全 文 ：第
卷 第
期



 年
月
林业科学研 究



 !










。








集约栽培
 种白杨无性系幼龄材研究

柴修武 黄洛华 陆熙娴

中国林业科学研究院木材工业研究所

谢 国 恩

中国林业科学研究院林 产化学工业 研究所

摘要 本文研究了集约栽培
 种
年生白杨无性系木材解剖 、 纤维品质 、 细胞次生壁微纤丝
角和纤维素相对结晶度 、 化学成分 、 木材密度以及制浆等材性 。 试验结果表明 , 白杭
、 白杭
 、
白杭
 、 灵野 、 新毛 、 无名等
种无性系的纤维长度变幅为




 终
, 离散系数变幅为。







, 总纤维比率变幅为



一

。
纬
气干密度变幅为



 一。


 


, 化 学预处
理后得率变 幅 为

。





纬 , 浆张的撕裂指数 、 耐破指数 、 抗张指数等性能优于其他无性
系 , 可选为进一步集约栽培品种。

关抽词 白杨无性系
木材性质
化学机械浆
由于木材的短缺 , 营造速生丰产杨树林 , 逐渐被人们所重视 。 在引进国外杨树优良品系
的同时 , 我国森林遗传改良学家选育了不少优 良无性系。 这些无性系具有生长快 、 抗病虫害
强、 成活率高等特征 , 深受群众欢迎 。
 年来 , 全国杨树人工林已发展到数 以 千 万亩〔‘
。
但是, 集约栽培的杨树 , 特别是无性系的材质缺乏品系优劣比较 , 迄今为止报道甚少 , 为此
立题研究 , 为杨树无性系良种的引种 、 栽培提供科学依据
仅限于
 种白杨 无 性 系材 质 比
较
。

试材和方法

。
试材
采自河南洛阳林科所集约栽培白杨无性系试验林。 该地年均气温
 ℃ , 极端最高 气 温

 ℃ , 最低气温 一

℃ , 无霜期


天 , 年 日照




, 年降雨量






, 多集 中
于
、
月份
土壤为褐土和潮土 。

年开始营造试验林

 亩 , 保留完好 只 有

亩 , 经

年观察 , 选出

个优良无性系 。这些优良无性系与毛白杨
尸






二








。
相比 ,
树高增加

以上 , 胸径增加



, 材积增加

一


。 再从
 个
年生无性
系中 , 选择了
 个无性系 , 每个无性系随机采伐三株作为试验材料。试材无性系概况见表
。
本文于

年 习月
日收到。

本文为林业部“杨树无性系良种木材性质 ’项 目一部 分。 骆秀琴 、 张寿槐、 丁水汀 , 相亚明参加 部分工作 。 试材和营
林材料由白阳明、 刘基尧提供。 文章呈成俊卿教授审阅并提出修改意见 。 特此致谢 ,
的 林 业 科 学 研 究
卷
襄

种白场无性系棍况
无性系名
树龄 树高






胸 径





材 积





门



月怡月勺八才只
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…
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临安响叶杨





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北 京银 白杨
临安响叶杨










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,




北 京银 白杨
临安响叶杨













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北 京银白杨
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 杨





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夕




银 白杨
山杨

,














山地野生毛白杨




川




山地野生毛白杨




川






山地好生毛 白杨




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毛 白杨选优




川




。

毛 白杨选优






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%%&贵名野毛27201们杭白京无灵新东地省
1 。 2 方法
采用常规方法测定导管、 纤维长度、 宽度和化学成分; 在切片的横切面上测 定 细 胞 比
量 , X 射线衍射法测定木材细胞次生壁 S :层微纤丝角和纤维素相对结晶度 , 木材气干密度 、
顺纹抗压强度参考国家标准《木材物理力学试验方法》有关内容; 制浆采用化学 机械 浆 制浆
(C M P )程序 。
2 结果与分析
2. 1 纤维形态
2.1.1 长度 采用数均值的计算方法计算纤维长度反映不出纤维实际长度 。 cl ar k 工:]提出 ,
除非纤维特别均匀可用重量平均纤维长度计算方法 , 否则无大的意义 。 木材纤维是一组非均
匀的集合体 , 由于数均值统计出的纤维长度偏低 , 故采用双重值法统计 。 所测结果表明 , 种
间差异显著 (A 因子 ) , 同一种无性系 , 在 固定的高度上纤维长度由髓心向外逐渐增加 , 差异
显著(B 因子)(表 2 )。
衰 2 方 位 分 析
因 子 自由度 离差平方 均 方 检验结果
八
B
到
总
余
和
飞2
八
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〔4
2 2 1 12 0
1 8 19 5 7 2
9 75 1 屯0
3 0 15 8 3 2
1 8 4 2 6 .C 7
4 5 4 8 9 3 . 00
Z Q 3 1 5 .0 0
厂 位
0 .91
2 2.39
尸临界值
1.96 差异不显若
差异显著
2 . 1 。 2 离散 系数 系纤维长度的标准差与数量平均纤维长度之 比。 比值愈小 , 表示纤 维 长
度均匀性愈好。
2
.
1
。
3 须 率分布
在13 种白杨无性系中 , 以无名、 新毛最小 , 地 2 、 地 7最大(表 3 )。
见表 4 。
期 柴修武等: 集约栽培13 种自杨无性系幼龄材研究 峨i
裹 3 13种白杨无性系纤维长度 、 宽魔和有傲系旅 (长度单位: 卜m )
年 轮 纤 维 长 度无性系名
数均纤
维长度
重均纤
维长度
离敬系
数(% )
0 .27
0 .27
0 .28
0 .27
数 均纤
维宽度
导管数
均长度
581
50了
6 2 4
6 3 8
4 82
5 5 6
6 0 1
5 65
5 0 9
5 2 0
5 56
5 54
5 0 8
8 0 7
7 6 3
8 05
7 6 0
7 2 1
80 8
74 1
7 2 1
6 6 7
6 9 9
7 8 3
7 1 7
7 3 3
8 7 9
8 8 7
9 5 1
85 4
8 6 5
8 2 1
8 9 2
8 1 7
8 3 5
8 4 0
8 0 1
8 8 6
8 1 5
9 8 5
9 9 6
1 0 4 0
9 7 2
1 0 5 0
1 0 1 4
9 7 1
91 4
97 6
9 6 0
1 0 1 4
9 9 0
9 8 9
1 1 0 3
1 1 3 1
1 1 6 4
1 0 4 8
1 11 1
1 0 7 8
1 0 4 9
1 0 3 9
1 1 3 6
1 0 7 0
1 0 7 8
1 0 9 3
1 1 0 3
8 9 0
8 5 7
9 1 7
8 5 0
8 4 5
8 5 6
8 5 0
8 1 0
8 2 4
8 20
8 3 1
8 4 8
8 5 0
95 5
9 3 6
9 9 3
9 1 4
8 9 5
9 2 0
9 0 9
8 5 2
9 1 2
8 9 8
8 9 5
9 1 1
9 2 0
2 1 。 5
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8
4 6 5
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4 6 5
4 6 7
4 3 2
4 3 1
4 3 3
4 1 1
4 4 1
4 0 0
4 5 1
4 2 9
4 3 7
贵名野毛272104京无灵东新地省一
表 4 纤维长度级率分布(% )
组号 组 距 白杭 1 自杭1。 白杭17 京贵 无名 灵野 东 2 新毛 省 20 省21 省42 地 2 地 7
1.4 3 .8 1 .6 1.2 1 .2 4 .0 2 。 0 1 . 6 5 。 0 2 . 8
O斑幼七介‘60.…目上”勺月吸月」‘自几弓2,1.…7taQ口4,孟2‘12028.…份才二怪O口OU.弓土‘咋‘1n”nU勺.…一勺户刁3t才曰上23162U今0.…冲廿印自,几一甘月扭1一3‘
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4
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.
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。
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.
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.
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.
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.
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.
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2 4
.
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.
2 2 7
.
6
2 1
. 弓 1 8 .3 1准. 8
7 .8 7 .2 5 .0
1 .4 1 . 8 0 .6
0 。 2
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6
‘工2.J456t8
2
.
2 木材组织比率
见表 5 。 表 5 木 材 组 织 比 率 (单位 % )
无性系名 导 管 木 射 线 纤
维
正常纤维 胶质纤维
抽向薄
壁组织 合 计总纤维
7 。 9
9
.
0
8
.
6
1 0
.
3
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.
6
9
.
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.
4
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。
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
9
2 5
.
3
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.
0 3 7
.
1
0
.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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1
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J性O甘5勺自Ž内6….b6月O咋自斤‘刃任29曰,丹石吐山
孟2
n7曰17…拓七1立6,”3Jl,d山口‘上几口,dJ性O”Q”一匕.…3ROU工匕2,心自山6
1107贵名野毛2724杭白京无灵新东地省
林 业 科 学 研 究 5卷
2 。 2 . 1 导管率 13 种白杨无性系间的导管率变幅范围为22 。 2 % ~ 2 9 . 4 % , 其中京贵 、 灵野
最少 , 新毛最多。 C h e n g 导人[3]认为杨属木材中导管 比率在树干同一高度上 , 从髓心向 树
皮减少 。 试验认为白杨无性 系树干同一高度导管 比率的变化 , 从髓心向树皮不具规律变化模
式 。
2
。
2
.
2 好 线率 射线细胞比率变幅范围为了. 4 % ~ 1 0 .3 ;百。 其中无性 系新毛为最低 , 省21 、
京贵最高 。 在树干一定高度上 , 不 同年轮内射 线细胞分布比较均匀 , 射线细胞在杨树木材中
是很低的 , 主要原因是单列射线所致 。
2
.
2
.
3 纤维率 总纤维均在60 % 以上 。 纤维包括正常纤维和胶质纤维 。 杨树木材胶质纤 维
含量常高于其他阔叶树材 。 胶质纤维的存在 , 常常严重影响木材机械加工和利用 , 但能增加
纤维素含量 。 正常纤维高的有灵野、京贵、 白杭 1 , 低的有地 7 和东 2 ;胶质纤维高 的有地 7 、
东 2 、 无名三个无性系。
2
.
2
.
4 轴向薄壁组 织率 在杨属木材中 , 轴向薄壁组织很少 , 且呈分散状或断续单列 排 于
年轮边缘 , 此项指标工业生产上不予以考虑 。
2. 3 微纤丝角和纤维素相对结晶度
2.3.1 微 纤丝 角 微纤丝角小 , 则木材强度大。 微纤丝角在20 度以下者 , 木材密度大 , 顺纹
抗压强度高 , 浆张的物理性能好 , 所以此项指标是提高木材品质的关键。 新毛 、 自杭 10 、 自
杭17 、 京贵 、 灵野 、 省20 的微纤丝角< 20 。 , 地 2 、 地 7 和东 2 的微纤丝角> 20 “ 。
2
.
3
.
2 纤 维素相 对结晶度 试验以新毛 、 灵野 、 白杭17 为最高 , 地 7 为最低(表 6 )。
表 6 13种白杨无性系木材细胞橄纤丝角和相对结. 度
叔飞 自 杨 杂 种 山地野生毛 白杨 毛 白 杨 选 优
项 [I
〔王杭 17 自杭1
18 .5 1 8.1
56 .4 53 .7
自杭 1 无 名 灵野 东 2 新毛 省4 2 省 21 省2 0 地 7 地 2
18 .8 20.3 19 .5 23 .9 17.0 21.5 23 .0 19.4 24 .8 23
54 .3 55.4 56 .4 54 .7 57 .0 54 .9 54 .1 55.8 52 .8 55
贵乃。.J京一18浦
微纤丝角(度 )
和对结品度 (早6 )
2. 4 木材化学成分
纤维素 、 半纤维素和木素是构成木材的主要成分 , 浸提物(包括无机物 、果胶质 、蛋 白质 、
油脂、 精油 、 腊等)是木材的次要成分 。 1 3 种白杨无性系木材主要成分差异不大 , 但次要成分
却有很大差异(表 7 )。 浸提物主要存在于木材细胞腔内或特殊组织中 , 有的渗透 到 细 胞 壁
中。 对木材性质和利用有很大影响 。 由于木材主要成分变异不大 , 1 3 种白杨无性系 一可以棍合
蒸煮制浆 。
杨树 “红心材” 一注遍存在 , 从幼林开始 , 随林龄增加而逐渐加大 。 它严重影响右木浆 白度
和胶合板的质量 , 对此 , 生产部 门有强烈反映 。 “ 红心材”是林木自身生理作用产生? 还是由
于病虫害腐变形成? 众说纷纭 , 生议设专题研究 , 摸清杨树“纽心材 ”产产}毛的机理和预防消除
的办法 , 以利生产上使用 。
2. 5 木材气千密度
试验对 13种自杨无性 系的木材气 l二密度进行单因素多重比较和方差分析 , 七性系种间差
异是显著的(表 8 、 9 ) 。
期 柴修武等: 集约栽培13 种白杨无性系幼龄材研究 43
表 7 13种白杨无性系木材化学成分 (单位: 纬)
银 白 杨 杂 种 山地野生毛白杨
项 目
毛 自 杨 选 优
京贵 白杭17 白杭 1 白杭10 无名 灵野 东 2 新毛 省2。 省21 省42 地 2 地 7
6758几‘U工JJ‘.二.…7204Ž几UJ.扭目aŽ改,臼‘性舟n,翻勺目6,山八口,一74内bQ‘4…,.俘才n”,J‘吸介Q丹b八1Ž口舀J.l通孟
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7
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热水 浸提物
苯 一 乙醉浸提物
i % N a 0 H 浸提物
木 素
多缩戊糖
a 一纤维素
综纤维素
H 值
7.06
0.52
3。 2 4
4
.
8 7
3
,
9 4
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.
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4 .4么
01鸽
.-27Q材几口,J刃峨4
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.9匕”了497月任的“”口目咋山。Utl咋吞,自几a..…即‘n钻,d月任几O八U行自t刁,曰‘4
勺‘.上,山47
几U29071,J2363,一眨曰月nJ6n‘0UOb工UJ..…‘:70243八甘24
2,一47
845476159656028
内O八甘3JnU冲百几J,山佗通
2‘JZ连了
曰上gt了2601t八“O7一Ž‘怪
J上ŽU,JŽ吕已J.O曰,.1.…目才n甘,d‘咋00口J“自月Q
.工,山翻‘兮n才
几b‘1nt才份及匕Ž。U.沙tl7户匀口州,臼”匕J上点uq曰27043212023权儿
4 。 0 9 4
65783194 874124功502432拍3475490361甘7舟七nU。J奋性‘朽‘弓O工Ž心,“J,连
,‘,丈,曰孟才
表 8 方 差 分 析
离差来源 平 方 和 自由度 均 方 方 差 比
0.26 8 88
0 .108 80
12 0 .022 41
0.000 58
38 306 5
186
间内组
合 于卜 0 .377 67 198
组号 ¹ 样本数
(个)
1
;:
表 9 13 种白杨无性系木材气干密度
平均致 方 差 标准差S
(g/ em 3)
0.456 94 0 .000 30 0 .017 20
0 .421 31 0 .000 32 0 .017 75
0.401 50 0 .000 65 0 .025 50
0 .心8 7 心7 0 .0 0 0 8 1 0 .0 2 8 4 2
0 .4 2 0 5 6 0 .0 0 0 5 7 0 .0 2 3 8 6
0 .5 1 9 6 9 0 .0 0 0 3 1 0 .0 1 7 6 2
0 .4 6 8 8 3 0 .0 0 0 5 3 0 .0 2 3 0 3
0 .3 9 4 石7 0 .0 0 0 2 0 0 .0 1 4 2 2
0 .4 3 7 3 8 0 .0 0 1 2 5 0 .0 3 5 3 7
0 .弓2 0 4 4 0 .0 0 0 0 9 0 .0 0 9 4 6
0 .4 85 5 0 0 .0 0 0 2 9 0 .0 1 7 16
0 .4 8 7 8 1 0 .0 0 1 9 1 0 .0 4 3 7 0
0 .4 5 3 8 8 0 .0 0 0 2 9 0 .0 1 7 0 9
0 .4 4 8 9 6 0 .0 0 1 9 1 0 .0 43 6 了
标准误S r 变动系数
(犷 % )
0.004 30
0.004 通4
0 .0 0 6 3 8
0 .0仑7 5 9
0 .0 0 5 6 2
0 .0 0 4 4 0
0 .0 0 6 6 5
0 .0 0 3 6 7
0 .0 0 8 8 4
0 .0 0 2 3 7
0 .0 0 4 95
0 .0 1 0 9 3
0 .0 04 2 7
0 。 0 3 8
0
。
0 4 2
0
。
0 6 4
0
。
0 5 8
0
。
0 5 7
0
.
0 3 4
0
.
0 4 9
0
.
0 3 6
0
.
0 8 1
0
。
0 2 3
0
.
0 3 5
0
.
0 9 0
0
.
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组号栏内:1 .白杭 1 , 2 ‘ 白杭1。, 3 . 白杭17 , 4 .京贵 , 5 . 无名 , 6 . 灵野 , 7 . 新毛 , 8 . 东 2 , 9 . 地 2 , 10 . 地 7 ,
1 1
. 省20 , 1 2 . 省21 , 1 3 省42。
制桨试验 , )
制装工艺 选用化学机械浆(C M P )制浆: 原料、化学预处理* 磨浆* 漂白、纸 页成
l) 造 纸材料 由天津轻工业学院胡惠仁提供 。
奴 林 业 科 学 研 究 5卷
型 。
2
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6
.
2 制 装特征 13 种白杨无性系化学预处理后的得率 均 高 达87 % 。 其 中 白 杭 10 高 达
91 。 6 % , 打浆亦最好; 白度 、 漂 自浆和未漂浆均以无 名为最 好(表10) 。
衰10 创 泉 特 征
杨 山地野生毛 自杨
项 目
银 白
白杭 1 白杭 10
杂 种 毛 白 杨 选 优
白杭1 7 京贵 无名 灵野 新毛 东 2 地 2 地 7 省 20 省21 省妮
化学预 处 理 后 将
率(% )
废液 中N a :50 一含
云(g /l)
店浆后打浆度 (.S R )
未漂 浆自度(S B D )
( % )
漂 白浆 自度(S B D )
( % )
87 .7 91 .6 88 .7 8 8.8 90 .0 89 .0 88 .6 89 .0 88 .9 88.8 91 .6 89 .3 88 .4
1 99 3 .99 2 .94 3 .46 4 .27 3 .70 3 .12 2 .33 3 .71 3 .22 3.80 3 .83 2 .19
33 .5 47 .0
46 .8 4心.2
3 8 .0 3 5 .0 3 5 .5 3 8 .0 4 3 .0 3 3 .0 3 5 .0 3 3 .5 4 2 . 5 3 9 .5 3 1 .0
4 2 .5 4 5 .3 5 1 2 4 1 .5 4 6 .7 4 6 .8 4 6 .3 4 5 .4 4 7 .6 4 7 .4 45 .3
6 4 .7 6 1 .2 6 1 .2 6 2 .5 7 0 .2 6 0 .7 6 3 .9 6 2 .6 6 6 .5 6 2 .5 6 5 . 8 6 7 .2 6 0 .8
2 。 6 。 3 装张物理性质 从表10 看出 , 抗张指数以灵野 、 白杭17 、 新毛 、 白杭 l 为 最 高 , 京
贵、 地 2 、 地 7 、 省20 、 省21 最低 , 撕裂指数以白杭 l 为最高 , 地 2 、 地 7 为最低(表11)o
裹1 13种白杨无性系化学机桩滚滚张物理性质
项 口
银 自 杨 杂 种
自杭 1 白杭10 白杭17 京贵 无名
山地好 生毛 自杨 毛 白 杨 选 优
灵野 新毛 东 2 地 2 地 7 省20 省21 省42
(。S R )
定 皿
(g /m :)
厚 度( m m )
表 观 密 度
(g /em , )
抗 张 指 数(N .m Z/g )
耐 破 指 数
(k P a .m Z/g )
撕 裂 指 数
(m N .m :/g )
耐 折 度(双折次)
33 4 7 38 35 35 38 4 3 33 35 33 4 2 39 31打 浆 度
4 9.6 50.1 49 3 43.8 5 0 9 4 8 9 49 6 4 8.2 50 .6 49.0 49 9 50 .3 4 8.4
0 .119 0 .138 0 .120 0 .131 0 .146 0 .130 0 .120 0 .130 0 .128 0 .123 0 .134 0 .135 0 .105
0 .42 0 .36 0 .41 0.37 0 .35 0 .38 0 .4 1 0 .37 0 .40 0 .40 0 .37 0.37 0 .46
44 .0 1 39 .65 44 .96 32 .94 34 .2 8 4 3.86 43 .48 34 .06 33 .98 3 8.26 37 .35 31.46 38 .〔9
2 .1 1 1 .7 8 1 . 9 ) 1 .6 1 1 .8 1 2 .3 5 2 .0 4 1 .9 1 1 .4 7 1 .5 2 1 .4 2 1 .3 3 2 .05
5 6 5 3 .9 7 4 . 46 4 .5 5 4 .8 4 5 . 1 4 5 .0 1 4 .4 8 4 .3 2 4 .1 7 4 .3 7 3 .9 0 4 . 98
1 6 1 6 1 4 9 1 0 16 1 8 1 0 8 9 1 0 1 0 13
综上所述 , 无性系灵野 、 白杭17 、 新毛 , 白杭10 、 白杭 1浆张弧度 最好; 省21 、 京贵 、
东 2 、 地 2 、 省20 最低 。
2
.
6
.
4 制 浆特征综合评估 形响制浆原料性能的因素很多 , 本项研究采用综合坐标法 , 对 下
列 n 个因素判断13 种白杨无性系制浆性能的优劣 , 按各因素影响程度人为设定权重。 各自的
权重为: 气干密度0.15 , 材积 0.15 , 预处理后得率0.1。, 打浆度0.10 , 未漂浆和漂浆白度 取
。.0 5 , 紧度 、 抗张指数 、 耐破指数、 耐折度 4 项强度指标0.05 。 根据犷名K , (l 一 ai ) 之〔Ki 为权
重因子 ;(1一 ai ) 么 为性状因子〕值来比较综合性能优劣 , 平方根越小 , 则性能越 好(表12 )。
综合性能最优是自杭 1 ; 其次为 白杭17 、 白杭10 、 新毛 、 灵野 、 无 名 , 较差的是地 2 、
期 柴修武等: 集约栽培13 种白杨无性系幼龄材研凌
地 7 和东 2 。 按无性系类别分 , 银白杨杂种
列第一 , 山地野生毛 白杨列第二 , 毛白杨选
优列第三 。 根据上述结果 , 银白杨杂种 , 山
地毛白杨的灵野、 新毛和毛 自杨选优的省42
等无性系 , 可推荐作为短期人工林的重点推
广供造纸原料需要的无性系
裹12 13种白杨无性系平方根名次
无 性系 平 方根 名次
银 白 杨
杂 种
白杭 l
白杭10
白杭17
0 .119 2
0 .182 2
0 .16 1 6
0 .240 6
0 .219 3
贵名野毛242n07京无灵新东省地
3 结论
(1 ) 13 种白杨无性系幼龄材的重量平均
纤维长度变幅为 852 一993 协m , 数量平均纤
维宽度为20 .2~ 23 .4 “m , 在 阔叶材中属中
等 。各无性系间纤维长度差异不显著 , 不同年
轮间纤维长度差异显著 , 总纤维 含量61.5%
一67.3 % 。
山地野生
毛 白 杨
0 .193 9
0 .183 8
0 .278 7
毛 白 杨
选 优
0 .225 8
0 .278 6
0 .243 9
0 .325 7
0 .303 3
13
12
(2 ) 微纤丝角变幅范围为17.0~ 24 .8度 , 以新毛 、 京贵 、白杭 1 、 白杭10 、 白杭17 的微纤
丝角小 , 其纤维素相对结晶度变幅范围52 .8 % ~ 57 .。% , 属正常范围 。
(3 ) 化学成分除浸提物有一定差别外 , 其主要成分相差不大 , 综纤维素含量高对制浆有
益 。 由于化学成分较均匀 , 各无性系可混合蒸煮制浆。
(4 ) 木材气干密度变幅为0.394 ~ 0.519 9 /m Z, 品种差异显著 ; 反映生产量的材积指标差
异很大 , 最大值为最小值的2.6倍。
(5 ) 根据木材密度 、 年生长量 、 制浆得率 、 动力消耗 、 漂白性能和浆张强度综合判断 ,
白杭 1 、 白杭17 、 白杭 10 、 新毛 、 灵野 、 无名 6 种为制浆原料的优良无性系。
参 考 文 献
[1〕
〔2 〕
王沙生等 , 1 9 9 1 , 杨树栽堵生理研究, 北京农业大学 出版社 。
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1 8 2 ~ 1 8 7
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林 业 科 学 研 究 5卷
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