6年生大花序桉不同種源木材纖維特性的差異分析

周維，盧翠香，楊中寧，李昌榮，陳健波，項東云，3

(1.廣西林業(yè)科學(xué)研究院 國家林業(yè)局中南速生材繁育實驗室 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室，廣西　南寧 530001；

2.廣西國有七坡林場，廣西　南寧 530225；3.南京林業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，江蘇　南京 210037)

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6年生大花序桉不同種源木材纖維特性的差異分析

周維1，盧翠香1，楊中寧2，李昌榮1，陳健波1，項東云1，3

(1.廣西林業(yè)科學(xué)研究院 國家林業(yè)局中南速生材繁育實驗室 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室，廣西南寧 530001；

2.廣西國有七坡林場，廣西南寧 530225；3.南京林業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，江蘇南京 210037)

摘要：以廣西欽廉林場6年生9個種源的大花序桉為材料，通過解析木法，測量其木材的纖維長度、纖維寬度、纖維腔徑，比較9個種源6年生大花序桉的木材纖維特性。結(jié)果表明，種源間纖維長度、寬度、長寬比存在顯著差異；種源的纖維形態(tài)(寬度除外)與樹高、胸徑生長性狀相關(guān)關(guān)系不顯著，據(jù)此可對各性狀進行獨立選擇，可望培育出木材性狀好又速生的種源；樹高、纖維寬度與種源地的經(jīng)緯度因子存在顯著的相關(guān)性；9個大花序桉種源作為中大徑材培育有更大的發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞：大花序桉；種源；纖維特性；遺傳變異

大花序桉(Eucalyptuscloeziana F.Muell)，原產(chǎn)澳大利亞，為桃金娘科(Myrtaceae)桉樹屬(Eucalyptus)昆士蘭桉亞屬的樹種[1]。大花序桉生長快速，材性優(yōu)良，是很好的鋸材樹種，在原產(chǎn)國廣泛用于桿材和建筑材。中國自1972年引種以來，已在廣西、廣東、福建等省廣泛栽培，效果較好[2～4]。廣西把該樹種作為中大徑材樹種進行培育，先后對其進行了引種馴化[2～5]、苗木繁育[6～7]及材性[8～10]等一系列相關(guān)研究。材性研究是林木育種的一個重要內(nèi)容。Dickinson等[11]研究得出，其幼齡林木材平均密度0.642g/cm3，變化范圍在0.489～0.732g/cm3；蔣瑋[12]對8年生大花序桉纖維特性研究顯示，木材基本密度為0.673g/cm3，纖維長度0.84mm，壁厚3.37μm，預(yù)測其木材較難細纖維化，成漿彈性好而塑性差。姜笑梅等[13]對16年生大花序桉的木材解剖、物理力學(xué)性質(zhì)進行不同樹干高度、不同徑向位置的研究。楊中寧、項東云[14]研究了大花序桉纖維特性，發(fā)現(xiàn)纖維長度、長寬比由髓心向外隨樹齡增加而增加，腔徑比則相反。本研究項目以6年生9個種源的大花序桉為材料，通過解析木法，測量其木材的纖維長度、纖維寬度、管胞寬度與管胞腔徑，對9個種源間木材纖維特性的差異進行研究，為大花序桉幼齡材木材遺傳的綜合評價、定向培育和木材合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料和方法

1.1研究區(qū)概況與試驗材料

試材采自廣西欽州市東郊附近欽廉林場試驗地，其中心坐標(biāo)為108°37′E，21°57′N。林地坡度<25℃，土壤肥力中等，年均氣溫22℃，年均相對濕度82 %，年均降雨量約2 113 mm，屬海洋性的熱帶季風(fēng)氣候。

試驗林于2004年造林，遺傳材料由澳大利亞CSIRO種子中心提供，9個種源參試,詳見表1。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，單株小區(qū)，30次重復(fù)，小區(qū)間不設(shè)隔離株。

表1　大花序桉參9個試種源地的基本情況

1.2方法

1.2.1調(diào)查方法/試驗方法

2010年5月采伐樣木，每個種源砍伐5株樣木，共45株，所采樣木為平均優(yōu)勢木。采集方法依照木材物理力學(xué)試材采集方法[15]進行，選定樣木，標(biāo)定出北向，每個種源選取1株樣木伐倒后采集全樹，分別在樹干0.0m、1.3m、3.3m、5.3m、7.3m、9.3m處鋸取約5cm厚的圓盤各1個，其余樣木伐倒后，分別在樹高1.3m處各取5cm圓盤1個。

用電刨刨平圓盤，以其表面年輪清晰可見為準(zhǔn)。數(shù)出每個圓盤年輪數(shù)，標(biāo)記。沿圓盤的南北向過髓心鋸取寬約2cm的木條，在木條的北向位置上由樹皮向髓心方向依次取1個年輪為1個木樣，再把小木樣分別劈成火柴桿大小的試樣，置入試管。木材解剖用常規(guī)方法進行，采用醋酸過氧化氫法離析木材，用數(shù)碼顯微圖像電腦分析系統(tǒng)(尼康80I)對木材纖維尺寸進行測定。纖維長度在4倍物鏡下測定，管胞寬度、腔徑在40倍物鏡下測定，每個試樣測60次，具體方法參照文獻[16]。管胞雙壁厚=管胞寬度-管胞腔徑。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析

對45株樣木的全樹纖維指標(biāo)進行統(tǒng)計，用Excel軟件處理各指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，采用SPSS19.0軟件對各指標(biāo)進行方差分析、多重比較、性狀間的相關(guān)性分析。

2結(jié)果與分析

2.1纖維特性的變異分析

6年生9個大花序桉種源的木材纖維測量結(jié)果見表2，由表2可知，(1)纖維長度均值為936.01μm，變幅為560.50～1 205.24μm，纖維長度最大的種源為19155，其次為種源19488、20722，最小的種源為19157，纖維長度最大的種源比最小的種源高17.22%。(2)纖維寬度均值為21.02μm，變幅為16.00～26.06μm，最大的種源為19488，其次為種源20725、20720，纖維寬度最小的種源為19157，最大的種源比最小的種源高10.81%。(3)雙壁厚均值為9.67μm，變幅為5.29～13.89μm，最大的種源為20722，其次為種源19155、20720，最小的種源為20730，最大的種源比最小的種源高16.32%。(4)長寬比均值為44.73，變幅為28.21～61.69，最大種源為19155，最小的種源為19157，最大的種源比最小的種源高11.95%。(5)腔徑比均值為0.54，變幅為0.31～0.73，腔徑比最大的種源為20730，其次為種源20725、20729，最小的種源為20722，最大的種源比最小的種源高15.03%。(6)壁腔比均值0.92，變幅為0.37～2.22，壁腔比值最大的種源為20722，其次為19155、19157，最小的種源為20725，最大的種源比最小的高31.86%。除了種源20722、19155、19157的壁腔比大于1外，其余種源壁腔比小于1，但都接近1。除雙壁厚、腔徑比和壁腔外，其余5個性狀的變異系數(shù)均小于10%，這說明纖維性狀表現(xiàn)較穩(wěn)定，在進行遺傳控制時可考慮這些性狀。纖維工業(yè)原料對木材纖維有一定要求，通常木材具有中級長度纖維(900～1 600μm),長寬比不低于35，壁腔比小于1[17～20]，就能滿足纖維工業(yè)原料的要求。從種源間纖維特征指標(biāo)變化來看，6年生的9個大花序桉種源木材能滿足纖維原料要求。

表2　大花序桉9個種源的木材纖維特性

種源雙壁厚均值/μm變異幅度長寬比均值/μm變異幅度腔徑比均值/μm變異幅度壁腔比均值/μm變異幅度1915510.277.04～13.6847.7933.21～60.790.510.34～0.661.050.52～1.96191579.475.29～13.6242.0828.21～50.140.520.35～0.721.020.40～1.83194889.806.48～13.7145.0628.70～58.860.550.39～0.730.870.37～1.57207209.946.32～13.7842.7032.74～54.630.540.38～0.730.900.38～1.622072210.667.52～13.4546.8929.72～57.540.490.34～0.691.130.46～1.90207259.426.63～11.6942.2531.24～52.280.570.47～0.720.770.38～1.12207279.385.91～13.8946.6435.60～61.690.540.31～0.690.930.44～2.22207299.126.25～12.9343.6030.08～53.350.550.34～0.710.840.41～1.91207308.925.82～13.0445.5933.66～60.060.570.40～0.730.790.37～1.51均值9.67-44.73-0.54-0.92-變異系數(shù)11.307.7211.1426.05

纖維長度、寬度、雙壁厚、長寬比、腔徑比、壁腔比等形態(tài)特征的方差分析見表3。由表3可知，大花序桉種源間木材纖維長度差異極顯著 (F>F0.05=4.857)，纖維寬度、長寬比差異顯著(F>F0.05=2.787；F>F0.05=2.461)，其余3個指標(biāo)種源間差異不顯著。

表3　大花序桉不同種源的纖維特征方差分析結(jié)果

注：*表示相關(guān)關(guān)系顯著，**表示相關(guān)關(guān)系極顯著，下同。

鄧肯多重比較顯示(見表4)，纖維長度的差異主要存在于種源19157與19155、19488、20720、20722、20725、20727、20730這7個種源間，前者的纖維長度顯著小于后面7個種源，但與20729種源差異不顯著。此外，除了種源19157、20729外，其余7個種源間的纖維長度差異不顯著。纖維寬度的差異主要在于種源19157與19488、20720、20725之間，前者的纖維寬度顯著小于后面3個種源，其余5個種源間差異不顯著。種源19155與19157間、種源20722與20725間纖維長寬比差異顯著，其余5個種源間差異不顯著。

表4　9個種源大花序桉木材的纖維長度、寬度和長寬比多重比較

注：相同小寫字母者表示同一性狀(P<0.05)種源間差異不顯著，反之則差異顯著。

2.2生長性狀與纖維特性的相關(guān)分析

木材各性狀間的相關(guān)關(guān)系與遺傳改良方案的制定、改良方法的選擇有較大關(guān)系。大花序桉9個種源生長指標(biāo)與纖維特性之間的相關(guān)分析見表5。由表5可知，樹高與纖維寬度達到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)為0.873，纖維長度為中強度正相關(guān)，與長寬比、腔徑比、雙壁厚、壁腔比之間為弱相關(guān)。胸徑與纖維長度、寬度、長寬比、腔徑比呈中等或中等以下的正相關(guān)，與雙壁厚、壁腔比呈中等強度以下的負相關(guān)。纖維長度與長寬比的相關(guān)系數(shù)為0.780，達到顯著水平，與寬度、雙壁厚之間呈中等的正相關(guān)，與腔徑比、壁腔比之間為弱相關(guān)。長寬比與雙壁厚、壁腔比之間為中等強度的正相關(guān)，與腔徑比為中等強度以下的負相關(guān)。腔徑比與雙壁厚、壁腔比的相關(guān)系數(shù)分別為-0.818、-0.992，均達到極顯著水平，雙壁厚與壁腔比的相關(guān)系數(shù)為0.789，達到顯著水平。

表5　大花序桉9個種源的生長指標(biāo)與纖維特性的相關(guān)矩陣

注：相關(guān)系數(shù)臨界值分別為，a=0.05時， r=0.6664；a=0.01時，r=0.7977。

2.3地理因子、降雨量與纖維特性的相關(guān)分析

種源地理緯度、經(jīng)度和海拔3個因子與大花序桉木材樹高、胸徑及纖維長度等8個性狀指標(biāo)相關(guān)系數(shù)分析見表6。由表6可知，種源地的緯度、經(jīng)度與樹高、纖維寬度間存在極顯著的正相關(guān)，即隨著緯度和經(jīng)度的升高，樹高、纖維寬度也隨之增大。種源地的緯度、經(jīng)度與其余6個指標(biāo)間不存在顯著相關(guān)性。海拔與各性狀之間不存在顯著相關(guān)性。因此，經(jīng)度與緯度2個因子是引種重要的參考依據(jù)。

表6　大花序桉種源地理變異與纖維特性的相關(guān)

3結(jié)論與討論

(1)大花序桉種源間木材纖維性狀變異豐富。種源間木材纖維長度差異極顯著，寬度和長寬比差異顯著，其余指標(biāo)差異均不顯著。這與解林坤[21]對粗皮桉(Eucalyptuspellita)家系材性的研究結(jié)論近似。在種源水平上進行纖維長度、寬度和長寬比等纖維性狀的選擇，可望獲得良好的效果。

(2)大花序桉木材纖維性狀(寬度除外)與樹高、胸徑生長性狀相關(guān)關(guān)系不顯著。闞榮飛等[8，10，22]對18年生11個種源大花序桉的木材物理和力學(xué)性質(zhì)進行研究，發(fā)現(xiàn)大花序桉生長性狀與木材的物理力學(xué)性狀(抗彎彈性模量和沖擊韌性除外)相關(guān)關(guān)系不顯著。這表明大花序桉木材的各性狀在遺傳上可能是相互獨立的，受不同遺傳因素的控制，這些性狀可以獨立選擇，進而可獲得木材性狀好又速生的種源。

(3)大花序桉種源樹高和纖維寬度存在顯著的地理位置差異，表現(xiàn)為隨著緯度和經(jīng)度的升高而增大，各性狀與海拔因子相關(guān)性不顯著。因此，經(jīng)度與緯度2個因子是引種重要的參考依據(jù)。

(4)楊中寧等[14，23]對大花序桉種源幼齡材材性進行研究，發(fā)現(xiàn)隨著樹齡的增加，其木材纖維長寬比、雙壁厚、壁腔比有增大趨勢，而腔徑比有減小的趨勢，這種變化趨勢不利于培育纖維原料。種源20722生長到第2年，壁腔比為1.04，已經(jīng)大于1；生長到第6年，大花序桉除了種源20725(0.87)、20730(0.88)[14]，其余種源壁腔比均大于1。從本項目的研究結(jié)果看，可以認為參試的9個大花序桉種源在樹齡超過6年生后就不適合作為纖維原料，但可作為結(jié)構(gòu)用材。結(jié)合闞榮飛等對大花序桉木材物理性質(zhì)的研究結(jié)果，可以認為9個大花序桉種源作為中大徑材培育有更大的發(fā)展空間。

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Genetic Variation in Fiber Characteristics of 9 Provenances of Eucalyptus cloeziana

ZHOU Wei1,LU Cui-xiang1,YANG Zhong-ning2,LI Chang-rong1,CHEN Jian-bo1,XINAG Dong-yun1,3

(1.Guangxi Academy of Forestry， Key Laboratory of Central South Fast-growing Timber Cultivation of Forestry Ministry of China，Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Resource Cultivation，Nanning Guangxi 530001,P.R.China;2.Qi Po Forest Farm of Guangxi，Nanning Guangxi 530225,P.R.China;3.College of Forest Resources and Environment，Nanjing Forestry University，Nanjing Jiangsu 210037,P.R.China)

Abstract:This study aimed to test and analyze wood fiber characteristics of 6-year old Eucalyptus cloeziana with 9 provenances planted in Guangxi Qinlian Forest Farm.The results showed that fiber length,width and ratio of length to width had significant differences among different provenances.Fiber morphological characteristics,excluding fiber width,had no significant correlations with tree height and DBH.This indicates that growth and fiber characteristics can be selected separately,and trees with fast growth and good fiber quality could be cultivated.Tree height and fiber width were significantly correlated with latitude and longitude factors,but weakly correlated with precipitation and elevation of regions where the provenances were from.These 9 Eucalyptus cloeziana have great potential in cultivation for medium- to large-diameter logs.

Key words:Eucalyptus cloeziana ;provenance;fiber characteristics;genetic variation

中圖分類號：S 792.39

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-8246(2016)02-0029-06

通訊作者簡介：項東云(1960-)，男，教授級高級工程師，長期從事桉樹改良與栽培技術(shù)研究。E-mail:Xiang_dongyun@aliyun.com

第一作者簡介：周維(1962-)，女，教授級高級工程師，長期從事桉樹栽培與木材材性研究。E-mail:zhouwei.hm@163.com

基金項目：廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃課題(桂科合1347004-3)，廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室自主課題(14-A-01-01)，桂林科字[2014]第20號；中央財政林業(yè)推廣項目( 桂科合1347004-3)。

*收稿日期：2015-07-23