浙江武義南方紅豆杉木材解剖性質(zhì)研究

王 進，何林榮，聶玉靜，于海霞，潘 炘，蔣應(yīng)梯，張文福，莊曉偉

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浙江武義南方紅豆杉木材解剖性質(zhì)研究

王 進1，何林榮2，聶玉靜3，于海霞1，潘 炘1，蔣應(yīng)梯1，張文福1，莊曉偉1

（1. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023；2. 武義縣林業(yè)局，浙江 武義 321200；3. 浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江 杭州 311300）

對產(chǎn)自浙江省武義縣南方紅豆杉var.木材的宏觀特征、顯微構(gòu)造及纖維形態(tài)、管胞長度分布頻率等進行研究，揭示武義縣南方紅豆杉木材的解剖特征。結(jié)果表明，武義縣南方紅豆杉木材早材管胞占大多數(shù)，壁薄腔大，斷面方形或多角形；晚材管胞數(shù)量少，壁厚腔小，斷面長方形；南方紅豆杉心材、邊材的早材與晚材管胞其長度分布頻率均呈正態(tài)分布；南方紅豆杉管胞長度心材平均3 565.5 μm，邊材平均為3 249.4 μm，屬極長級；南方紅豆杉木材早材纖維平均長度為3 308 μm，晚材纖維平均長度為3 506 μm；從長度、長寬比、分布頻率來看，南方紅豆杉木材是理想的纖維材料。

南方紅豆杉；木材纖維；解剖性質(zhì)；顯微構(gòu)造；截獲

紅豆杉屬植物是250萬年前第四紀(jì)冰川時期遺留下來的古老的植物類群，全球共有11種，分布于北半球的溫帶及亞熱帶地區(qū)。我國有4種1變種，東北紅豆杉，云南紅豆杉，西藏紅豆杉，紅豆杉，南方紅豆杉var.，其中紅豆杉和南方紅豆杉是我國特有樹種。紅豆杉生長較慢且天然資源極為有限，1999年9月9日國家林業(yè)局令第4號已規(guī)定其被列為國家一級重點保護野生植物。從2002年12月起，全國禁止野生紅豆杉商業(yè)性利用。2008年，浙江省啟動了《浙江省珍貴樹種資源發(fā)展綱要（2008－2020）》，2015年制定了《浙江省新植1億株珍貴樹種五年行動計劃（2016－2020年）》。近年來，珍貴樹種的發(fā)展，增加了珍貴樹種資源戰(zhàn)略儲備，有利于推進林材資源供給側(cè)改革。隨著近年珍貴樹種的大規(guī)模培育和發(fā)展，人工林珍貴木材的利用將顯得尤為重要。其中，南方紅豆杉是浙江省重點發(fā)展的珍貴木材樹種，因此該木材加工利用將具有廣闊前景。武義縣林業(yè)局罰沒了一批南方紅豆杉木材，捐贈用于相關(guān)研究工作，以便為浙江省南方紅豆杉木材資源利用提供前期研究基礎(chǔ)。目前關(guān)于紅豆杉木材的解剖性質(zhì)展開的研究較少，主要研究涉及到福建省龍巖市梅花山自然保護區(qū)天然林南方紅豆杉[1]、福建省德化縣人工林南方紅豆杉[2]及吉林省汪清縣東北紅豆杉[3]。本實驗從宏觀特征、顯微特征以及管胞尺寸等方面對浙江省武義縣南方紅豆杉木材開展了研究，并與其他產(chǎn)地紅豆杉木材進行比較，以期為紅豆杉木材的基礎(chǔ)理論研究和生產(chǎn)實踐應(yīng)用提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用南方紅豆杉木材是從金華市武義縣林業(yè)局2015年依法沒收的一批南方紅豆杉木材中選取，產(chǎn)自浙江省武義縣泉溪鎮(zhèn)，選用樣品樹齡約為200 a。武義縣位于浙江省中部，28°31' ~ 29°03' N，119°27' ~ 119°58' E，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，溫和濕潤，雨量豐沛。

1.2 方法

取樣方法按照國家標(biāo)準(zhǔn)《木材物理力學(xué)試樣采集方法》GB1927－2009[4]。取胸徑處（1.3 m）以上2 m長木段作為試驗材料，加工成厚度30 cm圓盤標(biāo)本及三切面標(biāo)本各1個（圖1）。肉眼直接觀察木材表觀特征。于胸徑處鋸取圓盤1個并制作顯微切片，在光學(xué)顯微鏡下觀察顯微特征。參考高兆蔚[5]關(guān)于南方紅豆杉木材顯微構(gòu)造的相關(guān)研究方法，木纖維形態(tài)尺寸測定在胸徑處所取圓盤按心材和邊材進行，用硝酸-氯酸鉀法將木材離析。經(jīng)染色后在光學(xué)顯微鏡下測定，長度在4×物鏡、直徑及雙壁厚在40×物鏡下測定，使用TDY-5.2彩色圖像分析軟件進行測量，并計算纖維長寬比。對木材心材和邊材按早材和晚材各測100根管胞，測定管胞長度、管胞寬度和雙壁厚度。

A－圓盤標(biāo)本；B－三切面標(biāo)本。

Figure 1 Apparent characteristics ofvar.wood from Wuyi county

2 結(jié)果及分析

2.1 宏觀特征

本研究采用的武義縣南方紅豆杉木材，胸徑34 cm。如圖1所示，通過肉眼觀測可知，木材心材與邊材區(qū)別明顯，心材紫紅色。生長輪呈微波狀，甚窄，輪間介已深色晚材帶。在每個年輪中，早材帶寬，色淺；晚材帶窄，色深；早材至晚材過渡漸變。軸向薄壁組織未見。木射線細，肉眼不見，放大鏡下明顯，徑面射線斑紋肉眼可見。樹脂道缺如。木材有光澤，無特殊氣味與滋味。

2.2 顯微構(gòu)造

木材橫切面上管胞弦向直徑17 ~ 40 μm，平均30 μm。早材管胞形狀橫切面上多為多邊形及方形，晚材管胞多長方形。早材管胞徑壁具緣紋孔多1列，早晚材均具有明顯的螺紋加厚。軸向薄壁組織未見。木射線單列，射線高2 ~ 15個細胞，射線細胞端壁節(jié)狀節(jié)后未見，無射線管胞。交叉場紋孔類型多為柏木型（每個交差場紋孔數(shù)通常2 ~ 4個），樹脂道缺如。

A－橫切面；B－弦切面；C－徑切面。

Figure 2 Microstructure ofvar.wood from Wuyi county

2.3 木材纖維形態(tài)特性

南方紅豆杉木材纖維形態(tài)平均值見表1。南方紅豆杉木材從邊材到心材其纖維長度3 249.4 ~ 3 565.5 μm，木纖維長度隨著樹齡的增加而增加，根據(jù)國際木材解剖學(xué)家協(xié)會（IAWA）公布木纖維長度分級標(biāo)準(zhǔn)[6]，屬極長級。南方紅豆杉木材構(gòu)造與紅豆杉屬其他木材十分相似，但在早晚材變化緩急、木射線組成及早材交叉場紋孔類型與東北紅豆杉明顯不同。南方紅豆杉木材木纖維寬度心材比邊材高，在40.99 ~ 42.6 μm范圍。木材纖維雙壁厚從心材到邊材在10.53 ~ 12.41 μm范圍，自髓心向外，木纖維雙壁厚大體上隨著樹齡的增加而增大。木材纖維長徑比心材較邊材要高，在79.27 ~ 83.70 μm范圍。

本研究中南方紅豆杉木材樹齡200 a左右，其木材纖維長度較福建梅花山南方紅豆杉天然林木材[1]、福建德化南方紅豆杉人工林木材[2]、吉林汪清東北紅豆杉天然林木材[3]等均要大。南方紅豆杉人工林木材樹齡達40 a時，其邊材纖維長度3 160 μm，接近本研究的木材。據(jù)此分析，樹齡在40年后，其木材纖維長度增長非常緩慢，木材已進入成熟期。木材纖維長寬比測定結(jié)果顯示，武義縣南方紅豆杉木材心材邊材較為接近，均在80左右，而福建德化40年生南方紅豆杉人工林木材的邊材較大且心材較小，表明樹齡較大的南方紅豆杉木材邊心材纖維形態(tài)差異較小。

表1 不同產(chǎn)地紅豆杉屬木材纖維形態(tài)及比較

2.4 管胞長度分布頻率

由圖3可知，南方紅豆杉的心材早材、心材晚材與邊材晚材的管胞長度多在2 800 ~ 4 000 μm范圍，邊材早材管胞長度多在2 400 ~ 3 600 μm范圍。早材纖維平均長度3 308 μm，晚材纖維平均長度3 506 μm。對比可知，晚材纖維長度平均值較早材要大。心材與邊材管胞長度早材和晚材均成正態(tài)分布，這與王挺良等的研究結(jié)果一致[2]。南方紅豆杉木材心材最大分布頻率在3 600 ~ 4 000 μm范圍，邊材最大分布頻率在3 200 ~ 3 600 μm范圍，占比最多的纖維長度以心材為主。從長度、長寬比、分布頻率來看，南方紅豆杉木材是理想的纖維材料[7]。南方紅豆杉木材是一種大有發(fā)展前途的優(yōu)良用材樹種，有必要大力營造人工速生豐產(chǎn)林。

圖3 武義縣南方紅豆杉管胞長度分布頻率

Figure 3 Distribution frequency of tracheid length ofvar.from Wuyi county

3 結(jié)論與討論

（1）經(jīng)對浙江武義縣南方紅豆杉木材的微觀構(gòu)造分析表明，本研究中樹齡較大的南方紅豆杉木材其顯微特征與人工林木材或樹齡較小的木材基本一致，與紅豆杉屬其他木材也十分相似。南方紅豆杉木材早材管胞形狀橫切面上多為多邊形及方形，晚材管胞多為長方形，早晚材均具有明顯的螺紋加厚，木射線單列，交叉場紋孔類型多為柏木型。

（2）武義縣南方紅豆杉木材早材纖維平均長度為3 308 μm，晚材纖維平均長度為3 506 μm；心材管胞平均長度為3 565.5 μm，邊材管胞平均長度為3 249.4 μm，均屬極長級，且管胞長度分布頻率早晚材均呈正態(tài)分布，纖維長度主要分布在2 800 ~ 4 000 μm范圍；從長度、長寬比、分布頻率來看，南方紅豆杉木材是理想的纖維材料。

（3）管胞是衡量木材工藝成熟的重要指標(biāo)。一般而言，管胞隨年齡的增長而增長，但達到成熟材時，管胞隨著年齡增長緩慢并逐漸趨于平穩(wěn)。南方紅豆杉人工林木材的成熟期為32 ~ 34 a，本研究中采用的木材樹齡遠高于此，其纖維管胞長度邊材和心材差異較小。

[1] 黃日明，段萍，陳承德. 南方紅豆杉木材解剖特征研究[J]. 閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012，12（2）：112－115.

[2] 王挺良，林金國，陳天文. 南方紅豆杉人工林木材管胞形態(tài)特征研究[J]. 林業(yè)勘察設(shè)計，2002（1）：9－10.

[3] 劉君良，洪克誠，張鐵軍. 紫杉木材解剖構(gòu)造及其材性分析[J]. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998，16（1）：145－149.

[4] 中國木材標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會. 木材物理力學(xué)試樣采集方法：GB/T 1927－2009[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[5] 高兆蔚. 中國南方紅豆杉研究[M]. 北京：中國林業(yè)出版社，2006：66－67.

[6] 成俊卿，楊家駒，劉鵬. 中國木材[M]. 北京：中國林業(yè)出版社，1992：79－80.

[7] 方紅，劉善輝. 造紙纖維原料的評價[J]. 北京木材工業(yè)，1996，16（2）：19－22.

Wood Anatomy ofvar.from Wuyi County of Zhejiang Province

WANG Jin1，HE Lin-rong2，NIE Yu-jing3，YU Hai-xia1，PAN Xin1，JIANG Ying-ti1，ZHANG Wen-fu1，ZHUANG Xiao-wei1

（1. Zhejiang Academy of Forestry, Hangzhou 310023, China; 2. Wuyi Forestry Bureau of Zhejiang, Wuyi 321200, China; 3. Zhejiang A & F University, Hangzhou 311300, China）

In 2015, wood ofvar. mairei (200-year) from Wuyi county of Zhejiang province was intercepted and donated for researches. The apparent characteristics, microstructure, fiber morphology and distribution frequency of tracheid length were observed. The results showed that the early wood took the most part in tracheids with thin wall and large cavity, square or polygon fracture surface. While the late wood had little tracheids with thick wall and small cavity, rectangular fracture surface. The distribution of length of the early and late wood tracheids of heart or sapwood was normal. The average length of tracheids of heart wood was 3 565.5 μm, and that of of sapwood was 3 249.4 μm. The average length of early wood fiber was 3 308 μm, and that of late wood fiber was 3 506 μm.

var; wood fiber; anatomical properties; microstructure; intercept

10.3969/j.issn.1001-3776.2018.06.012

S791.49

A

1001-3776（2018）06-0069-04

2018-05-02；

2018-10-09

浙江省科技廳院所專項項目（2017F30015）；浙江省科技廳重點研發(fā)項目（2017C02042）

王進，助理研究員，從事木材科學(xué)與技術(shù)研究工作；Ｅ-mail：whuwj@sina.com。

莊曉偉，從事竹木材化學(xué)利用與清潔生產(chǎn)技術(shù)研究工作；Ｅ-mail：13443238@qq.com。