全 文 :安徽农业大学学报 , 2004 , 31(2):164 ~ 168
Journal of Anhui Agricultural University
淹水程度对长江滩地枫杨导管及微纤丝角的影响①
汪佑宏1 ,李 杰2 ,刘杏娥1 ,徐 斌1
(1.安徽农业大学森林利用学院 , 合肥 230036;2.繁昌县浮山乡政府 , 繁昌 241205)
摘 要:运用体视学方法 , 对枫杨导管 、微纤丝角变异规律进行研究 。结果表明 , 枫杨导管长宽比约为 3.2 ,
水淹程度不同的两组间的导管平均直径在径 、轴向上变化有一定差异。枫杨微纤维角由髓心向外逐渐变小 , 与
年轮显著相关 ,但水淹程度不同的两组间微纤丝角在轴向上的变化趋势不一致。在 0.05 水平上 , 经 T -检验水
淹程度不同的两组间的导管平均直径 、形状因子 、单位体积中导管所占面积及微纤丝角差异不显著。
关键词:淹水程度;滩地枫杨;导管;微纤丝角
中图分类号:S781 文献标识码:A 文章编号:1672-352X(2004)02-0164-05
导管是枫杨木质部内专司水分输导的组织 ,对于木材干燥 、防腐等改性处理也有很大影响 ,研究淹水
程度对导管的影响 ,具有较高的理论意义和实际价值。微纤丝角是指木材细胞壁 S2 层中微纤丝方向与细
胞主轴之间的夹角[ 1] ,它不仅影响到木材的物理力学性质 、介电常数 ,而且还是造成木材干缩的主要原
因 ,影响到木浆纸张产品的撕裂程度。直到 20世纪 70年代我国学者才在这方面开展过研究工作 ,但作为
长江中下游江 、湖 、洲滩重要的“抑螺防病林”树种之一的枫杨[ 2] ,每年汛期都要遭到不同程度淹水 ,不同
淹水程度对枫杨导管特征及微纤丝角有何影响鲜有报道。为此 ,作者旨在进一步探索滩地枫杨导管 、微纤
丝角的变异规律 ,为“三滩”的综合治理 、扩大和合理利用森林资源提供理论依据 。
1 材料与方法
1.1 样地概况与采集
所研究的滩地枫杨(Pterocarya stenoptera C.DC.),是按照国家标准《GB1927-91》规定采自安徽贵池 。
采集地自然条件如下:位于东经 117°25′、北纬 30°15′附近 ,属北亚热带季风气候 ,温和湿润 ,无霜期长。年
平均气温 16.1℃,年平均降水量 1 400 mm ,最高气温可达 40℃以上 ,最低气温-15.6℃,无霜期 230 d左
右。土壤为山地黄壤 ,微酸性 。
在其它条件相同的前提下 ,根据每年水淹时间长短即水淹程度不同分为两组:第一组年水淹 1 月左
右 ,第二组年水淹 2月左右。枫杨伐到后 ,分别在 0.3 、1.3 、3.3 、5.3和 7.3 m 处截取圆盘 ,沿南北向各切
取一根 2 cm×2 cm 的通心试条;自髓心向外隔年取样(为便于比较 ,只取前 8个年轮)。
1.2 实验方法
试块用冷热交替法软化 ,下沉后将其投入甘油-酒精各半之混合溶液中继续软化[ 3] 。然后在横切面
上切取并制成永久切片 ,切片透明度要高 ,运用体视显微技术 ,在 100倍的光电投影仪的投影屏幕上 10
mm×10 mm 的正方形内设 5×5=25个点 ,测试枫杨的导管形态因子[ 4~ 6] 。切取弦向切片 ,放入 10%的
硝酸和 10%的铬酸混合液中 ,浸渍 1 ~ 2 d ,直到离析成单根半壁的纤维为止;用流水洗尽酸液 ,在 400 倍
透射式偏光显微镜下测定微纤丝角[ 7] 。
① 收稿日期:2003-11-10
基金项目:国家“九五”林业科技攻关项目(96-01-02-06)资助。
作者简介:汪佑宏(1970-), 男 ,博士 , 讲师。
DOI :10.13610/j.cnki.1672-352x.2004.02.011
2 结果与分析
2.1 导管的变异规律
枫杨木材导管平均弦向直径约为 171 μm ,属于“稍大”级别;导管平均长度约为 554 μm ,属于“中等”
级别;长宽比约为 3.2 ,呈圆柱形 ,符合导管分子长宽比一般小于 10的观点。
导管直径(指导管弦向和径向直径的平均值)的变异分别见图 1和图 2 。从图 1中可以看出导管直径
的径向变化趋势在这两组间是不同的:第一组导管直径先是急剧增加后又平缓下降;而第二组导管直径在
经过波动后也趋于平缓下降。这可能是随着淹水时间的增长 ,对导管组织生长的抑制作用增强 ,导管因分
生较慢而至使导管直径相对较小的缘故 。导管直径的轴向变异参见图 2 ,从图中可以发现第二组导管直
径随着树高的增加变化较大;而第一组水淹时间较短的却在一定范围内波动 ,这也就不难理解 ,树干基部
因受水淹程度较上端重 ,对导管生长的抑制作用也就较树干上端严重 ,故而会产生上述结果。但在对导管
平均直径( D)、形状因子(VSF)和单位体积中导管平均边界面积(即被导管细胞所占据的面积 , S V)进
行差异分析 ,结果发现差异均不显著 ,见表1(因导管平均弦长 λMCI 、平均周边长度和导管分子平均面积与
导管平均直径有着直接的关系 ,故而也就没有必要再作差异分析)。
表 1 枫杨木材导管直径 、形状因子和单位体积中导管所占面积的变异统计及差异分析
Table 1 T -test and test results of vessel diameter , form facto r and average board area of vessel per unite volume
of Pterocarya stenoptera
项目
I tems
样本数
Number of
sample
X S V/ % P/ % T统 T 0.1 T 0.05
差异显著性
Difference
significance
导管直径 120 199.125 25.742 12.93 5.28 1.235 1.645 1.960 不显著
Vessel diameter 80 186.063 14.625 7.86 3.93 Not significant
形状因子 120 0.837 0.136 16.27 6.64 1.601 1.645 1.960 不显著
Form facto r 80 0.750 0.064 8.47 4.24 Not significant
单位体积中导管平均边界面积
Average board area
o f vessel per unite volume
120
80
3.921
4.059
0.524
0.319
13.36
7.86
5.46
3.93 0.633 1.645 1.960
不显著
Not significant
注:每个项目中的第一 、二行分别为第一 、二组;直径单位为μm;面积单位为 mm2 。
Note:The first/ second row of every item delega ting No.1/No.2 group respectively , the unite of diameter beingμm , the u-
nite of area being mm2.
导管的其它形态因子及相关值参见表 2 和表 3 ,从表中可以发现 ,不论是在径向或是轴向 ,通过导管
分子弦 、径向平均直径( D T)和( D R)计算出来的形状因子 VSF1 和通过弦 、径向平均弦长 λMCI(T)和
λMCI(R)求算出来的形状因子 VSF2 非常接近 ,最大只相差 0.08%,完全在合理的范围内 ,而这两种值是分
别单独地从不同的体视学参数计算出来的 ,所以校核结果可以认为体视学数据是真实可靠的[ 7] 。
对导管的平均直径 、平均弦长 、平均周边长度 、平均面积 、形状因子和单位体积中导管平均边界面积进
16531 卷 2 期 汪佑宏等 淹水程度对长江滩地枫杨导管及微纤丝角的影响
行逐步回归分析 ,从相关矩阵中可以发现 ,导管平均面积与导管平均直径 、平均弦长和平均周边长度间 ,以
及平均周边长度与平均直径间在 0.001水平下相关显著 ,这也恰好检证了前述的观点;平均弦长与单位体
积中导管平均边界面积间在 0.001水平下显性负相关 。另外导管平均直径与平均弦长间 、平均弦长与平
均周边长度间以及单位体积中导管平均边界面积与导管平均面积间也具有较高的相关性 。
表 2 导管因子的径向变化
Table 2 Radical variation of vessel factors
D λMCI L A ×0.001 VSF 1 VSF2 S V
Ⅰ 2 165.2 99.9 519.0 16.505 0.7908 0.7913 4.284
Ⅰ 4 212.0 114.0 665.9 24.156 0.9043 0.9042 4.317
Ⅰ 6 208.0 129.6 653.4 26.951 0.8048 0.8045 3.550
Ⅰ 8 203.3 118.3 638.7 24.046 0.8039 0.8041 3.517
Ⅱ2 177.0 106.3 556.0 18.822 0.7361 0.7360 4.363
Ⅱ4 173.5 107.7 545.0 18.678 0.7042 0.7041 3.938
Ⅱ6 197.4 119.5 620.1 23.579 0.7649 0.7649 3.750
Ⅱ8 195.7 110.8 614.8 21.682 0.7450 0.7450 4.188
注:Ⅰ 2 、Ⅰ 7.3 分别表示第一组离髓心年轮数为 2 、树高 7.3 m 处; S V 、 A 单位是 mm2 , VSF 无单位 , 其余单位均是
μm。以下同。
Note:Ⅰ2 andⅠ 7.3 delegating number of age and height of No.1 g roup respectively;The unite of S V and A are mm2 , the u-
nite of VSF is none , the unite of o thers areμm.The same as fo llows.
表 3 导管因子的轴向变化
Table 3 Axial variation of vessel facto rs
D λMCI L A ×0.001 VSF 1 VSF2 S V
Ⅰ 7.3 185.6 101.7 582.9 18.871 0.6968 0.6965 5.034
Ⅰ 5.3 212.1 116.9 666.5 24.797 0.7580 0.7579 4.483
Ⅰ 3.3 211.3 105.2 663.6 22.214 0.7451 0.7451 4.450
Ⅰ 1.3 180.3 107.8 566.2 19.430 0.7944 0.7946 3.896
Ⅰ 0.3 185.5 119.5 582.6 22.153 0.7203 0.7197 3.583
Ⅱ7.3 227.5 118.8 714.6 27.027 0.7118 0.7117 5.050
Ⅱ5.3 203.8 108.3 640.1 22.064 0.7348 0.7348 5.725
Ⅱ3.3 209.2 109.9 656.9 22.991 0.7378 0.7375 4.475
Ⅱ1.3 185.7 108.5 583.3 20.153 0.7407 0.7412 4.275
Ⅱ0.3 162.1 96.4 509.3 15.625 0.7658 0.7660 4.150
图 3 微纤丝角的径向变异
Figure 3 Radical v ariation of the micro fibrillar angle
通过对相关矩阵分析 ,第一次逐步回归 , X 入选F 值
=1与第二次逐步回归 , X 入选F =3.03结果相同。
回归方程:
因变量 Y 偏相关系数
B 2 =-0.02207 -0.688
B 0 =6.49047 0.688(复相关系数)
第二次逐步回归的结果为:Y = 6.49047 -
0.02207X 2 。
2.2 微纤丝角的变异规律
2.2.1 微纤丝角的径向变异 从图 3中可以看出 ,
由髓心向外 ,微纤丝角渐渐减小 ,但减小的幅度逐渐
降低 ,呈相对平稳的递减趋势 ,这种变化规律与人工
林红松[ 8] 、油松[ 9]等树木的微纤丝角变化规律一致;与Ⅰ-69杨 、Ⅰ-72杨 、Ⅰ-63 杨[ 10]及三角枫[ 11]微纤丝
角的变化趋势一致。同时还可以看出 ,第一组枫杨木材微纤丝角比第二组微纤丝角变化范围大 ,但它们之
间差异并不显著 ,参见表 4。这也说明了淹水时间在一定期限范围内对枫杨微纤丝角影响不大。从微纤
166安 徽 农 业 大 学 学 报 2004 年
丝角的变化趋势来看 ,微纤丝角是随着树龄的增大而减小 ,对微纤丝角与树龄间分别用二 、三次回归 ,回归
方程分别是:Y =23.3251-0.6755X +0.0263X 2 , R =0.9510和 Y =21.2606+0.9662X -0.3424X 2
+0.0246X 3 , R =0.9605 。
表 4 滩地枫杨木材微纤丝角的变异统计及差异分析
Table 4 T-test and test results o f the microfibrillar ang le of Pterocarya stenoptera
项目
I tem
样本数
Number of
sample
X S V/ % P/ % T统 T 0.05
差异显著性
Difference
significance
微纤丝角
Microfibrillar angle
360
240
20.8
20.6
2.503
2.211
12.01
10.74
1.27
1.39 1.211 1.960
不显著
Not significant
图 4 微纤丝角的轴向变异
Figure 4 Axial v ariation of the microfibrillar angle
在 α= 0.001 的水平下 , R 值均大于 r =
0.6787 ,相关系数检验表明相关显著;在 α=0.01
的水平下 ,回归显著性检验也表明 ,不论是二次还是
三次回归 , F 值分别是 85.0574和 67.4837 ,均远远
大于相应的F 0.01值 ,其值分别是6.01和5.18 , 回归
系数均达到极显著 ,说明了生长轮年龄对微纤丝角
是高度相关的。
通过对微纤丝角与纤维形态特征间的逐步回归
分析 ,从第一次逐步回归可以发觉 ,微纤丝角与纤维
长度和双壁厚呈负相关 ,相关系数分别是 -0.676
和-0.339 ,即纤维越长 ,微纤丝角越小;双壁厚越
厚 ,微纤丝角也越小 ,同刘莉的观点是一致的[ 12] 。
从第二次逐步回归中可以看出微纤丝角与纤维长度呈高度负相关 ,相关系数达-0.76 ,比辽东栎(r =-
0.604)和刺楸(r =-0.521)微纤丝角与纤维长度间相关性更高 。从分析的结果来看 ,微纤丝角与纤维宽
度 、长宽比间也呈现出较高的负相关性;微纤丝角与双壁厚 、胞腔径间负相关性也较高;而与壁腔比 、柔性
系数间几乎没什么相关性 。从中也可以看出胞腔径与纤维宽度间具有很高的相关性 ,相关系数为 0.95 ,
这也说明了胞腔径占纤维宽度的主要部分 ,对宽度影响较大 ,而双壁厚对宽度的影响作用相对较小(相关
系数只有 0.43);长宽比与纤维长度间相关性也较高(相关系数达到 0.88)这也恰好应证了前节论述的结
果 ,即长宽比主要受长度的影响的观点;另外柔性系数 ,即腔径比与壁腔比之间是高度负相关的(相关系数
为-0.97)。
通过相关矩阵分析 ,第一次逐步回归 , X 入选F 值 =1 , 回 归 方 程:
因变量 Y 偏相关系数
B 1 =-0.00360 -0.676
B 3 =-0.43483 -0.339
B 0 =27.57848 0.793(复相关系数)
第二次逐步回归 , X 入选F 值 =3.03 , 回归方程:
因变量 Y 偏相关系数
B 1 =-0.00429 -0.762
B 0 =25.58561 0.762(复相关系数)
第二次逐步回归的结果为:Y =25.58561-0.00429X 1
2.2.2 微纤丝角的轴向变化 从图 4中不难发现 ,微纤丝角在轴向上主要是在 20 ~ 21度之间波动 ,其中
第一组微纤丝角大体上是随着高度的增加而减小 ,这与三角枫[ 11] 、铜钱树[ 13]等微纤丝角的变化规律近
似;而第二组纤丝角由树干基部向上先减小后增大 ,与刺楸[ 14]的微纤丝角变化模式相似。造成枫杨与其
它树木间以及这两组间微纤丝角变化上的差异 ,可能是因为生长在滩地上的枫杨由于长期受到水淹以及
水淹时间长短不同造成的结果 。
16731 卷 2 期 汪佑宏等 淹水程度对长江滩地枫杨导管及微纤丝角的影响
3 结论
枫杨木材导管平均弦向直径约为 171 μm ,属于“稍大”级别;导管平均长度约为 554 μm ,属于“中等”
级别;长宽比约为 3.2 ,呈圆柱形 。淹水程度对滩地枫杨木材导管因子即导管平均直径 、形状因子和单位
体积中导管分子所占面积等影响不大;在 0.05水平上 ,经 T-检验差异不显著。
微纤维角在径向上均是由髓心向外逐渐变小 ,微纤丝角与年轮数(树龄)间二次和三次多项式回归显
著 ,相关系数均在0.95以上;纤丝角在轴向上的变化趋势不一致 ,但在 0.05水平上 ,两组间微纤丝角经 T
-检验差异不显著 ,说明淹水程度对纤丝角所造成的影响不大。对微纤丝角与纤维形态特征间作逐步回归
分析 ,第一次逐步回归结果表明纤丝角与纤维长度和双壁厚呈负相关关系;第二次逐步回归结果发现纤丝
角只与纤维长度间高度负相关 ,相关系数为-0.76。
致谢:本文是在江泽慧教授指导下完成的;试验过程中得到卫广扬先生 、柯曙华老师和王传贵副教授
的热情帮助 ,在此表示感谢!
参考文献:
[ 1 ] Meylan B A and M C Probine.Microfibrillar ang le as a parameter in timber quality assessment[ J] .Fo rest P roducts Journal ,
1969 , 19(6):30~ 33
[ 2 ] 彭镇华 , 江泽慧.中国新林种———抑螺防病林研究[ M] .北京:中国林业出版社 , 1995
[ 3 ] 丁水汀.木材切片材料处理方法[ J] .林业科学 , 1983 , 19(1):109 ~ 111
[ 4 ] 李坚 , 陆文达 ,刘一星等.体视显微术在木材组织学中的应用[ J] .东北林业大学报 , 1986 , 14(3):92 ~ 97
[ 5 ] 汪佑宏 , 肖成宝 ,刘杏娥等.水淹程度对长江滩地枫杨木射线的影响[ J] .安徽农业大学学报 , 2002 , 29(3):293~ 296
[ 6 ] Geza I fju.Quantitative wood anatomy cer tain geometrical-statistical relationships[ J] .Wood and F iber Sci , 1983 , 15(4):326
~ 337
[ 7 ] 尹思慈 , 阮锡根 ,孙成志等.应用偏光显微镜测定木材纤维胞壁的纤丝角[ J] .林业科学 , 1986 , 22(2):209 ~ 212
[ 8 ] 郭德荣 , 杨彩民 ,林彦.人工林红松纤丝角变异与管胞长度和拉伸强度关系[ J] .东北林学院学报 , 1982 , 10(2):20 ~ 48
[ 9 ] 徐有明.油松木材解剖 、物理力学性质及其变异的研究[ D] .合肥:安徽农业大学 , 1988
[ 10] 江泽慧.长江滩地不同品系杨树木材纤维形态 、纤丝角和结晶度变异研究[ J] .安徽农学院学报 , 1992 , 19(4):255 ~ 262
[ 11] 任海青.三角枫材性变异研究[ D] .合肥:安徽农业大学 , 1993
[ 12] 刘莉.六种地板材定量的相关分析[ J] .中国木材 , 1992(6):18 ~ 22
[ 13] 费本华.铜钱树木材纤维形态特征和组织比量变异的研究[ J] .东北林业大学学报 , 1994 , 22(4):61 ~ 67
[ 14] 刘盛权.刺楸纤维形态特征及其变异的研究[ J] .安徽农业大学学报 , 1996 , 23(1):68~ 72
Effects of Flooding Deg ree upon the Vessel and M icrofibrillar Angle of
Pterocarya stenoptera C.DC .Grow n in the Beaches of Changjiang River
WANG You-hong 1 , LI Jie2 , LIU Xing-e1 , XU Bin1
(1.College of Forest U tilization , Anhui Ag ricultural University , Hefei 230036;
2.Government of Fushan Township , Fanchang County , Fanchang 241205)
Abstract:The variability of the vessel and microfibrillar angle(FA)of Pterocarya stenoptera was studied
in stereology.The result indicated that the vessel leng th to vessel width ratio is 3.2 , vessel diameter of the two
g roups vary dif ferent ly in radial and longitudinal.The FA becomes smaller and smaller f rom the pith outw ard
and the relationship between i t and cambium age correlates remarkably , while the FA varies differently in lon-
gi tudinal.The differences of vessel diameter , fo rm factor of vessel , area of vessel per unite volume and FA be-
tween the two groups are not significant at 0.05 level.
Key words:f looding degree;Pterocarya stenoptera g row n in the beachs;vessel;microf ibrillar ang le
168安 徽 农 业 大 学 学 报 2004 年