全 文 ：不同坡向人工林赤松材性变异1)
张　鹏　张美淑　吴玉德　刘继生　金春德
(延边大学农学院 ,龙井 , 133400)
　　摘　要　以延吉市林业局帽儿山林场赤松人工林为例 , 对北坡和南坡两种坡向赤松人工林木材的管胞形态特
征和物理力学特征的径向变异模式及差异进行研究。结果表明 ,管胞直径和微纤丝角及生长轮宽度等指标表现为差
异显著。在相同轮龄范围内 ,管胞长度 、管胞宽度、管胞长宽比 、管胞壁腔比 、微纤丝角 、生长轮基本密度 、晚材率 、生
长轮宽度等指标中 ,除生长轮基本密度平均值指标北坡的比南坡的大之外, 其它指标的平均值均为南坡的大于北坡。
关键词　赤松;坡向;管胞形态;木材物理力学特征;变异规律
分类号　S781
Variations of Wood Property for Pinus densiflora Plantation at Different Slope Directions/Zhang Peng , Zhang Meishu , Wu
Yude , Liu Jisheng , Jin Chunde(Agricultural College of Yanbian University , Longjing 133400 , P.R.China)// Journal of North-
east Forestry University.-2003 , 31(6).-13 ～ 15
Taking Pinus densiflora plantations at northern and southern slopes in the Maoershan Forest Farm , Yanji City as an example ,
the radial variation pattern and differences for morphological characteristics and physical and mechanical features of wood tracheid
were studied.The results showed that there were distinct differences in micro-fibril angle , width of growth-ring and tracheid
diameter.Judging from the average value of every index , the ratio of wall to indiameter , micro-fibril angle , ratio of late wood ,
the width of growth-ring , tracheid length , tracheid width and the ratio of length to width of Pinus densiflora plantations with the
same forest age at southern slope were higher than those of plantations at northern slope , except basic density of growth-ring.
Key words　Pinus densiflora;Slope directions;Tracheid morphology;Wood physical and mechanical characteristics;
Variation pattern
　　本研究利用生长轮材质测定方法 , 对不同坡向人工林赤
松的材质进行比较 ,分析总结变异规律 , 为赤松人工林的定向
培育和加工利用提供理论依据。
1　试验材料与研究方法
试材10 株赤松 , 于2001 年2 月末采自吉林省延吉市林业
局帽儿山林场人工林(赤松纯林)20林班 39 小班 ,取样方法按
《木材物理力学试件采集方法》GB1927—91 的规定进行。 表 1
和表 2给出了标准地和样地的基本情况 。
表 1　标准地基本情况
坡向 坡位 坡度/(°) 海拔高度/m 林分密度/株·hm-2 土壤种类
北坡 坡中 11 360 1 133 暗棕壤
南坡 坡中 18 370 1 367 暗棕壤
　　试样的制备方法和基本密度 、管胞长度 、管胞宽度及管胞
长宽比的测试方法见参考文献[ 1] ;纤丝角用偏光显微镜测定
方法测定;制作横切面的切片(染色 , 厚度约 15 μm 左右), 制
作赤松横切面切片并用投影显微镜测量生长轮宽度和晚材宽
度(晚材率),采用数码实体显微镜测量管胞腔直径和壁厚(壁
腔比)。本研究采用的是弦向壁腔比 , 即弦向双壁厚与弦向腔
径之比。
采用单因素方差分析方法分析不同坡向之间变异的显著
性。利用回归方程找出管胞形态特征及物理力学特征量的径
向变异模式。
1)国家自然科学基金资助项目(30060070)。
第一作者简介:张鹏 ,男 ,1976年 1 月生 ,延边大学农学院 ,助教 ,
东北林业大学在读硕士研究生。
收稿日期:2003年 3月 10日。
责任编辑:张　玉。
表 2　样木基本情况
坡向 样木代号
树龄
/ a
胸径
/ cm
树高
/m
第一枝下高
/m
含水率
%
北坡 B1 32 15.50 14.10 7.90 162.79
B2 35 15.90 13.42 8.85 163.89
B3 35 16.30 14.60 7.10 152.46
B4 35 15.90 13.55 7.53 157.46
B5 35 15.90 13.26 5.95 164.29
南坡 E1 32 14.90 11.80 6.90 172.41
E2 32 12.70 10.60 4.78 327.27
E3 32 13.20 11.42 7.05 157.69
E4 32 14.50 10.60 5.25 177.78
E5 32 14.00 10.70 3.15 261.54
2　结果与分析
2.1　管胞形态特征的变异
图 1 为不同坡向人工林赤松木材胸高处管胞长度的径向
变异模式。
图 1　不同坡向赤松胸高处管胞长度的径向变异
　　第 31卷 第 6 期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vol.31 No.6
2003年 11 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Nov.2003
DOI :10.13759/j.cnki.dlxb.2003.06.004
　　由图 1可见 , 两种坡向的赤松木材管胞长度都由髓心开
始向外几年长度增加迅速 ,达到一定生长轮年龄之后 , 管胞长
度相对趋于稳定。说明树木进入成熟期 , 符合 Panshin 总结的
管胞长度径向变异的第一种趋势[ 2] ,且在第 6 轮龄至 32 轮龄
的相同轮龄范围内 ,南坡赤松的管胞长度大于北坡赤松管胞
长度。经方差分析结果表明 , 南坡赤松的平均管胞长度(3.
110 mm)比北坡赤松平均管胞长度(2.867 mm)大 8.48%,但在
0.05 水平上无显著性差异。
为了能对管胞长度变异进行定量分析 ,将管胞长度与生长
轮年龄进行了回归 , 回归方程为对数曲线 ,其回归方程见表 3。
表 3　不同坡向人工林赤松的材性指标与生长轮年龄的回归方程
指　标 坡向 回　归　方　程 相关系数
管胞长度 北坡 L=1.205 9 lnt-0.568 4 0.957
南坡 L=1.119 8 lnt+0.091 2 0.970
管胞直径 北坡 d=0.004 3 lnt+0.023 0 0.850
南坡 d=0.004 8 lnt+0.023 5 0.839
管胞长宽比 北坡 Lb=26.887 lnt+4.920 3 0.945
南坡 Lb =23.038 ln t+18.279 0 0.964
管胞壁腔比 北坡 bd=0.077 7 ln t+0.321 4 0.657
南坡 bd=0.140 6 ln t+0.167 8 0.859
微纤丝角 北坡 θ=-6.826 9 lnt+32.748 0.824
南坡 θ=-5.850 0 lnt+33.986 0.995
基本密度 北坡 ρ=2E-05 t2+0.000 9 t+0.414 1 0.627
南坡 ρ=3E-05 t2+0.001 9 t+0.379 0 0.695
晚材率 北坡 y=-0.031 7 t2+1.158 1 t+4.554 4 0.718
南坡 y=-0.046 2 t2+2.368 8 t-0.379 0 0.865
生长轮宽度 北坡 b=-1.402 9 lnt+6.473 0 0.804
南坡 b=-2.239 9 lnt+8.400 7 0.926
　　图 2为不同坡向人工林赤松木材胸高处管胞直径的径向
变异情况。由图 2 可见 , 北坡和南坡赤松的管胞直径的径向
变异相似 , 且都是从髓心向外呈递增趋势 , 起伏式增大 , 到一
定年龄后趋于稳定。且在第 6 轮龄至 32 轮龄的相同轮龄范
围内 ,南坡赤松的管胞直径明显大于北坡赤松管胞直径。经
方差分析结果表明 ,南坡赤松的平均管胞直径比北坡赤松平
均管胞直径大 5.22%。经方差分析 ,两种坡向赤松木材管胞
直径在 0.05 水平上存在显著性的差异。管胞直径与生长轮
年龄之间的回归方程见表 3。
图 2　不同坡向赤松胸高处管胞宽度的径向变异
图 3为不同坡向人工林赤松胸高处管胞长宽比的径向变
异情况。由于管胞直径的变化相对长度的变化稳定 ,不同坡
向赤松管胞长宽比的变异与管胞长度有相似的规律 , 髓心附
近增长快 ,到一定年龄后增长缓慢 , 并趋于稳定。不同坡向赤
松木材管胞长宽比与生长轮之间采用对数曲线回归 , 回归方
程见表 3。经单因素方差分析结果表明 , 两种坡向赤松人工
林管胞长宽比在 0.05 水平上差异不显著。
图 3　不同坡向赤松胸高处管胞长宽比的径向变异
图 4 为不同坡向人工林赤松胸高处管胞壁腔比的径向变
异情况。由图 4 可见 ,胸高处的第 6 轮龄至第 32 轮龄之间的
赤松管胞壁腔比 , 南坡的大于北坡。经单因素方差分析结果
表明 , 南坡的赤松管胞壁腔比平均值(0.569)比北坡赤松管胞
壁腔比平均值(0.538)大 5.76%, 但在 0.05 水平上差异不显
著。两种坡向的赤松管胞壁腔比的变异具有相似的规律 , 即
壁腔比自髓心向外逐渐递增 , 到一定生长轮年龄之后上下波
动并趋于相对稳定。由于髓心附近的胞壁厚度增加速度大于
管胞直径 , 因而管胞壁腔比在髓心附近向外显现递增。而到
一定生长轮年龄后胞壁厚度和管胞直径变化趋于相对稳定 ,
所以壁腔比也趋于相对稳定。
图 4　不同坡向赤松胸高处管胞壁腔比的径向变异
2.2　木材物理力学特征的变异
不同坡向人工林赤松木材胸高处微纤丝角的径向变异情
况如图 5 表示。不同坡向赤松的微纤丝角均从髓心向外逐渐
变小 , 到一定年龄后趋于相对稳定。通过微纤丝角与生长轮
年龄的回归分析 , 得到对数方程 , 见表 3。
图 5　不同坡向赤松胸高处微纤丝角的径向变异
14 　　　　　　　　　　　东　北　林　业　大　学　学　报　　　　　　　　　　　　　　　第 31 卷
从图 5可见 , 北坡赤松木材微纤丝角明显比南坡赤松木
材微纤丝角小 , 经单因素方差分析 , 第 6 轮龄至第 32 轮龄之
间 ,两种坡向赤松微纤丝角之间在 0.01 水平上存在显著差
异 ,且北坡赤松微纤丝角的平均值(12.20°)比南坡赤松微纤
丝角的平均值(17.33°)小 29.60%, 微纤丝角的显著差异将会
影响木材的尺寸稳定性和物理力学性能的差异。
图 6为不同坡向人工林赤松胸高处生长轮基本密度的径
向变异模式 。从图 6 可见 ,两种赤松基本密度的径向变异规
律属于 Pashin 和 Zeeuw 等对木材密度径向变异所分的三种类
型中的第二种类型[ 2] 。即生长轮基本密度从髓心向外 , 最初
递减 , 然后向外呈递增 , 到一定生长轮年龄之后趋于相对稳
定 ,且树皮附近的基本密度高于髓心附近。经单因素方差分
析结果表明 ,第 6 轮龄至第 32 轮龄之间 , 北坡赤松生长轮基
本密度的平均值(0.438 g/cm3)比南坡赤松生长轮基本密度平
均值(0.428 g/cm3)大 23.36%,但在 0.05水平上差异不显著。
虽然管胞壁腔比 ,南坡大于北坡 , 但由于北坡赤松的管胞直径
小于南坡赤松的管胞直径 , 使北坡赤松生长轮单位宽度上的
管胞数量多于南坡赤松 , 从而可能导致北坡赤松的基本密度
大于南坡赤松的基本密度。
图 6　不同坡向赤松胸高处基本密度的径向变异
图 7为不同坡向人工林赤松胸高处晚材率的径向变异情
况。这种晚材率变异情况与管胞长度 、管胞长宽比指标相似。
自髓心向外递增 ,到一定生长轮年龄后晚材率变化趋于稳定。
晚材率与生长轮年龄之间采用抛物线曲线回归 , 其回归方程
和相关系数见表 3。经单因素方差分析 ,第 6 轮龄至第 32 轮
龄之间 ,两种不同坡向赤松晚材率在 0.05 水平上无显著性差
异 ,南坡赤松晚材率平均值(22.56%)比北坡赤松晚材率(20.
29%)大 11.19%。
不同坡向人工林赤松胸高处生长轮宽度的径向变异模式
如图8 所示 , 其变异模式与微纤丝角的情况相近。近髓心处
的生长轮宽度比较大 , 随着年龄的增加 , 生长轮宽度迅速下
降 ,达到一定年龄之后逐步趋于稳定。生长轮宽度与生长轮
年龄之间的回归方程见表 3。 经单因素方差分析结果表明 ,
第 7轮龄至第 32 轮龄之间上述不同坡向赤松生长轮宽度之
间 , 在 0.05 水平上有显著差异。
图 7　不同坡向赤松胸高处晚材率的径向变异
图 8　不同坡向赤松胸高处生长轮宽度的径向变异
3　结论
不同坡向人工林赤松木材管胞形态特征和木材物理力学
特征量的径向变异及其单因素方差分析结果表明 , 在相同轮
龄范围内 , 管胞长度 、管胞宽度 、管胞长宽比 、管胞壁腔比 、微
纤丝角 、生长轮基本密度 、晚材率 、生长轮宽度等指标中 , 除生
长轮基本密度平均值指标北坡的比南坡的大之外 , 其它指标
的平均值均为南坡的大于北坡。且微纤丝角在 0.01 水平上
存在显著性差异 , 管胞直径和生长轮宽度在 0.05 水平上存在
显著性差异。不同坡向人工林赤松木材管胞形态特征和木材
物理力学特征指标的径向变异规律模型的拟合效果较好。
参　考　文　献
1　金春德,刘继生 ,张鹏 ,等.赤松木材管胞形态特征及密度的变异规
律.东北林业大学学报 , 2001 ,29(6):96～ 98
2　Pashin A J , Carl de Zeeue.Text book of wood Technology:4th Edition.
New York:Megraw-Hill Book Compcomy ,1980
15第 6期　　　　　　　　　　　　　　　张　鹏等:不同坡向人工林赤松材性变异