学以致用，造福于民

中国的历史悠久，中国林产品加工和利用的历史同样悠久，五千年来，中国古代劳动人民在林产品加工和利用方面积累了丰富的常规知识和熟练的操作经验。据考古资料证实，木材烧炭最早可追溯至旧石器时代。先秦两汉的墓葬挖掘后也有相关报道，战国时期的曾侯乙墓中填充的木炭达60吨，湖南省长沙市马王堆汉墓中发现木炭有0.4-0.5米厚，总重约5吨。墓葬中发现大量木炭，表明当时的人们已了解到木炭具有吸水防潮除菌的功能。关于利用木材纤维造纸，据权威报导，目前举世公认中国是造纸的发明国，汉代的蔡伦是造纸术的发明家，《后汉书·宦官》记载：“自古书契多编以竹简，其用缣帛者谓之为纸。缣贵而简重，并不便于人，蔡伦乃造意用树肤、麻头及敝布、鱼网以为纸。元兴元年（公元105年）奏上之，帝善其能，自是莫不从用焉，故天下咸称‘蔡侯纸’。”有史料记载：中国的这一发明于公元384年传至朝鲜，再从朝鲜传到日本，公元751年传到阿拉伯，公元950年才传到欧洲。关于利用树木的树根、树皮、树脂、树叶、果实及花草给大众治病，更是中医的一大特色，在马王堆三号墓中出土的帛书《五十二病方》记载了许多治病的药方，其中木类药有桂、辛夷、椒、荆、厚朴、桐本、梓叶、桑实、榆皮、杞本等共27种，果类药有杏核中仁、李实、枣等，还有野生草本和野生动物药数十种。至于用漆作涂料、用桂皮当佐料、用白蜡制蜡烛、用单宁和色素鞣染丝绸和渔网、用茶子饼洗衣、用桐油维护木器等等，我国民间已是惯常做法。

到了梁希所处的时代，中国一大批林产物逐步成了国际上新兴的林产化工急需的重要原料，如中国的特产桐油、中国特有的生漆、中国闻名于世的白蜡、樟脑、五倍子、单宁、茶油等，它们的数量和质量大多领先于世界各国，但是，国内的这些林产物从采集到加工，几千年来一直处于传统的手工作业阶段，且星散于千百万农户之家，不仅生产效率低，劳动强度大，而且在贸易方面大多受制于外商，农户所得与付出完全不对称。

转视国外，西方多数发达国家文明起步晚于中国——这从纸张的运用要后于中国近千年可以说明，还有火药的发明也是中国人，更可作为例证。欲制火药，有三种林产物是重要原料：木炭、桐油、松脂，其中桐油乃取之于油桐树，该树是中国特产，这种树引种至美国及欧洲是后来的事，所以火药由中国人发明并首先使用纯属必然，人类正是有了火药，这才一步步把现代化武器推向尖端。但是，西方人还是走到了中国人的前面，这是源于西方重视教育，重视科学，重视兴办实业，于是工业兴盛，带旺了新兴的林产化工工业，这样，中国就被远远地甩在了后面，落后除了挨打，还要受尽剥削，最典型的就是中国的林产物只能当作西方发达国家林化工业的原料，低价卖至海外，再以高价买回经过加工的林化产品，既侵害了中国的国家利益，也侵害了中国山区的农民利益——这就是梁希所处时代真实的一面。梁希后来选择林产化工作数十年的研究，不仅仅是因为看到了它的发展远景这一面，更重要的是看到了它富国利民的另一面，试想，中国如果有了自己的林化工业，原料完全可以为我所用，国家通过二次加工、三次加工，直接生产出科技产品，其利润自然留在了国内；林化工业发展了，许多原来熟视无睹的林产物就可直接变废为宝——梁希始终坚信：这可以让中国的山区农民致富。

作为中国杰出的林学家，梁希是清醒的。“师夷长技”，这是第一步；学以致用，造福于民，造福于祖国，这是第二步。梁希学成归国后，一面从事教学，一面开展目的性非常明确的科研。根据现有资料，梁希在桐油的抽提装置设计方面进行了创新，实验数据表明，远远领先于美国榨油厂的水平；在樟脑提取装置的设计方面，梁希同样进行了科技创新，试验数据表明，大幅度领先于一直也在进行探索并不断追求创新的日本老师三浦伊八郎设计的樟脑提取装置；与此同时，在马尾松采脂试验方面，在伏牛山植物单宁的试验方面，梁希也都进行了有益试验，这些成果到新中国成立后都转化成了生产力。

能榨出桐油的油桐树是我国的特产树种，四川、广西、湖北、贵州、浙江、陕西、安徽、江西、福建等多个省区都在大面积种植。到了近代，我国桐油远销欧美各国，已经成为我国国际贸易上的大宗商品。列表如下：

表4-2 我国每年输出桐油量值统计表（1933-1937年）

我国的桐油其生产数量世界第一，质量驰名海外，加工的方法却很原始，且多年来未有大的改进。先看古代的榨油方法，《植物名实图考》（清人吴其濬著）有实录：“十月子熟去壳，取米曝干，碾末蒸熟，用蔑箍棕皮包之，如鼓样。榨取油，灯烛皆资之。榨油之法各异。以包置榨间，上下夹木板，以木撞撞击取油，曰‘撞榨’。置大木于榨顶用巨绳滚纽，曰‘绞榨’。榨前悬一大飞撞，声如霹雳，山鸣谷应，曰‘千斤榨’。又有用二木夹二木板，中夹油包，左右用‘染木撞’撞取。”

到了民国年间，榨取桐油仍然大多采用传统的人工榨油法，各地区油坊榨油法大同小异，大致分为六道工序：烘干（或晒干）桐籽、去壳、碾碎、蒸（或炒）桐子粉、制桐籽饼、榨油。油坊用人力压榨桐油，一般要历经三次，第一次榨出的桐油为“头捣油”，色淡黄而黏性强，质量好，第二次榨出的为“二捣油”，深褐色，质量较次，第三次榨出的为“三捣油”，颜色发黑，质量最差。民间榨油，100斤桐仁只能榨出头捣油30-35斤，即30%左右，二捣油与三捣油还可榨出10斤。三次相加也不过40%左右。

用旧法榨取桐油，“每百斤桐仁仅能取油四十余斤，尚有十余斤油分留于饼中”，并不经济。或有60%的桐油残留在桐饼（粕）内。

桐油虽然为我国特产，但榨取桐油的方法是落后的。相比而言，美国起步较晚。然而，美国榨油法比之中国进步许多，以下特列表说明：

表4-3 中美榨法之比较

图4-1 梁希、周慧明合作设计桐油抽提器

纵观全表，美国利用安氏压榨机榨油，可从桐籽中榨取桐油31.5%，榨油100斤，便有14.3斤桐油遗留于皮谷和桐饼，无法取出；中国用老法榨取，仅能从桐籽中榨取桐油24%，榨油100斤，即遗弃50斤，比美国损失高出35.7斤。

鉴于美国榨油工具虽比中国先进，但残存量也较高的事实，梁希决意立足创新，自行设计桐油抽提装置。根据现有资料已知，梁希设计的桐油抽提装置经反复修改反复试验，最终成功，图4-1是梁希与周慧明合作设计的桐油抽提器。

用这种新型的桐油装置提取桐油，极大地提高了桐油的提取效率，梁希本人也甚为满意。他认为：“二小时内可抽取桐仁全油量之93.47%，若操作得法，则收量尚可加增，即就上项之试验结果而论，桐油之最大收量有至95.35%者。“20世纪40年代，美国开始进行桐油抽提试验，实验表明，若采用挥发性溶剂抽提，理论上可抽出原料中98.5%-99.5%的油脂，受此启示，梁希用醚与酒精配成溶剂抽提桐油（95%酒精50份、醚50份，按1:1配合的溶剂，在50°左右，桐油溶解度最大），99%以上的桐油被抽出，且桐油性质良好，溶剂还可回收再用。”这一结果已接近美国人提出的理论上的极限位置。

樟树是中国和日本的特产。日本科学家很早便开始研究樟脑提取的方法，并不断改进制脑装置。1921-1922年间，谢申图在《森林》杂志1卷4号和2卷1号发表《栽樟制脑要诀》，其中介绍了梁希在日本的老师本多静六调查的结果，"80年以上樟树，各部分含樟脑量不同，枝端为2.21%，大枝为3.7%，树干中部为4.22%，树干下部为5.74%，树叶为3.0-4.0%，即樟树自根干至枝叶，最下部含脑最多，最上部含脑最少。日本土佐樟脑制造试验得出，樟枋原料100千克，冬季蒸馏得樟脑2.5千克、樟脑油0.35升，夏季蒸馏得樟脑2千克、樟脑油0.9升。”实验结果表明，冬季蒸馏得到的樟脑多而樟油含量少；夏季的情况与此正好相反。从樟树中不仅可以提炼樟脑，还可以获得樟油。

20世纪30年代以后，制造樟脑的技术不断提高，其中浙江诸暨的制脑设备和日本土佐制脑设备都曾风靡一时。诸暨的制脑设备与土佐的制脑设备其原理基本相同，但存在两个问题：（1）“水量太多，油脑自有损失”，（2）“凝结之油脑，大部分浮在冷水表面，冷水静，则制成之油脑固静，冷水浊，则制成之油脑亦污浊，有时且混合沙土与落叶碎片等物”，因此，制成的樟脑樟油不够纯。后来，梁希的老师三浦伊八郎在二者的基础上对蒸汽冷却器进行了科技创新，解决了上述两个问题，但三浦的创新也留有遗憾，即蒸汽冷凝的速度较慢，影响得脑率。

梁希决定亲自动手设计一套全新的樟脑提取装置。以下就是梁希设计的樟脑蒸馏装置：

图4-2 梁希式樟脑蒸馏装置

蒸馏器冷却器受器灶锅甑多孔板蒸汽出口油及水出口上槽下槽螺钉冷水出入口。

梁希式制脑装置与诸暨式、土佐式设备相比，蒸汽不与冷水直接接触，故无二者之不足。梁希式冷却器，冷源除来自上槽四壁外，又来自五道夹层隔板，故蒸汽冷凝速度三浦式不如梁希式。因此，梁希式装置既优于诸暨式、土佐式，又优于三浦式。

梁希设计的樟脑提取装置与老师三浦伊八郎教授设计的相比，提取的樟脑多出110%-169%。20年以后，梁希回顾这段历史写下了一段文字：“1935年做樟脑凝结器改良实验，使樟脑得率比日本东京大学的凝结器提高了110%-169%；做桐油试验，可获取桐籽中桐油达99%以上，比旧法大大提高桐油得率。这些都说明外国人能做到的事，中国人同样可以做到，并能超过他们。”

1932年5月至9月，梁希与助手王相骥在杭州苋桥进行长达五个月的马尾松采脂试验，1934年10月，该试验以报告形式刊发于《中央大学农学院会报·森林专号》，全文一万字左右，详细登录了每日的采脂数据，文末附有试验结论。

松树在中国分布极广，与中国人喜爱松树有关，孔子就曾说过，“岁寒然后知松柏之后凋也”，古人将松、竹、梅赞之为“岁寒三友”，是因为松、竹凌寒不凋，梅则遇冷花开。中国人喜爱松树，还因为松树存活率高，它不择地势，不挑气候，故大江南北随处可见。1929年梁希考察两浙山区，所见树种最多的就是松树。

关于松树的树脂，就是松树的树干或根部因伤而流出的脂状物质。该物质内所含易于挥发的油状物质叫松节油，提去松节油余下的固体物质就叫松香。

说到树脂的作用，“古代主要供药用”，药用不需很多，故古人不甚重视。当林产化工一枝独秀时，松香遂成为重要的化工原料，这是因为松香的用途极广，它与苛性纳与苛性钾可合成不同需求的肥皂；它在造纸上是重要的填充料，使纸张有一层坚硬的外表皮，适于印刷和书写。另外，油漆工业、橡胶工业、电器工业、军事工业以及高级水泥行业都需要它的参与。松香干馏之后，它又可以作机器润滑油、柴油、汽油的代用品等。松节油的用途也不小，除了药用之外，它还可以作工业溶剂、人造樟脑、油漆、染料、汽油代用品等。松香的用途如此之广，但中国的市场却反应迟钝，20世纪初，中国仅有广东的河源和广宁、浙江的松阳、四川的南充、湖南的东安等地有形成规模的松香生产，其工艺历经两千年未有进步。有史料为证：西汉末年成书的《神农本草经》提到：“采松脂法……桑灰汁或酒煮软，纳寒水中数十过，白滑则可。”到20世纪初，中国人制取松香的工艺仍基本如前，“土法制造松香，是将块状松脂放在水中煮软，再浸入冷水中，使其凝固。如此反复多次，到色浅为止。也有将松脂放入木甑内蒸制，木甑内铺一层草，草上铺一层河沙，松脂放置于沙上，木甑架于大锅上，投料后即加火蒸制。松脂遇热熔化，经甑底的沙和草过滤后滴入锅内热水中，取出投入冷水中，使其凝固，反复蒸制两次，松香色泽即浅”。由于加工方式落后，生产质量低下，数量又上不去，故旧中国高级松香年年进口，平均每年进口3500公吨，1940年甚至达6100公吨，在此背景下，梁希把科研的目标首先投向了松香工业的前沿阵地——采脂。

所选树种，一是直径为1尺2寸以上（0.385至0.485公尺）的马尾松5株，二是直径为6寸以下的马尾松32株，三是直径为4寸2分以下的日本黑松32株，树龄都在18年以上，时间都在5月至9月。采脂的工具是用直径2cm的螺旋攒孔锥（如图）在树干上攒孔，深约2cm，将口径2cm的白铁管（如图）插入，白铁管口斜切，管长约12.4cm，白铁管插入后，使上稍稍向下倾斜，以便松脂流下。

图4-3 马尾松取脂工具图

1.松脂的产量哪一个月最高？

2.从同一棵树上采脂，树体是否疲乏，脂量是否递减？

3.第一日所产脂量，占第二第三日产量百分之几？同一棵松树，东南方向采脂与西北方向采脂，其产脂量有无区别？

1.当时中国的山区很多农民消息闭塞，不知松树的树脂已成为抢手的化工工业原料，有知道的却不知正确的采脂方法，梁希的研究有助山区农民打开眼界，了解采脂方法。

2.松脂生产是进入松香生产前的一道重要工序，采脂技术和经验直接影响到未来的产品质量，科学家亲自探索方法并加以介绍，可起到推动科技发展的示范作用。

3.推广科学的采脂方法有深远的意义，根据目前掌握的资料看，以试验报告的形式并配以详尽的每日数据介绍松脂采集的全过程，梁希是国内第一人，随着历史的发展，新的采集方法一定会层出不穷，后来的事实也证明了这一点。

1.1936年，梁希翻译了《德国采脂（松脂）之新方法》，发表于1937年《中华农学会报》第157期。1936年，梁希翻译了德国最新的采脂研究文章《盐酸刺激法所得松脂之性质》，也发表于1937年《中华农学会报》第157期。

2.梁希在巨著《林产制造化学》一书中，以配图的形式分别介绍了法国、美国、葡萄牙、德国的最新采脂方法。

3.建国后，党和政府高度重视松脂生产，1951年到1952年，林业部委托培训了300多名采脂技术人员到全国各地广泛推广先进的采脂技术，结果生产了大量的优质松脂。第一个五年计划期间，中国即由松香进口国变为出口国。

4.松香工业在建国后得到了迅速而巨大的发展。1951年，中国松香产量即达到22851吨，超过建国前历史最高水平16260吨的40.5%。1956年产量突破10万吨，1969年突破20万吨，1980年突破30万吨，1982年突破40万吨。现在，我国松香产量稳居世界第一位，出口量约占国际松香出口量的40%以上。

5.到目前为止，中国林化产品加工业基本形成了以松香为主，以活性炭、栲胶、紫胶、松节油、樟脑等为辅的工业体系。

中国为世界松香、活性炭、松节油、樟脑的第一大出口国，分别占世界出口份额的57.9%、22%、20%、71.4%，2004年松香出口1.5亿美元，2005年松香出口2.55亿美元，2006年松香出口3.65亿美元。

在梁希的科研生涯中，首份研究报告就是采脂试验，可见梁希高度重视科学采脂。其原因在于梁希锐利的目光看到了蕴含其中的富国利民的巨大商机，他和助手花了五个月的时间观察采脂过程中出现的每一个细微变化，然后归纳出结论告知全天下欲求采脂知识的所有人，这以后他又通过翻译文章介绍国外最新的采脂之法。建国后，梁希对采脂这一工艺更加关心，林业部在1951年至1952年专门培训了300多名采脂高手赴全国各地作技术指导。有资料证明的是，建国仅仅两年时间，中国就由松香的进口国一跃而为出口国。回顾历史，中国的松香工业能有今天的辉煌，梁希功劳卓著。

伏牛山位于河南省西南部，也是河南省内平均海拔最高、人类活动较少的风水宝地。伏牛山东南与桐柏山相接，为秦岭东段的支脉。东西绵延八百余里，属于北亚热带向暖温带的过渡地带，植被属亚热带常绿阔叶林向暖温带阔叶林的过渡地带。区内森林保存完好，森林植被覆盖率高达88%，生物资源丰富。梁希选择伏牛山作为研究基地，自然是看重其独有的生态环境条件。根据统计，伏牛山的植物资源可分为13个类别，包括用材树种、淀粉植物、纤维植物、野生水果、油脂植物、药用植物、芳香植物、鞣料植物、树脂、树胶和橡胶植物、土农药植物、饲料植物、园林绿化观赏植物和野菜植物。其中，鞣料植物中富含单宁，提取后则是重要的林化产品——栲胶，广泛用于皮革、化工、纺织等行业。

在当时，可以提取单宁的原料主要有以下几种：栎树的壳斗、树皮可以提炼单宁为染色原料；而最好的原料是盐肤木（又名五倍子树）树叶上长出的虫瘤，采摘后经加工可作单宁（栲胶）的最佳材料。原先五倍子可以入药，也可以作染色原料；另外，梁希的讲义里也有记载“松科树木、荆树、石榴树等树树皮，栎树、儿茶、红坚木树、栎树等树木材，儿茶、漆树等树树叶，诃子、云实树、化香树等树果实和橡椀子，娜嬗、美国檫木等树根皮等都是提取单宁的原料”。

单宁的衍生物可以广泛用于林化工业，而且由于其具有较强的抗氧化性和较好的药理活性，而受到学界的重视。它结构复杂，人工合成不易。为此，林化专家主要从含有单宁的天然植物中提取。20世纪三四十年代，梁希有感于单宁在化工、纺织、食品、医药、农林等方面的影响，着手研究植物中单宁的含量。试验证明，这项研究课题非常有价值，它可变山区废物为宝，真正收到富国利民的效果。

分析总结果见下表。

表4-4 伏牛山单宁材料之研究结果

由图表可知，五倍子中富含单宁最多，超过50%，其余依次递减。而且，由于不溶解度只有15%左右，为同类最低，因此，从五倍子中析出单宁的程度较多，提取率高。而柳树皮的单宁含量最低，不溶解度最高，因此，利用柳树皮提取单宁成本高，质量差，一般情况下，不应作为提取单宁的树种。

抗日战争时期，不少学者也开始从事五倍子的研究。1945年，郑止善的《五倍子》一书由正中书局出版。1946年，蔡邦华等在《广西农业》发表《五倍子的研究》一文。从五倍子中提取单宁逐渐为大众所重视，而梁希的试验早在30年代便开始了。

1.栲胶又称单宁、鞣料，为林化工业的重要原料。20世纪40年代，全国仅陕西省石泉县有一个小型的栲胶厂，以槲树皮为原料，最高年产量仅48吨。

2.1951年，中央林垦部成立了单宁小组，制定调查方案并通过全国会议，倡议普查我国的单宁资源。多年来全国各地调查共有300多种含单宁植物。

3.1986年，全国栲胶生产42059吨，全国共有40多个栲胶厂。

4.黑荆树是速生丰产、经济价值高的树种，其树皮含单宁40%左右，是最优质的栲胶原料。到1986年，广西、广东、江西、福建、浙江五省区黑荆树基地发展到11.4万亩，云南、贵州、四川等地黑荆树基地也有一定的发展。

5.由于产品的品种其数量、质量不断增加和提高，鞣革用的栲胶大部分靠进口的局面从根本上得到扭转，外贸部门从1966年开始组织部分栲胶产品出口，销售到埃及、日本、巴基斯坦等19个国家和地区。

让部分山区农民致富，发展栲胶工业是备选的方案之一，梁希选择伏牛山作研究，其意正在这里。因为有了先期的科研数据，中央林垦部在1951年着手成立单宁小组，中国的栲胶工业也才由此全面布局，最后由栲胶进口国发展成为栲胶出口国。了解这一发展的全过程，可以想见梁希当年用心之良苦。