不同造林模式閩楠幼林材性分析*

溫曉蕓 ，張 娟 ，湯行昊 ，林智勇 ，廖鵬輝 ，羅千勛 ，黃 宇

（1.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建福州350012；2.福建省林業(yè)科學(xué)技術(shù)推廣總站，福建福州350003；3.福建省順昌縣林業(yè)科技推廣中心，福建順昌353200）

閩楠（Phoebe bournei）是我國(guó)特有的國(guó)家二級(jí)珍稀漸危樹(shù)種，為樟科常綠大喬木。其樹(shù)干端直，樹(shù)冠濃密，樹(shù)皮淡黃色，呈片狀剝落。閩楠因其材質(zhì)致密堅(jiān)韌不易反翹開(kāi)裂，易于加工，削面光滑，紋理美觀等優(yōu)點(diǎn)被用作為上等建筑、家具、造船及工藝雕刻等之良材[1-2]。目前，對(duì)楠木的研究多集中在分布格局、群落生態(tài)、繁育和造林等方面[3-7]。在造林方面，學(xué)者大多研究不同造林模式下閩楠的生長(zhǎng)情況，但對(duì)不同造林模式下閩楠人工林木材物理化學(xué)性質(zhì)方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，而隨著木材利用途徑的不斷擴(kuò)大，研究木材物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)木材加工利用有著重要意義。本研究對(duì)不同造林模式下閩楠樹(shù)干木材密度、含水率、纖維素含量等指標(biāo)進(jìn)行比較，旨在為閩楠木材的合理利用和今后進(jìn)行人工林培育提供方向和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2016年2月，采用3 種不同造林方式營(yíng)造閩楠試驗(yàn)林，分別為：18a 杉木林下套種閩楠方式（杉木保留密度450株·hm-2），試驗(yàn)地位于順昌縣大干鎮(zhèn)干山村，南與順昌縣元坑鎮(zhèn)接壤，北緯26°55＇，東經(jīng)117°40＇；閩楠純林、閩楠與杉木混交林（杉木林采伐跡地）試驗(yàn)地位于順昌縣元坑鎮(zhèn)謨武村，北緯26°86＇，東經(jīng)117°71＇。試驗(yàn)地屬于中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，同時(shí)又受大陸性氣候的影響。年平均氣溫18.5℃，無(wú)霜期305d，雨日164d，年降水量在1600～1800mm，多年平均降水量1756mm，日照1740.7h，四季明顯，冬短夏長(zhǎng)，春早秋晚；夏無(wú)酷暑，冬無(wú)嚴(yán)寒，秋多“小陽(yáng)春”，春?！暗勾汉薄Ｔ炝智熬捎昧窒氯娉莺蛶钫?，整地帶寬度為1m，閩楠苗木為芽苗移栽培育 1a 容器苗（20cm≤H＜25cm，2.5mm≤D＜3mm），混交用杉木苗為 1a 裸根苗（H≥35cm，D≥0.45cm），株行距為2m×2m，穴規(guī)40cm×40cm×30cm，種植后統(tǒng)一進(jìn)行田間管理。

1.2 樣地調(diào)查及試樣采集

2018年4月，3 種造林模式每個(gè)重復(fù)挖取3株閩楠植株，水平方向上以閩楠樹(shù)干為中心，按0.5m 為半徑進(jìn)行全株挖掘，取到無(wú)明顯根系為止，樹(shù)高、根深和平均根幅現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，并用電子秤測(cè)定其地上部分鮮重和根鮮重。采用鋼卷尺、數(shù)顯游標(biāo)卡尺（精度0.01mm）對(duì)閩楠植株的地徑、最大冠幅、苗高、枝下高進(jìn)行調(diào)查。

根據(jù)木材物理力學(xué)試材采集方法[8]進(jìn)行，每種造林模式采集3株閩楠樹(shù)干，每株樹(shù)干從枝干頂部、中部、底部平均分為三等分，每部分截取中間部位長(zhǎng)度約20cm，并稱(chēng)其鮮重后裝入密封袋，及時(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室，以供測(cè)試基本密度、生材密度及生材含水率。另外截取枝干頂部、中部、底部試樣，按照《制漿造紙分析與檢測(cè)》方法[9]測(cè)定閩楠試樣纖維素含量。

1.3 木材特性檢測(cè)

1.3.1 密度測(cè)定

1.3.1.1 生材密度。生材密度是用生材質(zhì)量除以生材的體積，生材即剛采伐的新鮮木材，將試樣制成約15mm×15mm×15mm的試樣，稱(chēng)重得到生材重量，采用排水法測(cè)定出生材體積。根據(jù)下式計(jì)算生材密度ρ生：ρ生=W生/V生。

1.3.1.2 基本密度。與測(cè)定生材密度試樣相同，用排水法測(cè)定生材體積后，在103±2℃的干燥箱中干燥，絕干后稱(chēng)重得W干，計(jì)算基本密度ρ基：ρ基=W干/V生。

1.3.2 生材含水率測(cè)定

與測(cè)定生材密度試樣相同，利用W生和W干計(jì)算生材含水率：

生材含水率=（W生-W干）/W干×100%。

1.3.3 纖維素含量測(cè)定

采用硝酸-乙醇法測(cè)定閩楠纖維素含量，具體操作步驟詳見(jiàn)《制漿造紙分析與檢測(cè)》[9]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)基本處理，origin7.5 制圖，運(yùn)用SPSS 18.0 軟件進(jìn)行Duncan's 檢驗(yàn)和顯著性分析；對(duì)閩楠樹(shù)干基本密度、生材密度、生材含水率及纖維素含量等四個(gè)指標(biāo)按照公式（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，使其轉(zhuǎn)化為無(wú)量綱單位，便于比較；采用SPSS18.0 將已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，從而確定各指標(biāo)間的相關(guān)性系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同造林模式對(duì)閩楠生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

表1可見(jiàn)，閩楠純林、閩楠與杉木混交、杉木林下套種閩楠等三種造林模式下，除抽稍高無(wú)顯著差異以外，其他生長(zhǎng)指標(biāo)均存在顯著性差異（p＜0.05）。林下套種模式閩楠各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)顯著高于混交林（除抽稍高）和純林（除地徑、枝下高和抽稍高），混交林的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)與純林均無(wú)顯著性差異。其中，林下套種閩楠的地徑、平均冠幅、樹(shù)高、枝下高、抽稍高、根深、平均根幅、地上部分鮮重、根鮮重等各項(xiàng)指標(biāo)均最大，分別達(dá)12.62mm、67.17cm、137.83cm、48.33cm、19.33cm、47.50cm、48.42cm、230.83g、50.57g，依次比平均值高出 27.86%、37.17%、41.77%、67.00%、15.20%、32.35%、34.50%、74.07%、60.69%。

表1 不同造林模式下閩楠生長(zhǎng)指標(biāo)

2.2 不同造林模式對(duì)閩楠樹(shù)干密度和含水率的影響

表2可見(jiàn)，純林、混交林和林下套種的閩楠樹(shù)干頂部生材含水率均最高，分別達(dá)143.86%、238.24%、203.75%；相同造林模式閩楠植株的頂部、中部、基部的基本密度和生材密度均無(wú)顯著差異。純林和林下套種模式下閩楠植株的頂部含水率顯著高于中部和基部，中部和基部無(wú)顯著性差異，而混交林閩楠頂部含水率顯著高于基部，頂部與中部、中部與基部均無(wú)顯著性差異。

閩楠樹(shù)干基本密度、生材密度和生材含水率的方差分析顯示（表3、圖1），這3個(gè)物理指標(biāo)在不同造林模式下F 值分別為0.099、0.30、0.916，均無(wú)顯著性差異。三種造林模式下的基本密度相當(dāng)，純林的生材密度略高于混交林和林下套種，而林下套種閩楠的生材含水率略高于混交林和純林。

表2 不同部位閩楠樹(shù)干密度和含水率

2.3 不同造林模式對(duì)閩楠樹(shù)干纖維素含量的影響

采用硝酸—乙醇法測(cè)定纖維素含量，結(jié)果表明（表4），林下套種模式下的閩楠樹(shù)干纖維素含量相對(duì)較高，達(dá)34.32%?；旖涣帜Ｊ较碌睦w維素含量次之，純林模式下纖維素含量最低。林下套種模式下的閩楠纖維素含量顯著高于純林模式，林下套種模式與混交林模式、混交林模式與純林模式下的纖維素含量均無(wú)顯著性差異。

2.4 不同造林模式下閩楠樹(shù)干理化性能的相關(guān)性分析

將不同造林模式下閩楠樹(shù)干密度、含水率和纖維素含量等指標(biāo)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明（表5），生材含水率和基本密度呈負(fù)相關(guān)，且相關(guān)性最大，相關(guān)系數(shù)-0.798，達(dá)極顯著水平（P＜0.01）；生材密度和生材含水率相關(guān)性次之，相關(guān)系數(shù)為0.78，但顯著性（雙側(cè)）為不顯著。生材含水率和纖維素含量相關(guān)系數(shù)為0.515，呈現(xiàn)中等程度相關(guān)，但不顯著。其他兩兩指標(biāo)間均呈現(xiàn)弱相關(guān)性，不顯著。

表3 樹(shù)干密度和含水率方差分析結(jié)果

3 結(jié)論與討論

閩楠純林、閩楠與杉木混交、杉木林下套種閩楠三種造林模式下，除抽稍高以外，其他生長(zhǎng)指標(biāo)差異均顯著。其中林下套種模式下的閩楠生長(zhǎng)指標(biāo)最佳，即杉木林下套種閩楠最適宜閩楠的生長(zhǎng)，這是由于閩楠喜溫暖濕潤(rùn)氣候，幼樹(shù)耐陰性較強(qiáng)，適當(dāng)?shù)恼陉幱欣谟讟?shù)生長(zhǎng)[10]。

木材密度、含水率和纖維素含量均是木材材性的重要指標(biāo)，具有重要的實(shí)用意義。根據(jù)木材密度和含水率可估算木材實(shí)際重量，推斷木材工藝性和木材的干縮、膨脹、硬度、強(qiáng)度等木材物理力學(xué)性質(zhì)；研究不同造林模式下閩楠幼樹(shù)密度、含水率和纖維素含量等理化性能，有助于預(yù)判閩楠成年后的性能指標(biāo)和應(yīng)用范圍，進(jìn)而為閩楠木材的合理利用和今后進(jìn)行人工林培育提供方向和理論依據(jù)。本研究中，不同造林模式對(duì)兩年生閩楠的基本密度、生材密度、生材含水率等均無(wú)顯著性影響，而相同造林模式下，閩楠的基本密度和生材密度從底部到頂部均無(wú)顯著性差異，但生材含水率呈現(xiàn)出從底部到頂部遞增的趨勢(shì)，三種造林模式下的頂部生材含水率均顯著高于底部。這可能是由于閩楠幼樹(shù)樹(shù)干頂部屬于嫩桿部位，樹(shù)皮為綠色，高含水率有助于光合作用。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)成分，通常與半纖維素、果膠和木質(zhì)素結(jié)合在一起。纖維素在細(xì)胞壁中起骨架作用，一般占比40～50%[11]。三種造林模式中，林下套種模式下的閩楠纖維素含量最高，略高于混交林，顯著高于純林。在閩楠推廣應(yīng)用過(guò)程中，在某些對(duì)纖維素含量有一定要求的領(lǐng)域，如制漿造紙領(lǐng)域，可優(yōu)先考慮采用林下套種的模式人工種植閩楠。但這僅為兩年生閩楠的理化性質(zhì)，隨著閩楠的生長(zhǎng)后期理化性質(zhì)是否有變化，還有待于繼續(xù)觀測(cè)。

圖1 不同造林模式下閩楠樹(shù)干密度和含水率差異

表4 不同造林模式下閩楠纖維素含量

表5 不同造林模式下閩楠木材理化性能的相關(guān)分析