王敬賢

(遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110032)

我國櫟類資源利用技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

王敬賢

(遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110032)

文章介紹了櫟類的生態(tài)作用和利用價(jià)值，論述了櫟類資源利用技術(shù)的研究現(xiàn)狀，對(duì)櫟類產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題和解決對(duì)策進(jìn)行了分析，并提出了幾點(diǎn)建議。

櫟類資源；綜合利用；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

櫟類資源在我國十分豐富，分布廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國櫟林總面積1 610.03萬 hm2，是楊樹總面積的170%，杉木總面積的153%，是名副其實(shí)的“大樹種”。但由于歷史原因，我國的天然櫟林絕大多數(shù)是經(jīng)歷破壞后萌發(fā)而形成的次生林，多是徑級(jí)小、干形彎曲的矮林。絕大多數(shù)櫟類資源處于自生自滅狀態(tài)，利用率低、產(chǎn)業(yè)鏈不完整，與馬尾松、落葉松、杉木這樣的“大樹種，大產(chǎn)業(yè)”相比，卻是“小產(chǎn)業(yè)”。然而，櫟樹根系發(fā)達(dá)、抗旱，可全樹利用，是利用價(jià)值極高的經(jīng)濟(jì)樹種和造林綠化樹種。因此，轉(zhuǎn)變對(duì)櫟類的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)櫟類資源的經(jīng)營與開發(fā)，完善產(chǎn)業(yè)鏈，對(duì)保證我國用材安全、提高林業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值具有重要作用。

1 櫟類的價(jià)值

1.1 生態(tài)作用

櫟樹根系強(qiáng)大，可延伸6～7 m，能起到很好的防風(fēng)固沙、保持水土作用。櫟樹適應(yīng)性強(qiáng)，可在寒冷的東北和干旱地區(qū)生長(zhǎng)，是極好的山地造林綠化樹種。樹葉中含有豐富N、P、K等元素，掉落后，可提高土壤營養(yǎng)含量，有利于改善林地質(zhì)量，促進(jìn)林下植物和菌類的生長(zhǎng)。同時(shí)，櫟樹萌發(fā)能力強(qiáng)，過火和砍伐后，能繼續(xù)生長(zhǎng)，是防火林、混交林的優(yōu)選樹種。因此，櫟類資源對(duì)促進(jìn)生態(tài)結(jié)構(gòu)的完善、保持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、維護(hù)生態(tài)安全，具有不可估量的生態(tài)作用。

1.2 利用價(jià)值

櫟木又稱橡木，質(zhì)地堅(jiān)硬、材質(zhì)重、彈性好、耐腐性強(qiáng)，且紋理致密美觀，并能與油漆良好膠合，是歐洲傳統(tǒng)的工業(yè)用材[1，2]，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)高檔家具、木地板、裝飾材料、體育用具等方面，倍受消費(fèi)者青睞。同時(shí)，櫟木中含有多種有利于葡萄酒發(fā)酵和熟化的芳香物質(zhì)，櫟木經(jīng)過烘焙后產(chǎn)生的芳香物質(zhì)可提高葡萄酒品質(zhì)，被做成高檔葡萄酒桶。

櫟類資源不僅是國家木材資源和生態(tài)安全的重要保障，同時(shí)也是重要的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)原料。橡實(shí)富含大量淀粉(44%～68.6%)，是野生淀粉和糖料的重要來源，可用于釀造白酒或燃料乙醇和加工食品，如糕點(diǎn)、豆腐、粉絲等，產(chǎn)品主要出口韓國、日本等地。橡實(shí)富含油脂，榨出的油類似橄欖油，是一種很好的食用油，包裹果實(shí)的橡碗也可以提煉栲膠和制備活性炭等。

除木材和果實(shí)外，櫟樹的樹皮、樹葉、樹枝都有很大的利用價(jià)值。櫟樹樹皮含單寧，可用于提取栲膠和黑色染料。栓皮櫟的樹皮——栓皮，是軟木工業(yè)的重要原料。它具有比重小、浮力大、彈性好、密封性好、防水、隔音、絕熱、耐壓、耐摩擦等優(yōu)良特性，可加工成浮標(biāo)、軟木磚、隔音板、隔熱材料以及防濕保溫材料等[3]。除傳統(tǒng)的工業(yè)利用外，近年來國外用軟木與人造橡膠混合，制成軟木/橡膠復(fù)合材料，該材料既具有軟木的可壓縮性，又具有橡膠的高彈性，用它制成汽油機(jī)、柴油機(jī)的墊圈，具有抗油、防漏的作用。櫟樹葉蛋白質(zhì)含量豐富，并含有多種氨基酸和微量元素，可用于柞蠶養(yǎng)殖和生產(chǎn)飼料或飼料添加劑等[4]。在林區(qū)櫟木小徑材和樹枝粉碎物主要用于培育木耳、香菇、靈芝等食用菌，對(duì)繁榮山區(qū)經(jīng)濟(jì)有十分重要的意義。

以櫟類資源為主題的綜合利用價(jià)值優(yōu)勢(shì)正在逐步凸顯，國內(nèi)外市場(chǎng)發(fā)展前景非常樂觀。因此，掌握我國櫟類資源利用技術(shù)的研究現(xiàn)狀，解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的關(guān)鍵問題，開發(fā)深加工產(chǎn)品替代傳統(tǒng)產(chǎn)品，有利于提高資源綜合利用率和產(chǎn)品附加值，對(duì)推動(dòng)林業(yè)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展具有重要作用。

2 櫟類資源利用技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1 橡木

目前，橡木研究主要集中于木材構(gòu)造及物理力學(xué)性質(zhì)、木材干燥特性及干燥方法、橡木化學(xué)成分及在釀造葡萄酒中的應(yīng)用和少量關(guān)于化學(xué)改性技術(shù)的初步研究。從木材構(gòu)造來講，大多數(shù)橡木屬于環(huán)孔材，其心邊材明顯、木射線較寬、薄壁細(xì)胞發(fā)達(dá)，具有美麗的紋理，因此裝飾性良好，可用于做家具、地板和飾面薄木。從櫟木的力學(xué)性質(zhì)上看，密度大，硬度、抗彎彈性模量和順紋抗壓強(qiáng)度等性能指標(biāo)較高，處于國產(chǎn)木材中高等水平。從木材干燥特性講，其干縮率較大，干燥時(shí)易發(fā)生開裂和變形，因此在橡木的基礎(chǔ)應(yīng)用研究中主要是解決橡木的干燥問題。主要是在木材干燥初期采用高濕、較軟的干燥基準(zhǔn)，在干燥中期采取緩慢的升溫、降濕和進(jìn)行中期處理的方法，以釋放木材的內(nèi)應(yīng)力，減少木材干燥缺陷。除了像其他珍貴樹種應(yīng)用在室內(nèi)裝修和裝飾用外，橡木中含有多種利于葡萄酒發(fā)酵和熟化的芳香成分，經(jīng)過烘焙，橡木中產(chǎn)生的芳香物質(zhì)可以提高葡萄酒的品質(zhì)。由于橡木桶對(duì)木材要求高，且使用周期短、成本高，目前研究側(cè)重于將經(jīng)過處理的橡木片或橡木板條放置于不銹鋼酒桶中以起到對(duì)葡萄酒品質(zhì)的改善作用。我國對(duì)于橡木化學(xué)改性技術(shù)研究，起步較晚，關(guān)于橡木功能性改良技術(shù)研究鮮見報(bào)道。20世紀(jì)90年代，國內(nèi)學(xué)者通過乙酐、聚乙二醇處理櫟木以改善木材尺寸穩(wěn)定性。在此之后利用染料對(duì)柞木單板進(jìn)行染色研究，提高柞木單板的裝飾性。國外對(duì)橡木改性研究主要集中在通過高溫蒸汽熱處理提高橡木的尺寸穩(wěn)定性和探討熱處理過程中力學(xué)強(qiáng)度、材色、尺寸穩(wěn)定性三者之間平衡的處理工藝。

2.2 橡實(shí)

國內(nèi)近幾年對(duì)橡實(shí)的研究主要集中于營養(yǎng)成分的分析測(cè)定、橡實(shí)發(fā)酵乙醇技術(shù)和橡碗提取栲膠技術(shù)等方面。從橡實(shí)成分來看，橡實(shí)富含淀粉、蛋白質(zhì)，其含量略低于大米；橡實(shí)中含有人體不能合成的賴氨酸和異亮氨酸，其氨基酸含量等同于牛奶和豆類；同時(shí)含有胡蘿卜素、維生素以及鉀、磷、鎂、鐵、硒等微量元素[5]，營養(yǎng)豐富。在橡實(shí)發(fā)酵乙醇技術(shù)方面，國內(nèi)學(xué)者做了大量研究，一是提高橡實(shí)淀粉單寧提取率，降低單寧在發(fā)酵過程中對(duì)菌種活性的影響；二是培養(yǎng)耐單寧菌種，提高菌種耐單寧活性；三是優(yōu)化發(fā)酵工藝，縮短發(fā)酵時(shí)間，提高乙醇發(fā)酵得率；四是橡實(shí)綜合利用技術(shù)集成，降低生產(chǎn)成本；五是乙醇的精制提純工藝。目前，國內(nèi)的研究在工藝上可實(shí)現(xiàn)橡實(shí)制備生物質(zhì)能源，實(shí)現(xiàn)緩解能源危機(jī)的設(shè)想。然而，由于橡實(shí)制備生物質(zhì)能源成本居高不下，導(dǎo)致橡實(shí)工業(yè)化應(yīng)用不高。在大多數(shù)林區(qū)，橡實(shí)無人收集利用，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

2.3 樹皮與樹葉

我國對(duì)于櫟樹葉和樹皮化學(xué)提取技術(shù)的研究剛剛起步，學(xué)者利用麻櫟葉提取黃酮，同時(shí)對(duì)栓皮櫟葉化學(xué)成分和藥用價(jià)值進(jìn)行了初步探討。目前，研究最為深入、工業(yè)化進(jìn)展快速的是軟木開發(fā)技術(shù)(栓皮層)。西北農(nóng)林科技大學(xué)雷亞芳課題組對(duì)栓皮櫟軟木的構(gòu)造及化學(xué)成分、除雜技術(shù)、漂白和染色工藝、膨化工藝、軟木地板揮發(fā)性成分、軟木纖維復(fù)合材料、軟木及其制品的耐候性、軟木飾面材料加工工藝等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。此外，我國學(xué)者還對(duì)軟木塞提高葡萄酒品質(zhì)進(jìn)行了探討和研究。國外對(duì)于軟木產(chǎn)品的生產(chǎn)和市場(chǎng)已進(jìn)入規(guī)范化發(fā)展階段，相繼發(fā)布了軟木粒子、軟木地板、軟木吸音板、軟木裝飾材料等軟木材料及其制品的ISO標(biāo)準(zhǔn)。我國目前也出臺(tái)了關(guān)于軟木紙、軟木磚、軟木管、軟木地板等產(chǎn)品的林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)。

3 櫟類產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)

櫟樹不僅可以提供建筑和室內(nèi)裝修裝飾用材，還可以充當(dāng)糧食、保健品，發(fā)揮其獨(dú)有的“糧食作物”功能，更是未來發(fā)展生物質(zhì)能源的重要原料基礎(chǔ)，且具有水土保持、環(huán)境綠化等作用。然而，我國櫟類產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，尚未發(fā)揮出其應(yīng)有的價(jià)值，追溯原因主要是以下幾方面：

3.1 對(duì)櫟類認(rèn)識(shí)存在誤區(qū)，應(yīng)重新再認(rèn)識(shí)

國內(nèi)櫟林主要是天然次生林和混交林，其干形差、徑級(jí)小，對(duì)于加工成高價(jià)值的家具、地板等產(chǎn)品來說，其材質(zhì)落后于水曲柳、黃波欏等，被認(rèn)為是“不成材的樹種”。目前，在林區(qū)主要是用來培育食用菌及薪材等，資源消耗大，對(duì)森林和生態(tài)環(huán)境破壞大。據(jù)研究顯示：每生產(chǎn)10個(gè)木耳段，需1 m3橡木，要消耗活立木蓄積1.3～1.4 m3左右[6]。但從櫟樹的利用價(jià)值來看，櫟林不僅是用材林，更是經(jīng)濟(jì)林，如果將這一大樹種經(jīng)營利用好，那么對(duì)我國林業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將起到不可估量的作用。因此，應(yīng)重新認(rèn)識(shí)櫟類，重視櫟類的保護(hù)與利用。

3.2 櫟類資源開發(fā)利用技術(shù)落后，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)

我國的櫟類資源利用技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)較國外相對(duì)滯后。當(dāng)前櫟類資源綜合利用不足，產(chǎn)品單調(diào)，附加值低；產(chǎn)品資源消耗大，對(duì)森林破壞嚴(yán)重，不利于提高櫟林生產(chǎn)力、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和發(fā)展林業(yè)經(jīng)濟(jì)。因此，應(yīng)以市場(chǎng)為導(dǎo)向，加強(qiáng)櫟類資源的基礎(chǔ)應(yīng)用研究，注重創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，開發(fā)新產(chǎn)品，集成和示范櫟類綜合利用技術(shù)體系。以橡木為例：(1)解決橡木應(yīng)用中的關(guān)鍵問題。橡木在干燥過程中易產(chǎn)生干燥缺陷、干燥周期長(zhǎng)，因此首要解決木材的干燥方式和干燥基準(zhǔn)問題。同時(shí)，橡木的尺寸穩(wěn)定性低于市場(chǎng)上高檔家具、實(shí)木地板的常用材種。因此，如何提高其尺寸穩(wěn)定性是亟待解決的問題。(2)賦予產(chǎn)品新功能、開發(fā)新產(chǎn)品，是擴(kuò)大橡木應(yīng)用范圍的有效途徑?？衫密浤灸湍?、防水、隔音等特性，將軟木與橡木復(fù)合，生產(chǎn)強(qiáng)度大、隔音效果好的新型材料，應(yīng)用于地板、樓梯板、墻體裝飾材料等方面。(3)加強(qiáng)小徑材和加工剩余物的綜合利用，提高木材綜合利用率，降低生產(chǎn)成本，例如活性炭、木醋液、單板層積材、木質(zhì)復(fù)合材料等。(4)與企業(yè)和市場(chǎng)相對(duì)接，將技術(shù)集成示范，從而推動(dòng)科技成果的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術(shù)升級(jí)。

3.3 能源產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，應(yīng)建立綜合利用技術(shù)體系

橡實(shí)制備乙醇、乳酸等產(chǎn)品研究現(xiàn)僅停留在實(shí)驗(yàn)室，生產(chǎn)成本過高導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化難以實(shí)現(xiàn)。橡實(shí)和木材纖維制備乙醇在工藝技術(shù)上具有可行性，且發(fā)展?jié)撃芫薮?，工業(yè)化生產(chǎn)后可替代汽油，緩解能源危機(jī)，是未來的發(fā)展趨勢(shì)。因此，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本、提高乙醇產(chǎn)率和加強(qiáng)副產(chǎn)品綜合開發(fā)技術(shù)，將是櫟類生物質(zhì)能源技術(shù)研發(fā)的重中之重。

4 結(jié)語

櫟樹是生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益顯著的大樹種，保護(hù)和利用好櫟類資源對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、帶動(dòng)區(qū)域就業(yè)、增加林農(nóng)收入具有重要作用。但我國關(guān)于櫟類技術(shù)研發(fā)的報(bào)道不多，產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，因此，需要企業(yè)與科研單位加強(qiáng)合作，盡快形成合力，提升產(chǎn)品科技含量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

[1] 端木炘.櫟木[J].江西林業(yè)科技,2011(5):17-20

[2] 殷鳴放,劉清田,崔文山,等.遼寧櫟林資源狀況及其保護(hù)利用構(gòu)想[J].林業(yè)資源管理,2003(6): 19-22

[3] 郭利勇,周洲,郭豫光.河南省櫟樹資源的綜合開發(fā)利用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(5):1830-1831

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[5] 申艷梅,郭平平,劉淑玲,等.蒙古櫟的加工利用研究進(jìn)展[J].森林工程,2014,30(5):58-60

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1005-5215(2017)04-0072-03

2017-02-27

遼寧省博士啟動(dòng)基金(201501114)

王敬賢(1985-)，女，黑龍江肇東人，博士，工程師，主要從事木制品環(huán)保技術(shù)研究，Email： wangjingxian_1985@163.com

S792.18

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.04.025