全 文 ：大叶栎人工林木材纤维形态变异研究
莫家兴 1 ,梁宏温 1 ,黄寿先 1＊ ,李俊真2 ,郭应泽 1 ,董民利 1
(1.广西大学林学院 ,国家林业局中南速生材繁育重点实验室 ,广西南宁 530004;2.广西高峰林场 ,广西南宁 530001)
摘要　[目的]探讨大叶栎人工林木材纤维形态的变异规律。 [方法]以大叶栎 23年生人工林为材料 ,测定纤维的长度、宽度 、腔径、双壁
厚、长宽比、壁腔比 ,分析大叶栎木材纤维沿树干高度和随年轮的变异规律。 [结果]大叶栎人工林木材纤维长度、宽度、腔径、双壁厚和
长宽比、壁腔比分别变化在 1 098.2～ 1 224.6、24.22～ 26.38、15.95～ 17.02、8.26 ～ 9.36μm和 43.37 ～ 51.12、0.521 ～ 0.555,平均值分别
为 1 156.2、25.43、16.56、8.87μm和 46.01、0.540。纤维长度、长宽比和壁腔比随树干高度增加呈下降趋势 ,随年轮的增加呈增加趋势。
[结论]大叶栎人工林木材纤维能满足纤维工业原料的要求 ,是一种较好的纸浆工业用材。
关键词　大叶栎;人工林;木材纤维形态;变异
中图分类号　S792.189　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2010)22-12054-03
VariationofWoodFiberMorphologyinCastanopsisfissaPlantation
MOJia-xingetal　(ColegeofForestry, GuangxiUniversity, KeyLaboratoryforBreedingFast-growingTreeinCentralSouthChinaofState
ForestryAdministration, Nanning, Guangxi530004)
Abstract　[ Objective] ThestudyaimedtodiscussthevariationofwoodfibermorphologyinCastanopsisfissaplantation.[ Method] Withwood
fromCastanopsisfissaplantationfor23-yearold, fiberlength, fiberwidth, lumendiameter, doublewalthickness, theratiooflengthtowidth,
theratioofwallthicknesstolumendiameterwastested.Variationofwoodfibermorphologywiththediferentheightofstemandannualringwas
discussed.[Result] Fiberlength, fiberwidth, lumendiameter, doublewalthickness, theratiooflengthtowidthandtheratioofwalthickness
tolumendiameterofwoodfromCastanopsisfissaplantationvariedfrom 1098.2μmto1224.6μm, 24.22μmto26.38μm, 15.95 to17.02μm,
8.26μmto9.36μm, 43.37to51.12and0.521to0.555respectively, andtheaverageoffiberlength, fiberwidth, lumendiameter, doublewal
thickness, theratiooflengthtowidthandtheratioofwalthicknesstolumendiameterwas1156.2μm, 25.43μm, 16.56μm, 8.87μm, 46.01
and0.540.Fiberlength, theratiooflengthtowidthandtheratioofwalthicknesstolumendiameterdecreasedwithheightandincreasedwith
growthring.[ Conclusion] WoodfiberfromCastanopsisfissaplantationcanmeetthedemandsoffibermaterialandissuitableforpaperandpulp
industry.
Keywords　Castanopsisfissa;Plantation;Woodfibermorphology;Variation
基金项目　广西自然科学基金(桂科字 0542024);广西 “十五 ”林业科
技项目(林科字 2002[ 18] )。
作者简介　莫家兴(1982-),男 , 广西来宾人 ,硕士研究生 , 研究方向:
林木遗传改良。 ＊通讯作者 , E-mail:huangshouxian@ 163.
com。
收稿日期　2010-04-06
　　大叶栎(Castanopsisfisa)又名黧蒴栲 、闽粤栲 ,属壳斗科
栲属植物 ,为南亚热带常绿阔叶速生树种 ,自然分布于福建 、
广东 、云南 、广西及贵州 、湖南 、江西南部等 27°N以南的地
区 ,垂直分布于海拔 600 m以下的丘陵山地 [ 1] 。该树种适应
性强 、生长快 ,可长期萌芽更新 [ 2] 。笔者以广西平果县海明
林场 23年生的大叶栎人工林为对象 ,研究其木材纤维形态
性状的变异规律 ,旨在为大叶栎人工林培育和木材的开发利
用提供科学依据。
1　材料与方法
1.1　材料　试验材料来自广西平果县海明林场 23年生的
大叶栎人工林 ,海明林场位于 108°18′～ 107°53′E、23°12′～
23°54′N,年平均日照时数为 1 682.6 h,年平均气温为 21.5
℃,极端高温为 40.9 ℃,极端低温为 -1.3 ℃,年无霜期长达
345 d,年平均降雨量为 1 356 mm。土壤主要为第四纪红土
母质 、砂泥岩和铁质砂泥岩发育而成的砖红壤。
1.2　方法
1.2.1　试样采集。试材采集按照国家标准《木材物理力学
试材采集方法 》(GB1927-97)[ 3] ,在试验林地内 ,按林木径级
大小分布的情况 ,选取树龄相同的样木共 5株 ,其中优势木 1
株(胸径 32.1 cm、树高 21.5 m)、中等木 3株(胸径 20.4 ～
25.6cm、树高 19.1 ～ 20.4 m)、被压木 1株(胸径 16.4cm、树
高 18.1 m)。将所选样木伐倒 ,在离伐根不同高度锯取圆盘 ,
圆盘厚度 5cm,标明其南北向 、样木号 、圆盘位置。圆盘经刨
光后 ,在其东 、南 、西 、北 4个方向上分别标明各生长轮的位
置 ,作为木材纤维解剖特征测定的试样。
1.2.2　试样制作 。从各样木各个圆盘的北向位置取宽约 10
mm的木条。将试样劈成火柴杆大小 ,放入试管中 ,贴上标
签 ,待分离。
1.2.3　木材纤维的分离 。木材纤维分离采用过氧化氢 -冰
乙酸法 [ 3] 。
1.2.4　木材纤维形态的测定 。利用北京泰克仪器公司生产
的生物显微图像分析系统测定纤维的长度 、宽度和腔径 ,每
个试样测定 50个纤维细胞。
2　结果与分析
2.1　大叶栎木材纤维形态性状平均值及其变动系数　由表
1可知 ,大叶栎木材纤维的平均长度为 1156.2μm,不同径级样
木纤维长度的变化幅度为 1 098.2 ～1 224.6μm。以优势木的
纤维长度较长 ,中等木的次之 、被压木的较短 ,优势木的纤维长
度比中等木和被压木的纤维分别长 6.86%和 11.51%。根据国
际木材解剖学家协会理事会(1937年)公布的木纤维长度分级
标准 ,大叶栎木材纤维长度属中等木材纤维长度(900 ～ 1 600
μm)[ 4] 。大叶栎木材纤维的平均宽度和双壁厚分别为 25.43
和 8.87μm,不同径级样木纤维宽度和双壁厚的变化幅度分别
为 24.22 ～26.38和 8.26 ～9.36μm。以中等木和被压木的较
大 ,优势木的较小 ,中等木的纤维宽度和双壁厚的平均值比优
势木的分别大 8.92%和13.32%。大叶栎木材纤维的长宽比和
壁腔比的平均值分别为 46.01和 0.540,不同径级样木的变
化幅度分别为 43.37 ～ 51.12和 0.521 ～ 0.555。长宽比以优
势木的最大 ,而壁腔比则以中等木的最大。大叶栎木材纤维
责任编辑　张杨林　责任校对　傅真治安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2010, 38(22):12054-12056
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2010.22.149
腔径平均值为 16.56 μm,不同径级样木的变化幅度为 15.95
～ 17.02 μm,以中等木最大 ,优势木最小。
2.2　大叶栎木材纤维形态沿树干高度的纵向变异(以 20生
长轮为例)
2.2.1　纤维长度沿树干高度的变化规律。当树干高度为
0～ 3.6 m时 ,大叶栎木材纤维长度随树干高度的增加而增
加 ,从 3.6m起 ,随树干高度的增加呈递减趋势。其变化相
对平稳 ,纤维平均长度以树干高度为 3.6 m处的最长 ,达
1 416μm;树干顶端处的纤维最短 ,只有 994μm(表 2)。
2.2.2　纤维长宽比沿树干高度的变化规律 。大叶栎木材纤
维的长宽比总体上随着树干高度的增加而波动地减小 。最
大值出现在树干高度 9.6 m处 ,为 57.05,最小值则出现在树
干顶端 ,为 46.77(表 2)。
2.2.3　纤维壁腔比沿树干高度的变化规律 。大叶栎木材纤
维壁腔比整体是随着树干高度的增加而平缓地减小 ,以树干
高度 0 ～ 11.6 m的波动幅度比较平稳。其最大值出现在树
干高度 5.6 m处 ,为 0.548;最小值出现在树干的最顶端 ,为
0.494(表 2)。
表 1　不同径级大叶栎木材的纤维尺寸
Table1　FibersizeofdiferentdiameterclassesofCastanopsisfissa
样木
Sampletrees
纤维长度
Fiberlength
平均值∥μm
Average
变异系数∥%Coeficientofvariation
宽度Width
平均值∥μmAverage
变异系数∥%Coeficientofvariation
腔径Lumendiameter
平均值∥μmAverage
变异系数∥%Coeficientofvariation
优势木 Superiortrees 1 224.6 2.60 24.22 1.39 15.95 1.22
中等木 Intermediatetrees 1 146.0 1.04 26.38 1.35 17.02 1.65
被压木 Suppressedtrees 1 098.2 2.66 25.68 1.18 16.70 1.13
平均值 Average 1 156.2 2.10 25.43 1.30 16.56 1.33
样木Sampletrees
双壁厚Doublewalthicknes
平均值∥μmAverage
变异系数∥%Coeficientofvariation
长宽比Theratiooflengthtowidth
平均值Average
变异系数∥%Coeficientofvariation
壁腔比Theratioofwalthicknesstolumendiameter
平均值Average
变异系数∥%Coeficientofvariation
优势木 Superiortrees 8.26 1.99 51.12 1.69 0.521 1.30
中等木 Intermediatetrees 9.36 1.57 43.52 1.54 0.555 1.71
被压木 Suppressedtrees 8.99 1.90 43.37 2.34 0.543 1.57
平均值 Average 8.87 1.81 46.01 1.85 0.540 1.53
表 2　大叶栎第 20生长轮木材纤维长度、长宽比和壁腔比沿树干高度
的变化
Table2　Theheightvariationoffiberlength, theratiooflengthto
widthandtheratioofwalthicknesstolumendiameterof
the20th growthringinCastanopsisfisa
树干高度Heightoftrunk∥m
纤维长度Fiberlengthμm
长宽比Ratiooflengthtowidth
壁腔比Ratioofwalthicknesstolumendiameter
0 1 336 55.00 0.544
1.3 1 342 56.14 0.547
3.6 1 416 53.85 0.535
5.6 1 286 51.65 0.548
7.6 1 274 56.43 0.534
9.6 1 267 57.05 0.543
11.6 1 245 53.92 0.540
13.6 1 098 52.73 0.560
15.6 1 101 49.81 0.531
17.6 994 46.77 0.494
2.2.4　纤维形态与树干高度的回归分析 。以树干高度为自
变量 ,纤维长度 、长宽比和壁腔比为因变量作一元线性回归
分析 ,其回归方程及相关系数见表 3。由表 3可知 ,大叶栎木
材的纤维长度和长宽比与其树干高度的相关性达到显著水
平 ,而壁腔比与树干高度的相关性不显著。
2.3　大叶栎木材纤维形态的径向变异　以树高 1.3 m处圆
盘的测定结果分析大叶栎木材纤维形态随年轮的径向变异
规律 , 23年生大叶栎不同生长轮木材纤维形态的测定结果见
表 4。
表 3　纤维形态(y)与树干高度(x)的一元线性回归分析结果
Table3　Analysisresultsofunitarylinearregresionequationbetween
fibermorphology(y)andtrunkheight(x)
纤维形态Subjectsoffiber
一元线性回归方程Unitarylinearregressionequation
相关系数Corelationcoeficient(R)
显著性检验(F值)Significancetest(Fvalue)
长度 Length y=1 046-19.792x 0.911 36.87＊
长宽比 y=56.41-0.357x 0.668 22.36＊
Ratiooflength
towidth
壁腔比 y=0.498 6-0.004 3x 0.325 3.58
Ratioofwall
thicknessto
lumendiameter
　注:＊指达 0.05显著水平;＊＊指达 0.01显著水平。表 5同。　Note:＊means0.05significantlevel;＊＊ means0.01significantlevel;
ThesameasTable5.
2.3.1　纤维长度随年轮的变化规律。自髓心向外 ,大叶栎木
材纤维长度随年轮的径向分布是随着年轮数的增加而增加 ,
第 2轮的最短 ,仅为 1 013 μm;最长纤维出现在第 18轮 ,其
长度为 1 225μm(表 4)。
2.3.2　纤维长宽比随年轮的变化规律 。大叶栎木材纤维长
宽比随年轮的径向分布规律 ,自髓心向外 ,纤维长宽比随着
年轮数的增加而增大 ,最大值出现在第 16轮 ,为 48.16;最小
值出现在第 2轮 ,为 41.83(表 4)。
1205538卷 22期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　莫家兴等　大叶栎人工林木材纤维形态变异研究
表 4　大叶栎木材纤维长度、长宽比和壁腔比随年轮的变化
Table4　Variationoffiberlength, theratiooflengthtowidthandthe
ratioofwalthicknesstolumendiameterofCastanopsisfissa
woodwiththegrowthrings
年轮∥年Growthring
纤维长度∥μmFiberlength
长宽比Ratiooflengthtowidth
壁腔比Ratioofwalthicknesstolumendiameter
2 1 013 41.83 0.490
4 1 081 43.03 0.507
6 1 105 44.44 0.526
8 1 149 47.26 0.538
10 1 172 46.88 0.552
12 1 181 45.62 0.534
14 1 180 46.07 0.539
16 1 188 48.16 0.554
18 1 225 48.06 0.558
20 1 223 47.95 0.564
22 1 199 46.73 0.574
2.3.3　纤维壁腔比随年轮的变化规律。自髓心向外 ,其纤维
壁腔比随着年轮数的增加而增大 ,其变异曲线呈现 2段式增
加 ,最大值出现在第 22轮 ,为 0.574;最小值出现在第 2轮 ,
为 0.490(表 4)。
2.3.4　纤维形态与年轮的回归分析 。以年轮为自变量 ,纤维
长度 、长宽比和壁腔比为因变量作一元线性回归分析 ,其回
归方程及相关系数见表 5。由表 5可知 ,大叶栎木材的纤维
长度 、长宽比和壁腔比与年轮的相关性均达到极显著水平。
3　结论与讨论
(1)大叶栎人工林木材纤维长度 、宽度 、腔径 、双壁厚和
长宽比 、壁腔比分别变化在 1 098.2 ～ 1 224.6、24.22 ～
26.38、15.95 ～ 17.02、8.26 ～ 9.36 μm和 43.37 ～ 51.12、
0.521 ～ 0.555,平均值分别为 1 156.2、25.43、16.56、8.87
μm和 46.01、0.540。大叶栎木材平均纤维长度略大于尾巨
桉 [ 5] 、巨桉 [ 6]和杨树 [ 7-8] ,属于中等纤维长度 ,其纤维长宽
比和壁腔比也能满足纤维工业原料的要求 ,是一种较好的
纸浆工业用材。
表 5　纤维形态(y)与年轮(x)的一元线性回归分析结果
Table5　Analysisresultsofunitarylinearregresionequationbetween
fibermorphologyandgrowthring
纤维形态Fibermorphology
一元线性回归方程Unitarylinearregressionequation
相关系数Corelationcoeficient(R)
显著性检验(F值)Significancetest(Fvalue)
长度 Length y=1 049.964+8.836x 0.998 38.90＊＊
长宽比 y=42.946+0.255x 0.777 16.20＊＊
Ratioof
lengthtowidth
壁腔比 y=0.498+0.003x 0.912 50.16＊＊
Ratioof
wallthickness
tolumendiameter
　　(2)大叶栎人工林木材纤维长度 、长宽比和壁腔比随树干
高度增加呈下降趋势 ,随年轮的增加呈增加趋势。这与尾巨
桉 [5] 、杨树 [8] 、颤杨 [ 9] 、展叶松 [ 10]纤维形态树内变异规律相似。
参考文献
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(上接第 11999页)
表 1　目测识别与系统识别检测对比结果
Table1　Thedetectioncomparisonresultsofvisualmeasurementiden-
tificationandsystemidentification
米粒类型Typesofricegrains
目测识别结果Resultsofvisualmeasurementidentification∥粒
系统识别结果Resultsofsystemidentification粒
识别率Identificationrate∥%
垩白米粒 123 118 95.93
黄粒米 179 170 94.97
裂纹米粒 159 150 93.05
残缺米粒 172 158 93.05
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12056 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010年