杉木人工林木材管胞性狀的變異研究

徐莉莉，黃華宏，林二培，樓雄珍，童再康

（浙江農(nóng)林大學(xué) 亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，浙江 臨安 311300）

杉木人工林木材管胞性狀的變異研究

徐莉莉，黃華宏，林二培，樓雄珍，童再康*

（浙江農(nóng)林大學(xué) 亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，浙江 臨安 311300）

以采自浙江慶元巾子峰森林公園、慶元白嶺頭、慶元左溪、江西安?？h陳山林場(chǎng)的4個(gè)杉木群體的17 ～ 25年齡段木材圓盤(pán)為試樣，對(duì)其進(jìn)行木材管胞性狀的測(cè)定和分析，結(jié)果表明：杉木的管胞長(zhǎng)度大多數(shù)分布在1 100 ～2 700 μm，管胞寬度大多數(shù)分布在27 ～ 57 μm，壁腔比在0.1 ～ 0.6；杉木4個(gè)群體間管胞長(zhǎng)度和壁腔比的差異不顯著，而管胞寬度差異顯著；杉木種群內(nèi)個(gè)體間管胞性狀遺傳差異明顯。

杉木；木材管胞；性狀變異

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國(guó)特有的重要用材樹(shù)種，其生長(zhǎng)快，沒(méi)有嚴(yán)重的病蟲(chóng)害，木材紋理直，材質(zhì)輕軟，易干燥，少翹曲開(kāi)裂，耐腐性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于家具、橋梁和船舶，同時(shí)也是重要的造紙?jiān)?。從上世紀(jì)50年代我國(guó)開(kāi)始杉木的遺傳育種工作，并取得了顯著成效，但過(guò)去育種目標(biāo)多以速生、高產(chǎn)為主。材性的改良已是現(xiàn)階段杉木育種的重要內(nèi)容之一，但在該方面的育種工作開(kāi)展較少，僅南京林業(yè)大學(xué)、江西省林業(yè)科學(xué)研究院等單位部分育種工作者以木材密度、色澤等性狀為目標(biāo)進(jìn)行了種源、家系間的的各種變異規(guī)律研究，并選育出一些優(yōu)良種質(zhì)。因此，杉木材性改良工作仍需深入開(kāi)展。

纖維或管胞性狀是決定木材品質(zhì)的重要因素，管胞長(zhǎng)度、寬度、壁腔比等性狀直接影響木材的物理硬度、強(qiáng)度等力學(xué)性質(zhì)。纖維或管胞性狀變異的研究將為用材樹(shù)種的遺傳改良和良種選育提供依據(jù)。蔡則謨等研究發(fā)現(xiàn)，天然林杉木管胞長(zhǎng)度在開(kāi)始生長(zhǎng)的10個(gè)年輪內(nèi)增長(zhǎng)快，而后增長(zhǎng)較慢或稍有增長(zhǎng)，以此將前10輪劃為幼齡材區(qū)；人工林杉木變化趨勢(shì)與天然林相似，只是管胞長(zhǎng)度起伏明顯，受地理因子影響大[1]。符韻林等對(duì)不同立地類型杉木木材管胞性狀差異進(jìn)行了研究，結(jié)果表明管胞雙壁厚及壁腔比差異顯著，而長(zhǎng)度、寬度、長(zhǎng)寬比差異不顯著；各解剖因子徑向變異模式相似，而縱向變異規(guī)律較為復(fù)雜[2]。姜笑梅等研究了杉木管胞性狀的株內(nèi)變異，發(fā)現(xiàn)管胞長(zhǎng)度隨年齡的增大而增長(zhǎng)，兩者之間在株內(nèi)不同高度、不同方位上密切相關(guān)；同時(shí)管胞長(zhǎng)度、寬度在不同產(chǎn)地、不同起源的變異模式相近，表明木材管胞受較強(qiáng)的遺傳因素控制[3]。李耀芬等研究發(fā)現(xiàn)杉木管胞長(zhǎng)度隨年輪寬度的降低而增長(zhǎng)，兩者成負(fù)相關(guān)[4]。雖然杉木木材管胞性狀的變異作了一些研究，但多以較速生的材料為測(cè)定分析對(duì)象。本文以來(lái)自不同產(chǎn)地、生長(zhǎng)速度相對(duì)差異明顯的植株為材料，以杉木優(yōu)質(zhì)材選育為目標(biāo)，對(duì)杉木木材管胞性狀進(jìn)行測(cè)定和分析，為杉木材性改良和合理加工利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試樣采集

在杉木人工林采伐期收集樣品，共4個(gè)采集地，分別位于浙江慶元巾子峰國(guó)家森林公園、慶元白嶺頭、慶元左溪，以及江西省安?？h陳山林場(chǎng)，采樣地情況見(jiàn)表1。

取樣植株樹(shù)齡在24 ～ 35 a，共采集杉木基部圓盤(pán)105個(gè)，其中慶元巾子峰國(guó)家森林公園40個(gè)、慶元白嶺頭15個(gè)、慶元左溪30個(gè)、江西省安?？h陳山林場(chǎng)30個(gè)。在實(shí)驗(yàn)室取17 ～ 25 a木材制備成測(cè)定試樣，每圓盤(pán)取3個(gè)試樣，共315個(gè)試樣。

1.2 管胞性狀的測(cè)定

在OLYMPUS-BX51光學(xué)顯微鏡下觀測(cè)木材管胞長(zhǎng)度、管胞寬度、管胞腔徑等性狀，每試樣各測(cè)60 次。在測(cè)量管胞寬度和腔徑時(shí)，取每根管胞最寬處測(cè)定，同時(shí)計(jì)算壁腔比。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

運(yùn)用Excel和SPSS軟件進(jìn)行頻度分布、方差分析等。

2 結(jié)果與分析

2.1 杉木管胞性狀的總體變異

將所有測(cè)定杉木試樣的管胞長(zhǎng)度數(shù)值進(jìn)行頻率分布計(jì)算，得到頻率分布如圖 1。圖形基本呈正態(tài)分布，杉木木材管胞長(zhǎng)度在500 ～ 4 300 μm都有分布，大多數(shù)分布在1 100 ～ 2 700 μm，其中長(zhǎng)度在1 900 ～ 2 100 μm的管胞最多，占16.2%。

對(duì)所有測(cè)定得到的管胞寬度數(shù)值進(jìn)行匯總，作頻率分布圖，結(jié)果如圖2所示。管胞寬度基本也呈正態(tài)分布，總體上在15 ～ 75 μm分布，大多數(shù)分布在27 ～ 57 μm，其中為39 ～ 42 μm的管胞最多，占15.13%。

2.2 杉木不同種群木材管胞性狀特征值的差異

2.2.1 管胞形態(tài)特征值的差異 對(duì)4個(gè)種群內(nèi)木材管胞形態(tài)性狀進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，慶元左溪地區(qū)種群的木材管胞最長(zhǎng)，達(dá)到 2 077.1 μm，江西地區(qū)種群的木材管胞最短，只有 1 977.6 μm；從管胞寬度來(lái)看，慶元白嶺頭地區(qū)種群的最大，而江西地區(qū)種群的管胞寬度最小，在這四個(gè)種群中，江西地區(qū)的杉木種群木材管胞短而細(xì)，慶元左溪和巾子峰種群的管胞長(zhǎng)度和寬度相當(dāng)，而慶元白嶺頭種群的管胞長(zhǎng)度居中，但寬度最大。根據(jù)國(guó)際木材解剖學(xué)會(huì)理事會(huì)的木材管胞長(zhǎng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，中等長(zhǎng)度管胞（0.9 ～ 1.6 mm）適宜制漿造紙。而杉木種群的管胞長(zhǎng)度大部分分布在1.0 ～ 2.0 mm。

本刊訊 12月20日上午，隨著滿載貨物的GI4022廣州至西安全貨機(jī)落地，西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)年貨郵吞吐量突破30萬(wàn)噸，今年累計(jì)增速排名保持全國(guó)十大機(jī)場(chǎng)首位。以此進(jìn)度，西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)年貨郵吞吐量將排名全國(guó)第十三位，較去年提升一位。

木纖維胞壁厚度與胞腔直徑之比，稱為壁腔比。從表中可以看出，慶元巾子峰種群壁腔比最大，達(dá)到了0.272；慶元左溪種群壁腔比最小，只有0.232。不同種群壁腔比的變異系數(shù)由大到小為：慶元左溪 ＞ 慶元巾子峰 ＞ 江西 ＞ 慶元白嶺頭。

方 差分析 表明， 木材管 胞長(zhǎng)度和壁 腔比在種群 間 差異不顯著，而管胞寬度差異顯著，這說(shuō)明各種群所處地區(qū)的環(huán)境條件對(duì)杉木的木材管胞長(zhǎng)度和壁腔比無(wú)明顯影響，但對(duì)木材的管胞寬度影響較大（表3）。

2.2.2 管胞形態(tài)長(zhǎng)度和寬度的頻率分布 在分析木材管胞形態(tài)特征時(shí)，只看管胞長(zhǎng)度和寬度的平均值是不夠全面的；在考慮管胞長(zhǎng)度和寬度的影響時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮其不均勻性。木材管胞性狀的不均一性常用頻率分布圖來(lái)表示。

從圖3可知，在4個(gè)種群內(nèi)杉木管胞長(zhǎng)度基本呈正態(tài)分布，其中，江西種群的峰值最高，1 900 ～ 2 100 μm的頻率達(dá)到了18%，慶元巾子峰種群峰值右移，長(zhǎng)度集中在2 100 ～ 2 300 μm，其他兩個(gè)種群的纖維長(zhǎng)度也集中在1 900 ～ 2 100 μm，總體上這4個(gè)種群的管胞長(zhǎng)度分布差異不大。慶元巾子峰種群的管胞長(zhǎng)度分布最廣，最大值在4 300 ～ 4 500 μm都有分布。

從圖4可知，4個(gè)種群的管胞寬度也呈正態(tài)分布，慶元巾子峰種群的峰值最高，在42 ～ 45 μm頻率達(dá)到30%，慶元左溪種群管胞寬度的峰值也在42 ～ 45 μm，而其他兩個(gè)種群管胞寬度的峰值均在39 ～ 42 μm。

2.3 杉木各個(gè)種群內(nèi)單株管胞性狀的變異

對(duì)種群內(nèi)個(gè)體間木材性狀進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明：在種群內(nèi)個(gè)體間木材管胞性狀差異極顯著，管胞長(zhǎng)度F = 24.272 ～ 39.384**；管胞寬度F = 8.146 ～ 25.262**，壁腔比F = 14.373 ～ 35.331**。這說(shuō)明在杉木種群內(nèi)個(gè)體間管胞性狀存在明顯的遺傳差異。因此，根據(jù)生產(chǎn)上不同的用途要求從個(gè)體角度選擇杉木優(yōu)良單株對(duì)其管胞性狀的改良將會(huì)更有意義。

在調(diào)查的4個(gè)地區(qū)內(nèi)，比較各個(gè)單株的差異。在同一個(gè)種群內(nèi)，分別計(jì)算每個(gè)單株管胞長(zhǎng)度、寬度和壁腔比的平均值。

從表4可以看出各個(gè)種群內(nèi)單株的最大和最小平均值。慶元左溪的11號(hào)平均管胞長(zhǎng)度最大達(dá)到2 800.5 μm，而慶元巾子峰27號(hào)平均管胞長(zhǎng)度最小只有1 576 μm；慶元巾子峰19號(hào)平均管胞寬度的最大53.5 μm，江西13號(hào)最小32.4 μm；慶元巾子峰8號(hào)平均壁腔比最大為0.63，慶元左溪7號(hào)平均壁腔比最小為0.10。

3 結(jié)論

杉木作為我國(guó)的一種優(yōu)良速生、在南方廣泛分布的重要用材樹(shù)種，研究性狀特征及變異規(guī)律對(duì)杉木的遺傳育種和材質(zhì)改良有著非常重要的意義。通過(guò)對(duì)浙江慶元巾子峰、左溪、白嶺頭和江西安福陳山4個(gè)杉木群體的管胞性狀在群體間和群體內(nèi)的變異規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)分析，結(jié)果表明杉木的管胞長(zhǎng)度在500 ～ 4 300 μm都有分布，大多數(shù)分布在1 100 ～ 2 700 μm，與黃壽先等的報(bào)道相比，變幅更大[6]；管胞寬度大多數(shù)分布在27 ～ 57 μm；壁腔比在0.1 ～ 0.6。

對(duì)杉木管胞性狀的群體間差異進(jìn)行方差分析，發(fā)現(xiàn)杉木4個(gè)群體間管胞長(zhǎng)度和壁腔比的差異不顯著，而管胞寬度差異顯著。同時(shí)，杉木種群內(nèi)個(gè)體間管胞性狀存在明顯的遺傳差異，其中慶元左溪的11號(hào)平均管胞長(zhǎng)度最大達(dá)到2 800.5 μm，而慶元巾子峰27號(hào)平均管胞長(zhǎng)度最小只有1 576 μm；慶元巾子峰19號(hào)平均管胞寬度的最大53.5 μm，江西13號(hào)最小32.4 μm；慶元巾子峰8號(hào)平均壁腔比最大為0.63，慶元左溪7號(hào)平均壁腔比最小為0.10。

這為杉木的木材品質(zhì)定向改良和木材產(chǎn)量與質(zhì)量的綜合遺傳改良研究提供了科學(xué)依據(jù)，進(jìn)而為人工林的定向培育、集約栽培提供了基礎(chǔ)，具有重要的理論價(jià)值和生產(chǎn)實(shí)踐意義。

[1] 蔡則謨，劉京. 馬尾松和杉木管胞長(zhǎng)度的變異[J]. 南京林學(xué)院學(xué)報(bào)，1986（2）：131－136.

[2] 符韻林，徐峰，唐黎明，等. 南帶產(chǎn)區(qū)不同立地類型間的杉木木材解剖[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27（1）：10－13.

[3] 姜笑梅，駱秀琴，陳益泰，等. 杉木材性株內(nèi)的變異Ⅱ. 管胞形態(tài)的變異[J]. 林業(yè)科學(xué)，1997，33（5）：441－446.

[4] 李耀芬，李大綱，宋庭均，等. 宜春杉木人工林管胞形態(tài)變異及其對(duì)材性的影響[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1988（2）：115－120.

[5] 成俊卿. 木材學(xué)[M]. 北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1985. 178－179.

[6] 黃壽先，施季森，李力. 杉木纖維用材優(yōu)良無(wú)性系的選擇[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，29（5）：21－24.

Study on Variation of Tracheid Property of Cunninghamia lanceolata Wood

XU Li-li，HUANG Hua-hong，LIN Er-pei，LOU Xiong-zhen，TONG Zai-kang*
（Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silviculture, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China）

Determinations were implemented on tracheid of wood samples collected from four Cunninghaimia lanceolata stands in Zhejiang and Jiangxi province with ages from 17 to 25 years. The result showed that tracheid length was 1100 - 2700 μm, width of 27-57μm, ratio of wall thickness to cavity between 0.1-0.6. There was no significant difference of tracheid length and ratio of wall thickness to cavity, except tracheid width, among different stands. Genetic difference of tracheid properties had significant difference among trees in one stand.

Cunninghamia lanceolata; tracheid; property variation

S718.47

A

1001-3776（2013）03-0005-04

2013-01-07；

2013-04-16

國(guó)家“十二五”重點(diǎn)項(xiàng)目“落葉松、馬尾松、杉木分子育種及品種創(chuàng)制”（2011AA100203）；浙江農(nóng)林大學(xué)研究生科研創(chuàng)新基金項(xiàng)目（3122013240137）；浙江省林木種苗產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)2009R50035；

徐莉莉（1987－），女，山東聊城人，碩士生，從事林業(yè)生物技術(shù)方面的研究；*通訊作者。