全 文 ：林 业科 学研 究 2010, 23( 3) : 443 ～ 447
Forest Research
文章编号: 1001-1498( 2010) 03-443-05
黄藤材纤维形态特征的变异和评价
汪佑宏1, 2 , 刘杏娥2 , 江泽慧2* , 费本华3 , 任海青4, 田根林2 , 徐 鑫1
( 1 . 安徽农业大学林学与园林学院 , 安徽 合肥 230036; 2. 国际竹藤网络中心 , 北京 100102;
3. 北京林业机械研究所 , 北京 100029; 4. 中国林业科学研究院木材工业研究所 , 北京 100091 )
关键词: 黄藤; 生长发育; 纤维; 形态特征; 变异
中图分类号: S781 文献标识码: A
收稿日期 : 2009-08-29
基金项目 : “十一五”国家科技支撑计划“竹藤资源培育与高附加值加工利用技术研究”项目中“竹藤材生物形成机理与加工利用相互
关系的研究 ( 2006BAD19B0401) ”、中国博士后科学基金项目“短纤维生物材料单纤维力学性质研究 ( 20090450468 ) ”、国际竹藤网络中心基
本科研业务费专项资金项目“我国主要商用棕榈藤材的主要材质 ( 06 /07 -A02) ”、“藤材解剖特性与其材性关系 ( 06 /07 -B07 ) ”及“黄藤材材
质均质化及尺寸稳定化研究 ( 1632008011) ”
作者简介 : 汪佑宏 ( 1970— ) , 男 , 安徽芜湖人 , 副教授 , 主要从事木材科学与技术研究 .
* 通讯作者 .
Variation and Evaluation the Fiber Morphological Characteristics of
Daemonorops margaritae
WANG You-hong1, 2, LIU Xing-e2, JIANG Ze-hui2 , FEI Ben-hua3, REN Hai-qing4, TIAN Gen-lin2, XU Xin1
( 1. School of Forestry & Landscape Architecture, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, Anhui, China; 2. International Centre for
Bamboo and Rattan, Beijing 100102, China; 3. Beijing Forestry Machinery Research Institute, Beijing 100029, China;
4. Research Institute of Wood Industry, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China)
Abstract: In order to find out the properties, and improve the levels of cultivating and high value-added processing
and utilizing for Chinese rattan resources, the Daemonorops margaritae, a China?s native rattan species was chosen
as the research material, the relationship between the fiber characteristics and the growth and development was
analyzed with the method of biological anatomy. The results showed that the fiber diameter was 12. 041 μm, lumen
diameter 6. 350 μm, length 990. 476 μm, length-width ratio 86. 23, double-wall thickness 5. 691 μm and wall
thickness-lumen ratio 1. 05. The fiber had thick wall and small lumen, and the size was different at different
positions. The fiber was longer and with minimum diameter at coretex, while the reverse conclusion was at middle
height and middle layer between core and coretex of the cane. The wall thickness decreases, and lumen diameter
increased with the cane height increasing at axial, i. e. with age of the cane decreasing.
Key words: Daemonorops margaritae; growth and development; fiber; morphological characteristics; variation
黄藤( 或红藤) ( Daemonorops margaritae ( Hance)
Beccari) 属棕榈科( Palmae) 省藤亚科( Calamoideae) 黄
藤属( Daemonorops) , 是我国特有的一种棕榈藤, 天然分
布在海南、广东及广西南部地区, 是华南热带及南亚热
带地区森林的主要伴生藤本植物,具有生长快、萌蘖强、
藤茎工艺性能好等优点[ 1 - 2] 。
国内外有关黄藤等棕榈藤材的解剖特性等进行
过一些研究 [ 3 - 7 ] , 但藤材的材性研究还远远落后于
木材和竹材 [ 8 - 9 ] , 同时就藤材在其生长发育过程中
纤维形态特征有何变化尚无报道。本文以黄藤材为
研究对象, 就其生长发育过程中纤维形态特征有何
变化进行研究, 并进行分析评价, 为了解棕榈藤材基
本材性, 提高我国棕榈藤资源培育和高附加值加工
利用水平打下理论基础。
林 业 科 学 研 究 第 23 卷
1 材料与方法
1. 1 试验材料
黄藤于 2007 年采自广西大青山英阳林场黄藤
- 杉木( Cunninghamia lanceolata( Lamb. ) Hook. ) 混
交林中, 1988 年育苗, 1989 年造林, 最长藤龄达 19
年。藤茎长 12. 05 ～ 17. 92 m、102 ～ 124 节, 节间
长度 10. 4 ～ 20. 3 cm, 直径为 1. 11 ～ 1. 63 cm。
1. 2 试验方法
选取生长健康的黄藤 3 根, 齐根砍伐后, 剥去藤
鞘, 从梢部向基部按 5 的倍数对应的节, 即在第 10
节、15 节、20 节、25 节⋯, 依次在对应节中部各截取
1 个长 1 cm的圆盘试块, 编号后用 FAA 固定液现场
固定。应用滑走式切片机切取厚 30 μm横切面切片
( 因薄壁组织含量较高, 切片易碎, 可增加切片厚
度) ; 制成临时切片后, 应用 Leica CW4000 自动成像
系统中程序, 从藤芯向外, 依次对纤维的宽度、腔径
各测定 30 次, 同时对藤茎基部、2 m 长处、中部及梢
部 ( 从顶端向下取第 10 节 ) 从藤芯至外分芯、中
( 层) 、外层各测 30 次 [ 1 0 - 1 1] 。将切片后剩余试块劈
成细棒, 放置于 1∶1 的 H2 O2 ∶CH3 COOH 混合液中,
加热至 80 ℃离析后, 测量其纤维长度。
2 结果与分析
2. 1 纤维分子的直径和腔径
随着黄藤材藤龄减小, 即随着藤茎轴向高度的增
加, 其纤维直径( 宽度) 大体在 11. 9 μm上下波动, 变
化趋势不明显, 见图 1。纤维腔径却随着藤茎轴向高
度的增加, 虽有一定起伏, 但总体上还是呈逐渐增大
的变化趋势, 这与江泽慧、E. Ebanyenle 等的自茎基部
向上, 胞腔增大的观点一致 [ 1, 4 , 6 , 1 2 - 14] , 见图 2。
图 1 纤维直径轴向变异曲线
藤芯到皮部纤维分子直径和腔径的径向分布, 见
图 3。纤维腔径由内向外逐渐减小。在藤茎 2 m处及
基部, 藤茎外侧, 纤维细胞直径最小, 其中在 2 m处藤
图 2 纤维腔径轴向变异曲线
茎由内向外纤维宽度逐渐减小, 这与江泽慧等人的研
究结果是相符的 [ 1 , 4 , 6, 13 - 14 ] 。而在藤茎的中部及梢部,
藤茎外侧纤维细胞直径却最大, 尤其是梢部的纤维直
径, 内外差异也较大。这是因为作为长寿细胞的纤
维, 在梢部纤维细胞分生分裂活动虽已结束, 但仍然
处在生长发育中, 随着发育程度增加至中部位置时,
纤维细胞直径内外差异已逐渐减小, 而处于 2 m处和
基部位置时, 纤维细胞已发育完全成熟, 所以便出现
藤茎外侧纤维细胞直径最小的结果。
图 3 不同位置纤维直径、腔径径向分布图
黄藤材第 3、2、1 株纤维直径分别为 11. 603、
12. 449、12. 071 μm, 平均直径( 宽度) 为 12. 041 μm,
见表 1。其中第 3 株与第 2 株间纤维直径差异最大,
后者比前者增大了 7. 3% , 经 T-检验差异在 0. 001
水平上极显著; 第 3 株与第 1 株间纤维直径差异也
较大, 后者比前者增大了 4. 0% , 经 T-检验差异在
0. 01水平上显著。
黄藤材第 3、2、1 株纤维腔径分别为 6. 625、
6. 024、6. 403 μm, 平均腔径( 胞腔 ) 为 6. 350 μm, 见
表 1。其中第 3 株与第 2 株间纤维腔径差异最大, 前
者比后者增大了 10. 0% , 经 T-检验差异在 0. 001 水
平上极显著; 第 1 株与第 2 株间纤维腔径差异也较
大, 前者比后者增大了 6. 3% , 经 T-检验差异在 0. 05
水平上较显著。
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第 3 期 汪佑宏等: 黄藤材纤维形态特征的变异和评价
表 1 黄藤材纤维形态特征
藤株 直径 /μm 腔径 /μm 长度 /μm 长宽比 双壁厚 / μm 壁腔比
3
11. 603( 0. 106)
< 1. 831 >
6 . 625( 0. 104 )
< 3. 143 >
1 174. 748 ( 19 . 143)
< 3 . 259 >
103. 873( 1. 852 )
< 3. 565 >
4. 979( 0. 090)
< 3. 623 >
0. 856 ( 0. 025)
< 5. 738 >
2
12. 449( 0. 159)
< 2. 552 >
6 . 024( 0. 124 )
< 4. 109 >
883 . 811( 11. 354)
< 2 . 569 >
74 . 893( 1. 289)
< 3. 443 >
6. 425( 0. 125)
< 3. 877 >
1. 233 ( 0. 033)
< 5. 419 >
1
12. 071( 0. 147)
< 2. 428 >
6 . 403( 0. 131 )
< 4. 098 >
912 . 868( 13. 017)
< 2 . 852 >
79 . 925( 1. 567)
< 3. 922 >
5. 668( 0. 111)
< 3. 900 >
1. 061 ( 0. 031)
< 5. 918 >
( 平均 ) 12. 041 6. 350 990. 476 86 . 230 5. 691 1. 050
注 : 圆括号内是该平均值的标准误差 ; 方括号内为该平均值的准确指数。
2. 2 纤维分子的长度和长宽比
随着黄藤材藤龄的减小, 即随着藤茎轴向高度
的增加, 纤维长度和长宽比均呈“降 - 升 - 降”的
“S”型变化趋势, 基部和上部均较大, 中部较小, 且
二者变化趋势非常相似, 见图 4、图 5。这是因为纤
维细胞细长, 其长度是宽度( 直径) 的几十倍甚至近
百倍, 纤维直径较小, 变化幅度也很小, 因此其长宽
比主要受长度影响, 故纤维长宽比就与纤维长度的
变化趋势相似。
图 4 纤维长度的轴向变异曲线
图 5 纤维长宽比的轴向变异曲线
藤芯到皮部纤维分子长度和长宽比的径向分
布, 见图 6。纤维长度由内向外逐渐增大。纤维长
宽比在藤茎中部、2 m 处及基部也均是由内向外逐
渐增大, 这与江泽慧等人“藤茎外侧, 纤维细胞长度
大; 而中部及中央部纤维细胞长度短”的观点一
致 [ 1 , 4, 6 , 13 - 1 4] 。而在藤茎的梢部, 虽然藤芯处纤维长
宽比最小, 但中层最大, 这与梢部纤维尚未完全发育
有关; 不过中层与外部纤维长宽比相差不大, 总体上
也由内向外呈逐渐增大的变化趋势。
图 6 不同位置纤维长度及长宽比径向分布图
黄藤材第 3、2、1 株纤维长度分别为 1 174. 748、
883. 811、912. 868 μm, 平均长度为 990. 476 μm, 见
表 1。其中第 3 株纤维最长, 与之相比第 2 株、第 1
株纤维长度分别降低了 24. 8% 和 22. 3% , 经双样本
等方差检验, 第 3 株与第 2 株间及第 3 株与第 1 株
间纤维长度差异在 0. 001 水平上均极显著。
黄藤材第 3、2、1 株纤维长宽比分别为 103. 873、
74. 893 和 79. 925, 平均长宽比为 86. 23, 见表 1。其
中第 3 株与第 2、1 株间纤维长宽比差异均较大, 后
者分别比前者降低了 27. 9% 和 23. 1% , 经双样本等
方差检验, 第 3 株与第 2 株间及第 3 株与第 1 株间
纤维长宽比差异在 0. 001 水平上均极显著, 而第 2
株与第 1 株间纤维长宽比差异最小, 差异在 0. 05 水
平上较显著。
2.3 纤维分子的双壁厚和壁腔比
随着黄藤材藤龄的减小, 即随着藤茎轴向高度
的增加, 纤维分子双壁厚呈逐渐下降的抛物线型变
化趋势, 即随着黄藤材藤龄的减小, 其双壁厚逐渐变
薄, 与前人的研究结果是一致的 [ 1, 4 , 6, 12 - 14 ] , 见图 7。
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林 业 科 学 研 究 第 23 卷
这是因为随着黄藤的逐年地不断生长, 光合作用合
成新的物质不断沉积在长寿细胞———纤维的细胞壁
上, 使纤维细胞壁不断加厚, 而越接近基部的纤维细
胞, 其生长的时间越久, 因此纤维细胞壁也就越厚。
纤维双壁厚的这种变化趋势与纤维腔径逐渐增大的
变化趋势刚好相反, 因为纤维直径随着轴向高度的
增加变化不大、而纤维双壁厚却逐渐减小, 所以这也
正好验证了前文中纤维腔径随着藤茎轴向高度的增
加而增大的观点。
图 7 纤维双壁厚的轴向变异曲线
纤维分子壁腔比随着藤茎轴向高度的增加, 也
呈逐渐下降的抛物线型变化趋势, 即随着黄藤材藤
龄的减小, 其壁腔比逐渐变小, 与纤维双壁厚的变化
趋势一致, 见图 8。这是因为纤维壁腔比是纤维双
壁厚与其腔径的比值 [ 15 - 1 6] , 随着轴向高度的增加纤
维双壁厚减小, 腔径却逐渐增大, 所以纤维分子壁腔
比逐渐变小。
图 8 纤维壁腔比的轴向变异曲线
藤芯到皮部纤维分子双壁厚和壁腔比的径向分
布, 见图 9。纤维双壁厚由内向外有的增大, 有的减
小, 无明显的变化规律。纤维壁腔比在藤茎中部、2
m处及基部均是由内向外逐渐增大; 在藤茎的梢部,
虽然藤茎中层处纤维壁腔比最小, 但与藤芯纤维壁
腔比相差不大, 且纤维壁腔比最大值依然在藤茎外
部, 所以总的来说纤维壁腔比由藤芯向外是逐渐增
大的。造成藤梢部纤维壁腔比的这种变化结果, 与
梢部纤维发育不完全是相关的。
图 9 不同位置纤维双壁厚及壁腔比径向分布图
黄藤材纤维双壁厚及壁腔比见表 1。第 3、2、1
株纤维双壁厚分别为 4. 979、6. 425、5. 668 μm, 平均
双壁厚为 5. 691 μm。其中第 3 株与第 2、1 株间纤
维双壁厚差异 均较大, 后者 分别比 前者 增加了
29. 1% 和 13. 8% , 第 2 株与第 1 株间纤维双壁厚差
异相对较小, 后者比前者降低了 11. 8% , 经 T-检验
差异在 0. 001 水平上均极显著。
第 3、2、1 株纤维壁腔比分别为 0. 856、1. 233、
1. 064, 平均壁腔比为 1. 05。其中第 3 株与第 2、1 株
间纤维壁腔比差异均较大, 后者分别比前者增加了
43. 9% 和 23. 9% , 第 2 株与第 1 株间纤维壁腔比差
异虽然较小, 后者比前者也降低了 14. 0% , 经 T-检
验任意两株间纤维壁腔比差异在 0. 001 水平上均极
显著。
3 结论与讨论
本文以我国特有的黄藤为研究对象, 采用生物
解剖学方法, 系统分析了纤维形态特征与生长发育
规律关系。研究结果表明: 黄藤材纤维直径 ( 宽度)
为 12. 041 μm, 腔径为 6. 350 μm。纤维腔径轴向随
着藤茎高度的增加逐渐增大, 径向上由内向外逐渐
减小; 纤维直径( 宽度 ) 在轴向和径向变化规律不明
显。纤维直径和纤维腔径在株间均存在差异。
纤维长 990. 476 μm, 长宽比为 86. 23。纤维长
度、长宽比轴向均随着藤茎高度增加呈“降 - 升 -
降”的“S”型变化趋势, 径向由内向外均逐渐增大。
株间差异大都极显著。
纤维双壁厚为 5. 691 μm, 壁腔比为 1. 05。轴向
随着藤茎高度增加, 纤维分子双壁厚、壁腔比呈逐渐
下降的抛物线型变化趋势; 径向纤维双壁厚由内向
外, 无明显的变化规律, 而纤维壁腔比由藤芯向外是
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第 3 期 汪佑宏等: 黄藤材纤维形态特征的变异和评价
逐渐增大的。株间纤维双壁厚和壁腔比差异均极
显著。
黄藤材纤维细胞长, 两端尖削, 壁厚腔小, 其部
位不同大小等均有差异, 藤茎外侧, 纤维细胞直径最
小, 长度大; 而中部及中央部纤维细胞直径大, 长度
短。自茎基部向上, 纤维壁厚减小, 胞腔增大, 与前
人对棕榈藤的研究结果基本一致 [ 1, 4 , 6, 13 - 14 ] 。同时
也不难发现, 第 3 株的各项形态指标与第 1、2 株间
相差较大, 这是因为第 3 株藤茎相对较短, 生长年限
也相对较短; 而第 1、2 株黄藤藤茎长度相近且较长,
生长年限也较长, 从而导致第 3 株与第 1、2 株黄藤
长寿细胞———纤维在生长发育上产生差异, 导致其
形态特征上的较大差异。
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