谓侧沟产脂量,是指一个采脂季节,一个割面上每对侧沟所分泌的松脂数量。

割面产脂量是指在一个采脂季节中一个割面上所分泌松脂的数量。

一株松树的产脂量等于这株树上各割面产脂量的总和。

  影响产脂量的因子很多,比较复杂,而且都有关联。

除了采脂技术,如采脂方法、割面负荷率、侧沟宽度和深度及采割间隔期等影响产脂量外,树木的生长条件等自然因子对产脂量也有很大影响。

对采脂作业影响最重要的生物因子和环境因子是树种、树干的直径、树龄、生长情况、空气温度和湿度等。

  A、树种同样的采脂条件下,树种不同,产脂量亦各异。

如马尾松每对侧沟的平均产脂量只有30多克,而南亚松每对侧沟产脂量高达80克。

  B、树干的直径与树龄树干的直径是影响产脂量最重要的因子。

树木的高度和直径愈大,产脂量也愈高。

因为树干直径的加粗,增加了树脂道的数目和总容积,同时树木直径加大时,树冠和根系也随着扩展和壮大,增大了松脂的形成能力,保证了更多松脂的分泌。

  我国松树一般的胸径在20厘米以上时可进行采脂。

如果割面宽度相同,胸径30厘米的松林平均每对侧沟的产脂量一般比20厘米胸径的林木产脂量高60—90%,40厘米的又比30厘米的高30—40%,50厘米较40厘米的高20%,直径大于60厘米的松树,产脂量提高不很显著。

  随着树木年龄的增加,树干直径、树冠和根系也相应的增大。

通常松脂的形成和分泌量最高的时期是与树木成熟年龄一致的。

树龄愈大,树径愈粗,产脂量也愈高。

过熟的林木,如果生命力没有衰退,它的产脂量是很高的。

  C、树木生长情况树木的树冠扩展愈大,枝叶愈茂密茁壮和翠绿。

枝头嫩梢愈长,针叶愈长,其产脂量也愈高。

因此,边缘木和孤立木产脂量较高,但过稀的林子采脂时不甚经济。

最适当的郁闭度是0.5。

一般生长在养分充足,肥沃地带的松树产脂量高于生长在干燥贫瘠地带的松树。

与阔叶树混交的松林较纯松林的产脂量高。

这是因为阔叶树的落叶腐烂,改善了林地的土壤营养条件。

  D、空气湿度松脂的形成和分泌与树木含水量有密切的关系。

树木内部水分愈多,则泌脂细胞渗透吸水愈快。

当割破树脂道时,松脂的流出速度也加快。

但树木的含水量取决于空气中的相对湿度和土壤中的水分。

由此可见,在适当的气温下,空气湿度增大和土壤水分适中是进行采脂时松脂流出的有利条件。

当雨后天气温暖的时候,松脂的流量显著增高。

如果土壤水分过多(水涝地或沼泽地),氧气不足,松树根系呼吸受阻,吸水困难,生理代谢受到抑制,根压活动停止,松脂产量就显著下降。

冬旱、春旱水分供应不足,亦同样影响松树的产脂量。

  E、气温采脂温度一般要求在10℃以上,最适宜的是20—30℃。

整个采脂季节中,产脂量随气温的高低而增减。

春季松脂分泌量少,是因为气温低,细胞的生理代谢弱,树液流动比较慢。

同时春季树木生长抽新梢,长新叶,消耗了大量有机物。

到了夏季,气温升高,枝叶生长茂盛,晚材开始加厚,形成新的树脂道,光合作用增强,生理代谢活跃,树液流动加快,促进了松脂的形成,松脂的产量显著上升。

由于温度升高,松脂的粘度降低,容易从树脂道内流出,高产脂量可以一直保持到秋末才开始下降。

  阳光是合作用的要素,是松脂形成的源泉,同时可以提高树温,对松脂的分泌有间接的促进作用。

其他自然因子如大气压、风等对松脂的形成流出的影响不大显著。

  (6)采脂对树木生长和木材性质的影响

  松脂由松树树脂道的泌脂细胞形成,是松树生理代谢的自然产物,只要割伤树干木材表面部分的树脂道,松脂就可以流出。

松脂流出后,泌脂细胞又继续不断地形成新的松脂。

因此,必须根据采脂年限和树木直径确定恰当的割面负荷率、合适的侧沟宽度与深度以及合理的间隔期等,合理的采脂工艺并不会影响松树的生长。

生产的实践证明,采割20多年的松树生长仍然良好,割伤的木材表面在长期采脂时还能逐渐愈合,做到了松脂、木材双丰收。

  贵州省林业科学研究所研究了采脂对木材性质的影响。

在同一林地上选取了采脂7年(7年割面高度为75—120厘米,割面负荷率为70—75%)和没有采脂的松树各5株,进行了木材含水率和吸水率的测定,并对采脂和未采脂松木的物理力学性质作了对比试验研究。

  从测定的数据分析,可以得到下列结果:

  A、未采脂松木含水率和吸水率均大于采脂松木,含水率平均大16.4%,吸水率大13.9%。

马尾松采脂后,纵向树脂道增加,木材的含脂量有所增加。

含脂多的松木吸水率小,容积重、发热量和耐久性增大,特别是天然耐久性比含脂量少的松木强。

  B、马尾松采脂后基本不会导致木材性质的降低,相反,主要的性质如气干材容重,顺纹抗压、静曲强度、抗剪及硬度等约提高11—17%;

仅冲击韧性,采脂马尾松降低约20%。

  C、采脂马尾松由于容重增加,干缩系数亦有不同程度的增加,径向最为显著,可高10%。

但割脂后可减少木材的干缩异向性。

  D、马尾松的采脂试验,系强度采脂,割面负荷率达70—75%,平均年轮宽度比未采脂松木低4.1%,这说明了强度采脂对松木的径向生长有一定的影响。

  由试验的结果得知,合理采脂只割伤树干的表面,基本上不影响木材的材积和材质。

除了冲击韧性稍有降低外,在抗压、抗弯极限强度和硬度方面比未采脂木材还有所增加,其他力学性质影响很小。

因此,可以认为采脂除了在割面附近增加了树脂的渗透量外,对木材强度没有什么影响,与未采脂的木材有同样的使用价值。

  这里必须指出,由于采脂工艺和技术不当而引起木材的含脂量过多和木材的开裂等缺点时,就会带来木材强度的降低。

然而合理的采脂是完全可以避免这些缺点的,因此,在采脂工作中,必须严格贯彻合理的采脂规程。

国外研究,采脂后的松树,生长的球果有所减少。

采过脂的松树其球果每吨出松子量比未采脂松树少1—3公斤,但发芽率并无减退现象。

关于松香的一些基本知识

(二)

(二)松脂、松节油、松香的组成与性质

  1.松脂的组成

  松脂刚从树脂道流出时,其萜烯含量可达36%。

在与空气接触后,萜烯挥发很快,同时树脂酸呈结晶状析出,松脂本身逐渐浓稠,状如蜜糖。

这种松脂即为送往工厂加工的原料。

  从林区送入工厂的松脂,常常含有各种机械混合物,如松针、树皮、木片,昆虫和灰尘等,用下降法采脂所得的松脂平均组成为:

马尾松

湿地松

松香

74-77%

70.5%

松节油

18-21%

24%

水分

2-4%

5%

杂质

0.5%左右

0.5%

  松脂静置时,树脂酸的结晶从松脂中析出下沉。

上层常呈现一层黄色的液体,它是由液体萜烯和一些难于结晶的物质组成。

上层液体中松节油含量可达50%,其他的物质主要是氧化树脂酸。

  如果松脂长期暴露在空气中,松节油逐渐挥发、氧化,并将部分氧转给树脂酸,松脂颜色变黄而干涸,这种松脂通常称为“毛松香”。

毛松香加工时得到的松香、松节油产量和等级都要降低。

  由于树种、产地、采脂方法和贮存期不同,松脂中含有萜烯和树脂酸的组成和数量也不相同。

即使同一树种,不同部位(叶、干、根)不同采集方法所得的萜烯和树脂酸的组成和数量也存在着某些差异。

  2.松节油的组成与性质

  

(1)松节油的组成(脂松节油)

  松脂的组成除树脂酸外,另一部分就是萜烯的混合物。

这类混合物称为松节油。

 萜烯,一般指通式为(C5H8)n的链状或环状烯烃类物质。

 松节油的组成因树种、原料品质、采割及加工方法不同而各异。

我国生产的松节油主要是马尾松松节油,虽然产量丰富,但对松脂中松节油的全馏份分析很少,仅对商品松节油(优油)的组成作了比较详细的研究。

 1965年中国科学院中南化学研究所对我国马尾松松节油进行了成分分析,其油样为广东禄步初夏产马尾松松节油。

采脂树龄在12—15年以上,松脂每隔13—14天收集一次,松脂经水蒸汽蒸馏即得优级松节油。

该油为无色液体,经无水硫酸钠干燥后,其品质为:

比重d300.865,折射率n251.4661,旋光度正[a]19.2-12°

57'

,酸值0.28,皂化值0.4,含羰基0.1%,乙酰化后,皂化值6.5。

采用精密分馏法分析,鉴定有如下几个成分:

a-蒎烯86%,β—蒎烯5%,香叶烯0.9%,β—水芹烯、芋烯、对异丙基甲苯共约1.4%(其中对异丙基甲苯微量,β—水芹烯55%),未鉴定化合物约0.8%,长叶烯约3%,残渣约1%,损失约1%。

 1979年中国林业科学研究院林产化学工业研究所采用气相色谱法分析了我国一些松树品种松脂中松节油(优油)的组成,其结果见表2—3。

  表2—3中的样品松脂150—200毫升多在实验室减压蒸馏条件下(相当于松节油175℃左右的馏份)收集松节油,终点时压力一般200毫米汞柱,出口温度在100℃左右。

仪器为上分100型气相色谱仪,采用氢焰离子检测器。

色谱条件:

固定液为5%邻苯二甲酸二壬酯,载体为硅烷化ChromosorbW—H.P.,100—120目;

U形不锈钢柱,内径4毫米,柱长3米,柱温102℃,注射口温度210℃;

检测器温度200℃;

载气:

N212毫升/分,空气650毫升/分和H235毫升/分。

  由表2—3的结果可以看出:

 1.马尾松松节油的主要化学组成为a—蒎烯和β—蒎烯,含量共达90%以上。

此外尚含2%左右的莰烯,2%左右的芋烯,以及不足2%的β—水芹烯,但不含蒈烯。

在偏南地区β—蒎烯含量10%左右,高可达17%。

 2.云南松松节油与马尾松松节油组成相似,β—蒎烯偏低,但含有较高的β—水芹烯。

 3.思茅松、南亚松松节油为右旋性,由于β—蒎烯无右旋,因之组成中的主成分a—蒎烯必为右旋,可以作为右旋性松节油需要的来源。

思茅松含a—蒎烯最高,β—蒎烯最低。

 4.湿地松松节油含β—蒎烯很高,达39.4%,可以作为β—蒎烯来源的重要途径。

此外,油中含有较多的β—水芹烯。

 5.华山松松节油无特异成分,但含有较多的B—蒎烯。

 1980年,中国林业科学研究院林产化学工业研究所采用气相色谱仪与气一质联用仪对马尾松松脂中重级松节油(松脂水蒸汽蒸馏180—200℃的馏份)的组成进行了研究。

油样取自工厂,分析的结果列于表2—4。

  由表2—4的分析结果可见,福建建阳化工厂、江西安远化工厂和安徽宁国林化厂生产的重级松节油含有单萜烯烃8种,单萜醇5种,倍半萜烯烃11种以及较少量的倍半萜烯醇和双萜等,其中主要成分为长叶烯和石竹烯。

由于松节油是各种萜烯的混合物,松脂加工以蒸馏温度来划分优级油、一级油和重级油。

当各厂松脂质量和工艺条件不一致时,会使各级油中的组分含量发生变动。

 我国广西地区马尾松松脂松节油的全部组成按广西梧州松脂厂的分析,主要含a—蒎烯(沸点156℃)约60—65%,β—蒎烯(沸点163℃)和芋烯(沸点176℃)等约10—20%,长叶烯(沸点256℃)约20—25%。

马尾松松节油以含有高沸点的长叶烯为其特征。

由于长叶烯沸点较高,松脂加工成松香的过程中为使松香达到合格的软化点必需采用较高的煮炼温度(200℃左右),从而导致松香的高枞酸含量并具有较大的结晶趋势。

 松节油的多量组分、少量和痕量组分的含量取决于松节油的来源和加工方法,而主要的影响因子是树种。

  

(2)松节油的性质

  a.松节油的物理性质

 松节油是透明无色具有芳香味的液体,能溶解于酒精、苯、二硫化碳、四氯化碳,且能溶于汽油中,是一种优良溶剂。

 松节油本身无酸性,受到外界氧化作用而成游离酸。

由于其含水含酸而影响颜色,若无水、无酸又不与空气接触,则不易变色。

 松节油不溶于水,但易挥发干燥。

属二级易燃液体,闪点32℃,自燃点235℃。

遇高热易爆炸,遇强氧化剂亦能燃烧爆炸,爆炸极限在32—53℃时为0.8—62(体积%)。

 松节油的组分比较复杂,在近代化学分析中常广泛的采用物理分析方法测定其物理常数,如沸点,比重,折射率,旋光度,熔点和粘度等都是重要的指标,用来区别和鉴定萜烯化合物。

  B、松节油的化学性质

  松节油由各种萜烯混合物组成,因此其化学性质决定于萜烯能产生的各种反应。

萜烯中的双键和环的存在能够进行多种反应,包括异构化,氧化,热解,加成,酯化,氢化,脱氢,聚合等等。

由于松节油的主要成分有90%左右是蒎烯,所以在阐述松节油的化学性质时,重点为蒎烯的化学性质。

  3.松香的组成与性质

  

(1)松香的主要成分

  a.树脂酸

  树脂酸松香的主要组成部分是树脂酸。

以物理的观点来看,松香是各种同分异构树脂酸的熔合物。

它们具有同一分子式C20H3002。

这个分子式可以认为是以羧基代替甲基的二萜类含氧衍生物。

  C19H29CH3→C19H29C00H

  树脂酸是一类混合物的总称,是具有一个三环菲骨架的含有二个双键的一元羧酸。

松香中各种树脂酸的结构是由双键和烷基取代基联合的可能位置的结果。

各种树脂酸羧基、烷基取代基和双健的位置,已有过许多研究,目前已初步确定其结构的树脂酸主要有12种。

  

(1)枞酸

  

(2)左旋海松酸

  (3)新枞酸

  (4)长叶松酸

  (5)脱氢枞酸

  (6)二氢枞酸

  (7)四氢枞酸

  (8)海松酸

  (9)异海松酸

  (10)异海松酸

  (11)山达海松酸

  (12)湿地松酸

  b.脂肪酸

  脂肪酸在松香的酸性部分中除了树脂酸外,还有脂肪酸。

我国脂松香和木松香中的脂肪酸均未进行过系统分析,马尾松脂松香中只含有少量的脂肪酸,含量低于6%。

主要由月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等组成。

松香中脂肪酸的含量较少,对松香的性质尚未发现有明显有影响。

  c.中性物质

  中性物质马尾松脂松香中除了酸性物质外,还含有4-7%的非酸性组分(中性物)。

这些中性物质的组分还没有经过详细的研究。

  松香的中性物含量虽较少,但组成复杂,组分和浓度上的差别常常使松香在物理特性方面形成某些差异。

例如,有些人认为中性物质对松香的结晶趋势、软化点和电绝缘性能有影响。

松香中性物含量越高,结晶趋势越小。

但随着中性物含量的增高,软化点、酸值、屯绝缘性能降低。

  

(2)松香的组成(脂松香)

  脂松香马尾松工业脂松香中树脂酸、脂肪酸和中性物的含量已列于。

 我国福建、江西、安徽生

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