四川5種樟屬木材解剖特征比較

樊振國，黃仲華，黃偉惠，李 雄，張海根

（四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川成都 610066）

樟科（Lauraceae）樟屬（Cinnamomum）植物約有250 種，主要分布在亞洲熱帶、亞熱帶及太平洋島嶼；我國有46 種，主要分布在長(zhǎng)江以南地區(qū)[1-3]。樟科植物是我國重要的經(jīng)濟(jì)林樹種，不僅是林業(yè)、工業(yè)和藥業(yè)原料的來源，也是園林及綠化的重要樹種[4]。樟木作為優(yōu)良材種之一，主要用于建筑、裝飾和家具制造等。不同種的木材在結(jié)構(gòu)和材性上存在差異，對(duì)其進(jìn)行解剖結(jié)構(gòu)特征分析有助于植物分類鑒定和木材加工利用。 國內(nèi)外對(duì)樟科木材解剖構(gòu)造方面的研究已有報(bào)道，齊文玉等[5]分析黃枝潤楠（Machilus versicolora）木材的結(jié)構(gòu)特征，高振忠等[6]、孫瑾等[7]、林松[8]、Stern[9]和Record 等[10]研究樟科同屬或不同屬木材的共性特征與差異，為樟科植物的分類和識(shí)別及木材利用提供了大量資料。目前，樟屬植物的研究主要集中在良種選育[11]、抗逆生理[12]，化學(xué)成分提取[13]及綠化[14-15]等方面。本研究利用生物顯微鏡，觀察四川5 種樟屬常見樹種的木材結(jié)構(gòu)，包括香樟（C. camphora）、油樟（C. longepaniculatum）、闊葉樟（C. platyphyllum）、銀葉桂（C.mairei）和川桂（C. wilsonii），并對(duì)其進(jìn)行比較，以期為樟科植物分類鑒定及其木材加工利用提供更多參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究采用的5種樟屬木材標(biāo)本均由四川省林業(yè)科學(xué)研究院木材標(biāo)本館提供（表1）。

表1 研究材料及來源Tab.1 Materials and sources

1.2 主要儀器設(shè)備

數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH-4，常州國華電器有限公司）、電熱鼓風(fēng)干燥箱（CS101-3EB，重慶惠達(dá)試驗(yàn)儀器有限公司）、滑走式切片機(jī)（Leica SM2010R，徠卡儀器有限公司）和生物顯微鏡（LW3200T，上海領(lǐng)成生物科技有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 木材切片制作

參照GB/T 29894-2013[16]，將試樣切成2 cm ×2 cm × 2 cm 小塊，采用水煮法軟化至試樣沉入水底。清洗后，用滑走式切片機(jī)將試樣切成橫、徑和弦向切片，厚度為10 ～20μm。用番紅溶液染色24 h，經(jīng)不同濃度酒精（50%、70%、90%和100%）脫水和二甲苯透明處理后，用中性樹脂膠封片。待樹脂膠陰干后，在顯微鏡下觀察切片。

1.3.2 離析材料

采用Franklin法對(duì)試樣分子進(jìn)行離析[17]。切5 ～6根火柴桿大小的小木梗，放入貼有標(biāo)簽的試管中，在試管中注入冰醋酸與雙氧水（30%）的混合液（V∶V=1∶1），水浴加熱至小木梗變白；用水反復(fù)清洗木纖維4 ～5次后，對(duì)木纖維進(jìn)行染色、脫水、透明和樹膠封片處理；在顯微鏡下觀察管孔和木纖維的形態(tài)特征并進(jìn)行測(cè)量。各木材分子的離析材料隨機(jī)測(cè)量50個(gè)[18]。采用Excel 軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。各解剖分子分級(jí)按《中國木材志》[3]附錄標(biāo)準(zhǔn)劃分。

2 結(jié)果與分析

2.1 導(dǎo)管

5 種樟屬木材均生長(zhǎng)輪明顯，輪間呈深色帶；散孔材至半散孔材；管孔為單管孔（圖1a1-1，b1-1，c1-1，d1-1，e1-1）及徑列復(fù)管孔2 ～5 個(gè)（多數(shù)2 ～3個(gè)）（圖1a1-2，b1-2，c1-2，d1-2，e1-2），稀呈管孔團(tuán)（圖1a1-3，b1-3，c1-3，d4-3，e4-3）；由于導(dǎo)管分子端部重疊，管孔間或弦向成對(duì)（圖1a1-4，b4-4，c4-4，d4-4，e4-4）；管孔橫切面為圓形、橢圓形、卵圓形或略具多邊形輪廓；散生或斜列；具侵填體（圖1a4-5，b1-5，c1-5，d4-5，e4-5）；螺紋加厚未見。5種木材中，油樟和銀葉桂的管孔分布頻率均為11個(gè)/mm2；香樟和闊葉樟的管孔分布頻率均為15 個(gè)/mm2；川桂的管孔分布頻率為18個(gè)/mm2（表2）。導(dǎo)管長(zhǎng)度平均值為355.02 ～506.94 μm，導(dǎo)管長(zhǎng)度中等，闊葉樟的導(dǎo)管最短，川桂的導(dǎo)管最長(zhǎng)。闊葉樟和川桂導(dǎo)管弦向直徑平均值分別為88.01 和99.24 μm，結(jié)構(gòu)甚細(xì)；香樟、油樟和銀葉桂導(dǎo)管弦向直徑平均值分別為130.11、110.18 和115.10μm，結(jié)構(gòu)細(xì)。依據(jù)《中國木材志》[3]附錄中的木材解剖分子分級(jí)規(guī)定，5 種木材管孔均略少，闊葉樟和川桂的管孔略小，香樟、油樟和銀葉桂的管孔中等。導(dǎo)管穿孔板主要為單穿孔（圖1a2-12，b2-12，b4-12，c2-12，c4-12，d2-12，e2-12），極少數(shù)為梯狀穿孔（圖1a4-13，b2-13，b4-13，c4-13，d4-13，e4-13）；穿孔板傾斜或略傾斜；管間紋孔式互列（圖1a4-11，b3-11，b4-11，c2-11，d4-11，e3-11）。

表2 5種樟屬木材解剖定量特征Tab.2 Quantitative characteristics of five Cinnamomum woods

圖1 木材三切面微觀構(gòu)造Fig.1 Wood microstructures of three sections

2.2 軸向薄壁組織

5 種木材的軸向薄壁組織主要為環(huán)管狀（圖1a1-6，b1-6，c1-6，d1-6，e1-6），少數(shù)為環(huán)管束狀（圖1a1-8，b1-8，c1-8，d1-8，e1-8）、翼狀（圖1a1-9，b1-9，c1-9，d1-9，e1-9）及星散狀（圖1a1-10，b1-10，c1-10，d1-10，e1-10）。香樟、油樟和闊葉樟3種木材中具輪界狀軸向薄壁組織（圖1a1-7，b1-7，c1-7）。在軸向薄壁組織中，香樟、油樟和闊葉樟油細(xì)胞或粘液細(xì)胞多，銀葉桂和川桂油細(xì)胞或粘液細(xì)胞少（圖1a2-14，b3-14，c3-14，d3-14，e3-14）。

2.3 木纖維

5 種木材纖維平均長(zhǎng)度為984.54 ～1 108.43μm，分布在900 ～1 600μm 之間，長(zhǎng)度中等；平均弦向直徑約21μm，大小中等；長(zhǎng)寬比為47.99 ～55.63（表2）。纖維壁薄，纖維雙壁平均厚度為7.62 ～9.90μm；具緣紋孔數(shù)多、明顯，呈圓形。分割木纖維偶見。

2.4 木射線

木射線均非疊生。木射線平均密度為6 ～8根/mm2，密度中等；為單列和多列射線；單列射線極少，高度均為10 個(gè)細(xì)胞以下，一般為1 ～9 個(gè)細(xì)胞；多列射線較多，射線寬為2 ～3個(gè)細(xì)胞；香樟、油樟和闊葉樟的射線高度為3 ～26（多數(shù)4 ～20）個(gè)細(xì)胞，銀葉桂和川桂為3 ～47（多數(shù)5 ～35）個(gè)細(xì)胞（表2）。香樟、油樟和闊葉樟木材射線組織多數(shù)為異形Ⅱ型（圖1a3-16，b3-16，c3-16），稀異形Ⅲ型（圖1a3-17，b3-17，c3-17）；其他兩種木材射線組織為異形Ⅱ（圖1d3-16，e3-16）及Ⅲ型（圖1d3-17，e4-17）。5 種木材的射線內(nèi)，部分細(xì)胞含有樹膠，晶體未見；有油細(xì)胞或粘液細(xì)胞（圖1a3-14，b4-14，c4-14，d4-14，e4-14），但數(shù)量略有差異，香樟、油樟和闊葉樟數(shù)量多，銀葉桂和川桂數(shù)量少。5 種木材射線-導(dǎo)管間紋孔式主要為刻痕狀及大圓狀（圖1a4-18，b4-18，c4-18，d4-18，e4-18）。

3 討論與結(jié)論

通過解剖研究比較發(fā)現(xiàn)，5 種樟屬木材結(jié)構(gòu)較相似。生長(zhǎng)輪明顯，輪間具深色帶；散孔材至半散孔材，單管孔及徑列復(fù)管孔，單穿孔及少數(shù)梯狀穿孔，管間紋孔式互列。軸向薄壁組織主要為環(huán)管狀，少數(shù)環(huán)管束狀、翼狀及星散狀，香樟、油樟和闊葉樟還具有輪界狀軸向薄壁組織。分割木纖維偶見。木射線單列極少，多列寬為2 ～3 個(gè)細(xì)胞，異形Ⅲ和Ⅱ型，部分細(xì)胞內(nèi)含有樹膠。軸向薄壁組織和木射線中均有油細(xì)胞或粘液細(xì)胞。導(dǎo)管與射線間紋孔式為刻痕狀及大圓狀。

5 種木材種間存在一定差異。川桂木材的管孔分布比其他4 種木材多，導(dǎo)管長(zhǎng)度最長(zhǎng)。闊葉樟和川桂木材的管孔略小，結(jié)構(gòu)甚細(xì)；香樟、油樟和銀葉桂木材的管孔中等，結(jié)構(gòu)細(xì)。香樟、油樟和闊葉樟木材的油細(xì)胞或粘液細(xì)胞多，射線組織多數(shù)為異形Ⅱ型，稀異形Ⅲ型；銀葉桂和川桂木材的油細(xì)胞或粘液細(xì)胞少，射線組織為異形Ⅱ型和Ⅲ型。

Stern[9]、Record 等[10]和張振軍等[19]觀察樟屬植物的木材結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)木材的生長(zhǎng)輪明顯，管孔為單穿孔、少數(shù)為梯狀穿孔，管間紋孔式互列，軸向薄壁組織主要為環(huán)管狀，射線或軸向薄壁組織中均含有油細(xì)胞或粘液細(xì)胞。這些特征與本研究中5種樟屬木材的解剖結(jié)果一致。川桂油細(xì)胞或粘液細(xì)胞少，與孫瑾等[7]的結(jié)論一致；川桂的管孔穿孔板為單穿孔及少數(shù)梯狀穿孔，與孫瑾等[7]觀察的僅有單穿孔存在差異；張振軍等[19]研究發(fā)現(xiàn)，樟屬木材為散孔材（香樟為散孔材至半散孔材），油細(xì)胞或粘液細(xì)胞多，與本研究中5種木材全部為散孔材至半散孔材，銀葉桂和川桂油細(xì)胞或粘液細(xì)胞少的特征有差異。分析其原因，可能是由于樣本樹木的生長(zhǎng)環(huán)境不同，其在解剖特征上存在差異。

通過解剖，發(fā)現(xiàn)四川5種樟屬木材具侵填體，木材的耐久性較高，但透水性差，改性劑不易滲入，影響木材改性效果。一般而言,長(zhǎng)寬比大于35 的木材適用于造紙[20]。5 種木纖維的長(zhǎng)寬比約為48 ～56，可用于造紙。

單管孔比復(fù)管孔和管孔團(tuán)原始；梯狀穿孔比單穿孔原始；單列木射線比多列木射線原始，多列木射線組織兩端不具有長(zhǎng)翼，為進(jìn)化類型；傍管型薄壁組織比離管型進(jìn)化[21-23]。本研究中，5種樟屬木材的結(jié)構(gòu)中，單管孔數(shù)量比復(fù)管孔和管孔團(tuán)多；具單穿孔，同時(shí)保留極少數(shù)梯狀穿孔；木材均為散孔材至半散孔材，單列木射線稀少且短，多列木射線為異形Ⅱ及Ⅲ型，兩端不具有長(zhǎng)翼；具有軸向薄壁組織，主要為環(huán)管狀，少數(shù)為環(huán)管束狀、翼狀、星散狀及輪界狀。由此可知，5 種樟屬木材從總體結(jié)構(gòu)特征上表現(xiàn)為過渡型，即進(jìn)化中保留著原始性狀。