紅椿天然林分木材材性性狀變異規(guī)律研究

喬衛(wèi)陽(yáng)，邱勇斌 ，鄒 軍 ，劉 軍 ，陳文榮 ，姜景民

（1.浙江省開(kāi)化縣林場(chǎng)，浙江 開(kāi)化 234300；2. 福建省國(guó)有來(lái)舟林業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)，福建 南平 353004；3.中國(guó)林科院 亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽(yáng) 311400）

紅椿天然林分木材材性性狀變異規(guī)律研究

喬衛(wèi)陽(yáng)1，邱勇斌1，鄒 軍2，劉 軍3，陳文榮2，姜景民3

（1.浙江省開(kāi)化縣林場(chǎng)，浙江 開(kāi)化 234300；2. 福建省國(guó)有來(lái)舟林業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)，福建 南平 353004；3.中國(guó)林科院 亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽(yáng) 311400）

以紅椿天然林分為研究對(duì)象，選取11個(gè)紅椿天然林分，研究其木材基本密度、心材比率和心材顏色等變異規(guī)律以及木材材性性狀與生態(tài)環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)果表明：紅椿木材基本密度、心材顏色和心材比率等性狀在不同林分間差異達(dá)到極顯著差異；木材材性性狀在天然林分內(nèi)也存在豐富的變異，其中心材顏色變異系數(shù)較大，其遺傳改良潛力較大；紅椿天然林分木材基本密度和心材顏色與緯度、年降水量和海拔高度顯著相關(guān)，而心材比率與年降水量極顯著負(fù)相關(guān)；來(lái)自低緯度和低經(jīng)度的紅椿天然林分其木材基本密度、心材顏色和心材比率等性狀表現(xiàn)較為優(yōu)異。

紅椿；木材基本密度；心材比率；心材顏色；變異規(guī)律

紅椿Toona ciliata是楝科Meliaceae香椿屬植物，為落葉高大喬木，樹干通直，心材紅褐色，切面木紋美麗，素有“中國(guó)桃花心木”的美譽(yù)，是我國(guó)南方重要的珍貴闊葉用材樹種之一，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和開(kāi)發(fā)前景[1]。因其速生性好和材質(zhì)優(yōu)良等特點(diǎn)，浙江、福建、江西、安徽和云南等省區(qū)從20世紀(jì)70年代就開(kāi)始了紅椿的引種和造林[2-3]。同時(shí)陸續(xù)開(kāi)展了紅椿地理種源表型、苗期生長(zhǎng)、幼林生長(zhǎng)等性狀變異，研究發(fā)現(xiàn)果實(shí)長(zhǎng)度、果實(shí)寬度、種子長(zhǎng)度、苗高和地徑等性狀在地理種源間差異顯著[4-5]。

一個(gè)分布區(qū)較廣泛的樹種，來(lái)自不同天然林分的樹木在材質(zhì)、材性等方面存在很大的差異，如馬尾松、濕地松和木荷等[6-8]。紅椿廣泛分布于長(zhǎng)江以南地區(qū)，野生天然資源豐富，表型變異豐富，然而對(duì)其變異研究集中在林木生長(zhǎng)方面，而對(duì)其材性方面特別是心材的研究未見(jiàn)過(guò)報(bào)道。本研究將通過(guò)對(duì)紅椿11個(gè)天然林分進(jìn)行研究，以闡明其木材基本密度、心材顏色、心材比例等性狀在天然林分間的差異性和變異規(guī)律，為不同產(chǎn)地紅椿珍貴材的培育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2014年11月底—12月中旬，在紅椿自然分布區(qū)內(nèi)選擇了11個(gè)天然林分進(jìn)行木材木芯樣品的采集，各天然林分的經(jīng)緯度、海拔高度、年降水量、年平均氣溫、無(wú)霜期和土壤等信息見(jiàn)表1。每個(gè)天然林分隨機(jī)選取50株樣本，在每木胸高處上坡位用5 mm直徑的生長(zhǎng)錐鉆取由樹皮到髓心的木芯，所采集木芯放置在PVC塑料管中保存。

表1 紅椿采樣林分的地理位置和生態(tài)因子簡(jiǎn)介Table 1 Locations and ecological factors of the sampled natural stands of Toona ciliata

1.2 試驗(yàn)方法

對(duì)所取的木芯用最大含水量法[9]測(cè)定木材基本密度（Di）；利用英國(guó)皇家比色卡（Royal Horticultural Society (RHS) ）對(duì)其心材顏色進(jìn)行歸類，并根據(jù)心材顏色的深淺，把所有木芯心材顏色劃分為5個(gè)等級(jí)，從深到淺分別賦值為5、4、3、2和1；心材比率是心材所占木芯總長(zhǎng)度的比例。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)基本處理及制圖，運(yùn)用DPS軟件進(jìn)行方差和相關(guān)分析，利用Surfer軟件[10]，繪制了木材基本密度、心材顏色和心材比例等性狀等值線圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅椿天然林分材性性狀變異

紅椿木材基本密度、心材顏色和心材比率在天然林分間差異較大，基本密度以云南元謀木材基本密度最大，達(dá)到0.497 g·cm-3；同樣來(lái)自云南的師宗木材基本密度為0.473 g·cm-3，僅次于云南元謀。江西資溪和湖南吉首2 個(gè)林分木材基本密度為最小，分別為0.304和0.309 g·cm-3。貴州冊(cè)亨和云南元謀林分木材心材顏色平均值為最大，分別達(dá)到3.6和3.3；江西九連山紅椿心材顏色最差，僅為1.2。來(lái)自云南的師宗和元謀心材比率較大，分別為68.5%和52.8%，云南勐臘心材比率最小，僅為34.6%（見(jiàn)表2）。總的來(lái)說(shuō)，來(lái)自于西南地區(qū)的紅椿林分平均基本密度、心材顏色和心材比率分別為0.490 5、3.275和52.45%；來(lái)自于中部地區(qū)紅椿林分平均基本密度、心材顏色和心材比率分別為0.31 9、1.866和39.7%；來(lái)自于東北部地區(qū)紅椿林分平均基本密度、心材顏色和心材比率分別為0.356、1.9和42.5%。

表2 紅椿天然林分材性性狀統(tǒng)計(jì)Table 2 Wood traits in natural stands of T. ciliata

對(duì)紅椿天然林分各材性性狀進(jìn)行方差分析，結(jié)果（見(jiàn)表3）表明紅椿木材基本密度、心材顏色和心材比率等性狀在不同林分間差異達(dá)到極顯著差異。紅椿木材材性性狀在天然林分內(nèi)也存在豐富的變異，其中木材基本密度、心材顏色和心材比率等性狀變異系數(shù)分布范圍分別為0.075～0.373、0.132～0.632和0.012～0.405，3個(gè)性狀變異系數(shù)平均值分別為0.131、0.284和0.108。這一結(jié)果可以看出，紅椿木材心材顏色選擇潛力較大。

表3 紅椿天然林分材性性狀方差分析Table 3 Variance analysis of wood traits in natural stands of T. ciliata

2.2 生態(tài)環(huán)境因子對(duì)紅椿材性性狀的影響

通過(guò)對(duì)經(jīng)緯度、海拔和年降水量等生態(tài)因子對(duì)紅椿材性性狀影響的分析，結(jié)果顯示，紅椿天然林分基本密度與緯度和年降水量極顯著負(fù)相關(guān)，而與海拔極顯著正相關(guān)；心材顏色與經(jīng)度和年降水量極顯著負(fù)相關(guān)，與海拔高度極顯著正相關(guān)；心材比率與年降水量極顯著負(fù)相關(guān)（見(jiàn)表4）。通過(guò)以上分析表明，由于紅椿密度、心材率和心材顏色等材性性狀受生態(tài)環(huán)境因子影響較大，來(lái)自西南地區(qū)特別是云貴高原地區(qū)紅椿木材材性表現(xiàn)比較優(yōu)異，所以該地區(qū)應(yīng)大力發(fā)展紅椿人工林。

表4 經(jīng)緯度、海拔和年降水量對(duì)紅椿材性性狀的影響Table 4 Effect of longitude, latitude, altitude and annual precipitation on wood traits of T. ciliata

根據(jù)紅椿天然林分經(jīng)緯度以及木材基本性狀觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用Surfer軟件技術(shù)，繪制了木材基本密度、心材顏色和心材比例等性狀等值線圖（見(jiàn)圖1）。從圖1中可以看出，來(lái)自低緯度和低經(jīng)度的紅椿天然林分其木材基本密度、心材顏色和心材比率等性狀表現(xiàn)較為優(yōu)異。從圖1A得出，紅椿木材基本密度受緯度影響較大，在東經(jīng)102°～105°、北緯24°～29°范圍內(nèi)紅椿木材基本密度較大，平均可達(dá)0.45 g·cm-3以上；在東經(jīng)110°～120°、北緯26°～30°范圍內(nèi)紅椿木材基本密度較小，平均值在0.32 g·cm-3左右。從圖1B得出，紅椿木材心材顏色受經(jīng)度影響較大，在東經(jīng)103°～108°、北緯24°～30°范圍內(nèi)紅椿木材心材顏色值較大，平均可達(dá)3.2以上；在東經(jīng)112°～118°、北緯24°～26°范圍內(nèi)紅椿木材心材顏色值較小，平均值在1.6左右。從圖1C得出，在東經(jīng)102°～106°、北緯24°～30°范圍內(nèi)紅椿木材心材比率較大，平均可達(dá)50%以上；在東經(jīng)112°～119°、北緯26°～28°范圍內(nèi)紅椿木材心材比率較小，平均值在38%左右。

3 結(jié)論與討論

同一樹種由于地理差異往往會(huì)引起不同個(gè)體間的變異，表型變異其實(shí)是基因型與環(huán)境互作的結(jié)果[11-12]，反映了樹種應(yīng)對(duì)不同生態(tài)環(huán)境因子的方式和適應(yīng)對(duì)策，同時(shí)也揭示了遺傳變異的大小和規(guī)律。林木由于長(zhǎng)期處于不同的地理位置和生態(tài)環(huán)境因子下，較之于農(nóng)作物，存在更為豐富的遺傳變異，包括生長(zhǎng)、葉片和果實(shí)等表型、生理和材性等方面[13-16]。通過(guò)對(duì)林木種內(nèi)表型變異的研究，可以有效地說(shuō)明林木關(guān)鍵性狀的改良潛力。木材材性性狀是林木的重要改良性狀，研究表明不同樹種間和相同樹種不同林分、種源、家系和無(wú)性系間木材材性性狀存在顯著的差異[17-18]。本研究表明，紅椿木材基本密度、心材顏色和心材比率等性狀在不同林分間差異達(dá)到極顯著差異，說(shuō)明有必要開(kāi)展紅椿種源試驗(yàn)，進(jìn)行紅椿的材性改良。紅椿木材材性性狀在天然林分內(nèi)也存在豐富的變異，其中心材顏色變異系數(shù)較大，其遺傳改良潛力較大。

林木表型性狀變異規(guī)律與海拔和經(jīng)緯度有關(guān)。韓照祥等[19]研究認(rèn)為來(lái)自不同生境的栓皮櫟種群其表型性狀主要受緯度和海拔高度的影響。王秀花等[17]通過(guò)對(duì)木荷不同天然林分表型和材性等方面變異研究得出，樹干通直度、樹皮厚度和木材顏色等性狀搜緯度影響較大，而海拔高度對(duì)木材基本密度和樹皮厚度等也有較大的影響。本研究中紅椿天然林分木材基本密度和心材顏色與緯度、年降水量和海拔高度顯著相關(guān)，而心材比率與年降水量極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明紅椿密度、心材率和心材顏色等材性性狀受生態(tài)環(huán)境因子影響較大。來(lái)自低緯度和低經(jīng)度的紅椿天然林分其木材基本密度、心材顏色和心材比率等性狀表現(xiàn)較為優(yōu)異，為獲得材質(zhì)好的紅椿木材，種植區(qū)應(yīng)放在紅椿分布區(qū)的西南部。

圖1 經(jīng)緯度對(duì)毛紅椿木材性狀的影響Fig.1 Effects of longitude and latitude on wood traits of T. ciliata var. pubescens

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Study on variation pattern of wood traits in natural stands ofToona ciliata

QIAO Weiyang1, QIU Yongbin1, ZOU Jun2, LIU Jun3, CHEN Wenrong2, JIANG Jingmin3
(1. Kaihua country forest farm, Kaihua 234300, Zhejiang, China; 2. Laizhou National Forest Farm, Nanping 353004, Fujian, China;3. Research Institute of Subtropical Forestry, CAF, Fuyang 311400, Zhejiang, China;

Eleven natural stands were selected for study in distribution area ofT. ciliata. Our objective was to elucidate the variation pattern of wood basic density, heartwood ratio and heartwood color ofT. ciliatabetween and within natural stands, as well as effect of environmental factors on these traits. The results show that the difference of wood basic density, heartwood color and heartwood ratio between natural stands was significant. The variation of these traits within natural stands was rich. The variation coefficient of heartwood color was the largest, this indicated that the genetic improvement potential of heartwood color was great. The wood basic density and heartwood color were positive correlated with latitude, annual precipitation and altitude, but the heartwood ratio was significantly negative correlation with annual rainfall. Natural stands ofT. ciliatafrom low latitude and low longitude had better wood basic density,heartwood ratio and heartwood color.

Toona. ciliata; wood basic density; heartwood ratio; heartwood color; variation pattern

2016-01-02

浙江省十三五林木育種專項(xiàng)（2016C02056-3）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31570658）

喬衛(wèi)陽(yáng)，高級(jí)工程師

劉 軍，副研究員；E-mail：ywliu2005@163.com

喬衛(wèi)陽(yáng)，邱勇斌，鄒 軍，等. 紅椿天然林分木材材性性狀變異規(guī)律研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2017,37(5):101-105.

S718.3

A

1673-923X(2017)05-0101-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.05.018 http: //qks.csuft.edu.cn

[本文編校：謝榮秀]