青岡櫟天然林木材的解剖特征及基本材性研究

胡 拉 吳東山 徐慧蘭 楊章旗

(廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院，廣西 南寧 530002)

“十三五” 規(guī)劃提出全面停止天然林商業(yè)性采伐，標志著我國木材供給全面轉(zhuǎn)向以人工林生產(chǎn)為主，加快開展珍貴樹種及優(yōu)良闊葉材樹種的人工林選育將成為緩解優(yōu)質(zhì)木材原料供應不足的重要途徑之一[1]。青岡櫟學名為青岡 (Cyclobalanopsisglauca)，別名鐵椆，是殼斗科青岡屬下的一種常綠喬木，分布于長江流域及其以南各地，北至河南、陜西及甘肅南部，為我國亞熱帶東部濕潤區(qū)常綠闊葉林帶的主要優(yōu)勢樹種[2]。青岡櫟木材為灰黃色或黃褐色，具有結(jié)構(gòu)細致、力學強度高以及紋理美觀等優(yōu)點，是優(yōu)良的家具、建筑及裝飾用材，還可滿足五金工藝材等特殊用材的要求[3-4]。

目前，學者們已開展了種子萌芽[5]、苗木生長[6]以及幼苗耐旱性[7]等青岡櫟育苗工作，為青岡櫟人工林的規(guī)模化培育及利用奠定了基礎(chǔ)。在木材加工利用方面，主要圍繞青岡櫟的木材干燥技術(shù)開展了部分研究，包括干燥基準的優(yōu)選[8-9]以及汽蒸處理對木材干燥特性的影響[10]。然而，尚未見關(guān)于青岡櫟材性的系統(tǒng)研究報道。本研究以廣西和湖南境內(nèi)3個種源的青岡櫟天然林群落為樣本，研究分析其木材解剖構(gòu)造特征、木材基本密度和纖維形態(tài)，以期為青岡櫟資源的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣木采集

在分布于廣西桂林市陽朔縣和湖南永州市江華瑤族自治縣、道縣3個種源的青岡櫟天然林群落 (樹齡30～40 a) 中，以胸徑、樹高及干形為指標各選出優(yōu)勢木5株，其基本生長性狀見表1。在每株樣木的胸高位置 (1.3 m)，用生長錐沿由南至北方向鉆取貫穿樹皮至髓心的完整木芯 (直徑5 mm)。

表1 青岡櫟樣木的基本生長性狀Table 1 Basic growth traits of C.glauca

1.2 木材材性分析

利用常規(guī)切片方法制取青岡櫟木材的三切面試樣，經(jīng)染色 (臧紅T)、脫水以及透明處理后制成永久切片，在光學顯微鏡下觀察木材解剖構(gòu)造。青岡櫟木芯年輪不明顯，因此將木芯平均分割成2 cm長的小段，利用最大含水量法[11]測定各段木材的基本密度，以平均值表示單株樣木的基本密度。以每株樣木近髓心、半徑中部以及近樹皮的密度測量值分別代表半徑方向上3個不同位置的基本密度。

每株樣木選取近髓心、半徑中部以及近樹皮位置中間切取約1 mm厚的薄片，沿纖維長度方向切成寬度1～2 mm的細木條。在80 ℃水浴條件下，將木條置于質(zhì)量比為1∶1的雙氧水 (質(zhì)量分數(shù)30%)、冰醋酸混合溶液中離析，洗凈后制成臨時切片，用木材顯微圖像成像系統(tǒng) (尼康Eclipse 80i) 測量木纖維的長度、寬度和腔徑，每次測試隨機選取50根纖維，以3個位置的平均值表示每株樣木的測量值。

2 結(jié)果與分析

2.1 解剖構(gòu)造特征

青岡櫟樣木心邊材區(qū)分不明顯，紅褐色偏灰或灰黃色，無氣味。生長輪不明顯。輻射孔材；管孔略小至中等大小，肉眼下略見，放大鏡下明顯，自內(nèi)往外略有變小。分布不均勻，管孔成溪流徑列狀。軸向薄壁組織主為傍管狀及離管帶狀。木射線具寬細2類，寬射線在肉眼下明顯，細射線在放大鏡下明顯。

青岡櫟樣木三切面的顯微構(gòu)造特征見圖1。導管橫切面圓形及卵圓形，單管孔；管孔數(shù)略少，最大弦徑174 μm，多數(shù)40～120 μm，徑向孔徑略大于弦向。導管分子單穿孔，管間紋孔式互列。軸向薄壁組織主為離管帶狀 (寬1～4個細胞)，少數(shù)呈星散-聚合狀；薄壁細胞內(nèi)菱形晶體豐富，分室含晶細胞連續(xù)至8個以上。木射線非疊生，細木射線單列高3～16細胞，木射線密度略密；寬木射線 (聚合射線) 高常超出切片范圍，射線組織同形單列及多列。射線細胞內(nèi)含樹膠及豐富菱形晶體，胞間道缺。3個種源的木材微觀構(gòu)造特征無明顯差異。

2.2 木材基本密度

密度作為木材最重要的指標之一，與其物理力學性能密切相關(guān)，因取材和測量便捷而成為木材材性研究中最常用的指標。3個種源青岡櫟的基本密度見表2，基本密度平均值為0.754～0.763 g/cm3，依據(jù)木材材性分級規(guī)定[12]，屬于重材 (氣干密度 >0.750 g/cm3) 類別。青岡櫟木材基本密度與相思木 (Acaciaspp.) 接近，明顯高于紅椎 (Hystrixspp.)、米櫧 (Castanopsiscarlesii)、木荷 (Schimasuperba) 等我國亞熱帶地區(qū)常見闊葉樹種[13-14]。3個種源木材基本密度的標準偏差均較小，最大變異系數(shù)為4.0%，表明青岡櫟木材密度在株間的變異性較小。LSD多重比較表明，在α=0.05檢驗水平下3個種源的木材基本密度不存在顯著性差異。

圖1青岡櫟三切面視圖
Fig.1 Micrographs of transverse, radial and tangential sections ofC.glauca

表2青岡櫟樣木基本密度
Table 2 Wood basic density ofC.glauca

樣木編號平均值最大值最小值標準偏差(g·cm-3)變異系數(shù)/%YS0 7620 7940 7240 0314 0JH0 7630 7740 7500 0101 3DX0 7540 7700 7370 0121 6

2.3 纖維形態(tài)

木纖維是闊葉樹木材中最主要的組分，約占木材體積的50%，其基本形態(tài)特征是制漿造紙以及制造纖維板等人造板時最為重要的指標。青岡櫟樣木的纖維形態(tài)指標見表3。單株平均纖維長度為995.1～1 252.5 μm，根據(jù)國際木材解剖學家協(xié)會 (IAWA) 于1937年公布的木纖維長度分級標準[12]，屬于中等長度的纖維 (900～1 600 μm)。3個種源青岡櫟木纖維寬度為17.4～18.2 μm，長寬比均大于60，為細長纖維。青岡櫟木纖維壁厚腔小，壁腔比達4.4～4.9，密實程度高。

由表3可知，在α=0.05檢驗水平下，纖維長度、壁腔比和長寬比在3個種源之間均不存在顯著性差異。陽朔種源的纖維寬度顯著小于江華和道縣種源，陽朔種源的壁厚也顯著小于江華種源，最大差異為5.7%?？傮w而言，3個種源青岡櫟樣木的纖維形態(tài)接近，差異并不明顯。

2.4 株內(nèi)徑向材性變異

木材材性在縱向及徑向的變異規(guī)律對于木材的加工利用具有重要指導意義。青岡櫟樣木在近髓心、半徑中部和近樹皮3個不同位置的基本密度見圖2a。從圖2a可以看出，3個位置的木材基本密度接近，平均值為0.753～0.761 g/cm3。LSD多重比較法分析表明，不同位置之間無顯著性差異。

依據(jù)胸徑的不同，試驗中樣木木芯被均分為5～8個小段，其中以5～6小段的居多(樣木數(shù)均大于5株)。以分為5小段和6小段的木芯為樣本，分別取各個小段的平均值，結(jié)果見圖2b。從圖2b可以看出，沿髓心至樹皮方向，青岡櫟的密度總體呈現(xiàn)略微上升的趨勢，但變化幅度較小。LSD多重比較法分析也表明各位置之間均不存在顯著性差異。

因此，青岡櫟木材材質(zhì)均勻，有利于在加工利用過程中獲得物理力學性能接近的實木原料。

青岡櫟樣木的纖維形態(tài)在徑向的變化規(guī)律見圖3。近髓心部位木纖維的長度、寬度和壁厚均明顯較小。LSD多重比較結(jié)果顯示，其與半徑中部和近樹皮2個位置均存在顯著性差異 (α=0.05)，表明生長早期形成的木纖維長度和寬度較小、壁材較薄，表現(xiàn)出幼齡材的性質(zhì)。半徑中部和近樹皮處的纖維壁腔比顯著高于近髓心部位，纖維密實程度較高。沿半徑中部至樹皮方向，纖維長度、寬度和壁厚有所增大，但均未表現(xiàn)出顯著性差異。3個位置的纖維長寬比為61.3～65.0，不存在顯著性差異，表明不同部位木纖維的細長程度接近。

表3 青岡櫟樣木纖維形態(tài)Table 3 Wood fiber morphologies of C.glauca

注：不同大寫字母表示在α=0.05水平上差異顯著。

注：橫坐標1～6代表木芯沿近髓心至近樹皮方向的連續(xù)小段。

圖2青岡櫟樣木木材基本密度徑向變異
Fig.2 Radial variations of wood basic density forC.glauca

注：橫坐標1、2和3分別代表近髓心、半徑中部和近樹皮等3個部位；不同大寫字母表示在α=0.05水平上差異顯著。

圖3青岡櫟樣木纖維形態(tài)徑向變異
Fig.3 Radial variations of wood fiber morphologies forC.glauca

3 結(jié)論與討論

青岡櫟木材密度大，且在徑向、株間變異性小，是采樣地區(qū)的優(yōu)良家具及建筑用材。后續(xù)需進一步研究其木材的干縮特性、機械加工性能及耐腐性等。青岡櫟木纖維長度中等，形態(tài)細長，但壁腔比高達4.4～4.9，纖維密實程度高。依據(jù)紙漿用材的要求[15]，壁腔比 > 1的木材纖維為劣等原料，因此青岡櫟木材不宜用于制漿造紙。將其用于制備纖維板等人造板時，由于纖維實質(zhì)密度大，會導致產(chǎn)品密度偏高的問題。因此，青岡櫟木材不是纖維化利用的理想原料。

近髓心處青岡櫟纖維長度、纖維寬度及壁厚明顯小于半徑中部和近樹皮部位，表現(xiàn)出幼齡材的性質(zhì)。沿髓心至樹皮方向，纖維長度、纖維寬度、壁厚及壁腔比的變化趨勢一致，均為顯著增大后趨于穩(wěn)定。青岡櫟纖維形態(tài)的徑向變異規(guī)律與西南樺 (Betulaalnoides)[16]、尾巨桉 (Eucalyptusurophylla×E.grandis)[17]、觀光木 (Tsoongiodendronodorum)[18]和香椿 (Toonasinensis)[19]纖維形態(tài)的變異規(guī)律相似。

綜合考慮木材解剖構(gòu)造特征、木材基本密度及纖維形態(tài)特征，陽朔、江華及道縣3個種源的青岡櫟天然林樣木在木材基本材性上差異不明顯。這可能是由于三個種源在地理位置上接近，氣候環(huán)境相似，形成的許多木材性狀較為接近。為了獲得更多有關(guān)青岡櫟材性的遺傳變異信息，需要在更大地理跨度上選取樣本開展研究。

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