棕櫚藤材藤齡的判斷1)

張菲菲 李擔 汪佑宏 徐斌 江澤慧 劉杏娥 田根林

(安徽農(nóng)業(yè)大學，合肥，230036) (國際竹藤中心)

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棕櫚藤材藤齡的判斷1)

張菲菲 李擔 汪佑宏 徐斌 江澤慧 劉杏娥 田根林

(安徽農(nóng)業(yè)大學，合肥，230036) (國際竹藤中心)

為做到適材適用、全面提高棕櫚藤材的高附加值加工利用水平，以黃藤材為研究對象，采用生物解剖方法，從藤莖基部到梢部，對黃藤材導管、纖維形態(tài)特征等進行了系統(tǒng)測試，分析棕櫚藤材藤齡與結構的關系，并對棕櫚藤材藤齡進行了判斷。結果表明：以黃藤材纖維長度、雙壁厚和導管密度的乘積為分子，纖維寬度(直徑)、導管直徑的乘積為分母的綜合判別因子Ra繪制曲線，則曲線上谷值對應的是早材，而峰值對應的是晚材，即曲線上有一個突然下降的變化趨勢線段，即為1 a分界。

棕櫚藤；藤齡判斷；藤材；形態(tài)特征

棕櫚藤屬于棕櫚科，為單子葉植物，不具有裸子植物或雙子葉植物形成層及次生構造，結構特殊[1-4]；棕櫚藤材是在前1 a形成的藤材基礎上再形成新的藤材，前后2 a所形成的材質(zhì)部分一般難以區(qū)分。從目前的研究資料來看，也沒有行之有效的方法對其不同年份所形成藤材的基本構造和材性進行比較研究[5]。此外，對于藤材基本構造等方面的研究仍缺乏足夠的重視，遠遠落后于加工需要，限制了藤加工業(yè)的發(fā)展；同時，對藤材的材性研究遠遠落后于木材和竹材的材性研究[4，6-7]。

棕櫚藤苗期和成藤生長與同期的氣溫和降水量呈顯著或極顯著相關[8-10]。如黃藤當極端低溫低于-3.0 ℃時整株死亡，低于-1.5 ℃時嫩葉易受凍害，低于18 ℃時生長基本停止，20 ℃以上時植株才開始展葉、抽莖或萌蘗。華南大陸地區(qū)，生長期在3—11月份，速生期在6—9月份，同期的氣溫為25～28 ℃。充足的水分是棕櫚藤速生的主要條件之一，干旱則嚴重制約藤的生長[9-10]。在冬季，當氣溫降低至18 ℃時，棕櫚藤便停止生長，進入休眠期。隨著春季來臨，氣溫回升至18 ℃以上時，棕櫚藤材細胞又開始分生分裂，生長開始。進入雨季后，隨著氣溫進一步升高，細胞分裂速度加快，胞壁較薄、形體較大且較短。其后，隨著旱季來臨，降雨漸漸減少，氣溫也開始逐漸下降，光合作用減弱，藤內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)流動減慢，細胞分生分裂速度變慢并逐漸終止，此時細胞壁厚、腔小、形體細長[9-10]。

基于上述原因，筆者采用生物解剖方法，對整株藤材從基部到梢部，即生長過程中的不同年份，對藤材輸導組織(導管密度和直徑)、機械組織(纖維長度、直徑、雙壁厚)等基本結構性質(zhì)進行系統(tǒng)研究分析。根據(jù)藤材上述解剖構造特征的變化規(guī)律，探索棕櫚藤材的藤齡與其結構的關系，為棕櫚藤材材性的全面研究提供參考。

1 材料和方法

黃藤(又名紅藤)(Daemonoropsmargaritae(Hance) Beccari)采自廣西大青山英陽林場的杉木林中，1988年育苗，1989年造林，最長藤齡達19 a。選取生長健康的黃藤母莖2株，齊根砍伐后剝?nèi)ヌ偾?，現(xiàn)場測量藤莖長度、直徑(距基部約2 m處)、節(jié)數(shù)，在每節(jié)的基部編號并記錄。其中第1株藤莖長約16.48 m，藤莖直徑為1.6 cm，132節(jié)左右；第2株藤莖長約18.10 m，藤莖直徑為1.35 cm，131節(jié)左右。然后從梢部向基部在對應每節(jié)中間各截取1個長1 cm的圓盤試塊，從上至下分別編號，用FAA固定液現(xiàn)場固定、帶回，供測試纖維直徑、雙壁厚、長度和導管密度、直徑等用[11]。

將經(jīng)FAA固定液現(xiàn)場固定的黃藤材試樣，用滑走式切片機切取30～60 μm厚的橫切面切片，然后依次對其進行染色、脫色、脫水、透明、封固待用[12]。隨機挑選橫切面切片，應用Leica CW4000自動成像系統(tǒng)，分別測纖維直徑、腔徑、雙壁厚和導管密度、直徑等解剖特征。然后將切片制作剩余試塊，過藤芯處順著紋理方向切一薄片，再劈成火柴棒大小粗細，用富蘭克林離析法離析，測定纖維長度[13]。

2 結果與分析

黃藤等棕櫚藤藤莖的生長，是從種子萌發(fā)開始。首先是從種子胚乳孔萌發(fā)第一片子葉，形成小的葉片狀結構，然后再形成葉鞘，莖的生長點隱藏在緊密包被的上部葉鞘內(nèi)，位于莖尖稍下一些距離。在生長初期，即幼齡期藤莖生長緩慢，1～3 a的平均生長量僅為0.4 m/a；4 a后抽莖拔節(jié)明顯，進入速生期年生長量可達1.36 m[4]。一般認為2～3 a后才長莖，此前生長的只是葉片和藤鞘。

同時，研究過程中發(fā)現(xiàn)，由于藤梢部導管、纖維形態(tài)特征等尚沒發(fā)育完全，一般從梢尖向下至6節(jié)左右導管才隱約成形，而纖維甚至要到第8節(jié)左右才可以進行觀察測量。因此為便于分析比較，只對從梢部向下第10節(jié)至基部藤莖進行研究。試驗中研究的黃藤材19年生，132節(jié)左右，年均生長6～7節(jié)；而對于生長在19 a前后的黃藤梢部而言，其長勢已明顯減弱[5]，10節(jié)左右藤莖的生長，一般至少需要1～2 a左右。

基于上述原因，試驗中研究的19年生黃藤材，從其藤莖基部的130節(jié)生長到梢部第10節(jié)，應該需要16 a左右。

2.1 以導管為藤齡的判別因子

隨著春季來臨，當氣溫回升至18 ℃以上時，黃藤材細胞又開始分生分裂，生長開始[9-10]。隨著雨季的到來和氣溫進一步升高，細胞分裂速度加快，導管直徑逐漸增大至最大值；此時，導管所占面積也較大，單位測試面積內(nèi)導管的數(shù)量就較少(即導管密度較小)。其后，隨著旱季來臨，降雨漸漸減少，氣溫也開始逐漸下降，光合作用減弱，藤內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)流動減慢，此時導管直徑逐漸減小至最小值；此時，導管所占面積也較小，單位測試面積內(nèi)導管的數(shù)量就較多(即導管密度較大)[1-3]。

因此，當導管直徑曲線出現(xiàn)峰值，導管密度曲線出現(xiàn)谷值時即為早材(見圖1中第107、97、77、69節(jié)等)；而當導管直徑曲線出現(xiàn)谷值，導管密度曲線出現(xiàn)峰值時即為晚材(見圖1中第111、100、79、71、67和58節(jié)等)。但如僅按導管直徑大小來判別藤齡，則從梢部向下數(shù)的第130—126節(jié)為1 a；而以導管密度大小來判別藤齡，則從梢部向下數(shù)的第130—129節(jié)為1 a，這樣就給藤齡判別產(chǎn)生了不一致的結果，而產(chǎn)生這樣的結果也有可能是測量統(tǒng)計過程中產(chǎn)生的誤差引起的。

圖1 導管直徑、密度及比值的軸向變異曲線

與單獨用導管直徑或導管密度分析相比，用導管直徑與密度比值的綜合分析方法，就可以在一定程度上減小單因素變異給藤齡判斷造成的相互之間不一致，甚至矛盾等不利影響，因而使藤齡判斷簡單化?；谏鲜龇治隹芍昙军S藤材導管直徑與密度的比值就較大，而旱季黃藤材導管直徑與密度的比值就較小，因此表現(xiàn)在黃藤材導管直徑和導管密度比值的生長變化曲線上，峰值即表示為黃藤材的早材部分，谷值即表示為黃藤材的晚材部分(見圖1)。從圖中可以隱約判斷出，從基部第130節(jié)至梢部第10節(jié)，約有17 a，即每年生長的節(jié)數(shù)為從梢部向下數(shù)的第130—129節(jié)、128—123節(jié)、122—111節(jié)、110—105節(jié)、104—100節(jié)、99—90節(jié)、89—79節(jié)、78—71節(jié)、70—67節(jié)、66—58節(jié)、57—48節(jié)、47—44節(jié)、43—34節(jié)、33—28節(jié)、27—24節(jié)、23—15節(jié)和14—10節(jié)。

2.2 以纖維為藤齡判別因子

當春季氣溫回升至18 ℃以上時，黃藤材細胞又開始分生分裂，生長開始。隨著雨季的到來和氣溫進一步升高，細胞分裂速度加快，纖維胞腔較大、胞壁較薄、纖維長度較短。而隨著旱季來臨，降雨漸漸減少，氣溫也開始逐漸下降，光合作用減弱，藤內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)流動減慢；此時纖維直徑逐漸減小、胞壁增厚，纖維也變得細長[1-3]。

根據(jù)上述分析，如果依據(jù)早材纖維直徑大、壁薄，晚材纖維直徑小、壁厚來判別藤齡，則分別在兩條變化曲線上，應是早材處對應的是纖維直徑曲線出現(xiàn)峰值、壁厚曲線出現(xiàn)谷值，晚材處對應的是纖維直徑曲線出現(xiàn)谷值、壁厚曲線出現(xiàn)峰值。但從纖維直徑及壁厚的軸向變化曲線上很難發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律(見圖2)。

圖2 纖維直徑和雙壁厚的軸向變異曲線

雨季黃藤材纖維長度較短，旱季纖維長度較長，因此在纖維長度變異曲線上(見圖3)，則峰值表示為黃藤材的晚材部分，谷值表示為黃藤材的早材部分。若以纖維長寬比來判別黃藤材的藤齡則更容易，也更可靠，即在長寬比的變異曲線上，同樣峰值表示為黃藤材的晚材部分，谷值表示為黃藤材的早材部分。從圖中可以隱約判斷出，從梢部秘下的第10節(jié)至第130節(jié)，也是約有17 a，即每年生長的節(jié)數(shù)為從梢部向下數(shù)的第130—124節(jié)、123—115節(jié)、114—105節(jié)、104—97節(jié)、96—92節(jié)、91—85節(jié)、84—75節(jié)、74—71節(jié)、70—62節(jié)、61—48節(jié)、47—41節(jié)、40—34節(jié)、33—30節(jié)、29—24節(jié)、23—20節(jié)、19—14節(jié)和13—10節(jié)。

另外，如以纖維長度除以纖維直徑再乘以雙壁厚來判別藤齡(因早材部分，纖維較短、雙壁厚度薄、直徑較大，纖維長度乘以雙壁厚再除以纖維直徑值較小；而晚材纖維對應的值則剛好相反)，可發(fā)現(xiàn)從梢部秘下的第10—130節(jié)，大約需要14 a，與16 a相差2 a；且其中有1 a長了16節(jié)(從梢部向下的第81—96節(jié))，這顯然與實際情況有較大出入(見圖3)。

圖3 纖維長度及長寬比的軸向變異曲線

2.3 以纖維、導管為綜合判別因子

以導管直徑與密度比值，或以纖維長寬比(或纖維長度)為判別因子來判別藤齡，隱約可判斷出從梢部向下數(shù)的第130—10節(jié)都大約需要17 a，與理論推導得出的16 a左右的結果基本一致。但該方法有一定難度，且具有不確定性，說明單獨用上述兩種方法，在判別黃藤材藤齡上仍然存在一定的不足，或者說是判別因子不夠。

因此，首先結合纖維長度和導管直徑綜合進行分析，以纖維長度與導管直徑比值作為藤齡判別依據(jù)。因為在早材部分，纖維較短，導管直徑較大，纖維長度與導管直徑比值較?。欢聿牟糠謩t剛好相反，纖維長度與導管直徑比值較大，但結果發(fā)現(xiàn)從梢部秘下的第10—130節(jié)，大約需要19 a，與16 a相差3 a，顯然這與實際情況相差更大(見圖4)。

圖4 纖維與導管綜合參數(shù)的軸向變異曲線

所以，綜合考慮纖維及導管各項因子得出，在正常年份，隨著雨季的到來，降雨量和氣溫逐漸升高，細胞分裂速度加快，導管直徑和纖維直徑逐漸增大，而纖維長度、雙壁厚及導管密度較小。隨后，隨著旱季來臨，降雨量漸漸減少，氣溫也開始逐漸下降，光合作用減弱，導管直徑和纖維直徑逐漸減小，而纖維長度、雙壁厚及導管密度漸漸增大。

據(jù)此，以纖維長度、雙壁厚和導管密度的乘積為分子，以纖維寬度(直徑)、導管直徑的乘積為分母繪制曲線。在雨季，纖維長度、雙壁厚及導管密度較小，其乘積值即分子也較小；導管直徑、纖維直徑較大，則導管直徑和纖維直徑的乘積，即分母值也較大，所以分子與分母的比值較小，此時對應該曲線的谷值，即黃藤材的春材在該曲線上表現(xiàn)為谷值。相反，在旱季，纖維長度、雙壁厚及導管密度較大，其乘積值即分子也較大；導管直徑、纖維直徑較小，則導管直徑和纖維直徑的乘積，即分母值也較小，所以分子與分母的比值較大，此時對應該曲線的峰值，即黃藤材的晚材在該曲線上表現(xiàn)為峰值[14]。

此外，從當年的旱季(秋季)到翌年雨季(春季)，由于溫度、降雨量等因素的巨大變化，使纖維長度、直徑、雙壁厚及導管直徑、密度等因子發(fā)生較大變化，即纖維長度、雙壁厚及導管密度的積即分子突然變小;而導管直徑、纖維直徑的積即分母突然變大，表現(xiàn)在該曲線上的是，從當年的旱季(秋季)到翌年雨季(春季)有一個突然下降的變化趨勢線段(見圖4，數(shù)據(jù)標示較大的實心點為當年的晚材終止節(jié)，數(shù)據(jù)標示較大的空心點為翌年的早材起始節(jié))。

不過從梢部向下的第84—83節(jié)處不明顯，造成的原因可能是生長出第84個藤節(jié)當年的旱季(秋季)與生長出第83個藤節(jié)的雨季(春季)，在降雨量及溫度上相近的緣故。

從該圖上非常清晰地判斷出，從梢部以下的第10—130節(jié)，大約是17 a，即每年生長的節(jié)數(shù)為從梢部向下數(shù)的：第129節(jié)以下、128—123節(jié)、122—111節(jié)、110—105節(jié)、104—99節(jié)、98—95節(jié)、94—84節(jié)、83—79節(jié)、78—71節(jié)、70—67節(jié)、66—58節(jié)、57—55節(jié)、54—47節(jié)、46—39節(jié)、38—28節(jié)、27—14節(jié)、13—10節(jié)，梢部10節(jié)為1～2 a，共約19 a左右。

3 結論

以黃藤材纖維長度、雙壁厚和導管密度的乘積為分子，纖維寬度(直徑)、導管直徑的乘積為分母的綜合判別因子繪制曲線，則曲線上谷值對應春材，而峰值對應晚材。所以曲線上有一個突然下降的變化趨勢線段為1 a分界(從當年的旱季或秋季到翌年雨季或春季)，但結果還有待進一步證實。

[1] 劉一星，趙廣杰．木質(zhì)資源材料學[M]．北京：中國林業(yè)出版社，2004.

[2] 尹思慈．木材學[M]．北京：中國林業(yè)出版社，1996.

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[4] 江澤慧．世界竹藤[M]．沈陽：遼寧科學技術出版社，2002.

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[6] 江澤慧．中國主要人工林樹種木材性質(zhì)[M]．北京：中國林業(yè)出版社，1998.

[7] 江澤慧．世界重要樹種木材科學特性[M]．北京：科學技術出版社，2001.

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[13] 汪佑宏，徐斌，武恒，等．棕櫚藤材解剖特征的取樣方法[J]．東北林業(yè)大學學報，2014，42(10)：90-94.

[14] 汪佑宏，劉杏娥，柯曙華，等．棕櫚藤材的藤齡判斷方法：ZL201310057795.5[P]．2015-12-23.

Judgment of Rattan Age//

Zhang Feifei, Li Dan, Wang Youhong, Xu Bin
(Anhui Agricultural University, Hefei 230036, P. R. China);
Jiang Zehui, Liu Xing’e, Tian Genlin
(International Centre for Bamboo and Rattan)//Journal of Northeast Forestry University，2017,45(6)：26-29.

Rattan; Rattan age; Rattan judgement; Morphological characteristics of rattan

1)安徽省自然科學基金項目(1508085MC60)、國家自然科學基金項目(31570553)、“十二五”國家科技支撐計劃項目(2015BAD04B0302)。

張菲菲，女，1992年2月生，安徽農(nóng)業(yè)大學林學與園林學院，碩士研究生。E-mail:2434179162@qq.com。

汪佑宏，安徽農(nóng)業(yè)大學林學與園林學院，教授。E-mail：wangyh@ahau.edu.cn。

2017年1月4日。

Q949.715：Q949.4

責任編輯：戴芳天。

In order to adapt to the application and to improve the level of high value-added processing and utilization of rattan material,Daemonoropsmargaritaewas chosen as the research object and its morphological characteristics of vessel and fiber were determined systematically with biological methods from the base to the tip of the rattan. The relationship between the age and the structure of the rattan was also explored to realize the rattan age. The numerator is the product of fiber length, double-wall thickness and vessel density, the denominator is the product of fiber width (diameter) and vessel diameter ofD.margaritae, so the curve can be drew according to synthetic discriminant factorRa. The trough of the curve corresponds to the early wood and the peak of the curve corresponds to the late wood, so the curve has a sudden decline in the trend line for the year boundaries.