全 文 ：第 wt卷 第 v期
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林 业 科 学
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杨树材性成熟龄模型的建立及树体内幼龄材的分布
黄荣凤 鲍甫成 张冬梅
k中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 以小叶杨和北京杨的材性测定值k导管分子长度或木纤维长度或导管腔径l作为因变量 o以年轮数作为
自变量 o建立材性成熟非线性模型 o以此为依据讨论成熟龄问题 o并对幼龄材在树体内的分布进行分析 ∀导管分子
长度 !木纤维长度和导管腔径的成熟龄模型为应用分段回归分析方法拟合的二次方程和定数函数结合的非线性方
程 o方程的决定系数在 s1{xz ∗ s1||t之间 o并在 s1t h水平上达到显著 ∀以导管分子长度作为材性指标 o应用这个
非线性模型分析的结果表明 }材性成熟龄及幼龄材半径因树种 !立地的灌溉条件不同存在差异 ∀无灌溉北京杨 y ∗
ts年达到成熟 o幼龄材半径为 xu °°左右 ~无灌溉小叶杨 uw ∗ u|年达到成熟 o幼龄材的半径为 |s °°左右 ~灌溉小
叶杨 tv ∗ tx年左右达到成熟 o幼龄材的半径为 {x °°左右 ∀
关键词 } 杨树 ~材性 ~幼龄材 ~成熟龄 ~模型
中图分类号 }≥z{t 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussxlsv p stsv p sz
收稿日期 }ussv p su p tz ∀
基金项目 }ussv年教育部留学回国人员启动基金资助 ∀
Μοδελφορ Ματυρατιον Αγε οφ Ωοοδ Προπερτψ ανδ Εξτενδ οφ ϑυϖενιλε
Ωοοδ Ζονειν Ποπλαρ Τρυνκσ
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k Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Ωοοδ Ινδυστρψo ΧΑΦ Βειϕινγtsss|tl
Αβστραχτ } ‘²±¯¬±¨ ¤µ°²§¨ ¶¯º¨ µ¨ ¶¨·¤¥¯¬¶«¨§©²µ·º²¶³¨¦¬¨¶²©³²³¯¤µk Ποπυλυσσιµονιι ¤±§ Πq≅ βειϕινγενσισl º¬·«·«¨ º²²§
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²©­∏√¨ ±¬¯¨ º²²§¬±·µ¨¨¶·¨°¶º¨ µ¨ §¬¶¦∏¶¶¨§q׫¨ °²§¨ ¶¯·«¤·³µ¨§¬¦··«¨ °¤·∏µ¤·¬²±¤ª¨ ¤¦¦²µ§¬±ª·²√¨ ¶¶¨¯¯¨ ±ª·«o©¬¥¨µ¯ ±¨ª·«
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¤±§·«¨ ± µ¨¤¦«¨¶¤³¯¤·¨¤∏q׫¨ ¶´∏¤µ¨ ²©·«¨ ¦²µµ¨ ¤¯·¬²± ¦²¨©©¬¦¬¨±·kρul ²©±²±¯¬±¨ ¤µµ¨ªµ¨¶¶¬²±µ¤±ª¨§©µ²° s1{xz ·²s1||t
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√¤µ¬¤±¦¨ ²© °¤·∏µ¤·¬²± ¤ª¨ ¤±§·«¨ µ¤§¬∏¶²©­∏√¨ ±¬¯¨ º²²§ ¬¨¬¶·¨§¥¨·º¨ ±¨ §¬©©¨µ¨±·¶³¨¦¬¨¶¤±§§¬©©¨µ¨±·¶¬·¨¦²±§¬·¬²±¶}©²µΠq
≅ βειϕινγενσισ º¬·«²∏·¬µµ¬ª¤·¬²±o·«¨ °¤·∏µ¤·¬²± ¤ª¨ ¤±§·«¨ µ¤§¬∏¶²©­∏√¨ ±¬¯¨ º²²§º¤¶¤¥²∏·y ∗ ts ¤¤±§xu °°oº«¬¯¨ ·«¤·
©²µΠqσιµονιι º¬·«²∏·¤±§º¬·«¬µµ¬ª¤·¬²± º¤¶uw ∗ u| ¤¤±§|s °°otv ∗ tx ¤¤±§{x °° µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q
Κεψ ωορδσ} ³²³¯¤µ~º²²§³µ²³¨µ·¼~­∏√¨ ±¬¯¨ º²²§~°¤·∏µ¤·¬²± ¤ª¨ ~°²§¨¯
木材的性质直接关系着木材的用途及加工利用方式 ∀树种的遗传特性 !立地条件 !气候条件及抚育管理
方式等都会影响木材的组织构造 o进而影响木材的力学性质 ∀即使是同一树种 o不同树龄形成的木质部 o材
性也不同 ∀因此在讨论树体内材性的变化时 o一般把树干划分为 u部分考虑 }髓附近的树木生长初期形成的
材性变化较大 !材质较差的木质部称为是幼龄材 ~靠近树皮部分材性较稳定 !材质较优的木质部称为成熟材 ∀
准确地区分幼龄材和成熟材 o有利于合理利用现有的木材资源 ∀培育材性成熟早 !幼龄材半径小的良种是材
性育种的重要研究内容 o但由于形成层细胞的成熟期很难直接观测 o通过测定木材的力学性质来确定成熟期
又较复杂 o因此找到一种简单 !准确的方法区分幼龄材和成熟材是具有重要意义的 ∀
杨树分布广泛 !适应性强 !生长迅速 o是我国北方的主要造林树种 o也是我国的重要木材资源 ∀以往的研
究中k‹∏¤±ª ετ αλqousssl o以 u种杨树为对象分析了导管分子长度和木纤维长度的径向变化 ∀本文在此基础
上探讨了以导管分子长度 !木纤维长度和导管腔径等材性指标为因变量 o以年轮数为自变量 o应用分段回归
分析建立非线性回归模型的方法 o对树体内的成熟材和幼龄材的区分进行了界定 o并对幼龄材在树体内的径
向和纵向分布进行了分析 o以期为今后的材性育种 o选择材性成熟早 !幼龄材半径小的良种提供科学依据 ∀
t 材料与方法
111 材料
试验材料采自内蒙古伊克昭盟新街治沙站无灌溉的小叶杨k Ποπυλυσσιµονιιl和北京杨k Πq≅ βειϕινγενσισl
人工林 o以及巴盟磴口沙漠林业试验中心灌溉的小叶杨农田防护林 ∀首先从各林分内分别选择 v株平均木
作为试材 o|株试材的概况见表 t ∀样树伐倒后在 t1u °高处各截取一个圆盘 o再分别从新街治沙站 u株小
叶杨的 u1u ° !w1u ° !y1u ° !{1u °高处截取一个圆盘 o从每个圆盘上取 t根通过髓心的木条 ∀
表 1 试材概况
Ταβ . 1 Ουτλινε οφ σαµ πλε τρεεσ
样本代号
≥¤°³¯¨¦²§¨
树种
≥³¨¦¬¨¶
取材地
≥¬·¨
灌溉条件
Œµµ¬ª¤·¬²± ¦²±§¬·¬²±
年轮数
‘∏°¥¨µ²©µ¬±ª¶
树高
‹ ¬¨ª«·Π°
胸径
⁄…‹Π¦°
÷⁄t 小叶杨 Πq σιµονιι 磴口 ⁄¨ ±ª®²∏ 有灌溉 Œµµ¬ª¤·¬²± u| t{1x vt1v
÷⁄u 小叶杨 Πq σιµονιι 磴口 ⁄¨ ±ª®²∏ 有灌溉 Œµµ¬ª¤·¬²± uy tw1v vv1t
÷⁄v 小叶杨 Πq σιµονιι 磴口 ⁄¨ ±ª®²∏ 有灌溉 Œµµ¬ª¤·¬²± u| tz1| vv1{
÷÷t 小叶杨 Πq σιµονιι 新街 ÷¬±­¬¨ 无灌溉 ‘²±p¬µµ¬ª¤·¬²± vz tt1u uy1|
÷÷u 小叶杨 Πq σιµονιι 新街 ÷¬±­¬¨ 无灌溉 ‘²±p¬µµ¬ª¤·¬²± vu tu1v uz1z
÷÷v 小叶杨 Πq σιµονιι 新街 ÷¬±­¬¨ 无灌溉 ‘²±p¬µµ¬ª¤·¬²± vu tu1z uz1w
…÷t 北京杨 Πq≅ βειϕινγενσισ 新街 ÷¬±­¬¨ 无灌溉 ‘²±p¬µµ¬ª¤·¬²± uv tu1x uy1{
…÷u 北京杨 Πq≅ βειϕινγενσισ 新街 ÷¬±­¬¨ 无灌溉 ‘²±p¬µµ¬ª¤·¬²± uv tu1z ux1{
…÷v 北京杨 Πq≅ βειϕινγενσισ 新街 ÷¬±­¬¨ 无灌溉 ‘²±p¬µµ¬ª¤·¬²± uv tv1z ux1x
112 导管分子长度和木纤维长度的测定
从髓心到树皮的每个年轮中央切取一个 t ¦°长的轴向小薄片 o用 ¨©©µ¨¼溶液kts h硝酸 n ts h铬酸l离
析后 o制作临时切片 ∀用 ’°˜≥万能投影仪在每个切片上测定 vs根导管分子的长度和 xs根木纤维的长
度 o计算其平均值和变异系数 ∀以每个切片的平均值作为该年轮的导管分子长度或木纤维长度 ∀
113 导管腔径的测定
制作髓心到树皮的横切面连续切片 o用彩色摄像机k≤≤⁄p Œ•Œ≥ !⁄÷≤ p ts{ ≥’‘≠l通过光学显微镜k…‹
p u !°ts p „Ž’≠ °˜≥l放大 tss倍 o从每个年轮的中部摄取图像 o用数字形式保存到计算机内 ∀应用
•¬±• ’’ƒk∂ µ¨¶¬²±ul图像分析系统在每个年轮内测定 vs根导管分子的腔径 o以每个切片的平均值作为该年
轮导管分子的腔径 ∀
114 数据处理和模型的建立
应用统计分析系统 ≥„≥k≥„≥ Œ±¶·¬·∏·¨ Œ±¦qot|{{l及 ≥°≥≥k≥°≥≥ Œ±¦qot|||l o以年轮数为自变量 o以从髓心
到树皮的每个年轮的导管分子长度 !木纤维长度和导管腔径为因变量 o在同时满足二次函数 ψ€ αξu n βξ n χ
k¬© ξ [ ξsl和常数函数 ψ€ πk¬© ξ  ξsl的程序上对上述数据进行处理 o建立分段回归的非线性回归模型
k‘Œ‘l o同时自动计算出材性成熟龄 ∀
115 幼龄材半径的确定
用年轮测定显微镜测定树木不同高度上每个年轮的宽度 o根据模型计算出不同高度的材性成熟龄和年
轮宽度测定值 o推算出不同高度上达到材性成熟龄时的幼龄材半径 ∀
u 结果与讨论
木材的性质是由构成木质部的各类细胞的大小 !数量 !形态及其空间排列方式所决定的 ∀在阔叶树中 o
导管分子和木纤维占木质部细胞的 zs h以上 o杨树可达 |s h以上k鲍甫成等 ot||{l o因此导管分子和木纤维
的大小 !数量和形态是影响杨树材性的重要指标 ∀
导管分子和木纤维是由形成层原始细胞分裂 !分化后形成的 o所以导管分子和木纤维的大小主要取决于
wst 林 业 科 学 wt卷
形成层原始细胞的大小 ∀一般木纤维的长度在分化过程中会增加 xs h ∗ {ss h o而导管分子在分化过程中
长度几乎不发生变化 o因此可以把导管分子的长度看成是形成层原始细胞的长度k古野毅等 ot||wl ∀根据这
一观点 o本研究把导管分子长度作为判断材性成熟的主要指标 ∀以往的研究结果表明 o杨树木纤维的长度及
导管分子的腔径与导管分子的长度密切相关k‹∏¤±ª ετ αλqousssl o因此本研究把这 u个指标作为区分成熟材
和幼龄材的辅助指标 ∀
211 杨树材性成熟龄非线性回归模型的建立
导管分子及木纤维的大小等材性指标从髓心到树皮方向的变化有很多种类型 o对不同树种的不同材性
指标建立同一成熟龄模型是不可能的 ∀国外一些学者以管胞长度及木材密度为材性指标 o对一些针叶树木
质部成熟材和幼龄材的区分方法进行了研究k 高义 ot|{u ~ •²²¶ ετ αλqot||s ~≥«¨ ³¤µ§ ετ αλqot||ul ∀我
国关于木材材性指标的径向变异也做了大量的研究工作 o建立的木材密度径向变异模型数学方程种类有多
项式 !双曲线 !指数方程等k鲍甫成等 ot||xl o也有应用有序样本分类的最优分割法对杉木k Χυννινγηαµια
λανχεολαταl !长白落叶松kΛαριξ ολγενσισl !湿地松k Πινυσ ελλιοττιιl和马尾松k Πινυσ µασσονιαναl的幼龄材和成熟材
进行界定的研究报道k鲍甫成等 ot||{l ∀
本文所用 u种杨树的导管分子和木纤维的长度及导管腔径的径向变化如图 t所示 ∀髓心附近导管分子
和木纤维的长度最短 o导管腔径最小 o之后随着形成层年龄的增加其长度也随之增加 o导管腔径也随之增大 o
磴口小叶杨约 tu年轮后 !新街小叶杨约 uv年轮后 !新街北京杨约 ts年轮后 v个材性指标均趋于稳定 ∀
图 t 导管分子长度 !木纤维长度和导管腔径的径向变动
ƒ¬ªqt ‹²µ¬½²±·¤¯ √¤µ¬¤·¬²±¶²©√¨ ¶¶¨¯ ¨¯ °¨¨ ±·¯ ±¨ª·«k∂∞l ¤±§©¬¥¨µ¯ ±¨ª·«kƒl ¤±§√ ¶¨¶¨¯ ∏¯°¨ ± §¬¤°¨ ·¨µk∂⁄l
ο ∂∞~𠃏~≅ ∂⁄~÷⁄磴口小叶杨 Πq σιµονι鬱 ⁄¨ ±ª®²∏~÷÷ 新街小叶杨 Πq σιµονι鬱 ÷¬±­¬¨ ~…÷ 新街北京杨 Πq≅ βειϕινγενσισ¬± ÷¬±­¬¨ q
图 u 材性成熟龄预测模型
ƒ¬ªqu ²§¨¯©²µ°¤·∏µ¤·¬²± ¤ª¨ ²© º²²§³µ²³¨µ·¬¨¶
根据杨树导管分子和木纤维的长度及导管腔径的
变化特征 o以年轮数为自变量 o分别以导管分子长度 !
木纤维长度 !导管腔径为因变量 o应用分段回归法建立
非线性回归数学模型 ∀方程拟合的思路为 }从髓心到
树皮方向导管分子长度和导管腔径及木纤维长度呈曲
线形增加部分用二次函数拟合 o趋于稳定后的部分用
常数函数拟合 o求出这 u个连续函数残差达到最小时
的 u个函数的交叉点k即二次函数的最大值l o把这个
点作为材性达到稳定时的年龄 o即成熟龄k‹∏§¶²±o
t|yyl ∀模型方程为 }
ψ€ αξu n βξ n χk¬© ξ [ ξsl ~ ψ€ π k¬© ξ  ξsl ∀
这里 ξ为年轮数 oψ为材性指标的大小k导管分子
长度或木纤维长度或导管腔径l oξs为推算的成熟龄 o
π为稳定后的材性指标大小k导管分子长度或木纤维
长度或导管腔径l oα !β !χ为参数 ∀图 u是这个非线性模型的图例 ∀
把年轮数和材性指标值输入计算机 o应用 ≥°≥≥或 ≥„≥在模型程序中计算 o≥„≥或 ≥°≥≥自动调整残差 o
xst 第 v期 黄荣凤等 }杨树材性成熟龄模型的建立及树体内幼龄材的分布
图 v 磴口小叶杨的导管分子长度 !木纤维长度和导管腔径
的成熟龄模型曲线
ƒ¬ªqv ²§¨¯¦∏µ√¨ ¶©²µ°¤·∏µ¤·¬²± ¤ª¨ ²©√ ¶¨¶¨¯ ¨¯ °¨¨ ±·¯ ±¨ª·«k∂∞l
¤±§©¬¥¨µ¯ ±¨ª·«kƒl ¤±§√¨ ¶¶¨¯ ∏¯° ±¨ §¬¤° ·¨¨µk∂⁄l ¬± Πq σιµονιι
ο ∂∞~𠃏~≅ ∂⁄~&成熟龄 ¤·∏µ¤·¬²± ¤ª¨ q
达到最小时计算自动结束 o可获得残差最小时的 α !β !χ
参数值及 π值 o同时还可以打印出残差值 !决定系数和显
著性检验结果 ∀
应用上述方法对所有个体k磴口和新街的小叶杨及
新街北京杨l的 v个材性指标分别进行了方程拟合 o结果
见表 u ∀从模型分析结果可以看出 o这 v个材性指标对该
模型有很好的拟合性 o决定系数的范围在 s1{xz ∗ s1||t
之间 o其中木纤维长度指标的决定系数均在 s1|x以上 ~所
有方程均在 s1t h水平上达到显著 ∀说明导管分子长度 !
木纤维长度和导管腔径均可作为判断材性成熟指标 o这
个模型有望在杨树材性成熟龄的判断 !材性育种及木材
有效利用方面发挥作用 ∀图 v是用磴口小叶杨k÷⁄tl的
导管分子长度 !导管腔径和木纤维长度的径向变动实测
值建立的非性形回归方程模型曲线的一例 o从图中可见
这 v个模型的理论值曲线与实测值的变化趋势是一致
的 ∀
表 2 不同材性指标的成熟龄模型 ≠
Ταβ . 2 Ματυρατιον αγε µ οδελ αχχορδινγ το σελεχτεδ ωοοδ προπερτψινδιχεσ
样本代号
≥¤°³¯¨¦²§¨
样本数
‘∏°¥¨µ²©¶¤°³¯ ¶¨
材性指标
• ²²§³µ²³¨µ·¼
¬±§¬¦¨¶
方程 ‘²±¯¬±¨ ¤µ°²§¨¯
ψ€ αξu n βξ n χk¬© ξ [ ξsl ~ ψ€ πk¬© ξ  ξsl
α β χ π
决定系数
≤²µµ¨ ¤¯·¬²±
¦²¨©©¬¦¬¨±·ρu
Φ值
Φ √¤¯∏¨¶
÷⁄t u| p t qs∞p sv v qu∞p su u qu∞p st w qz∞p st s q|x{ w v|v1w333
÷⁄u uy p t qw∞p sv v q|∞p su u qv∞p st x qs∞p st s q|zy u yu|1z333
÷⁄v uz p t q|∞p sv w qz∞p su u qw∞p st x qu∞p st s q|yt u sss1{333
÷÷t vz p z qs∞p sw v qs∞p su t q{∞p st x qs∞p st s q|wx t xys1y333
÷÷u vv
导管分子长度
∂ ¶¨¶¨¯ ¨¯ °¨ ±¨·
¯¨ ±ª·«Π°°
p x qs∞p sw u qy∞p su t qy∞p st x qs∞p st s q{zv tsv1x333
÷÷v vu p x qs∞p sw u qx∞p su t q|∞p st x qs∞p st s q{|t tyx1z333
…÷t uu p u qx∞p sv w qz∞p su u qx∞p st w qy∞p st s q{zu t zvs1u333
…÷u uu p u qy∞p sv x qs∞p su u qv∞p st w qz∞p st s q{yz xsv1t333
…÷v uu p { qz∞p sv t qs∞p st t qv∞p st w qv∞p st s q|v{ |{{1{333
÷⁄t u| p w qx∞p sv t qu∞p st v qv∞p st t qt∞n ss s q|z{ w y{y1y333
÷⁄u uy p u qy∞p sv z qx∞p su x qu∞p st t qt∞n ss s q||t x {wt1z333
÷⁄v uz p x qz∞p sv t qv∞p st v q|∞p st t qt∞n ss s q|zw u s||1u333
÷÷t vz p u qw∞p sv | qw∞p su u qu∞p st t qt∞n ss s q|yv t uuv1w333
÷÷u vv 木纤维长度ƒ¬¥¨µ¯ ±¨·«Π°° p t qs∞p sv y qs∞p su u q{∞p st t qu∞n ss s q|{s t zys1t
333
÷÷v vu p t qu∞p sv x q|∞p su v qy∞p st t qt∞n ss s q|xw {ss1x333
…÷t uu p z q{∞p sv t qw∞p st v qv∞p st | q{∞p st s q|xt u yzx1{333
…÷u uu p { qx∞p sv t qx∞p st u qz∞p st | qz∞p st s q|xv {yz1s333
…÷v uu p t qx∞p su u qt∞p st t qy∞p st | qt∞p st s q|yu {|z1{333
÷⁄t u| p x qv∞p st t qu∞n s qt u qsv n st | qt∞n st s q|yt v sux1w333
÷⁄u uy p u qy∞p st z qv∞n ss u qs∞n st z qs∞n st s q|xz t yxu1u333
÷⁄v uz p w qy∞p st t qs∞n st u qs∞n st z qy∞n st s q|xv u svy1v333
÷÷t vz p v qs∞p st | qv∞n ss t qs∞n st { qu∞n st s q|uv {|y1x333
÷÷u vv
导管分子腔径
∂ ¶¨¶¨¯ ∏¯°¨ ±
§¬¤° ·¨¨µΠΛ°
p v qt∞p st | q{∞n ss t qt∞n st { q{∞n st s q{xz ywv1u333
÷÷v vu p u q{∞p st { qy∞n ss t qu∞n st z q|∞n st s q|uz t tyv1u333
…÷t uu p u qw∞n ss u qy∞n st y qv∞n ss z qv∞n st s qs|t t svx1{333
…÷u uu p u qz∞n ss u qz∞n st z q|∞n ss z qx∞n st s q{{w |y{1u333
…÷v uu p u qt∞n ss u qv∞n st z qt∞n ss z qt∞n st s q|us |{y1z333
≠ 本表中的样本代号参照表 t中的样本代号 ∀ ≥¤°³¯¨¦²§¨ ¶¨¨×¤¥qt q33 3 表示 Φ值在 Α€ s qsst水平上显著 ∀ ׫¨ Φ √¤¯∏¨¶¬¶¶¬ª±¬©¬¦¤±·¤·
·«¨ s qsst ¯¨ √¨ ¯q
yst 林 业 科 学 wt卷
212 杨树材性成熟龄及其幼龄材在树干内的分布
u1u1t 杨树材性成熟龄 应用上述非线性模型推算的杨树材性成熟龄如表 v所示 ∀首先从同一材性指标
的成熟龄来分析 o以最能反映形成层原始细胞大小的导管分子长度的稳定作为判断材性成熟的标准时 o磴口
灌溉条件下的小叶杨 tw年达到材性成熟 o新街无灌溉的人工林小叶杨 ux年达到成熟 o无灌溉北京杨 {年达
到成熟 ∀由此可见 o同一材性指标的杨树材性成熟龄 o因树种不同和有无灌溉而差异很大 ∀同样无灌溉条件
下 o北京杨比新街小叶杨早 tv年成熟 o灌溉小叶杨比无灌溉小叶杨早 tt年成熟 ∀
表 3 不同材性指标的成熟龄和幼龄材半径 ≠
Ταβ . 3 Ματυρατιον αγε ανδ τηε ραδιυσ οφ ϕυϖενιλε ωοοδ
αχχορδινγ το σελεχτεδ ωοοδ προπερτψινδιχεσ
样本代号
≥¤°³¯¨¦²§¨
材性指标
• ²²§³µ²³¨µ·¼
¬±§¬¦¨¶
成熟龄
¤·∏µ¤·¬²± ¤ª¨Π¤
幼龄材半径
•¤§¬∏¶²©­∏√¨ ±¬¯¨ º²²§Π°°
理论值
׫¨ ²µ¼
平均值
 ¤¨±
理论值
׫¨ ²µ¼
平均值
 ¤¨±
÷⁄t tw q| |w qt
÷⁄u tv qz tv q{ {u qw {x qw
÷⁄v tu q| z| qz
÷÷t uv qw zv qv
÷÷u
导管分子长度
∂ ¶¨¶¨¯ ¨¯ °¨¨ ±·
¯¨ ±ª·«Π°°
u{ q{ ux qw tsy q| {| qx
÷÷v uw qs {{ qv
…÷t | qx yz qt
…÷u | qz { qv xx q| xt q|
…÷v x q| vu qy
÷⁄t tv qv {y qy
÷⁄u tw qw tv qs |{ qu {x qt
÷⁄v tt qv zs qw
÷÷t t| qy zs qz
÷÷u 木纤维长度ƒ¬¥¨µ¯ ±¨·«Π°° u| q{ uw qz tsx qs {{ qs÷÷v uw qz {{ qv
…÷t | qt yt qu
…÷u | qs { qw xx q| xv qx
…÷v z qu wv qv
÷⁄t tt qx {u qv
÷⁄u tv q| tu qs |v qx {t q{
÷⁄v tt qs y| qyy
÷÷t tx qw v| qv
÷÷u
导管分子腔径
∂ ¶¨¶¨¯ ∏¯° ±¨
§¬¤°¨ ·¨µΠΛ°
tx qz tx qx yu qy xw qt
÷÷v tx qw ys qv
…÷t x qv ws qv
…÷u w q| y qu u| qy vy qv
…÷v x qy v| qs
≠ 本表中的样本代号参照表 t中的样本代号 ∀≥¤°³¯¨¦²§¨ ¶¨¨×¤¥qt q
从同一树种的不同材性指标
的材性成熟龄来看 o灌溉和无灌
溉小叶杨导管分子长度的平均成
熟龄均比木纤维长度早近 t年 o
无灌溉北京杨的导管分子长度和
木纤维长度的平均成熟龄几乎没
有差异 ∀磴口灌溉条件下生长的
小叶杨及无灌溉北京杨的导管腔
径成熟龄比导管分子长度或木纤
维长度的成熟龄平均早约 u年 o
新街无灌溉小叶杨的导管腔径成
熟龄比导管长度或木纤维长度的
成熟龄平均早近 ts年 ∀以上比
较分析的结果表明 ov种试材k磴
口和新街的小叶杨及新街北京
杨l的导管分子长度与木纤维长
度的成熟龄差异不大 o但导管腔
径与这 u个材性指标的材性成熟
龄差异很大 ∀
以上分析结果表明 o杨树材
成熟龄因树种不同和有无灌溉而
差异很大 o成熟龄也因材性指标
不同而有差异 ∀导管分子和木纤
维是由形成层原始细胞分裂 !分
化形成的 o木纤维长度在分化过
程中会增加 xs h ∗ {ss h o而导
管分子在分化过程中长度几乎不
发生变化 o所以可以把导管分子
的长度看成是形成层原始细胞的
长度k古野毅等 ot||wl ∀因此 o该
模型在应用时如果研究的目的在于从理论上推算形成层细胞的成熟龄 o可选择导管长度为材性指标拟合方
程 ~如果研究的目的在于木材加工利用 o因为木纤维占木质部细胞的 ys h以上 o可选择木纤维长度作为材性
指标拟合方程 ∀
u1u1u 幼龄材在树干中的分布 tl 径向分布 根据各材性指标的成熟龄计算的幼龄材半径如表 v所示亦
因树种不同和有无灌溉而不同 ∀以同一材性指标如以导管分子长度作为材性指标计算成熟龄时 o磴口灌溉
条件下的小叶杨幼龄材的半径平均 {x °° o新街无灌溉的小叶杨幼龄材的半径平均 |s °° o新街无灌溉的北
京杨幼龄材的半径平均 xu °°∀同样无灌溉条件下 o北京杨比小叶杨幼龄材的半径小 vv °° ~同一树种 o灌溉
小叶杨比无灌溉小叶杨幼龄材半径小 x °°∀
zst 第 v期 黄荣凤等 }杨树材性成熟龄模型的建立及树体内幼龄材的分布
从同一树种的不同材性指标来看 o以木纤维长度作为材性指标时幼龄材的半径与导管分子长度作为材
性指标时幼龄材的半径差异不明显 o但对于无灌溉小叶杨和北京杨 o以导管腔径作为材性指标时计算的幼龄
材的半径分别为 xw °°和 vy °° o分别比以导管分子长度或木纤维长度作为材性指标计算的幼龄材半径小
约 vy °°和 ty °°∀
结果表明 o幼龄材的半径因树种 !有无灌溉而差异很大 ~不同材性指标计算的幼龄材半径 o其中以导管分
子长度和木纤维长度计算的幼龄材半径差异不大 o但以导管腔径计算的幼龄材半径明显小于以导管分子长
度和木纤维长度计算的幼龄材半径 ∀
图 w 新街小叶杨k÷÷tl的树干解析及树干内幼龄材的分布
ƒ¬ªqw ≥·¨° ¤±¤¯¼¶¬¶¤±§§¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©­∏√¨ ±¬¯¨ º²²§·«µ²∏ª«²∏··«¨ ¶·¨°¬± Πq σιµονιι
粗线表示幼龄材与成熟材的分界线 ∀ ׫¬¦® ¬¯±¨ € ¥²µ§¨µ¯¬±¨ ¥¨·º¨¨ ±­∏√¨ ±¬¯¨ º²²§¤±§°¤·∏µ¨ º²²§q
分界处幼龄材半径 ׫¨ µ¤§¬¤¯ ²©¥²µ§¨µ¥¨·º¨¨ ±­∏√ ±¨¬¯¨ º²²§¤±§ °¤·∏µ¨ º²²§} Ηt1u € {t1uu °° ~ Ηu1u € z{1ys °° ~ Ηw1u € zy1zw °° q
表 4 新街小叶杨不同高度的成熟龄和幼龄材半径
Ταβ . 4 Ματυρατιον αγε ανδ τηε ραδιυσ οφ ϕυϖενιλε ωοοδ ατ διφφερεντ ηειγητ οφ Π . σιµονιι ιν Ξινϕιε
树高
‹ ¬¨ª«·Π°
导管分子长度 ∂ ¶¨¶¨¯ ¨¯ °¨ ±¨·¯ ±¨ª·« 木纤维长度 ƒ¬¥¨µ¯ ±¨ª·«
成熟龄
¤·∏µ¤·¬²± ¤ª¨Π¤
幼龄材半径
•¤§¬∏¶²©­∏√¨ ±¬¯¨ º²²§Π°°
成熟龄
¤·∏µ¤·¬²± ¤ª¨Π¤
幼龄材半径
•¤§¬∏¶²©­∏√¨ ±¬¯¨ º²²§Π°°
t qu uv qw {t qu uu qt z{ qt
u qu uy qs z{ qy uw q| zx q|
w qu uz qx zy qz uz qs zx qu
ul 纵向分布 图 w表示的是以导管分子长度作为材性指标时 o新街小叶杨k÷÷tl树干内幼龄材的分布
情况 ∀从表 w可见 ot1u °高处的成熟龄为第 uw年 o此时距髓心的距离为 {t1u °° ~u1u °高处的成熟龄为第
uy年 o此时距髓心的距离为 z{1y °° ~w1u °高处的成熟龄为第 u{年 o此时距髓心的距离为 zy1z °° ~y1u °
处导管分子长度未达到成熟 ∀随着树高的增加 o成熟龄稍有推迟 o但幼龄材的半径有减小的趋势 ∀
v 结论
杨树导管分子长度 !木纤维长度和导管腔径的径向变动适合于非线性回归模型 }ψ€ αξu n βξ n χ k¬© ξ [
ξsl ~ ψ€ π k¬© ξ  ξsl ∀
这里 ξ为年轮数 oψ为材性指标的大小k导管分子长度或木纤维长度或导管腔径l oξs为推算的成熟龄 oπ
为稳定后的材性指标大小k导管分子长度或木纤维长度或导管腔径l oα !β !χ为参数 ∀
应用这个非线性回归模型拟合了杨树导管分子长度 !木纤维长度和导管腔径的材性成熟方程 o方程的决
{st 林 业 科 学 wt卷
定系数在 s1{xz ∗ s1||t之间 o所有方程均在 s1t h水平上达到显著 o表明导管分子长度 !木纤维长度和导管
腔径都可以作为区分幼龄材与成熟材的指标 o通过建立模型 o有效地判断材性成熟龄 ∀该模型不仅能够反映
材性指标的径向变化特征 o而且推算材性成熟龄的方法也比较简单 !准确 ∀具体应用时 o如果研究的目的在
于从理论上推算形成层细胞的成熟龄 o依据导管分子在分化过程中长度变化很小这一特性 o可选择导管长度
为材性指标拟合方程 ~如果研究的目的在于木材加工利用 o因木纤维占木质部细胞的 ys h以上 o所以可选择
木纤维长度作为材性指标拟合方程 ∀
成熟龄及幼龄材的半径因树种及立地条件的不同 o存在很大差异 ∀同一树木的不同高度 o成熟龄及幼龄
材的半径也存在着差异 o随着树干高度的增加 o成熟龄推迟 o幼龄材的半径减小 ∀这些差异的存在为选择成
熟早 !幼龄材半径小的良种提供了可能性 ∀在今后的材性育种中 o成熟龄应该作为材性优良品种选择的指
标 o列入选择育种的范畴 o使有限的木材资源得到更有效 !合理的利用 ∀
参 考 文 献
鲍甫成 o江泽慧主编 qt||{ q中国主要人工林树种的木材性质 q北京 }中国林业出版社
鲍甫成 o江泽慧主编 qt||x q短周期工业用材林木材性质的研究 q世界林业研究k专集l
古野毅 o泽边攻主编 qt||w q组织和材质 q大津 }海青社
高义 qt|{u q针叶树 材 Κ ∗ 1 κ未成熟材 Ν区分 Η = Ν范 q木材学会 ou{kul }{x p |s
赵天锡 o陈章水主编 qt||w q中国杨树集约栽培 q北京 }中国科学技术出版社
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