杉木優(yōu)樹生長性狀和材質(zhì)性狀的研究

韋如萍，胡德活，鄭會全，王潤輝，晏 姝，朱火生，朱光漢

（1. 廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東廣州510520； 2. 廣東省樂昌林場，廣東樂昌 512200）

杉木優(yōu)樹生長性狀和材質(zhì)性狀的研究

韋如萍1，胡德活1，鄭會全1，王潤輝1，晏 姝1，朱火生2，朱光漢2

（1. 廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東廣州510520； 2. 廣東省樂昌林場，廣東樂昌 512200）

采用5株優(yōu)勢木法進行杉木優(yōu)樹選擇，并從生長和材質(zhì)性狀進行分析。97株候選優(yōu)樹生長和材質(zhì)性狀表現(xiàn)優(yōu)良，其中94株樹高、胸徑和單株材積分別高于優(yōu)勢木5%、20%及50%以上，58株心材比大于50%，92株管胞長寬比大于50，木材基本密度變幅為0.251 1～0.393 1 g/cm3。心材比和木材基本密度均值隨年齡增大而增加，而管胞長寬比均值在6個年齡間差異不明顯。以優(yōu)良鋸材為培育目標時，有47株候選優(yōu)樹入選，與優(yōu)勢木相比，胸徑生長量提高47.7%～83.9%，單株材積生長量提高144.3%～336.7%，木材基本密度較平均木提高0.91%～9.33%，心材比達到44.38%～56.65%。以優(yōu)良紙漿纖維材為培育目標時，有33株候選優(yōu)樹入選，其木材干物質(zhì)積累量為24.91～35.37g，與優(yōu)樹群體均值相比提高14.04%～61.97%，與平均木群體均值相比提高247.73%～393.87%。

杉木；優(yōu)樹；生長性狀；材質(zhì)性狀；木材基本密度；管胞形態(tài)

杉木 Cunninghamia lanceolata ( Lamb. ) Hook是我國南方具悠久栽培歷史的重要工業(yè)用材樹種。本文研究的杉木優(yōu)樹主要分布于南嶺山地南側(cè)的廣東省樂昌市，屬于廣東樂昌杉木種源，也被當?shù)厝怂追Q“樂昌油杉”，是杉木中的黃枝杉類別，其嫩枝和新葉為淺綠色，無白色蠟粉，葉表面有光澤，葉片較尖而稍硬，先端銳尖，木材心材比例大且色紅而堅實，在當?shù)厣寄驹耘嗳后w中占絕大比例。因其生長迅速、材質(zhì)優(yōu)良、紅心材比率高、抗性及適應(yīng)性較強等特點，又素有“廣東紅心杉”之稱，被廣泛應(yīng)用于房屋、家具、造船、制器皿等方面[1-2]。在1978年全國杉木地理種源試驗中，廣東樂昌杉木種源，也即“樂昌油杉”與全國45個產(chǎn)地及廣東省12個產(chǎn)地的杉木評比中表現(xiàn)優(yōu)秀，被評為全國杉木優(yōu)良種源之一[3]。前期試驗表明，廣東樂昌杉木種源的胸徑平均年生長量達1.1 cm以上，樹高年生長量達1.0 m以上，心材比在54.5%以上[2]。但近年來，這一優(yōu)良杉木種源面臨著基因資源喪失的局面，因此，有必要及時挖掘、保護和利用現(xiàn)有資源，并對其開展系統(tǒng)的遺傳改良研究。優(yōu)樹選擇是林木遺傳改良的重要組成部分，并可為種子園營建提供繁殖材料，因此，對廣東樂昌杉木種源（“樂昌油杉”）進行優(yōu)樹選擇及評價具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 選優(yōu)林分概況

根據(jù)廣東樂昌杉木種源的資源分布現(xiàn)狀，在其天然分布中心，即廣東省樂昌市內(nèi)選擇來源清晰、長勢良好、健康的林分為對象。所選目的林分于1941～1985年用廣東樂昌杉木種源實生苗造林，也即預(yù)選優(yōu)樹樹齡段在25～69年生，林分密度1 050～1 500 株/hm2，林分郁閉度0.6～0.8，海拔高度179.5～943.0 m，詳細情況見表1。

表1 選優(yōu)林分概況Table 1 Overview of plus tree stands

1.2 選優(yōu)方法與觀測指標

1.2.1 踏查

于2010年9～12月開展優(yōu)樹選擇工作，在廣東樂昌杉木種源天然分布區(qū)內(nèi)，通過走訪和踏查，選擇適合的林分后，調(diào)查了解林地基本概況和林木生長狀況等，初步選出候選優(yōu)樹并作好標記。

1.2.2 實測候選優(yōu)樹

采用5 株優(yōu)勢木對比法進行優(yōu)樹選擇，并實測候選優(yōu)樹的樹高和胸徑。在6種不同林齡的林分中，共選出97株候選優(yōu)樹（見表1）。

1.2.3 測定優(yōu)勢木

以候選優(yōu)樹為中心，在直徑15～30 m 的范圍內(nèi)，確定5株優(yōu)勢木并實測樹高和胸徑值。

1.2.4 采集木芯

于植株胸高處上坡方向分別鉆取97株候選優(yōu)樹及平均木（5株優(yōu)勢木均值）的木芯，然后裝入封口塑料袋內(nèi)帶回實驗室進行材性測定。

1.3 材性測定方法

木材基本密度采用飽和含水率法[4-6]測定；心材比是心材邊緣到髓心的長度為半徑的圓盤面積除以整個圓盤面積所得的比值。木材管胞長度與寬度參照黃壽先等[7]報道的方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用Microsoft Excel 和Statistical Analysis System (SAS V8.1)進行分析。候選優(yōu)樹單株材積、木材基本密度依照如下公式計算[8]：

V=0.000058777042×D1.9699831×H0.89646157，（V、D、H 分別為單株材積、胸徑和樹高）；

木材基本密度 ρ=1/[(Gmw/Gh)-0.346]，（Gmw、Gh分別為飽和含水率時重量和絕干重量）。

2 結(jié)果與分析

2.1 候選優(yōu)樹生長性狀差異分析

候選優(yōu)樹及優(yōu)勢木的樹高、胸徑及單株材積變異情況見表2。由表2可知，97株候選優(yōu)樹樹高變幅為11.0～24.0 m，較優(yōu)勢木提高了1.7%～99.0%，其中有95株優(yōu)于優(yōu)勢木5%以上；胸徑變幅為23.6～44.4 cm，較優(yōu)勢木提高了17.5%～110.1%，有96株優(yōu)于優(yōu)勢木22.0%以上；單株材積變幅為0.3172～1.4825 m3，均較優(yōu)勢木提高了50%以上，增幅為56.7%～502.1%。

候選優(yōu)樹樹高、胸徑和單株材積年生長量見圖1～圖3。97株候選優(yōu)樹樹高年生長量變幅為0.25～0.84 m/a，隨樹齡增加呈下降趨勢，以25年生最大，為0.72 m/a，69年生最小，為0.27 m/a；胸徑年生長量變幅為0.49～1.34 cm/a，也隨樹齡增加而遞減，25年生最大，為1.13 cm/a，69年生最小，為0.54 cm/a；單株材積年生長量變幅為0.009 16～0.034 77 m3/a，總體變化趨勢與樹高和胸徑相似，也以25年生最大，為0.022 78 m3/a，69年生最小，為0.014 52 m3/a。

2.2 候選優(yōu)樹材質(zhì)性狀差異分析

2.2.1 心材比和木材基本密度的差異

由表3可知，97株候選優(yōu)樹心材比變幅較大，為29.24%～72.25%，有58株大于50%；心材比優(yōu)于平均木的有73株，增幅為0.07%～121.72%。木材基本密度變幅為0.251 1～0.393 1 g/cm3，有58株大于0.30 g/cm3，優(yōu)于平均木的有38株，增幅為0.4%～85.6%。

表2 候選優(yōu)樹生長性狀差異情況Table 2 Differences of growth traits of candidate plus trees

圖1 不同年齡候選優(yōu)樹樹高年生長量均值Fig. 1 Annual average growth of tree height in different ages

圖2 不同年齡候選優(yōu)樹胸徑年生長量均值Fig. 2 Annual average growth of DBH in different ages

圖3 不同年齡候選優(yōu)樹單株材積年生長量均值Fig. 3 Annual average growth of volume in different ages

表3 候選優(yōu)樹心材比和木材基本密度差異情況Table 3 Differences of red-heartwood ratio and wood basic density of candidate plus trees

不同年齡候選優(yōu)樹的心材比均值變幅為45.82%～58.39%（見圖4、圖5），有隨年齡增大而增加的趨勢，但34～69年生的差異不明顯，變幅為53.19%～58.3%，69年生的與25、27年生的差別較大。各年齡心材比大于50%的株數(shù)所占比例為26.7%～83.4%，以25年生的最低，為26.7%，43年生的最高，為83.4%，此后有所下降。

不同年齡候選優(yōu)樹木材基本密度均值變幅為0.291 5～ 0.314 6 g/cm3（見圖 6、圖7），呈先增加后減少趨勢，以56年生的最大。木材基本密度大于0.30 g/cm3的比率有隨年齡增加而增大的趨勢，其中25、27年生的較小，分別為40%和27.3%，56、69年生的比例最大，均達100%。

2.2.2 木材管胞長度和管胞寬度的差異

木材管胞長度保持在330 μm以上，長寬比大于50，且長度越長，比率越高，紙張的撕裂度、抗拉強度、耐破度、耐折度等也越強，紙漿得率也越高[9]。97株候選優(yōu)樹管胞長度為1831.29～3449.67 μm，管胞寬度為32.02～99.46 μm，管胞長寬比為28.15～82.44；有59株候選優(yōu)樹管胞長度優(yōu)于平均木，增幅0.1%～91.9%；管胞長寬比大于50的有92株，優(yōu)于平均木的有46株，增幅0.36%～48.13%。

6個年齡候選優(yōu)樹的木材管胞長度、寬度均值分別為2 402.78～2 909.44 μm和40.54～47.32 μm，差異不明顯。管胞長寬比均值為50.95～69.12（見圖8、圖9），以27年生的最低，其余各年齡均值差異不明顯，為61.93～69.12；各年齡木材管胞長寬比大于50的比率也有相似變化，以27年生的最小，為72.7%，其余年齡的差異不大，為94.5%～100%。

圖4 不同年齡候選優(yōu)樹心材比均值Fig. 4 Average of red-heartwood ratio in different ages

圖5 不同年齡候選優(yōu)樹心材比＞50%的比率Fig. 5 Rates of red-heartwood ratio greater than 50% in different ages

圖6 不同年齡候選優(yōu)樹木材基本密度均值Fig. 6 Average of wood basic density in different ages

圖7 不同年齡候選優(yōu)樹木材基本密度＞0.3 g/cm3的比率Fig. 7 Rates of wood basic density greater than 0.3 g/cm3 in different ages

表4 候選優(yōu)樹木材管胞長度和管胞寬度差異Table 4 Differences of tracheid length and width of candidate plus tree wood

圖8 不同年齡木材管胞長寬比均值Fig. 8 Average of tracheid length-width ratio of different age wood

圖9 不同年齡木材管胞長寬比＞50的比率Fig. 9 Rates of tracheid length-width ratio greater than 50 in different ages

2.3 候選優(yōu)樹分類評價

若對候選優(yōu)樹按優(yōu)良鋸材及優(yōu)良紙漿纖維材兩個培育目標分類，結(jié)果見表5、表6。作為優(yōu)良鋸材，要求徑生長量大、木材基本密度高、形質(zhì)優(yōu)[11]。由表5可知，以樹高、胸徑及單株材積分別大于5株優(yōu)勢木5%、20%及50%以上，木材基本密度不低于各自年齡段內(nèi)平均木均值為入選標準，共有47株候選優(yōu)樹入選，與優(yōu)勢木相比，胸徑提高了47.7%～83.9%，單株材積提高了144.3%～336.7%，木材基本密度較平均木提高了0.91%～9.33%，心材比為44.38%～56.65%；6個年齡的優(yōu)樹入選率為45.0%～55.6%，以43年生的最多，25、56年生的較少。

紙漿纖維材選育目標要求速生豐產(chǎn)，單位時間單位面積的紙漿材收獲量最大[12]。以木材干物質(zhì)產(chǎn)量( 單株材積與木材基本密度的乘積) 大于總體平均值10%、大于平均木均值 70% 為紙漿纖維材入選標準，共有33株候選優(yōu)樹入選（見表6），其木材干物質(zhì)積累量為24.91～35.37 g，與優(yōu)樹群體均值相比提高了14.04%～61.97%，與平均木群體均值相比提高了247.73%～393.87%，管胞長寬比為53.33～72.88。6個年齡的優(yōu)樹入選率以69年生的最高，達100%，其次為56、43年生的，分別為75%、50%，25～34年生的較少，為6.7%～14.3%。

表5 適宜培育優(yōu)良鋸材的候選優(yōu)樹Table 5 Candidate plus trees suitable for cultivating superior sawn timber

表6 適宜培育優(yōu)良紙漿纖維材的候選優(yōu)樹Table 6 Candidate plus trees suitable for cultivating superior pulp fiber material

3 結(jié)論與討論

本研究的候選優(yōu)樹具有良好生長性狀，與5株優(yōu)勢木相比，其樹高、胸徑及材積分別高出5%、20%及50%的有94株，充分體現(xiàn)了優(yōu)中選優(yōu)的目的。6個年齡候選優(yōu)樹的樹高、胸徑和單株材積年生長量均值隨樹齡增加呈下降趨勢，均以25年生的最大。

候選優(yōu)樹心材比和木材基本密度在不同年齡間有較大變化，心材比大于50%的有58株優(yōu)樹，木材基本密度變幅為0.291 5～0.314 6 g/cm3，心材比和木材基本密度優(yōu)于平均木的分別有73株和38株。6個年齡候選優(yōu)樹的心材比和木材基本密度均值有隨年齡增大而增加的趨勢，總體上以34～69年生的較好，性狀均值變化不明顯，但56、69年生的與25、27年生的差別較大。

木材基本密度和管胞性狀作為針葉樹材性的重要指標[16-17]，在紙漿造紙工業(yè)中不僅影響制漿得率，而且影響到紙張質(zhì)量，因此在針葉材改良中具有重要地位[13]。針葉材管胞占組成體積的90%以上[14]，針對于造紙方面，一般認為管胞長度越長、長寬比越大，紙張的各項物理力學(xué)性能均能得到有效提高[9,15]。一般認為長寬比大于50就適宜制漿造紙，且愈大愈好[18]。本研究97株候選優(yōu)樹中有92株管胞長寬比大于50。優(yōu)樹管胞長寬比均值在6個年齡間差異不明顯。

以優(yōu)良鋸材為選育目標時，有47株候選優(yōu)樹入選，與優(yōu)勢木相比，其胸徑提高了47.7%～83.9%，單株材積提高了144.3%～336.7%，木材基本密度較平均木提高了0.91%～9.33%，心材比達到44.38%～56.65%。6個年齡優(yōu)良鋸材的優(yōu)樹入選率為45.0%～55.6%，以43年生最大。以優(yōu)良紙漿纖維材為選育目標時，有33株優(yōu)樹入選，其木材干物質(zhì)積累量為24.91～35.37g，與優(yōu)樹群體均值相比提高了14.04%～61.97%，與平均木群體均值相比提高了247.73%～393.87%，管胞長寬比達到53.33～72.88。各年齡優(yōu)良紙漿纖維材的優(yōu)樹入選率為6.7%～100%，以69年生最高。

所選97株候選優(yōu)樹均采集枝條進行異地嫁接保存，有待進一步研究；而依據(jù)不同培育目標進行分類評價后入選的優(yōu)良單株，可作為初級種子園的建園材料進行深入研究。這些優(yōu)樹資源也為杉木，特別是廣東樂昌杉木種源（“樂昌油杉”）的遺傳改良奠定了豐富物質(zhì)基礎(chǔ)。

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Study on growth traits and wood properties of superior tree of Cunninghamia lanceolata

WEI Ru-ping1, HU De-huo1, ZHENG Hui-quan1, WANG Run-hui1, YAN Shu1, ZHU Huo-sheng2, ZHU Guang-han2
(1.Guangdong Academy of Forestry, Guangzhou 510520, Guangdong, China; 2. Forest Farm of Lechang, Lechang 512200, Guangdong, China)

By using the method of 5 dominant trees comparison and analyzing growth traits and wood properties of Cunninghamia lanceolata, 97 candidate trees were obtained. Of them, 94 trees’ height, DBH and volume increased by 5%, 20% and 50% compared to the 5 dominant trees respectively, 58 trees’ heartwood ratios were more than 50.0%, 92 trees’ length-width ratios of tracheid were greater than 50, and wood basic density ranged from 0.2511 to 0.393 1 g/cm3. The heartwood ratio and wood basic density increased with the increasing of tree ages, but the mean values of length-width ratios among 6 tree ages had no signif i cant differences. Of 97 candidate trees, 47 plus trees were selected for superior sawn timber, which’s DBH, volume growth of single strain and wood basic density raised by 47.7%～83.9%, 144.3%～336.7%, 0.91% ～ 9.33% respectively, compared to the dominant trees, and 47 plus trees’ heartwood ratios reached 44.38%～56.65%. There were 33 plus trees selected for superior pulp fi ber materials with wood dry-matter accumulation 24.91～35.37g, the accumulation increased by 14.04%～61.97% or 247.73%～ 393.87% higher than the average value of dominant tree groups or average tree groups.

Cunninghamia lanceolata; superior tree; growth traits; wood properties; wood basic density; tracheid morphology

S791.27；S781.8

A

1673-923X(2013)02-0028-06

2012-06-13

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項（201004050），國家自然科學(xué)基金項目（31200506），“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃課題（2012BAD01B020109）

韋如萍(1978-)，女，廣西環(huán)江人，碩士研究生，高級工程師，主要從事林木遺傳育種研究

胡德活(1962-)，男，廣東梅州人，研究員，主要從事林木遺傳育種研究；E-mail: hudehuo@163.com

[本文編校：羅 列]