不同樹齡尾巨桉無性系人工林木材纖維形態(tài)變異分析

甘春雁，呂曼芳，李昌榮，鄧紫宇，周 維，謝春俊

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國家林業(yè)和草原局中南速生材繁育實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧 530002；2.廣西壯族自治區(qū)國有維都林場，廣西來賓 546100；3.廣西壯族自治區(qū)國有三門江林場，廣西柳州 545000）

尾巨桉（Eucalyptus urophylla×E.grandis）是尾葉桉（E.urophylla）和巨桉（E.grandis）的雜交種，是我國南方推廣種植的主要桉樹品系，具有生長速度快、樹干通直勻稱和采伐期短等特點(diǎn)，其木材是造紙、纖維板、膠合板和刨花板等重要用材，具有非常高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1-3]。當(dāng)前，學(xué)者們對(duì)尾巨桉的研究主要集中在培育[3]、造林[4]、材性[5]、干燥[6]、改性[7]和解剖特性[8]等方面。萇姍姍等[8-9]和宋國寶[10]主要對(duì)尾巨桉木材的纖維形態(tài)徑向變異進(jìn)行了研究，研究不夠全面。本研究對(duì)不同樹齡尾巨桉無性系人工林木材纖維形態(tài)的徑向和縱向變異規(guī)律進(jìn)行研究，探究不同樹齡尾巨桉無性系木材纖維形態(tài)變異規(guī)律，為尾巨桉的定向培育、木材的高效加工及利用提供參考。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)材料及采樣地概況

5年生尾巨桉無性系試材采自廣西壯族自治區(qū)國有維都林場龍鳳山分場（109°12'E，23°41'N）6 林班一代萌芽林，林分面積10 hm2，郁閉度0．8，平均胸徑15．5 mm，平均樹高19．5 m，主要地貌類型為低丘，海拔約150 m，坡向北偏東75°，土壤類型為赤紅壤；7年生尾巨桉無性系試材采自廣西國有維都林場龍鳳山分場3林班一代萌芽林，林分面積1．5 hm2，郁閉度0．75，平均胸徑17．0 mm，平均樹高21．0 m，主要地貌類型為低丘，海拔約90 m，坡向北偏西45°，土壤類型為赤紅壤。該地屬南亞熱帶氣候，冬短夏長，光照充足，熱量豐富，雨量充沛。

1．2 試驗(yàn)方法

共采集兩個(gè)不同樹齡（5年生和7年生）尾巨桉無性系試材，每個(gè)樹齡采集5 株（表1）。分別從每株伐倒樣木的0、1．3、3．3、5．3、7．3、9．3、11．3、13．3 和15．3 m 處截取厚度為5 cm 的圓盤，分別在各高度圓盤沿南北向截取寬度為2 cm 的中心木條，用北向的試樣做纖維形態(tài)縱向變異分析，選取1．3 m 處圓盤做纖維形態(tài)徑向（不同生長輪）變異分析，沿1．3 m處圓盤垂直年輪線方向制取各個(gè)年輪的小試塊，其余高度圓盤分別在近髓心、過渡區(qū)及近樹皮3 個(gè)部位截取10 mm×10 mm×50 mm（T×R×L）的小試塊。將小試塊劈成火柴桿大小的小試樣，取4～5根放入試管中，加入冰醋酸和雙氧水混合液（體積比1∶1），沒過小試樣并高出1 cm 左右，在恒溫水浴鍋中煮沸進(jìn)行離析，至試樣變白且易分散為止，然后脫酸、染色并制成臨時(shí)玻片，貼上標(biāo)簽待測。采用NIKON 尼康Eclipse Ni-U 正置研究級(jí)顯微鏡對(duì)纖維尺寸進(jìn)行測定，纖維長度在10 倍物鏡下測定，纖維寬度、腔徑及雙壁厚在40 倍物鏡下測定，隨機(jī)測定50根正常纖維。

1．3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 軟件進(jìn)行處理，采用SPSS 17．0 軟件對(duì)不同樹齡間和不同樹干高度間的纖維長度、寬度、腔徑和雙壁厚進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 木材纖維形態(tài)變異規(guī)律

5年生和7年生尾巨桉無性系木材纖維特性的測定結(jié)果表明，7年生尾巨桉無性系木材的纖維長度、寬度和雙壁厚較5年生大，腔徑較5年生?。ū?）。

表2 不同樹齡尾巨桉無性系木材纖維特性指標(biāo)Tab.2 Fiber characteristics of E.urophylla×E.grandis wood at different ages (μm)

2．1．1 木材纖維長度的徑向和縱向變異

木材纖維長度是造紙用材評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一，也是纖維形態(tài)研究中最重要的因子之一[11]。5年生尾巨桉無性系木材纖維長度徑向主要變化范圍為780～1 100 μm，平均值為956．71 μm，縱向主要變化范圍為810～1 050 μm，平均值為922．65 μm；7年生尾巨桉無性系木材纖維長度徑向主要變化范圍為720～1 150 μm，平均值為958．36 μm，縱向主要變化范圍為820～1 180 μm，平均值946．33 μm。根據(jù)國際木材解剖學(xué)會(huì)（IAWA）關(guān)于木材纖維的分類[12]，中級(jí)長度纖維變化范圍為900～1 600 μm，大部分尾巨桉木材的纖維長度屬于中級(jí)長度纖維，屬較好的紙漿用材。從髓心往樹皮方向，木材纖維長度隨生長年輪數(shù)的增加逐漸增大；自樹干基部往上，木材纖維長度隨樹干高度的增加呈先增大、到達(dá)最高點(diǎn)后再減小的趨勢（圖1）。

圖1 尾巨桉無性系木材纖維長度徑向和縱向變異Fig.1 Radial and longitudinal variation of fiber length of E.urophylla×E.grandis wood

2．1．2 木材纖維寬度的徑向和縱向變異

纖維寬度是木材制漿、造紙及紙張性能的重要影響因子，一般腔大壁薄的纖維有利于紙張的成型及交織[13]。5年生尾巨桉無性系木材纖維寬度徑向主要變化范圍為15．0～25．0 μm，平均值為20．26 μm，縱向主要變化范圍為18．0～22．0 μm，平均值為20．11 μm；7年生尾巨桉無性系木材纖維寬度徑向主要變化范圍為16．0～26．0 μm，平均值為20．65 μm，縱向主要變化范圍為18．5～23．0 μm，平均值為20．20 μm。從髓心往樹皮方向，木材纖維寬度隨生長年輪數(shù)的增加逐漸增大；自樹干基部往上，木材纖維寬度隨樹干高度的增加呈先增大后減小的趨勢（圖2）。

2．1．3 木材纖維雙壁厚的徑向和縱向變異

木材纖維壁是木材基本密度、質(zhì)量和強(qiáng)度的物質(zhì)基礎(chǔ)，纖維壁的厚薄影響木材制品的性能，在造紙工業(yè)上，纖維雙壁厚度越薄，形成的紙張強(qiáng)度和耐折度化越高[14]。5年生尾巨桉無性系木材纖維雙壁厚徑向主要變化范圍為5．5～8．0 μm，平均值為6．97 μm，縱向主要變化范圍為6．0～9．0 μm，平均值為7．81 μm；7年生尾巨桉無性系木材纖維雙壁厚徑向主要變化范圍為7．0～9．5 μm，平均值為7．57 μm，縱向主要變化范圍為6．5～9．5 μm，平均值為7．88 μm。從髓心往樹皮方向，木材纖維雙壁厚隨生長年輪數(shù)的增加逐漸增大，5年生增大明顯，7年生增大較平緩；自樹干基部往上，5年生木材纖維雙壁厚隨樹干高度的增加呈逐漸增大后稍減小的趨勢，7年生呈先減小再增加后又減小的趨勢，有小幅波動(dòng)（圖3）。

圖2 尾巨桉無性系木材纖維寬度徑向和縱向變異Fig.2 Radial and longitudinal variation of fiber width of E.urophylla×E.grandis wood

圖3 尾巨桉無性系木材纖維雙壁厚徑向和縱向變異Fig.3 Radial and longitudinal variation of fiber double-wall thickness of E.urophylla×E.grandis wood

2．2 纖維特性主要指標(biāo)的方差分析

2．2．1 不同樹齡尾巨桉無性系木材不同年輪間纖維特性主要指標(biāo)的方差分析

5年生尾巨桉無性系木材纖維各指標(biāo)在不同年輪間均差異極顯著（P＜0．01）；7年生尾巨桉無性系木材的纖維長度、寬度和腔徑在不同年輪間均差異極顯著（P＜0．01），雙壁厚差異不顯著（表3）。

表3 不同樹齡尾巨桉無性系木材不同年輪間纖維特性的方差分析Tab.3 Variance analysis on fiber characteristics of E.urophylla×E.grandis wood at different ages among different rings

2．2．2 不同樹齡尾巨桉無性系木材不同樹干高度間纖維特性主要指標(biāo)的方差分析

5年生尾巨桉無性系木材纖維長度、寬度和雙壁厚在不同樹干高度間均差異不顯著，腔徑差異極顯著（P＜0．01）；7年生尾巨桉無性系木材纖維各指標(biāo)在不同樹干高度間均差異不顯著（表4）。

表4 不同樹齡尾巨桉無性系木材不同樹干高度間纖維特性的方差分析Tab.4 Variance analysis on fiber characteristics of E.urophylla×E.grandis wood at different ages among different tree heights

2．3 不同樹齡尾巨桉無性系木材纖維特性對(duì)比分析

綜合對(duì)比維都林場、天平山林場[15]和東門林場[10]3 個(gè)產(chǎn)地不同樹齡尾巨桉無性系木材的纖維特性，可以看出尾巨桉無性系木材的纖維長度、寬度、長寬比和雙壁厚均隨樹齡的增加而增大（表5）。不同產(chǎn)地尾巨桉無性系木材的主要纖維特性稍有差異，相同樹齡的木材纖維特性指標(biāo)在不同生長輪及不同樹高方向的變異規(guī)律相似。

表5 不同樹齡尾巨桉無性系木材纖維特性對(duì)比分析Tab.5 Comparative analysis on fiber characteristics of E.urophylla×E.grandis wood at different ages

3 結(jié)論與討論

尾巨桉家系木材纖維長度有較大的變異性，改良潛力大[8]，選育的不同家系的木材纖維長度均接近或達(dá)到國際木材解剖學(xué)規(guī)定的中級(jí)長度纖維標(biāo)準(zhǔn)[9-10,15]。本研究中，5年生和7年生尾巨桉無性系木材纖維長度平均值分別為956．71 和958．36 μm，大部分纖維為中級(jí)長度纖維。纖維長寬比和壁腔比決定纖維形態(tài)進(jìn)而影響紙張性能[16]，纖維長寬比小于35～45 的木材纖維不適合制漿[10]，壁腔比小于1的木材纖維為上等造紙用材[17]。本研究中5年生尾巨桉無性系木材纖維長寬比為47．32、壁腔比為0．54，7年生尾巨桉無性系木材纖維長寬比為46．48、壁腔比為0．59，是性能優(yōu)良的紙漿造紙用材。

本研究中5年生和7年生尾巨桉無性系木材的主要纖維特性指標(biāo)在不同生長年輪和不同樹干高度間的變異規(guī)律基本一致，這也與其他品系尾巨桉研究結(jié)果相似[9-10,15]，幼齡期林木細(xì)胞活躍，纖維細(xì)胞增大迅速，進(jìn)入成熟期后，纖維細(xì)胞增大速度減緩，纖維長度和寬度的變化隨年輪遞增而增加直至達(dá)到近似穩(wěn)定狀態(tài)，纖維長度的變化更顯著。5年生尾巨桉無性系木材纖維長隨年輪增加逐漸增大，第5年增長平緩，纖維寬隨年輪增加逐漸增大；7年生尾巨桉無性系木材纖維長隨年輪增加逐漸增大，第4年開始增長平緩，纖維寬隨年輪增加逐漸增大，第6年開始增長平緩。當(dāng)樹木纖維長度達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定年齡即為成熟材，可滿足一般用材需求[18]，本研究中的尾巨桉無性系6～7年生時(shí)達(dá)到優(yōu)良紙漿材要求，可為確定該無性系的輪伐期提供參考。