全 文 ：赤松木材管胞形态特征及密度的变异规律1)
金春德　刘继生　张　鹏　张美淑　李永德
(延边大学农学院 ,龙井 , 133400)
崔京日　金永洙　金万烈　刘　强　太荣勋　盛庆峰
(吉林省延吉市林业局)
　　摘　要　研究分析了人工林赤松木材管胞形态和密度的变异规律 , 得出了管胞长度 、管胞直径 、管胞长宽比和
生长轮密度等材性指标的变异规律的数学模型 , 为实现林木定向培育和速生优质制定科学集约经营措施以及材质
的早期预测提供科学的理论依据。
关键词　赤松;木材;管胞形态;密度;变异规律
分类号　S781
The Variation Patterns of Wood Tracheid Morphological Characteristics and Density of Pinus densif lora/ Jin Chunde ,
Liu Jisheng , Zhang Peng , Zhang Meishu , Li Yongde(Agricultural College of Yanbian University , Long jing 133400 , P.
R.China);Cui Jingri , Jin Yongzhu , Jin Wanlie , Liu Qiang , Tai Rongxun , Sheng Qingfeng(the Forestry Bureau o f
Yanji City , Jilin P rovince)// Journal of Nor theast Forestry University.-2001 , 29(6).-96 ～ 98
The variation patterns of tracheid morphology and density of Pinus densif lora plantation were studied in this paper.
The mathematical models of the variation pattern of tracheid length , tracheid diameter , ratio of tracheid leng th and width
and g row th ring density were obtained , w hich can provide the theo retical base for man-made forest intensive manage-
ment and oriented cultiv ation as w ell as the early forecast o f w ood quality.
Key words　Pinus densif lora;T racheid morphology;Density;Variation pattern
　　赤松(Pinus densif lora)是延边地区重要速生工
业用材树种之一。随着国家天然林保护工程的实施
和赤松人工林面积的不断增大 ,愈来愈紧迫需要速生
优质丰产和定向培育的科学的理论依据。本课题应
用生长轮材质分析方法 ,通过对赤松人工林木材管胞
形态和密度变异规律的研究 ,旨在谋求人工林速生丰
产的同时 ,为实现林木定向培育 、速生优质制定科学
集约经营措施提供依据 ,以便确定其最佳轮伐期 ,充
分利用林地 ,改进相应的生产工艺技术 ,扩大木材的
利用和使用范围 ,同时为材质早期预测奠定基础。
1　试材采集与实验方法
1.1　材料来源及取样方法
实验所用的赤松样木于 2001 年 2月末采自吉
林省延吉市林业局帽儿山林场 20林班 39小班人工
林地。取样方法按照国家标准《木材物理力学试件
采集方法》GB1927—91的规定进行。表 1和表 2给
出了标准地和样木情况。
1)国家自然科学基金资助项目(30060070)。
第 1作者简介:金春德 ,男 , 1963年 3 月生 ,延边大学农学院 ,副
教授。
收稿日期:2001年 9月 5日。
责任编辑:张　玉。
表 1　标准地基本情况
坡位 坡度/(°) 坡向
林分
种类 林分组成
林分密度
/株·hm-2
土壤
类型
土壤厚度
/cm
坡中 11 北向 人工林 赤松纯林 1 133 暗棕壤 A0　 0 ～ 3
A1　 3 ～ 4
B　　4 ～ 22
BC　22～ 36
表 2　样木基本情况
样木
代号
树龄
/ a
胸径
/ cm
树高
/m
材积[ 1]
/m3
第一枝
下高/m
含水率
%
B1 32 15.5 14.10 0.110 9 7.90 162.79
B2 35 15.9 13.42 0.124 6 8.85 163.89
B3 35 16.3 14.60 0.131 7 7.10 152.46
B4 35 15.9 13.55 0.124 6 7.53 157.14
B5 35 15.3 13.26 0.114 2 5.95 164.29
1.2　试样制备及测试方法
试材的锯解和取材 ,在每株的 1.3 m 处截取 1个
50 mm厚圆盘 ,每个圆盘沿东西方向截取宽 4 cm的
中心试条 ,沿着径向按年轮由髓心向外逐年取样。测
定指标:基本密度 、管胞长度 、管胞宽度 、管胞长宽比 。
基本密度:根据生长轮材质分析理论 ,利用排水
法按生长轮顺序取样(非标准试样),分别测定出各
生长轮的基本密度 。为了提高测定精度 ,尽量使试
样的各个面保持平整。实验中用细(120号)砂纸打
第 29 卷 第 6 期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vol.29 No.6
2001 年 11 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Nov.2001
DOI :10.13759/j.cnki.dlxb.2001.06.028
磨试样 ,并用电子天平进行测定(精度为 0.0001)。
管胞长度 、管胞宽度和管胞长宽比:管胞长度和
管胞宽度采用乔·菲芮氏离析法进行离析 、制片 ,并
用 Motic Digitul Microscope DMB —1223(数码体视
显微镜)与微机连用进行测定 。每个生长轮早 、晚材
分别测量管胞长度和管胞宽度 ,每次随机测量 30个
管胞长度和 30个管胞宽度 ,分别取其平均值作为
早 、晚材的管胞长度和管胞宽度 。根据管胞长度和
管胞宽度的测试数据 ,计算管胞长宽比 。
2　结果与分析
2.1　管胞形态特征的变异规律
2.1.1　管胞长度
图1为赤松人工林木材胸高处管胞长度的径向
变异情况。由图 1可见 ,管胞长度 ,早材和晚材变异
趋势一致 ,但在同一个轮龄内晚材管胞长度要比早材
的大。表 3为赤松木材胸高处管胞长度的统计分析
结果。从表 3看 ,晚材管胞长度的平均值比早材的大
7.62%。从图 1中管胞长度的径向变异规律上看 ,管
胞长度由髓心开始向外几年长度增加迅速。经有序
聚类分析结果表明 ,早晚材管胞长度在 11 ～ 12 a之间
为转折点 ,12 a以后早材和晚材的分子长度都增长缓
慢 ,表明木材分子此后渐渐趋于成熟 ,表现的曲线特
征为上 、下波动较小 ,曲线斜率近于零。这与国内外
学者[ 1～ 3]研究结果相类似 ,从而说明管胞长度特征的
变异规律有典型意义 ,符合植物生理学特点。在树木
生长初期 ,形成层细胞生命活力比较旺盛 ,在外部条
件配合下 ,原始母细胞垂周分裂速度快 ,产生较短的
子细胞以满足快速生长的需要 ,因此 ,髓心附近管胞
长度较小。随着树木成长壮大 ,形成层细胞生命活力
降低 ,原始细胞分裂速度变缓 ,子细胞有充足的生长
发育时间 ,因此 ,远离髓心管胞将大幅度增长 ,同时变
化趋于稳定 ,标志树木已进入成熟期。
图 1　人工林赤松木材管胞长度的径向变异
表 3　赤松木材管胞长度的统计分析结果
木材部位 平均值/mm 标准差/mm 变异系数%
早　　材 2.835 0.655 23.10
晚　　材 3.051 0.626 20.52
早晚材平均值 2.943 0.634 21.54
　　为了能对管胞长度变异进行定量分析 ,将长度与
生长轮年龄进行了回归 ,回归方程为对数曲线。其中 ,
早材管胞长度回归方程:Lz=1.255 6 ln(t/a)-0.821 1 ,
相关系数r =0.965;晚材管胞长度回归方程:L w =
1.156 2 ln(t/a)-0.315 6 ,相关系数 r=0.930;早晚
材平均管胞长度的回归方程: L =1.2059ln(t/a)-
0.568 4 ,相关系数 r=0.957 ,表明回归效果比较理想。
2.1.2　管胞直径
图 2为赤松人工林木材胸高处管胞直径(宽度)
的径向变异情况。由图 2可见 ,早晚材管胞直径的径
向变化情况相类似 。从总的变化趋势来看 ,管胞直径
从髓心向外呈递增趋势 ,起伏式增大。经有序聚类分
析结果表明 ,早晚材管胞直径 ,在 11 ～ 12 a之间为转
折点。早晚材管胞直径到 12 a以后变化趋势稳定。
从图 2看 ,晚材管胞直径变化起伏小 ,而早材管胞直
径变化起伏大。表 4为赤松木材胸高处管胞宽度的
统计分析结果。从表4可知 ,晚材管胞直径的平均值
比早材管胞直径的平均值大 23.66%。
图 2　人工林赤松木材管胞宽度的径向变异
表 4　赤松木材管胞直径的统计分析结果
木材部位 平均值/μm 标准差/μm 变异系数%
早　　材 38.801 3.459 8.91
晚　　材 31.378 1.762 5.62
早晚材平均值 35.090 2.526 7.20
　　管胞直径与生长轮年龄之间采用对数曲线回
归 。其中 ,早材管胞直径的回归方程:D z=5.925 ln
(t/a)+21.55 ,相关系数 r=0.862;晚材管胞直径
回
归方程:D w =2.6055ln(t/a)+23.792 ,相关系数
r =0.745;早晚材平均管胞直径的回归方程: D =
4.265 3 ln(t/a)+22.671 ,相关系数 r=0.850 。
2.1.3　管胞长宽比
97第 6 期　　　　　　　　　　　　　金春德等:赤松木材管胞形态特征及密度的变异规律　　　　　
图 3为赤松木材胸高处管胞长宽比的径向变异
情况 。管胞长宽比的径向变异与管胞长度有相似的
规律 ,这是由于管胞直径的变化相对于长度的变化
稳定得多的缘故。经有序聚类分析结果表明 ,早晚
材管胞长宽比 ,在 11 ～ 12 a之间为转折点。早晚材
管胞长宽比 11 a以前增长快 , 12 a 以后增长缓慢 ,
并趋于稳定。表 5为赤松木材管胞长宽比的统计分
析结果 。从表 5可见 ,晚材管胞长宽比比早材管胞
长宽比大 33.50%。通过对管胞长宽比与生长轮年
龄的回归分析 ,得到对数曲线回归方程 。其中 ,早材
管胞长宽比的回归方程:B z =23.47 5ln(t/ a)+
3.914 1 ,相关系数 r=0.912;晚材管胞长宽比的回
归方程:B w =31.155 ln(t/a)+5.761 9 ,相关系数 r
=0.937;早晚材平均管胞长宽比的回归方程: B =
26.524 ln(t/a)+5.811 8 ,相关系数 r =0.940。
图 3　人工林赤松木材管胞长宽比的径向变异
表 5　赤松木材管胞长宽比的统计分析结果
木材部位 平均值 标准差 变异系数%
早　　材 72.264 12.962 17.94
晚　　材 96.473 16.742 17.35
早晚材平均值 83.040 14.207 17.11
2.2　木材密度的变异规律
图 4为赤松木材胸高处基本密度的径向变异情
况。人工林赤松木材基本密度的径向变异规律是 ,
由髓心向外逐渐递减 ,至第 8生长轮达最小值 ,然后
又递增 ,至第 17年后大体稳定 。经有序聚类分析结
果表明 ,在 16 ～ 17 a之间为转折点。树皮附近高于
髓心附近木材密度。Pashin等[ 3]曾将木材密度的径
向变异分为三种类型 ,本试验结果与之所描述的第
二类型的特征一致。木材基本密度与生长轮年龄之
间的关系可用指数方程 ρ=0.407 9 e0.003 9 t拟合 ,
相关系数 r=0.622。
3　结论
赤松人工林木材管胞长度由髓心向外迅速增
加 ,12 a以后增长缓慢 ,并表现出上下波动而趋于稳
定 。管胞长度与生长轮年龄之间的回归曲线为对数
曲线 。其中 ,早材管胞长度回归方程:L z =1.255 6
ln(t/a)-0.821 1 ,相关系数 r=0.965;晚材管胞长
度回归方程:Lw =1.156 2 ln(t/a)-0.315 6 ,相关
系 数
r =0.930;早晚材平均管胞长度的回归方程: L =
1.205 9 ln(t/a)-0.568 4 ,相关系数 r=0.957。
图 4　人工林赤松木材基本密度的径向变异
管胞直径 ,到 12 a以后变化趋于稳定 。早材管
胞直径的回归方程:Dz =5.925 ln(t/a)+21.55 ,相
关系数 r =0.862;晚材管胞直径回归方程:D w =
2.605 5 ln(t/a)+23.792 ,相关系数 r =0.745;早
晚材平均管胞直径的回归方程: D =4.265 3 ln(t/
a)+22.671 ,相关系数 r=0.850。
管胞长宽比的径向变异模式与管胞长度相似。
管胞长宽比与生长轮年龄之间的回归方程为对数曲
线 。早材管胞长宽比的回归方程:Bz =23.475 ln
(t/a)+3.914 1 ,相关系数 r =0.912;晚材管胞长
宽比的回归方程:B w =31.155 ln(t/a)+5.761 9 ,
相关系数 r=0.937;早晚材平均管胞长宽比的回归
方程: B=26.524 ln(t/a)+5.811 8 ,相关系数 r=
0.940。
赤松人工林木材密度的径向变异模式为自髓心
向外 ,最初递减 ,然后再向外层递增 ,树皮附近高于
髓心附近 。基本密度 17 a以后进入稳定期。木材
基本密度与生长轮年龄之间的关系可用指数方程 ρ
=0.407 9 e0.003 9 t拟合 ,相关系数 r=0.622 。
参　考　文　献
1　金春德.吉林省延边天然赤松一元立木材积表的编制.延边农学
院学报 , 1996(4):222～ 227
2　刘一星 ,吴玉章 ,李坚.火炬松木材材性变异规律.东北林业大学
学报 , 1999 , 27(5):29～ 34
3　Pashin A J ,Carl de Zeeue.Text book of w ood technology:4 th Edi-
tion.New York:Megraw-Hill Book Compcomy , 1980
98 　　　　　　　　　　　东　北　林　业　大　学　学　报　　　　　　　　　　　　　　　第 29卷