全 文 ：第 38 卷 第 5 期
2014 年 9 月
南京林业大学学报(自然科学版)
Journal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition)
Vol． 38，No． 5
Sept．，2014
doi:10． 3969 / j． issn． 1000 － 2006． 2014． 05． 029
收稿日期:2013 － 06 － 06 修回日期:2013 － 12 － 10
基金项目:国家林业公益性行业科研重大项目(201304102) ;国家自然科学基金项目(31270711)
第一作者:国增超，硕士生。* 通信作者:陈赢男，讲师，博士。E-mail:chenyingnan@ njfu． edu． cn。
引文格式:国增超，侯静，郭炜，等． 簸箕柳材性性状株内纵向变异的趋势分析［J］． 南京林业大学学报:自然科学版，2014，38(5) :
149 － 152．
簸箕柳材性性状株内纵向变异的趋势分析
国增超，侯 静，郭 炜，尹佟明，陈赢男*
(南京林业大学林学院，林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室，江苏 南京 210037)
摘要:以簸箕柳为对象，对其木材基本密度，木材纤维素、半纤维素及木质素含量在树干不同高度上的变化趋势
进行了研究。结果表明:6 株样本木材的基本密度为 0. 331 2 ～ 0. 385 4 g /cm3，且在个体内都呈现随着树干高度
的增加逐渐降低的趋势;样本木材的纤维素、木质素及半纤维素含量的变化范围分别为 48. 69% ～ 56. 89%、
12. 58% ～ 16. 42%、19. 83% ～ 23. 76%，纤维素含量及半纤维素含量在不同个体内由根部到梢部均逐渐降低，木
质素含量则表现出两头高、中间低的趋势，并且最高值出现在梢部。方差分析表明，尽管不同个体间木材化学成
分含量和基本密度都存在显著差异(达 1%极显著性水平)，但这些性状在不同植株内沿树干高度的变异均未达
显著水平。
关键词:簸箕柳;木材基本密度;纤维素;半纤维素;木质素;纵向变异
中图分类号:S781 文献标志码:A 文章编号:1000 － 2006(2014)05 － 0149 － 04
Variation trends of wood property along stem in Salix suchowensis
GUO Zengchao，HOU Jing，GUO Wei，YIN Tongming，CHEN Yingnan*
(Key Lab of Forest Genetics and Biotechnology of Ministry of Education，College of Forestry，
Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China)
Abstract:The intra-individual variations of the basic density and the contents of main wood chemical compounds，inclu-
ding cellulose，hemicellulose and lignin，along stems of S． suchowensis were measured in this study． Statistical analyses
revealed that the basic density and the main wood compounds along the stem varied as following:the wood basic density
decreased from stem base to stem top，in range of 0． 331 2 － 0． 385 4 g /cm3 for the measured samples． The contents of
cellulose，lignin and hemicellulose were in ranges of 48． 69% － 56． 89%，12． 58% － 16． 42%，19． 83% － 23． 76%，re-
spectively，for the measured samples． Contents of cellulose and hemicellulose were found to decrease from stem base to
stem top in all the measured samples． By contrast，lignin content exhibited a different variation trendency． For all meas-
ured samples，the lowest content appeared in the middle of the stem，and it increased towards both ends，with the high-
est lignin content appeared at the top of the stem． However，ANOVA statistics indicated that the basic density and the
main wood chemical compounds varied insignificantly along the stems within individuals，while they varied significantly
among different individuals．
Key words:Salix suchowensis;wood basic density;cellulose;hemicellulose;lignin;longitude variation
木材品质性状普遍存在着变异，不仅树种间存
在着明显的差异，即使同一树种不同树株或者同株
不同部位间由于遗传性、生长条件以及营林措施等
的不同，也具有明显的差异［1］。木材基本密度的大
小直接影响到木材的物理和力学性质，如强度、硬
度干缩和湿胀等，决定了木材的质量和产量，进而
也决定了木材的使用价值。了解木材基本密度在
各层次上的变异规律，对于控制变异、合理生产和
有效利用木材非常重要［2 － 3］。纤维素、半纤维素、
木质素是木材的主要化学成分。
木材主要化学成分的含量对木材用途有着重
要影响［4 － 5］。纤维素和半纤维素为多糖类物质，占
木材干质量的 65% ～ 75%，对生物能源转化和制
浆造纸过程及产品质量有着重要的影响。木质素
是由苯基丙烷结构单元构成的具三维结构的天然
高分子化合物。它在自然界中不单独存在，而是与
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 38 卷
纤维素、半纤维素结合在一起。木质素的含量影响
着木材的结构和功能，增加木质素含量可提高木材
的硬度和耐用性。然而，在生物能源转化及制浆造
纸过程中，木质素含量高会增加能耗，并在处理过
程中带来污染，因此需要去除木质素成分。树木在
生长过程不同的生长期内，由于构成木材的纤维
素、半纤维素和木质素等主要化学物质的生物合成
途径会受到树木产生的不同生长激素的影响，因而
在其细胞壁成分的分布和含量上都会发生变化［6］。
柳树物种丰富，分布广泛，因其具有速生、丰产
及适应性强等特点，作为生物能源具有巨大的潜
力［7 － 9］。簸箕柳为原产我国的小灌木［10］，其枝条
柔软、韧性强，为重要的条编用经济灌木树种。目
前，已有不少研究柳树纤维性状、木材基本密度等
变异情况的报道［11 － 12］，但关于簸箕柳材性的研究
较少，尤其在树干不同高度上的变异情况更是未见
报道。在针对木材品质性状的研究中，这些信息对
选择合适的取样部位有指导意义。笔者对簸箕柳
不同个体的木材化学成分及木材的基本密度进行
测定，分析木材基本密度及化学成分含量在个体内
不同高度上的变异趋势，以期揭示簸箕柳材性的株
内变化规律，为了解簸箕柳材性的株内变异情况及
材性基础研究中合理取样部位的选择提供依据。
1 材料与方法
1． 1 试验地概况
供试材料采自江苏新沂，在南京林业大学树木
园内进行插条繁殖(118°48E，32°04N)。该区属
于北亚热带季风气候，四季分明，冬夏长而春秋短。
年平均气温 16 ℃，年平均相对湿度 79%，无霜期
233 d。水热资源丰富，光照充足，最热月平均气温
28． 1 ℃，最冷月平均气温 － 1． 5 ℃，年均降雨量
1 005. 9 mm。该地区土壤母质主要为黄土和冲积
物，土壤类型为黄棕壤。
1． 2 试验材料及样品制备
选择 6 株 1 年生发育良好而健全的簸箕柳扦
插苗，平均株高为 190 cm，编号分别为 26 － 3、15 －
10、15 － 5、9 － 15、26 － 2、9 － 10。将样苗齐地伐倒
后去皮，然后从每株树干基部往上每间隔 3 cm 分
别截取 30、35、40、45 cm木段，间隔 3 cm，按顺序编
号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ(图 1)。将每段样品于(103 ± 2)
℃条件下干燥至恒定后切成小块置微型植物粉碎
机中粉碎，过 0． 88 mm 筛，自封袋保存，用于化学
成分的分析。3 cm 小木块由下到上依次编号为
①、②、③、④，用于木材基本密度的测定。
图 1 供试样品在簸箕柳树干的取材部位
Fig． 1 Sampling positions along the stem of Salix
suchowensis
1． 3 木材基本密度的测定
采用饱和含水率法对木材的基本密度进行测
定［13］。将试样在蒸馏水中浸泡至饱和后称量，作
为样品饱和含水率时的质量，然后在(103 ± 2)℃
下烘干至恒量作为样品绝对干质量。按下式计算
簸箕柳木材的基本密度:ρ j = 1 /［Gmw /Gh － 0． 346］。
其中:ρ j为木材基本密度，g /cm
3;Gh为绝干时试样
的质量，g;Gmw为饱和含水率时试样的质量，g。
1． 4 木材主要化学成分的测定
将前述粉碎过筛后的木粉充分混匀后准确称
取 1 g(精确至 0． 000 1 g)样品，采用 Van Soest 测
定法利用 FIWE6 型纤维测定仪对样品的纤维素、
半纤维素及木质素含量进行测定［14 － 15］。样品置于
已称重的玻璃坩埚中，将 100 mL 中性洗涤剂、0． 5
g亚硫酸钠和 3 ～ 5 滴正辛醇加入坩埚。在中性洗
涤剂作用下加热至沸腾后回流 60 min，用沸水清洗
3 次并用丙酮清洗 2 次后过滤，将剩余的残渣于
105 ℃烘箱中干燥至恒量，放干燥器中冷却 30
min，称量，得到中性洗涤纤维和坩埚的质量。然后
将上述残渣在酸性洗涤剂的作用下加入 3 ～ 5 滴正
辛醇，按与上述同样的方法进行处理后对所剩残渣
进行称量，得到酸性洗涤纤维和坩埚的质量。在室
温下将 30 mL 的硫酸(72%)加入上述残渣中，冷
抽提 3 h(其间要不定时进行搅拌)后用 100 ℃水
过滤至中性，105 ℃下干燥至恒量，放干燥器中冷
却 30 min，称量，得到酸性洗涤木质素和坩埚的质
量，然后放入马氟炉在 550 ℃条件下灰化 2． 5 h，待
温度降至 200 ℃以下时取出坩埚，置干燥器中冷却
至室温后称量得到酸不溶灰分的质量。
用以下公式计算木粉中不同化学成分的含量
(质量分数) :纤维素含量 =(酸性洗涤纤维质量 －
酸性洗涤木质素质量)× 100%;木质素含量 =(酸
性洗涤木质素质量 －酸不溶灰分的质量)× 100%;
半纤维素含量 =(中性洗涤纤维的含量 －酸性洗
涤纤维的含量)× 100%。每个样品进行两次平行
051
第 5 期 国增超，等:簸箕柳材性性状株内纵向变异的趋势分析
试验，取其平均值作为试验结果，若两次测定值之
间的误差超过 0. 4%，则重新进行测定［16］。
2 结果与分析
2． 1 木材主要化学成分含量沿树干高度的变异
木材的化学成分是影响其材性和利用的重要
因素，主要包括纤维素、半纤维素和木质素等，互相
之间以多种化学方式结合而构成木材的细胞壁，它
不但赋予木材一定的强度和其他各种物理力学性
质，而且也是木材资源合理利用的重要部分。木材
主要化学成分在株内的变异性，不仅可为合理使用
木材提供相关的数据，而且也为分析木材形成过程
中化学组成变化对木材物理力学性质的影响提供
重要的参数［17］。簸箕柳木材主要化学成分含量沿
树高变化情况见表 1。由表 1 可知，所测样品中，
簸箕柳木材纤维素、木质素及半纤维素含量的变化
分别介于 48. 69% ～ 56. 89%、12. 58% ～ 16. 42%、
19. 83% ～ 23. 76% 之间，其平均含量分别为
53. 74%、14. 62%和 20. 82%。不同高度化学成分
的平均含量在树干纵向上略有差异。纤维素及半
纤维素的含量随高度的增加呈现逐渐减小的趋势;
而木质素的含量则表现为中间低，两头高的趋势，
其最高值出现在树干的梢部。对株内不同高度以
及不同个体之间的化学成分含量进行方差分析结
果表明(表 2) ，簸箕柳木材纤维素、半纤维素及木
质素的含量在树干高度方向上没有显著性差异，而
在不同个体之间木材主要化学成分含量的差异达
到 1%显著性水平。
表 1 簸箕柳木材化学成分含量和基本密度值
Table 1 Determination results of wood chemical components and basic density for S． suchowensis
试验样木
experiment
sample
纤维素含量 /%
cellulose content
半纤维素含量 /%
hemicellulose content
木质素含量 /%
lignin content
基本密度 /(g·cm －3)
basic density
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 平均 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 平均 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 平均 ① ② ③ ④ 平均
26 －3 49． 75 50． 60 50． 63 48． 69 49． 92 23． 76 22． 60 22． 23 21． 19 22． 45 16． 24 14． 31 14． 22 16． 42 15． 30 0． 358 30． 343 20． 333 60． 331 2 0． 3416
15 －10 55． 46 54． 80 54． 44 51． 76 54． 12 21． 47 20． 57 20． 73 20． 15 20． 73 15． 28 14． 63 14． 60 15． 94 15． 11 0． 378 20． 371 40． 366 90． 361 4 0． 369 5
15 －5 54． 79 54． 96 54． 21 54． 27 54． 56 20． 42 20． 16 20． 27 19． 83 20． 17 15． 17 14． 92 14． 00 15． 68 14． 94 0． 349 60． 343 40． 363 40． 337 4 0． 348 5
9 －15 56． 55 56． 89 56． 44 54． 06 55． 99 21． 29 20． 32 20． 24 20． 81 20． 67 12． 63 12． 73 12． 58 13． 16 12． 78 0． 382 40． 385 40． 367 20． 368 7 0． 375 9
26 －2 55． 84 54． 87 54． 41 53． 65 54． 69 20． 43 20． 36 20． 30 20． 23 20． 33 14． 35 13． 72 13． 66 14． 37 14． 03 0． 354 10． 347 20． 344 50． 339 6 0． 346 4
9 －10 55． 64 53． 52 52． 60 50． 84 53． 15 21． 04 20． 34 20． 63 20． 30 20． 58 15． 70 15． 25 15． 19 16． 08 15． 56 0． 375 40． 372 80． 375 80． 368 4 0． 373 1
平均值 54． 67 54． 27 53． 79 52． 21 53． 74 21． 40 20． 72 20． 73 20． 42 20． 82 14． 89 14． 26 14． 04 15． 27 14． 62 0． 366 30． 360 50． 358 60． 351 1 0． 359 1
标准差 0． 022 6 0． 009 1 0． 011 4 0． 016 2
变异系数 /% 4． 21 4． 37 7． 79 4． 51
2． 2 木材基本密度沿树干高度的变异
木材密度是木材重要的材性指标之一，它和木
材的很多重要性质都存在着密切的关系，研究木材
密度的变异情况，对了解木材构造、木材性质、木材
质量等都具有十分重要的作用［18］。从表 1 可以看
出，所测样品中，木材基本密度值介于0. 331 2 ～
0. 385 4 g /cm3，平均值为0. 359 1 g /cm3。有学者
认为，沿树干方向，木材平均基本密度的变化趋势
可分为 3 种类型:①从树干基部向上密度逐渐变
大;②从树干基部向上密度逐渐变小;③从树干基
部向上密度逐渐变小，中间大致不变，而上部又逐
渐变大［19］。由表 1 可以看出，木材基本密度随着
树干高度变化的趋势属于第 2 种情况，即随着树干
高度的增加，木材密度值逐渐降低。但方差分析结
果显示，木材基本密度值在树干高度方向上的变化
不显著，而在不同单株之间木材基本密度的差异达
极显著水平(表 2)。
表 2 簸箕柳木材基本密度值及化学成分含量方差分析
Table 2 Variance analysis of basic density and
chemical compositions in S． suchowensis
指标
index
变异来源
source of
variation
平方和
MS
自由度
df
均方
SS F
显著性
Sig．
纤维素含量
株内 0． 002 1 3 0． 000 7 1． 448
株间 0． 008 7 5 0． 001 7 10． 304 ＊＊
半纤维素含量
株内 0． 000 6 3 0． 000 2 1． 602
株间 0． 002 2 5 0． 000 4 9． 634 ＊＊
木质素含量
株内 0． 000 3 3 0． 000 1 1． 289
株间 0． 001 4 5 0． 000 3 8． 810 ＊＊
基本密度
株内 0． 000 7 3 0． 000 2 0． 885
株间 0． 004 7 5 0． 000 9 12． 169 ＊＊
注:＊＊表示在 1%水平上差异显著。
3 讨 论
材性是木本植物遗传改良的重要性状，其大小
直接影响到木材制品的质量和利用［20］。揭示木材
材性在株内的变异规律是工业用材树种材性改良
151
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 38 卷
的基础研究内容。对簸箕柳木材的基本密度及主
要化学成分含量测定结果表明:在树干高度方向
上，纤维素和半纤维素含量由基部到梢部呈现出逐
渐降低的趋势，木质素含量随着树干高度的增加表
现出两头高中间低的规律，并且最大值出现在树干
的顶部;木材基本密度在树干纵向上呈现出逐渐降
低的趋势。木材性状的株内变异在很大程度上影
响到树干的利用率，株内变异小的无性系具有较高
的利用率［21］。虽然簸箕柳木材基本密度及主要化
学成分含量在不同高度间存在一定的差异，但方差
分析表明差异并未达到显著水平，说明取材部位对
于簸箕柳木材的利用不会产生较大的影响。该研
究还对簸箕柳木材基本密度及主要化学成分在个
体间的差异进行了方差分析。结果表明:无论是化
学成分含量还是基本密度，在不同个体间的差异均
达到极显著水平，由于立地条件及生长年龄相同，
分析其原因可能是由于个体间的遗传差异造成。
簸箕柳木材基本密度及化学成分含量沿树干不同
高度无明显差异，木材较为均一。目前，关于木材
形成的分子机理，大部分都是以拟南芥、玉米等草
本植物为模板展开研究，然而木材为木本植物所特
有，木材的研究最好以木本植物作为研究对
象［22 － 24］。簸箕柳具有许多特殊的生物学特性，可
以作为开展木材品质性状基础研究的理想材料。
如:簸箕柳可当年开花，世代周期短，容易杂交;簸
箕柳个体小，易于开展大规模田间实验;同时，簸箕
柳容易无性繁殖，可以更准确地测定木材品质性状
的表型值。该研究发现，簸箕柳材性的株内变异情
况可为簸箕柳材性基础研究中合理取样部位的选
择提供必要的信息，这也是未来对簸箕柳木材品质
性状开展深入研究的前提和基础。
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(责任编辑 郑琰燚)
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