全 文 ：第 32卷 第6 期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vol.32 No.6
2004年 11 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Nov.2004
枫杨生长规律 、材性变异及其纸浆用材适用性评价1)
　　　　　 徐有明　　　史玉虎　　皮忠来　　 邹明宏　 胡兴宜
(华中农业大学 ,武汉 , 430070)　(湖北省林科院)　(湖北省太子山林管局)　(华中农业大学)　(湖北省林科院)
　　摘　要　报道了18年生枫杨树高 、胸径和材积生长规律以及纤维形态 、基本密度和化学成分含量的径向 、纵
向变异模式 , 这些性状变化规律与有关理论是一致的。枫杨木材幼龄期为 8 ～ 9 年。从造纸原料要求评价 , 枫杨
纤维长度属于中等 ,壁薄 、腔大 、长宽比适中 ,木材密度值稍微偏低 , 木材化学成分含量适中 , 是适合的造纸原料。
枫杨林木改良可重点提高木材密度。
关键词　枫杨;生长规律;纤维形态;木材密度;化学成分
分类号　S781
Tree Growth Pattern and Variation in Wood Properties of Chinese Wingnut for Pulpwood and Its Utilization Evaluation/ Xu
Youming(Huazhong Agricultural University , Wuhan 430070 , P.R.China);Shi Yuhu(Hubei Academy of Forestry);Pi Zhonglai(Taizishan Forestry Administrative Bureau of Hubei Province);ZouMinghong(Huazhong Agricultural University);Hu Xingyi(Hubei A-
cademy of Forestry)// Journal of Northeast Forestry University.-2004 , 32(6).-35～ 38
The growth patterns of tree height , DBH and volume for Chinesewingnut and the variation patterns of wood fibre dimension ,
basic density and chemical components are expounded.These variation patterns are identical to some theories in wood science.Its
wood juvenile period is about 8～ 9 years old.Owing to its wood with characteristics of medium fiber length , thinner fiber wall ,
larger fiber diameter , larger ratio of fiber length to width and higher chemical contents in cellulose and lower in lignin , its planta-
tion resource is suitable for pulp and paper.Aiming at the lower wood density , it should be improved through tree breeding.
Key words　Chinese wingnut;Growth pattern;Fiber dimension;Wood basic density;Chemical component
　　枫杨(Pterocarya stenoptera C.DC.)树体高大 、生长迅速 ,
是我国亚热带地区特有 、重要的乡土造林树种和绿化树种之
一。过去 ,由于其木材资源有限及人们对乡土树种缺乏了解 ,
其木材利用多限于农具 、家具 、薪材 、包装箱等方面[ 1] 。 1975
年以来 , 随着速生意杨的大量发展 , 湖北 、湖南二省江湖滩地
和四傍绿化传统上栽培枫杨的地方几乎都被意杨取代。大面
积人工林杨树生态系统单调 、稳定性差 , 病虫害时有发生。我
国人均森林资源量少 , 社会快速发展导致木材需求量大。随
着天然林禁伐措施的执行 ,木材供需矛盾日益突出。为了保
持生物多样性 、增加人工林生态系统的稳定性和森林资源 ,引
进外来速生树种造林和选择生长快 、材质好的乡土树种造林 ,
培育优质工业原料林已成为当今林业发展的主要趋势之
一[ 2] 。目前 ,枫杨在湖北已被列入重点发展速生人工林树种
之一 , 其木材资源将主要用于胶合板 、木芯板 、中纤板产品和
造纸原料开发利用 , 但其人工林生长规律 、力学性能报道很
少 ,更谈不上其纸浆材纤维形态 、木材密度和木材主要化学成
分含量变异规律的报道。本文就枫杨生长规律 、材性变异特
点进行分析 ,探讨其资源作为纸浆材使用的可行性 , 为枫杨人
工林纸浆材的培育和利用提供科学依据。
1　材料与方法
5 株枫杨解析木采自湖北省天门市枫杨人工试验林 , 67
株生长锥样分别取自湖北省宜城市 、钟祥市 、天门市和武汉市
枫杨人工林。取样前先设标准地 , 每木测定树高 、胸径 、枝下
高等形态指标。
5 株枫杨树龄分别为 18、15、17 、15、14 a;胸径分别为 29.3、
16.7、27.8、19.8、18.75 cm;树高分别为 23.5、20.0、21.2 、22.2、
19.8 m。每株树木伐倒后从 0.3 、1.3、3.3、5.3、7.3、9.3 、11.3、
13.3、15.3 m等高度上各截 3个圆盘,用于分析株内生长量和材
性变异规律。圆盘上分东西 、南北二个方向测定生长轮宽度, 取
其平均值 ,求算胸径生长规律;利用各高度圆盘上的年轮,求算树
木年高生长规律;材积按公式 Vx=0.4πR2x(Hx+3)计算[ 1] 。
1)湖北省林业局重点资助项目。
第一作者简介:徐有明 ,男 , 1963年 9月生 ,华中农业大学园艺林
学学院 ,教授。
收稿日期:2004年 4月 29日。
责任编辑:张　玉。
　　生长锥样品锥取每木胸高处 , 量取锥芯上各个生长轮宽
度后 , 再取样测定基本密度 、纤维形态和导管形态。取样从髓
心向树皮方向逐轮取样 , 用最大含水量法测定木材基本密度;
热水浸提物含量采用造纸GB2677.4-81 中方法分析测定;纤
维形态和导管形态的测定 , 在光电立体投影仪上直接量取 , 每
试样测定 30 根[ 2] 。木材化学成份取样与测定见文献[ 5] 。
2　结果分析
2.1　枫杨生长规律
图 1　枫杨各树龄树高生长量
枫杨属速生树种 , 10～ 15 a就可以成材。图 1 中枫杨幼龄
期树高生长较快 , 树高平均生长量与连年生长量相交于第 7
年 ,高峰期发生在第 5 年 ,达 3.5 m;树高快速生长期可持续到
10～ 11 a , 5～ 11 a时年平均树高生长量可达 1.5～ 2.0 m , 以后
迅速下降 , 11 a后树高连年生长量在 0.5～ 0.6 m , 并趋于减小。
枫杨解析木胸径在整个生长期内都维持较高水平 ,变化范
围在0.62～ 2.11 cm之间。胸径最快生长期在 6 ～ 7 a, 连年生长
量最大达2.11 cm。胸径平均生长量最大值发生在 8～ 10 a, 比连
年生长量出现的峰值要晚,而且在峰值后平均生长量总是大于连
年生长量,这符合树木生长的一般规律[ 4] 。从图 2看 , 12 a后的
枫杨林分胸径连年生长量还是比较大的,连年生长量在 0.8～ 0.9
cm 以上 ,反映出枫杨速生期比较长。图2 中枫杨胸径平均生长
量 、连年生长量的曲线相交于第 9年 ,说明该林分从这个时间段
应开始考虑间伐,将长势较差的单株间伐掉, 以利整个林分内树
木更好地生长 ,达到速生丰产的目标。
图 3 为枫杨材积连年生长量和平均生长量曲线 , 二者随
着树龄的增大而呈直线增加 , 材积生长高峰期尚没出现 , 这与
树高和胸径的生长高峰期出现规律不一 , 主要原因在于随着
胸径增加 , 材积呈几何级数迅速增加的结果。按照森林经营
学观点 , 在不考虑经济评价的情况下 ,材积连年生长量和平均
生长量曲线交叉点为树木的数量成熟龄 , 此阶段可以采伐利
DOI :10.13759/j.cnki.dlxb.2004.06.011
用。从图 3 看 , 18 年生枫杨人工林远没有达到数量成熟 , 材
积生长量处于旺盛的生长期 ,因此有必要根据其林分密度和
经营情况从数量成熟 、经济成熟和材性的工艺成熟等方面进
一步研究其最佳主伐林龄。
图 2　枫杨各个树龄胸径生长量
图 3　枫杨各树龄材积生长量
2.2　枫杨材性的变异规律
2.2.1　枫杨纤维形态
纤维是阔叶材的主要组成成分之一 , 其形态特征值对纤
维原料评价与利用有直接意义[ 3 , 5] 。 表 1 为枫杨胸高位置不
同生长轮纤维形态数值 , 径向上纤维长度由髓心向树皮方向
逐轮递增 ,第 1轮纤维长度为 677μm , 第9 轮已达 1 269μm;从
表1 看 ,近髓心部分纤维长度增长较快 , 成熟后仍继续增加 ,
但速度缓慢。纤维宽度 、腔径 、双壁厚和壁腔比先逐轮增加 ,
至11 轮达到最大值 , 然后稍有降低;腔径比则由髓心向树皮
方向逐渐降低 ,第 9 轮后基本稳定。纤维长宽比是纤维长度
和宽度变化综合影响的结果 ,第 5 轮后长宽比都大于40 ,达到
了木材造纸基本要求。纤维形态变异规律与形成层的活动规
律有关 , 生长早期 ,形成层纺锤状原始细胞垂周分裂频率高 ,
产生较多的 、短的子细胞以满足早期直径快速生长的需要。
随着年龄的增长 ,形成层原始细胞垂周分裂速度降低 , 新生的
纺锤状原始细胞变长 ,同时短的原始细胞转变为射线原始细
胞或直接成熟的速率增加 , 结果造成形成层纺锤状原始细胞
的平均长度在树木成熟后逐渐增长 ,表现出树木成年后纤维
长度稳定增长的模式。在纤维长度增加的同时 ,纤维宽度 、腔
径和壁厚也相应增加 ,以后由于各器官 、组织和细胞间营养竞
争加剧 ,导致其增加速度减缓甚至降低。纤维长宽比 、腔径比
和壁腔比的变异规律也是由于形成层的活动及营养竞争交互
作用的结果。
表 1　枫杨不同生长轮纤维形态的变异
生长
轮/ a
纤维长
度/μm
纤维宽
度/μm
纤维腔
径/μm
纤维双
壁厚/μm
纤维长
宽比
纤维腔
径比
纤维壁
腔比
1 677 25.0 18.0 6.0 27.72 0.75 0.34
3 930 25.4 18.2 7.2 37.46 0.71 0.42
5 1 115 26.8 18.7 8.1 42.52 0.69 0.46
7 1 222 27.2 18.8 8.5 45.63 0.69 0.48
9 1 269 27.7 19.0 8.7 46.72 0.68 0.49
11 1 305 28.1 19.2 8.9 47.43 0.68 0.50
13 1 318 27.8 19.0 8.8 48.17 0.68 0.49
15 1 324 26.9 18.3 8.6 49.89 0.68 0.49
均值 1 145 26.9 18.8 8.1 43.19 0.70 0.46
　　表 2轴向上纤维长度由树干基部向树冠方向先增加 , 至
3.3 m 高度断面上达最大均值 ,以后缓慢降低 , 不同高度均值
约为 1 077μm。纤维宽度在树干下部数值大于树干上部。纤
维腔径值是由树干基部向上是减小的。纤维双壁厚度由树干
基部均值的 7.1 μm增大到 5.3 m 位置处均值 8.2 μm 后保持
相对稳定 , 13.3 m 高度以上纤维双壁厚又开始减小。 长宽比
在 9.3 m 以前呈递增趋势 , 15.3 m高度以上长宽比数值下降。
腔径比从树干基部向树冠方向逐渐减小 , 但趋势较缓。由于
纤维腔径值是由树干基部向上减小 , 纤维双壁厚向上先增大
而后保持相对稳定 ,这导致了壁腔比纵向上出现增大 、稳定的
模式。枫杨纤维形态特征值轴向这种变化与树干内幼龄材比
例有很大的关系。因为树冠区茎中木材生理上都是没有成熟
的幼龄材[ 5 , 6] ,相当于树干断面上髓心区域的木材, 故枫杨树干
上部 15.3 m高度以上纤维形态特征值大小类似于表 1 中髓心
区域的 1～ 5 轮范围内的木材。不同之处在于树干顶端近树冠
区域中的木材纤维宽度、腔径小于树干基部的值 , 而纤维长度 、
双壁厚值明显大于树干基部。如树干高度 15.3 m 以上 , 纤维
宽度 、腔径小于25.0、17.2μm , 纤维长度 、双壁厚则大于 900 、7.2μm ,这导致纤维腔径比 、壁腔比和长宽比的相应变化。
表 2　枫杨木材纤维形态的轴向变异
树高
/m
纤维长
度/μm
纤维宽
度/μm
纤维腔
径/μm
纤维双
壁厚/μm
纤维长
宽比
纤维腔
径比
纤维壁
腔比
0.3 1057 27.6 20.5 7.1 38.80 0.74 0.36
1.3 1128 28.0 20.0 8.0 41.10 0.71 0.42
3.3 1174 27.7 19.7 8.0 42.87 0.71 0.43
5.3 1151 27.7 19.5 8.2 42.09 0.70 0.44
7.3 1138 26.7 18.5 8.2 43.26 0.69 0.47
9.3 1150 26.7 18.6 8.1 43.98 0.69 0.47
11.3 1067 26.6 18.5 8.2 40.50 0.69 0.47
13.3 1027 25.7 17.6 8.1 40.49 0.68 0.49
15.3 1058 25.1 17.2 7.9 42.48 0.68 0.48
17.3 975 24.5 16.9 7.6 40.34 0.68 0.48
19.3 915 22.9 15.7 7.2 40.41 0.68 0.48
均值 1077 26.3 18.4 7.9 41.83 0.70 0.45
2.2.2　枫杨木材基本密度
木材密度是强度最佳指标 , 可用于估测木材质量 、物理力
学性质和加工工艺性能 , 是材性育种的重要指标之一[ 7 ～ 9] 。
制浆造纸工业中 , 木材密度大 ,纸浆产量高 。表 3 中枫杨木材
基本密度径向上由髓心向树皮方向和轴向上由树干基部向树
冠方向都呈递增趋势 , 这与 Pashin 总结的许多树种变化模式
一致[ 5] 。髓心附近和树干基部木材基本密度数值总体上明显
低于树干外围部分和树干顶端 ,这与表 1、表 2 中径向和纵向
上纤维壁厚 、壁腔比变化趋势是相一致的 , 因为木材密度与这
二个内部因子是高度正相关的。方差分析表明 ,株内不同生
长轮间和不同高度间木材基本密度差异分别在 α=0.05、α=
0.01水平上显著(表 3中标注的相同字母表示无显著性差异 ,
不同字母表示差异显著),反映出枫杨株内木材性质的不均匀
性及树木生长轮年龄 、树干高度对枫杨木材基本密度的显著
影响。表 3 髓心区域 6个年轮范围内不同高度木材基本密度
变异系数达 11.94%～ 17.98%, 说明这一区域高度间基本密
度差异很大 , 树梢处木材基本密度明显大于树干基部 ,如 0.3
m 高处第 3轮基本密度为 0.269 g/ cm3 ,而 19.3 m 高处第 3 轮
基本密度为 0.467 g/ cm3 , 二者相差达 0.198 g/cm3。树干 7.3
m 以下不同高度径向上木材基本密度变异系数也明显大于树
干 7.3 m以上各高度对应性状值 , 说明树干基部径向上木材
密度均匀性差 、变异性大;树干7.3 m 高度以下 , 髓心区域 1～
5 轮木材密度值明显偏低 ,多在 0.26～ 0.30 g/ cm3 之间。从表
1 中枫杨树高 、胸径速生期均发生在 7 年生前这一早期速生
阶段来看 , 生长早期树木速生对木材密度负面影响很大 , 这与
文献报道的火炬松生长早期速生导致木材密度下降的结果分
析是一致的[ 8] 。表 3 中胸高 1.3 m 位置上基本密度由髓心处
0.261 g/cm3稳定增加到第 8轮的 0.400 g/ cm3 , 之后基本密度
值稳定在 0.390～ 0.425 g/ cm3 , 可见枫杨幼龄材转变为成熟材
发生在第 8 年 ,也就是说枫杨木材幼龄期为 8～ 9 a ,这对枫杨
的采伐和加工利用有一定的指导意义。
2.2.3　热水浸提物含量
木材浸提物主要存在于细胞腔 、细胞间隙和细胞壁微纤
丝间 , 它与细胞壁物质没有直接的化学反应相结合 , 但其含量
高低对木材密度 、木材耐腐性 、木材防腐改性处理 、纸浆蒸煮 、
板材干燥胶合和木材强度等方面均具有一定影响[ 3 , 7 , 9, 10] , 如
在人造板工业中 , 浸提物阻碍木材的渗透性 , 影响胶合剂的有
效着胶和表面涂料的粘附和稳定性 ,还可能与胶合剂反应 , 阻
36 　　　　　　　　　　　东　北　林　业　大　学　学　报　　　　　　　　　　　　　　　第 32 卷
碍胶的聚合固化。表 4表明枫杨热水浸提物含量径向上由髓
心向树皮方向迅速降低 ,第 3 轮后下降趋势平缓 , 以后又缓慢
增加;髓心区域最高 , 均值达6 .04 % , 第8轮最低值为
3.37%。轴向热水浸提物含量随树高增加先迅速下降 ,树干内
3.3 m 高处均值最低 ,为 3.19%;然后缓慢增加 , 树冠附近增幅
变大。径向上以髓心附近含量最高(6.92%), 轴向上以树冠处
含量最高(5.56%),这一变异规律与许多阔叶材树种相似[ 10] 。
其径向和轴向变异系数都较大, 单因素方差分析 、Duncan 检验
显示株内同一高度生长轮间(F=8.31>F0.01=2.36)和高度间(F= 4.71>F0.01=2.496)存在着显著的差异 ,这些表明枫杨热
水浸提物含量株内分布非常不均匀 、变异性很大。
表 3　枫杨株内木材基本密度(g/ cm3)随着高度 、年轮的变化与分析
年轮/ a 树　　　　高
0.3 m 1.3 m 3.3 m 5.3m 7.3 m 9.3 m 11.3 m 13.3 m 15.3m 17.3 m 19.3 m 均值
变异系
数% α=0.05 α=0.01
1 0.313 0.261 0.292 0.265 0.305 0.358 0.307 0.351 0.338 0.374 0.385 0.323 12.96 D D
2 0.323 0.284 0.281 0.262 0.283 0.375 0.333 0.390 0.392 0.413 0.417 0.341 17.09 Cd CD
3 0.269 0.318 0.297 0.298 0.304 0.353 0.382 0.399 0.406 0.428 0.467 0.356 17.98 Bcd BCD
4 0.345 0.338 0.294 0.322 0.365 0.378 0.404 0.404 0.438 0.452 0.457 0.382 14.22 Abc ABCD
5 0.333 0.314 0.325 0.344 0.358 0.416 0.411 0.425 0.463 0.466 0.386 14.90 Abc ABCD
6 0.333 0.358 0.347 0.369 0.386 0.410 0.392 0.418 0.477 0.461 0.395 11.94 Ab ABC
7 0.365 0.367 0.376 0.385 0.394 0.406 0.419 0.450 0.456 0.402 8.45 Ab ABC
8 0.365 0.400 0.375 0.388 0.404 0.426 0.450 0.470 0.462 0.416 9.17 A AB
9 0.380 0.389 0.388 0.394 0.408 0.441 0.445 0.463 0.458 0.419 7.91 A AB
10 0.373 0.388 0.384 0.405 0.432 0.437 0.445 0.501 0.421 10.00 A AB
12 0.375 0.407 0.396 0.411 0.438 0.463 0.467 0.422 8.18 A AB
14 0.405 0.411 0.396 0.412 0.438 0.412 3.85 A AB
16 0.433 0.425 0.441 0.433 1.92 A A
均值 0.355 0.358 0.353 0.355 0.376 0.406 0.405 0.427 0.432 0.432 0.432
变异系数% 11.93 14.42 14.38 15.57 14.46 8.84 12.30 10.38 10.44 8.12 8.74
α=0.05 c bc c c bc ab ab a a a a
α=0.01 B B B B AB AB AB A A A A
表 4　枫杨热水浸提物含量(%)的株内变异与分析
年轮/ a 树　　　　高
0.3 m 1.3 m 3.3 m 5.3m 7.3 m 9.3 m 11.3 m 13.3 m 15.3m 17.3 m 19.3 m 均值
变异系
数% α=0.05 α=0.01
1 4.14 6.84 5.82 5.5 6.52 6.98 6.25 5.28 6.47 5.77 6.92 6.04 14.2 a A
2 3.74 4.99 3.75 4.02 4.34 4.05 3.9 3.66 5.13 4.21 5.32 4.28 13.9 b B
3 4.48 4.13 3.46 3.42 3.78 3.28 3.57 3.6 4.09 4.3 4.6 3.88 11.77 bc B
4 4.65 3.75 3.04 3.03 3.45 3.1 3.13 3.42 3.73 4.54 5.39 3.75 20.98 bc B
5 4.94 3.9 2.98 3.01 3.22 3.09 3.63 3.15 3.92 5.29 3.71 22.04 bc B
6 4.53 3.03 2.81 3.01 3 2.94 3.49 3.54 3.86 5.96 3.62 27.07 bc B
7 4.2 3.38 2.78 3.17 3.23 2.86 3.52 3.48 4.04 5.17 3.58 20.05 bc B
8 3.76 3.46 2.69 2.82 3.2 2.83 3.4 3.53 4.66 3.37 17.99 c B
9 3.43 3.45 2.74 2.92 3.3 3 3.53 4.13 5.41 3.54 22.87 bc B
10 3.58 3.6 2.76 2.8 3.31 3.13 4.41 5.61 3.65 26.07 bc B
12 3.59 3.42 3.27 3.05 3.05 3.63 4.77 3.54 16.68 bc B
14 4.49 3.31 2.48 3.19 3.92 3.48 21.84 bc B
16 5.85 3.68 2.96 4.16 36.21 bc B
均值 4.26 3.92 3.19 3.33 3.69 3.53 3.96 3.94 4.59 5.03 5.56 3.89 18.59
变异系数% 15.84 25.6 26.97 22.74 26.28 33.9 22.54 21.15 20.11 13.95 17.56 17.89
α=0.05 bcd cde e e de de cde cde bc ab a
α=0.01 BCD BCD D D CD CD BCD BCD ABC AB A
2.2.4　木材主要化学成分含量
表 5为枫杨木材主要化学成分含量分析结果 , 纤维素含
量径向上是逐渐增加的 , 木质素和多戊糖含量径向上逐渐减
小的 ,苯醇抽出物含量髓心较高 , 近树皮处较低。纵向上纤维
素含量由树干基部向上是先增加而后减小 , 木质素 、多戊糖 、
苯醇抽出物含量纵向上总的趋势是递增的。枫杨木材主要化
学成分含量变异规律与意杨三个无性系结果是一致的[ 10] 。
2.3　枫杨纸浆材的性能评价
2.3.1　枫杨纤维形态的评价
表 1～ 表 2的结果表明枫杨纤维形态各个指标都能满足
造纸对纤维形态的要求。枫杨在湖北省木材销售 、加工利用
中归于杨木一大类 , 6 年生枫杨与 6 年生不同杨树品系比较 ,
它们的纤维长度近似(表 6)。 国际木材解剖学会规定 , 中级
木材纤维长度为 0.9 ～ 1.6 mm , 表 7 中 4 个地区枫杨第 4 ～ 6
轮后纤维长度都在 0.9 mm 以上。可见 ,枫杨平均纤维长度达
到了中级纤维长度标准 ,其纤维长度在不同生长轮之间 ,尤其
是在成熟材之间(如表 7 中 7～ 9轮后)差异并不悬殊 , 0.9 mm
以上纤维所占比例达到 75%(表 6),纤维频率分布也较匀整。
因此枫杨纤维形态值能够满足纸浆原料的要求。
表 5　枫杨木材主要化学成分含量
样号 纤维素%
木质
素%
多缩戊
糖%
苯醇抽
出物% 备　　注
1 39.05 25.17 23.63 4.70 1～ 3轮
2 42.43 24.17 20.42 5.48 4～ 9轮
3 47.01 24.11 19.94 2.51 10～ 16轮
4 39.56 25.39 22.39 4.88 1～ 6轮
5 41.81 25.08 19.35 5.98 7～ 12轮
6 45.58 24.03 17.79 3.76 13～ 16轮
7 44.27 25.22 14.72 4.74 1.3 m 高度混合样
8 47.58 26.28 17.66 4.24 9.3 m 高度混合样
9 44.05 26.48 19.69 5.28 15.3 m高度混合样
平均值 44.48 25.10 21.39 4.62
变异系数 6.97 3.56 13.77 22.24
2.3.2　枫杨基本密度的评价
木材造纸要求基本密度适宜范围为 0.40 ～ 0.60 g/
cm3[ 9] , 表7不同地区1 8年生枫杨木材基本密度均值为
0.359～ 0.386 g/ cm3 , 表 3 中株内木材基本密数值也较低 , 这
表明枫杨木材基本密度按造纸要求评价稍微有点偏低。意杨
三个无性系 I-72 、69 、6 3杨木材密度加权均值[ 10] 分别
37第 6期　　　　　　　　　　　徐有明等:枫杨生长规律 、材性变异及其纸浆用材适用性评价　　　　　　
为 0.322 、 0.380 、 0.366 g/ cm3 , 枫杨木材密度加权平均值为
0.379 g/ cm3 ,与 I-69 杨近似 ,这说明枫杨与意杨一样仍不失
为一种良好的造纸原料树种。当然 , 也有人认为密度较低的
木材制造的纸张 ,表面平滑度及纤维之间的结合性能更好 ,纸
的表面粗糙度随密度增大而增加 , 较低的密度对造纸的蒸煮
工艺也有利[ 13] , 但毕竟影响到单位面积上生物量干质量和纸
浆得率。因此枫杨选种时应重点考虑提高木材密度值。枫杨
纸浆林培育中 ,其早期速生 、生长量大的特性可在一定程度上
弥补因木材密度低造成的干物质损失。
表 6　枫杨与杨树各品系[ 12] 纤维平均长度的对比
品　种 平均长度/mm 0.9 mm 所占比例%
中林 46杨 0.976 74.1
中林 23杨 0.958 75.4
中林 28杨 0.947 76.0
中林 45杨 0.935 74.3
中林 14杨 1.051 88.9
I-69杨 0.968 77.8
I-214杨 0.897 64.9
健杨 0.980 84.9
沙兰杨 0.863 58.1
I-45杨 0.895 63.4
露伊莎杨 0.947 78.7
西玛杨 1.014 87.3
I-72杨 0.974 76.3
八里庄杨 0.910 71.1
枫杨 0.967 75.0
2.3.3　枫杨木材化学成分和浸提物含量的评价
机械浆由于保留木质素用于制作新闻纸 ,因此它对木材
化学成分含量要求不像化学浆那么高。化学浆造纸需要除去
木质素 , 因此化学浆造纸要求纤维素含量高 、木质素含量低 、
半纤维素含量适中 , 纤维素含量低于 40%, 化学除木质素药
品用量大 、造纸成本高。 表 5 中枫杨木材纤维素含量平均值
为44.48%, 木质素为25.10%、多戊糖为 13.77%,抽出物含量
低 ,因此枫杨木材用于造纸来说还是比较理想的。
表 7　4个地区枫杨木材纤维长度和基本密度的比较
年轮 纤维长度/m宜城 武汉 钟祥 天门
基本密度/g·cm-3
宜城 武汉 钟祥 天门
1～ 3 0.872 0.821 0.737 0.905 0.367 0.309 0.349 0.313
4～ 6 1.033 0.981 0.932 1.081 0.352 0.324 0.360 0.345
7～ 9 1.146 1.000 1.043 1.169 0.363 0.337 0.378 0.358
10～ 14 1.245 1.213 1.084 1.247 0.387 0.356 0.419 0.378
15～ 9 1.320 1.271 1.147 1.294 0.414 0.384 0.384 0.393
均值 1.226 1.174 0.988 1.155 0.386 0.359 0.386 0.370
　　抽出物含量的种类对制浆工艺和设备影响较大 , 如酸性
亚硫酸盐制浆时活性的酚类抽提物可能与木质素缩合 , 从而
阻碍木质素的脱除 ,增加制浆药物的消耗 , 阻碍制浆反应的进
行 ,降低纸浆的产浆率和质量 , 甚至严重腐蚀制浆设备;同时
纸料中树脂类抽提物含量高时 ,容易产生粘网 、粘毛毯和粘缸
现象 ,影响正常生产 , 降低纸张质量。枫杨木材材质轻软 , 其
浸提物不含有树脂类和酚类化合物 , 主要是淀粉类 、糖类 , 很
易用热水抽提出来 ;表4中枫杨热水浸提物平均含量为
3.89%, 表 5中苯醇浸提物平均含量为 4.62%, 均低于大叶
桉(Eucalyptus robusta , 6.13%)、毛泡桐(Paulownia tomentosa , 13.
02%)和毛白杨(Poplus tomentosa , 4.44%～ 4.76%)等 , 而略高
于响叶杨(P.adenopoda , 2.47%)、加杨(P.canadensis , 2.22%～ 3.20%)、青杨(P.catayana , 3.20%)和美杨(P.nigra , 2.
65%)等[ 14] 。从这点来看 ,枫杨木材浸提物含量较低 , 用于制
浆造纸来说应是有利的。
3　结论
枫杨树高 、胸径连年生长量均遵循先增后降的规律。树
高高峰期为第 5 年 ,达 3.5 m , 平均生长量与连年生长量相交
于第 7 年 , 11 a后树高连年生长量在 0.5 ～ 0.6 m , 并趋于减
小。胸径最快生长期在 6～ 7 a , 生长量最大达 2.11 cm ,平均
生长量最大值发生在 8～ 10 a;胸径平均生长量 、连年生长量
的曲线相交于第 9 年 , 整个生长期内胸径生长都维持较高水
平 , 变化范围在0.62～ 2.11 cm 之间。材积连年生长量和平均
生长量随着树龄的增大而呈直线增加 , 18 年生枫杨人工林远
没有达到数量成熟 , 材积生长量处于旺盛的生长期。有必要
根据其林分密度和经营情况从数量成熟 、经济成熟和材性的
工艺成熟等方面进一步研究其最佳主伐林龄。
纤维长度和纤维长宽比径向上由髓心向树皮方向逐轮递
增 , 纤维宽度 、腔径 、双壁厚和壁腔比先逐轮增加 , 至 11 轮达
到最大值 , 然后稍有降低;腔径比则由髓心向树皮方向逐渐降
低 , 第 9轮后基本稳定。轴向上纤维长度由树干基部向树冠
方向先增加 , 至 3.3 m 高度断面上达最大均值 , 以后缓慢降
低;纤维宽度树干下部大于树干上部 ,纤维腔径值是由基部向
上减小的 , 双壁厚度由基部向上先增大而后保持相对稳定 , 树
干上端纤维双壁厚又开始减小;腔径比从基部向树冠方向逐
渐减小 , 但趋势较缓;壁腔比纵向上出现增大 、稳定的模式。
枫杨木材基本密度径向上由髓心向树皮方向和轴向上由树
干基部向树冠方向都呈递增趋势;枫杨木材幼龄期为8～ 9 a。
枫杨木材纤维素含量径向上是逐渐增加的 ,木质素 、多戊
糖 、苯醇抽出物含量径向上逐渐减小的;纵向上纤维素含量由
树干基部向上是先增加而后减小 , 木质素 、多戊糖 、苯醇抽出
物含量纵向上总的趋势是递增的;浸提物由髓心向树皮方向
先迅速降低至最小 , 而后缓慢增加;轴向热水浸提物含量随树
高增加先迅速下降 , 后缓慢增加。
从枫杨纤维形态 、基本密度 、木材主要化学成分含量和浸
提物含量等材性指标来看 , 枫杨是适宜的纸浆材造林树种。
大力推广枫杨纸浆林培育工作 ,不仅可以缓和湖北省江汉平
原森林资源供给矛盾 , 而且可以保护和利用现有植物基因资
源 , 避免因大力发展意杨单一树种可能带来的病虫害爆发造
成的巨大损失。由于枫杨木材密度值较低 , 其选种和育种计
划应重点考虑提高木材密度。
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