氣候因子對人工林楊木纖維形態(tài)特征影響研究★

朱熙嶺 郭明輝* 胡建鵬 陳建名

(1.大興安嶺地區(qū)林業(yè)管理局阿木爾林業(yè)局，黑龍江漠河 165302;2.東北林業(yè)大學(xué)生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實驗室，黑龍江哈爾濱 150040)

木材作為綠色的生態(tài)建筑材料，其特殊的解剖構(gòu)造特征決定了其良好的生態(tài)學(xué)特性［1，2］;同時，樹木的材性又受到降水、日照、溫度等多個環(huán)境因子的共同作用［3-5］。因此，研究氣候環(huán)境因子對樹木解剖構(gòu)造特征的影響規(guī)律，對于木材作為建筑材料的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。本文以人工林楊木為研究對象，通過相關(guān)函數(shù)分析方法，研究降水量、相對濕度、日照百分率、平均氣溫等單個氣候環(huán)境因子與人工林楊木纖維形態(tài)特征之間的相關(guān)關(guān)系，為提高人工林楊木的材質(zhì)材性以及探討優(yōu)質(zhì)人工林培育技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

1 研究對象

1)地理環(huán)境。帽兒山實驗林場老山生態(tài)站屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫2.8℃。年降水量723.8 mm。地帶性土壤以暗棕壤為主。試驗所用氣候數(shù)據(jù)包括1960年～2007年每月降水量、相對濕度、日照百分率、平均氣溫等。2)試材選取。在七塊不同土質(zhì)樣地上分別選取具有代表性的5棵人工林大青楊樹材，在胸高處分別截取25 mm，50 mm厚圓盤各一個。

2 研究方法

1)纖維解剖形態(tài)特征測定。通過顯微投影儀測量纖維長度;通過木材顯微圖像分析處理系統(tǒng)測定壁厚、直徑以及壁腔比;通過計算得出纖維寬度和纖維長寬比。2)氣候因子與纖維形態(tài)特征指數(shù)序列的相關(guān)分析。為了消除遺傳因素對擬合度的影響，采用比值法，獲得新的纖維形態(tài)特征指標(biāo)的指數(shù)序列。應(yīng)用SPSS19.0數(shù)據(jù)處理軟件將單一氣候因子與纖維形態(tài)特征指標(biāo)的指數(shù)序列進(jìn)行相關(guān)回歸分析，分析結(jié)果的顯著性。

3 分析結(jié)果

3.1 降水量對人工林楊木纖維形態(tài)特征的影響規(guī)律

表1 降水量與纖維形態(tài)特征指數(shù)序列的相關(guān)系數(shù)

表1為月平均降水量與人工林楊木纖維形態(tài)特征的指數(shù)序列的相關(guān)分析結(jié)果。其中，4月的降水量與早材纖維長寬比呈顯著正相關(guān);6月的降水量與早材纖維長寬比呈高度顯著負(fù)相關(guān);8月的降水量與晚材纖維直徑呈高度顯著負(fù)相關(guān);9月的降水量與晚材纖維直徑呈顯著正相關(guān)，與晚材纖維壁腔比呈顯著負(fù)相關(guān)。這主要是由于樹木的生長與水分的吸收密切相關(guān)，在樹木生長旺期，大量的降水會使樹木生長旺盛，相反則會抑制樹木生長。

3.2 相對濕度對人工林楊木纖維形態(tài)特征的影響規(guī)律

表2為月平均相對濕度與人工林楊木纖維形態(tài)特征的指數(shù)序列的相關(guān)分析結(jié)果。結(jié)果顯示，只有6月的相對濕度與早材纖維長寬比呈顯著負(fù)相關(guān)。這主要是由于6月大量的降水會使空氣的相對濕度增大，促進(jìn)樹木生長旺盛，早材纖維寬度增加，早材纖維長度方向上的增長受到抑制;而早材纖維長寬比跟早材纖維長度呈正比，所以早材纖維長度和長寬比就小。

表2 相對濕度與纖維形態(tài)特征指數(shù)序列的相關(guān)系數(shù)

表3 日照百分率與纖維形態(tài)特征指數(shù)序列的相關(guān)系數(shù)

3.3 日照百分率對人工林楊木纖維形態(tài)特征的影響規(guī)律

表3為月平均日照百分率與人工林楊木纖維形態(tài)特征的指數(shù)序列的相關(guān)分析結(jié)果。結(jié)果顯示，只有5月的日照百分率與早材纖維壁厚呈顯著正相關(guān)。這主要是因為，5月的日照百分率大，光合作用強(qiáng)，樹木自身能夠充分合成有機(jī)物，有利于細(xì)胞實質(zhì)物質(zhì)細(xì)胞壁的生長，所以早材纖維壁厚就隨之增大。

3.4 平均氣溫對人工林楊木纖維形態(tài)特征的影響規(guī)律

表4為月平均氣溫與人工林楊木纖維形態(tài)特征的指數(shù)序列的相關(guān)分析結(jié)果。結(jié)果顯示，平均氣溫對人工林楊木的纖維形態(tài)特征的影響均不顯著。雖然溫度是影響木材解剖特征和物理特征重要的氣候環(huán)境之一，但月平均氣溫這一氣候因子未能與木材的解剖特征建立起良好的相關(guān)性。

表4 平均氣溫與纖維形態(tài)特征指數(shù)序列的相關(guān)系數(shù)

4 結(jié)語

采用相關(guān)函數(shù)分析法，探討了降水量、相對濕度、日照百分率和平均氣溫四個氣候環(huán)境因子對人工林楊木纖維形態(tài)特征的影響規(guī)律，結(jié)果表明氣候環(huán)境因子與某些人工林纖維形態(tài)特征指標(biāo)存在顯著的或高度顯著的相關(guān)性，這為后續(xù)人工林楊木的定向培育技術(shù)以及提高其材質(zhì)材性的相關(guān)研究奠定了研究基礎(chǔ)。

［1］戴澄月，魏 亞，欒樹杰.淺談“生態(tài)木材學(xué)”的研究［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1986(S3):4-11.

［2］郭明輝，閆 麗，李海英，等.培育措施對人工林樟子松木材管胞形態(tài)特征的影響［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005，27(3):79.

［3］費(fèi)本華，阮錫根.北京地區(qū)氣溫和降水對銀杏木材年輪和密度的影響［J］.林業(yè)科學(xué)研究，2001，14(2):176-180.

［4］費(fèi)松林，方精云，樊擁軍，等.貴州梵凈山亮葉水青岡葉片和木材的解剖學(xué)特征及其與生態(tài)因子的關(guān)系［J］.植物學(xué)報，1999，41(9):1002-1009.

［5］郭明輝，陳廣勝，王金滿，等.紅松人工林木材解剖特征與氣象因子的關(guān)系［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000，28(4):30-35.