全 文 ：第 2卷 第 4期
1 9 94年 7月
东 北 林 业 大 学 学 报
JOUR A N LO FNT R OHEA ST FOR E ST RY U NI R E V SY T I
VOI
.
2 2 N o
.
4
J ul
.
1 9 94
铜钱树木材纤维形态特征
和组织比量变异的研究
费 本 华
(安 徽 农 业 大 学 )
[摘 要 ]研究 T铜钱树 ( a Pi l ur us h em s lV . ea n usR ed h .)木材纤维形态
特征 、 组织比量及变异规律 。 纤维形态特征及其变异规律为 :纤维长度 0 .94 0 3
m m
, 宽度 12 . 127 拜m , 胞壁厚 5 . 24 9 # m , 腔径 6 . 729 # m , 长宽比 74 . 6 , 壁腔比
0
.
78
。 在径向 , 纤维长度 、 宽度 、 胞壁厚 、 长宽比 、 壁腔比都不同程度地随轮
龄逐渐增加 , 而腔径为递减 , 约在 14 年后均变缓 , 纤维长度与生长轮年龄呈二
次抛物线关系 , 回归系数 ; 在 0 . 62 以上 ; 在纵向 , 纤维长度 、 宽度 、 胞壁厚和
壁腔比均自基部向上逐渐减小 , 而腔径和长宽比为递增 。 组织比量及其变异规
律 为 : 纤 维比量 69 . 4% , 导管比量 n . 4% , 木射线比量 16 . 9% , 薄壁组织比量
2
.
3%
。 在径向 , 随轮龄的增大纤维比量初始为递增 , 导管 、 木射线和薄壁组织
比量初始为递减 , 这些变化约在 14 年后逐渐变缓 ; 在纵向 , 纤维和木射线比量
自基部向上逐渐减小 , 而导管和薄壁组织比量逐渐增加 。 铜钱树幼龄期为 14 年
左右 。 利用木材解剖特征变异规律及解剖特征与材性关 系可 以进行材性预测 。
关键词 : 纤维解剖特征 ; 组织比量 ; 变异规律 ; 幼龄材 ; 材性预测
分类号 : 5 78 1 . 3
铜钱树 ( aP il u ur : he 脚 sl ey a n us R e h d . ) 系鼠李科 , 分布较广 , 材质优良 , 为石灰岩
山地重要指示树种和先锋造林树种 , 能改良石灰岩山地土壤条件 , 作为造林树种有一定
的推广价值 。 作者已对该树种木材物理力学性质进行了研究 〔 ” 。 为了更好地开发和利用
这个树种 , 为造纸工业提供较好 、 强度较大的 (如按树 ) 阔叶树材原料 , 为该树种的材
性改良提供科学依据 , 本文对铜钱树木材纤维形态特征和组织比量进行了系统研究 。
收稿日期 : 19 4年 l 月 。
本篇责任编辑 : 张 玉 。
东 北 林 业 大 学 学 报 第 2卷
材料与方法
1
.
1材料
试材采自安徽滁县琅哪山林场阔叶人工林 。 海拔 0 8一 10 m, 树高 13 一 巧 m 。 胸
径 巧 ~ 20 c m , 树龄 41 一 50 a 。 选择标准木 3株 , 树木伐倒后 , 分别自树高 0 . 3 、
1
.
3
、
3
.
3
、
5
.
3 m 和 7 . 3 m 处截取 10 e m 厚圆盘各一个 , 共 15 个 。
1
.
2 方法
在采集的每个圆盘上 , 沿南北方向 , 各锯解 2 c m x 2 c m 的试条两个 , 作为纤维形
态和组织比量测定之用 。 将用于纤维形态特征测定的试条 , 逐年劈成火柴杆大小 , 分别
置于试管中 , 用铬酸一硝酸离析法离析后 , 在光电投影佼下即可测定纤维宽度 、 胞壁厚
度和胞腔直径 (在 科O倍显微镜下进行 ) 。 每个年轮重复至少 30 次 。
将用于组织比量测定的试条 , 切成小块 , 放人 20 % 过氧化氢和 80 % 冰乙酸等量混合
液中软化至可切片为止 , 然后将切好的切片按甘油一二甲苯法 〔 2 ’ 做成永久切片。 将已制
好的切片置于显微镜下 , 用点计数法 ` 8 ’ 测计组织比量 。 数据处理在 BI M 一 P cx t 计算机
上进行 。
2 结果分析
2
.
1 纤维形态特征
2
,
1
.
1 纤维形态特征指标
测得铜钱树木材纤维形态特征各指标见表 1, 纤维长度为 0 . 904 3 m m , 在阔叶树材中
居中等 〔 3 ’ , 长宽比为 74 . 6 , 大于 60 , 壁腔比 0 . 78 , 小于 l , 适合作为造纸纤维原料 〔 ” 。
表 1 铜钱树木材纤维形态特征
纤维长度 /m m 纤维宽度 / 召 m 双壁厚 Z“ m 腔径 / 鲜 m 长宽比 壁腔比
0
.
9() 4 3 12
.
12 7 5
.
2 4 9 6
.
7 2 9
2
.
1
.
2 纤维形态特征变异
取 3株样木胸高 1 . 3 m 处纤维形态特征测定结果 , 求南北方向均值 , 由髓心向外绘
制变异曲线 , 见图 1 。 由图 l 可 以看出 , 铜钱树木材 自髓心向外 , 纤维长度先逐渐增
加 , 约 14 年后变化逐渐平稳 , 符合阔叶树材径向变异的一般规律 〔 9 ’ 。 纤维长度与生长
轮年龄之间呈二次抛物线关系 (表 2) , 在 : 二 0 . 01 水平上显著 , 回归系数 ; 都大于 0 . 62 ,
这说明纤维长度的变化主要取决于生长轮年龄 。 纤维宽度初始略有增加 , 之后一直较为
平稳 ; 胞壁厚度初始增加较快 , 约 14 年后趋于平稳 , 但略有波动 , 从变化幅度可以看
出 , 弦壁变化比径壁要稳定得多 , 因此 , 测定胞壁厚度时 , 以测定弦壁为宜 。 胞腔直径
自髓心向外初始逐渐减小 , 约 14 年后逐渐变缓 , 近树皮处略有回升 ; 长宽比初始逐渐增
加 , 约 14 年后趋于平稳 ; 壁腔比初始增加缓慢 , 约 14 年后逐渐平稳 , 略有波动 。 从纤
第 4期 费本华 :铜钱树木材纤维形态特征和组织 比量变异的研究 63
卜 e l se s |`了 Où、曰 nù五酬侧
五侧事
`卜 /一《 了汀二
3 L/
魏`、州翻日险刻离日魏ù侧
5 0
日、事侧
维形态特征的变异规律中可以看出 , 铜钱
树木材约在 14 年时 , 开始进入成龄期生
长 , 14 年前处于幼龄期生长阶段 。
铜钱树木材自基部向上 、 纤维形态特
征纵向变异也十分明显 。 纤维长度自基部
向上逐渐减小 , 最大值在树高 1 . 3 m 以下
接近树皮位置 , 与中条山山杨 〔礴 ’ 有相似结
果 ; 纤维宽度 自基部向上逐渐减小 , 但变
幅不大 ; 胞腔直径在树高 3 . 3 m 以下处于
较平稳状态 , 3 . 3 m 向上逐渐增加 ; 胞壁
厚度和壁腔比自基部向上逐渐减小 ; 长宽
比自基部向上呈增加趋势 。
2
.
2 木材组织比量
2
.
2
.
1 木材组织 比量的测定
木材组织 比量主要是研究木才显微构
造的数量特征 。 把木材构造分子的数量特
征与木材材性联系起来 , 找出解剖特征与
木材材性之间的规律性 , 是研究树木生长
的变异规律及材性预测的重要手段 〔 5 ’ 。
组织比量的研究 , 国外开展较早 , 国
内近年来也做了不 少工作 〔 5 一 7 ’ , 但在
年轮数
图 1 纤维形态特征径向变异
表 2 铜钱树木材纤维长度与生长轮年龄的二次回归
编 号
Y = 月+ B X + C兔尸2
A B C
回归系数 r
显著性检验
OF
.
0 1(0 0 5)
2 9一 N 一 0 . 3 0 . 7 10 39 7 7 1 . 5 15 7 2 一 2 . 36 1 0 9 7 0 . 83 1 8 8 5
均方比 F
4 7
.
4 87 3 3二 5 . 7 8
E一 0 2 E一 0 4
2 9一 N 一 1 . 3 0 . 6 5 9 5 1 1 8 2 . 0 6 7 3 8 2 一 3 . 3 74 0 7 8 0 . 83 0 3 5 8 0 9 0
.
34 8 5 1二 5 . 7 8
E 一 0 2 E一 0 4
2 9一 N 一 3 . 3 0 . 7 3 7 6 0 7 7 1. 4() 9 56 5 一 2
.
4 8 6 3 16 0
.
76 4 5 8 0 6 4
.
6 20 13二 6 . 1 1
E 一 0 2 E一 0 4
29一 N 一 5
.
3 0
.
69 3 3 0 7 2 2
.
4 0 6 7 3 9 一 5 . 64 0 4 86 0
.
6 6 0 5 6 8 8 5 0
.
1 89 7 4
.
6
.
5 1
E一 0 2 E一 0 4
3 0一 S 一 0 . 3 0 . 79 4 85 1 1 . 7 33 6 88 一 2 . 6 9 2 7 6 2 0 . 7 33 5 8 0 3 36
.
0 2 1 2 8二 5 . 7 2
E一 0 2 E一 0 4
3 0一 S 一 1. 3 0 . 7 1 3 6 1 3 6 2 . 3 2 0 30 6 一 3 . 8 0 3 5 9 5 0
.
8 50 0 3 1 5
5 3
.
7 56 2 5二 5 . 8 5
E一 0 2 E一 0月
64东 北 林 业 大 学 学 报 第 2卷
续表 2
Y =月 + BX+ C万 2
C A B
显著性检验
编 号 回归系数 r均方比 F凡 .0 1(0 0 5 )
0 3一 S一 3.0 3.7 8 8 38 4 1 1.5 8 3 6 6 6一 3. 48 30 870 .0 7 2 5 5 1 62 8
.
0 5 52 1二 6.0 1
E一 0 2 E一 0 4
0 3一 S一 5 . 30 .7 3 12 5 12 6.2 7 65 48一 6.55 60 30 .7 9 4 3 6 62 9
.
0 0 9 7 5二 7 .5 6
E一 0 2 E一 0 4
2 3一 N一 0 .0 3
.
72 7 2 92 9 5 5 1 3 6 6一 3.7 5 140 1
.
7 9 5 5 4 3 3
2 4
.
0 9 9 8 3二 6. 1 1
E一 0 2 E一 0 4
32一 N一 1. 30 . 60 45 665 3
.
2 19 8 15一 6
.
7 72 7 5 10
.
7 8 1 6 6 6592
.
19 5 4 6二 6.2 3
E一 0 2 E一 0 4
32一 N一 3. 30 . 67 3 348 3 3.2 49 9 6 6一 8
.
0 2 9 8 3 3 6
.
2 61 372 3
42
.
5 8 1 1 6二 6.0 7
E一 0 2 E一 0 4
2 3一 N一 5 .0 3
.
7 3 12 5 1 62
.
2 7 5 8 4 6一 6.0 5 5 60 3.8 64 18 4 32 9
.
9 70 0 5二 7 .5 6
E一 0 2 E一 0 4
木材组织比量的变异方面研究 , 未见报道 。 作者通过对铜钱树木材组织比量的测定 , 为
木材组织比量的变异性及其与材性关系提供理论依据 。 从表 3 中可 以看出 , 纤维比量最
大 , 高于阔叶树材的平均指标 〔 ’ 〕 , 导管比量次之 , 薄壁组织比量最小 , 这是因为铜钱树
为散孔材 , 管孔小而稀之缘故 。
表 3 铜钱树木材组织比量
1010
株号
LW 0 0 29
树高 /m 导管比量 % 纤维比量 % 木射线比量 % 薄壁组织比量 % 合计
0
.
3
3
.
3
8
.
0
1 l
.
L
14
.
4
7 1
.
7
7 1
.
1
17
.
9
6 8
.
2
巧 . 8
巧 . 3
2
.
4
2
.
0
2
.
1
7
.
3 14
.
7 6 7
.
7 15
.
6 2
.
0 1 0 0
0(
é`。1.1`1.,`
1,7L W 00 30 0
.
3 9
.
8
7
.
2
2
.
8
2
.
4
3
.
3 9
.
8 7 2
.
5 巧 . 5 2 . 2
7
.
3 10
.
2 7 1
.
4 16
.
8 1
.
6 1 0 0
1010
八。口ū汀了2么LW 0 0 3 2 0 . 3
3
.
3
19
.
9
18
.
6
17
.
3
7
.
3 18
.
8 63
.
5
,
16
.
5 1
.
2 10 0
三株平均 1 1. 4 6 9 . 4 16 . 9 2 . 3 10 0
2
.
2
.
2 组织比量的变异
第 4期 费本华 :铜钱树木材纤维形态特征和组织比量变异的研究
将 3株样木胸高 1 .3 m处组织 比量自髓心向外绘制曲线 。 见图 2。 从图 2中可以看
… 户 ~ ~、 .户 z三 ~介认一
— L W加 29一 一 一 L W o3 0
. .t之 .、、、,. .卜I.-kIIL日l|’rL
807614嘲习妇洲亥
120786
喇旧枷眯
潮妞翁翔关
出 , 自髓心向外 , 纤维比量初始逐渐增
加 , 约 14 年后变化趋于平稳 ; 导管比量
初始逐渐减小 , 约 14 年之后处于平稳状
态 , 接近树皮时略有回升 , 薄壁组织比量
与之有相似结果 ; 木射线比量初始递减 ,
约 14 年后 又增加 , 之后变缓 , 略有下
降 。 总之 , 各组织 比量在约 14 年之后 ,
都趋于稳定状态 。
组织比量纵向变异研究 , 国内几乎是
空白 〔 7 ’ 。 通过对 3 株样木不同高度取样
分析 , 结果表明 , 自树基部向上 , 纤维比
量呈减小趋势 (见表 3) 。 由于木纤维是
阔叶树材的主要组成部分 , 作者在研究铜
钱树木材物理力学性质纵向变异时 , 得出
结果是自基部向上 , 主要物理力学性质呈
递减趋势 , 这说明纤维比量与木材主要物
理力学性质的纵向变化是相一致的 。 木射
线比量向上也呈减小趋势 , 只有对木材力
学性质来说处于次要地位的导管比量和薄
3陈
2
}廷》 乡抓铸` ,
嘲五彩骊酬橄
10 20 30 40 50
年轮数
图 2 铜钱树木材组织比量径向变异
壁组织比量向上是增加的 。 因此 , 可以根据组织比量的变化 , 来预测木材的物理力学性
质 。
2
.
2
.
3 组织比量与纤维形态间的关系
对组织比量各指标 、 纤维形态特征各指标及基本密度进行相关分析 , 得相关矩阵于
表 4 。 从表 4 中可以看出 , 组织比量各指标之间 , 纤维比量和导管比量有较密切的负相
关 , 相关系数为 一 0 . 86 1 4 , 其它比量之间相关不大 。 纤维形态特征各指标中 , 纤维宽度
与胞壁直挂之间有较强的正相关 , 相关系数为 0 . 720 1 , 其它各特征之间关系不明显 。 组
织 比量与纤维形态特征各指标之间 , 以纤维宽度和纤维比量之间存在较明显的正相关 ,
相关系数为 0 . 658 7 , 其次是纤维长度与纤维比量 , 相关系数为 0 . 592 4 。
木材基本密度与纤维长度之间存在较明显的正相关 , 相关系数为 0 . 539 0 , 与轴向薄
壁组织比量之间存在较强的负相关 , 相关系数为 一 0 . 86 1 4 。 这说明纤维形态特征及木材
组织比量直接影响木材材性 , 通过解剖特征的变异研究 , 可以预测生长过程中木材质量
的变化 。
3 结论
.3 1 铜钱树木材的纤维形态特征为 : 纤维长度 0 . 904 3 m m , 纤维宽度 12 . 127 # m , 胞壁
6 6东 北 林 业 大 学 学 报 第 2卷
表 4铜钱树木材各种组织比量与纤维形态和密度的相关矩阵
2甲
1
.
0 00 0
0
.
0 34 6
一 0 .4 5 3 6
0
.
4 34
0
.
5 3 90
一 0 .5 73 7
1
.
0 0 0 0
0
.
715 6 1
.
0 0 0 0
0
.
2 70 10
.
0 3 30 1
.
0 0 0 0
0
.
52 5 0 8
.
22 0 0 0
.
2 5 32 1
.
0 0 0 0
一 0
.
4 702一 0 .4 2 0 7一 0 .65 73一 0 .5 50 6 1
.
0 0 0 0
0
.
4 0 0 1
0
.
4 5 8
O
.
0
.
1 964 0
.
6 1 94 0 130 8 1
.
1 1 93
2 5 7 7
4 0 0 6
0
.
2 5 0 7 7
.
2 15 8一 0 .0 84 5
一 0 .4 714
一 0 .0 3 6 9
1
.
0 0 0 0
0
.
4 2 62 1
.
0 0 0 0
0
.
54 2 90
.
0
.
4 ( )0 60
.
5 8 6 70
.
8 8 3 6一 0 .8 64 1一 0 .2 0 1 70 .05 3 71 .0 0 0 0
L— 纤维长度 ;D— 纤维宽度 ;2砰— 双壁厚度 ; d— 胞腔直径 ; G— 基本密度 ;犷— 导管比量 ;R— 木射线比量 ; P— 轴向薄壁组织比量 ; F— 木纤维比量厚 5 .4 2 9料 m, 腔径 6 . 7 29 拜m , 长宽比 74 . 6 , 壁腔比 0 . 78 。 其变异规律为 : 自髓心向外 ,
纤维长度 、 纤维宽度 、 胞壁厚 、 长宽比 、 壁腔比都不同程度呈递增趋势 , 腔径呈递减趋
势 , 约 14 年后都趋于平缓 。 纤维长度与生长轮年龄之间呈二次抛物线关系 , 回归系数 ;
在 0 . 62 以上 。 自基部向上 , 纤维长度 、 纤维宽度 、 胞壁厚度和壁腔比逐渐减小 , 胞腔直
径和长宽比呈增加趋势 。
3
.
2 铜钱树木材组织比量为 : 纤维比量 69 . 4% , 导管比量 1 . 4% , 木射线比量 16 . 9% , 轴
向薄壁组织比量 2 . 3% 。 其变异规律为 : 自髓心 向外 . 纤维比量开始递增 , 导管比量 、 木
射线比量 、 薄壁组织比量开始递减 , 在约 14 年之后都逐渐趋于平缓 。 自基部向上 , 纤维
比量和木射线比量逐渐减小 , 导管比量和薄壁组织比量是逐渐增加的 。
3
.
3 纤维形态特征和组织比量的径 向变异规律表明 , 铜钱树木材幼年期为 14 年左右 ,
14 年后 , 进入成熟期生长 。
3
.
4 组织比量 、 纤维形态特征及木材密度之间存在较为密切的关系 。 可以利用木材的解
剖特征的变异规律以及解剖特征与材性的相互关系来进行生长过程中材性的预测 。
参 考 文 献
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第 4期 费本华 :铜钱树木材纤维形态特征和组织比量变异的研究 67
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.
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,
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,
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.
w e r e r e P o r t e d i n t h i s P a P e r
.
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.
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,
if b e r w id t h 12
,
127 拜m , e e l l w a l l t h i e k n e s s 5 . 24 9 拜m , l u m i n a d i a m e t e r 6 . 729 拜m ,
if b e r l e n g th 一 w id th r a t i o 74 . 6 , e e l l w a l l th i e k n e s s一 l u m i n a 0 . 78 . F r o m t h e t r e e
e e n t e r t o b a r k
,
if b e r l e n g t h
,
w id t h
,
th i e k n e s s o f e e l l w a l l
,
l e n g th 一 w id t h r a t i o a n d
e e l l w a l l一 l u m in a r a t i o a l l i n c r e a s e d g r a d u a l l y o u tw a r d i n th e r a d i a l d i r e e t i o n ,
l u m i n a d i a m e t e r d e e r e a s e d
.
I n a b o u t 14 y e a r s 6 ld
,
T h e y e h a n g e d a l i t t l e
.
F i b e r
l e n g t h a n d a n n u a l r i n g
,
th e r e g r e s s i o n m o d e l w e r e a q u a d r a t i o e q u a t i o n ; r e g r e s s i o n
e o r r e l a t i o n (R ) e
x e e e d s 0
.
62 fr o m b a s e t o t o P
,
if b e r l e n g t h
,
if b e r w id t h
,
e e l l w a l l
t h i c k n e s s a n d w a l l一 l u m i n a r a t i o d e e r e a s e g r a d u a l ly : l u m in a d i a m e t e r a n d l e n g th
一 w id th r a t i o in c r e a s e d g r a d u a l ly : F ib e r P r o P o r t i o n 69 . 4% , v e s s e l P r o P o r t i o n 1 1. 4
%
,
w o o d r a y P r o P o r t i o n 16
·
9%
,
P a r e n e h y m a t i s s u e P r o Po r t i o n 2
.
3%
.
F r o m e e n t e r
t o b a r k
,
if b e r P r o P o r t i o n i n e r e a s e d i n th e r a d i a l d i r e c t i o n ; v e s s e l
,
w o o d r ay
,
P a r e n e h ym a t i s s u e d e e r e a s e d
.
In a b o u t 14 y e a r s o ld
,
t h e y c h a n g e d a l i t t l e
.
A l o n g
士h e t r u n k , if b e r a n d w o o d r a y P r o P o r t i o n d e e r e a s e d g r a d u a l ly : v e s s e l a n d
P a r e n c h y n l a t i s s u e i n e r e a s e w h e n i t w a s j u v e n i l e P e r i o d o f a b o u t 14 y e a r s o ld
,
v a r i a t i o n o f w o o d a n a t o m y fe a t u r e a n d w o o d P r o P o r t i o n e o u ld b e e a l e u l a t e d
·
K e y w o r d s : F ib e r d im e n s i o n : W o o d t i s s u e P r o P o r t i o n : V a
r i a b i l i t y : Y o u n g w o o d 子
F O r e e a s t o f w O O d e h a r a t e r i s t iC