种源木材纤维特性的差异分析范文

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摘要:

以广西钦廉林场6年生9个种源的大花序桉为材料，通过解析木法，测量其木材的纤维长度、纤维宽度、纤维腔径，比较9个种源6年生大花序桉的木材纤维特性。结果表明，种源间纤维长度、宽度、长宽比存在显著差异;种源的纤维形态(宽度除外)与树高、胸径生长性状相关关系不显著，据此可对各性状进行独立选择，可望培育出木材性状好又速生的种源;树高、纤维宽度与种源地的经纬度因子存在显著的相关性;9个大花序桉种源作为中大径材培育有更大的发展空间。

关键词:

大花序桉;种源;纤维特性;遗传变异

大花序桉(EucalyptuscloezianaF.Muell)，原产澳大利亚，为桃金娘科(Myrtaceae)桉树属(Eucalyptus)昆士兰桉亚属的树种［1］。大花序桉生长快速，材性优良，是很好的锯材树种，在原产国广泛用于杆材和建筑材。中国自1972年引种以来，已在广西、广东、福建等省广泛栽培，效果较好［2～4］。广西把该树种作为中大径材树种进行培育，先后对其进行了引种驯化［2～5］、苗木繁育［6～7］及材性［8～10］等一系列相关研究。材性研究是林木育种的一个重要内容。Dickinson等［11］研究得出，其幼龄林木材平均密度0.642g/cm3，变化范围在0.489～0.732g/cm3;蒋玮［12］对8年生大花序桉纤维特性研究显示，木材基本密度为0.673g/cm3，纤维长度0.84mm，壁厚3.37μm，预测其木材较难细纤维化，成浆弹性好而塑性差。姜笑梅等［13］对16年生大花序桉的木材解剖、物理力学性质进行不同树干高度、不同径向位置的研究。杨中宁、项东云［14］研究了大花序桉纤维特性，发现纤维长度、长宽比由髓心向外随树龄增加而增加，腔径比则相反。本研究项目以6年生9个种源的大花序桉为材料，通过解析木法，测量其木材的纤维长度、纤维宽度、管胞宽度与管胞腔径，对9个种源间木材纤维特性的差异进行研究，为大花序桉幼龄材木材遗传的综合评价、定向培育和木材合理利用提供科学依据。

1材料和方法

1.1研究区概况与试验材料试材采自广西钦州市东郊附近钦廉林场试验地，其中心坐标为108°37'E，21°57'N。林地坡度＜25℃，土壤肥力中等，年均气温22℃，年均相对湿度82%，年均降雨量约2113mm，属海洋性的热带季风气候。试验林于2004年造林，遗传材料由澳大利亚CSIRO种子中心提供，9个种源参试，详见表1。试验采用随机区组设计，单株小区，30次重复，小区间不设隔离株。

1.2方法

1.2.1调查方法/试验方法2010年5月采伐样木，每个种源砍伐5株样木，共45株，所采样木为平均优势木。采集方法依照木材物理力学试材采集方法［15］进行，选定样木，标定出北向，每个种源选取1株样木伐倒后采集全树，分别在树干0.0m、1.3m、3.3m、5.3m、7.3m、9.3m处锯取约5cm厚的圆盘各1个，其余样木伐倒后，分别在树高1.3m处各取5cm圆盘1个。用电刨刨平圆盘，以其表面年轮清晰可见为准。数出每个圆盘年轮数，标记。沿圆盘的南北向过髓心锯取宽约2cm的木条，在木条的北向位置上由树皮向髓心方向依次取1个年轮为1个木样，再把小木样分别劈成火柴杆大小的试样，置入试管。木材解剖用常规方法进行，采用醋酸过氧化氢法离析木材，用数码显微图像电脑分析系统(尼康80I)对木材纤维尺寸进行测定。纤维长度在4倍物镜下测定，管胞宽度、腔径在40倍物镜下测定，每个试样测60次，具体方法参照文献［16］。管胞双壁厚=管胞宽度－管胞腔径。

1.2.2数据分析对45株样木的全树纤维指标进行统计，用Excel软件处理各指标的平均值、标准差和变异系数，采用SPSS19.0软件对各指标进行方差分析、多重比较、性状间的相关性分析。

2结果与分析

2.1纤维特性的变异分析6年生9个大花序桉种源的木材纤维测量结果见表2，由表2可知，(1)纤维长度均值为936.01μm，变幅为560.50～1205.24μm，纤维长度最大的种源为19155，其次为种源19488、20722，最小的种源为19157，纤维长度最大的种源比最小的种源高17.22%。(2)纤维宽度均值为21.02μm，变幅为16.00～26.06μm，最大的种源为19488，其次为种源20725、20720，纤维宽度最小的种源为19157，最大的种源比最小的种源高10.81%。(3)双壁厚均值为9.67μm，变幅为5.29～13.89μm，最大的种源为20722，其次为种源19155、20720，最小的种源为20730，最大的种源比最小的种源高16.32%。(4)长宽比均值为44.73，变幅为28.21～61.69，最大种源为19155，最小的种源为19157，最大的种源比最小的种源高11.95%。(5)腔径比均值为0.54，变幅为0.31～0.73，腔径比最大的种源为20730，其次为种源20725、20729，最小的种源为20722，最大的种源比最小的种源高15.03%。(6)壁腔比均值0.92，变幅为0.37～2.22，壁腔比值最大的种源为20722，其次为19155、19157，最小的种源为20725，最大的种源比最小的高31.86%。除了种源20722、19155、19157的壁腔比大于1外，其余种源壁腔比小于1，但都接近1。除双壁厚、腔径比和壁腔外，其余5个性状的变异系数均小于10%，这说明纤维性状表现较稳定，在进行遗传控制时可考虑这些性状。纤维工业原料对木材纤维有一定要求，通常木材具有中级长度纤维(900～1600μm)，长宽比不低于35，壁腔比小于1［17～20］，就能满足纤维工业原料的要求。从种源间纤维特征指标变化来看，6年生的9个大花序桉种源木材能满足纤维原料要求。纤维长度、宽度、双壁厚、长宽比、腔径比、壁腔比等形态特征的方差分析见表3。由表3可知，大花序桉种源间木材纤维长度差异极显著(F＞F0.05=4.857)，纤维宽度、长宽比差异显著(F＞F0.05=2.787;F＞F0.05=2.461)，其余3个指标种源间差异不显著。邓肯多重比较显示(见表4)，纤维长度的差异主要存在于种源19157与19155、19488、20720、20722、20725、20727、20730这7个种源间，前者的纤维长度显著小于后面7个种源，但与20729种源差异不显著。此外，除了种源19157、20729外，其余7个种源间的纤维长度差异不显著。纤维宽度的差异主要在于种源19157与19488、20720、20725之间，前者的纤维宽度显著小于后面3个种源，其余5个种源间差异不显著。种源19155与19157间、种源20722与20725间纤维长宽比差异显著，其余5个种源间差异不显著。

2.2生长性状与纤维特性的相关分析木材各性状间的相关关系与遗传改良方案的制定、改良方法的选择有较大关系。大花序桉9个种源生长指标与纤维特性之间的相关分析见表5。由表5可知，树高与纤维宽度达到极显著水平，相关系数为0.873，纤维长度为中强度正相关，与长宽比、腔径比、双壁厚、壁腔比之间为弱相关。胸径与纤维长度、宽度、长宽比、腔径比呈中等或中等以下的正相关，与双壁厚、壁腔比呈中等强度以下的负相关。纤维长度与长宽比的相关系数为0.780，达到显著水平，与宽度、双壁厚之间呈中等的正相关，与腔径比、壁腔比之间为弱相关。长宽比与双壁厚、壁腔比之间为中等强度的正相关，与腔径比为中等强度以下的负相关。腔径比与双壁厚、壁腔比的相关系数分别为－0.818、－0.992，均达到极显著水平，双壁厚与壁腔比的相关系数为0.789，达到显著水平。

2.3地理因子、降雨量与纤维特性的相关分析种源地理纬度、经度和海拔3个因子与大花序桉木材树高、胸径及纤维长度等8个性状指标相关系数分析见表6。由表6可知，种源地的纬度、经度与树高、纤维宽度间存在极显著的正相关，即随着纬度和经度的升高，树高、纤维宽度也随之增大。种源地的纬度、经度与其余6个指标间不存在显著相关性。海拔与各性状之间不存在显著相关性。因此，经度与纬度2个因子是引种重要的参考依据。

3结论与讨论

(1)大花序桉种源间木材纤维性状变异丰富。种源间木材纤维长度差异极显著，宽度和长宽比差异显著，其余指标差异均不显著。这与解林坤［21］对粗皮桉(Eucalyptuspellita)家系材性的研究结论近似。在种源水平上进行纤维长度、宽度和长宽比等纤维性状的选择，可望获得良好的效果。(2)大花序桉木材纤维性状(宽度除外)与树高、胸径生长性状相关关系不显著。阚荣飞等［8，10，22］对18年生11个种源大花序桉的木材物理和力学性质进行研究，发现大花序桉生长性状与木材的物理力学性状(抗弯弹性模量和冲击韧性除外)相关关系不显著。这表明大花序桉木材的各性状在遗传上可能是相互独立的，受不同遗传因素的控制，这些性状可以独立选择，进而可获得木材性状好又速生的种源。(3)大花序桉种源树高和纤维宽度存在显著的地理位置差异，表现为随着纬度和经度的升高而增大，各性状与海拔因子相关性不显著。因此，经度与纬度2个因子是引种重要的参考依据。(4)杨中宁等［14，23］对大花序桉种源幼龄材材性进行研究，发现随着树龄的增加，其木材纤维长宽比、双壁厚、壁腔比有增大趋势，而腔径比有减小的趋势，这种变化趋势不利于培育纤维原料。种源20722生长到第2年，壁腔比为1.04，已经大于1;生长到第6年，大花序桉除了种源20725(0.87)、20730(0.88)［14］，其余种源壁腔比均大于1。从本项目的研究结果看，可以认为参试的9个大花序桉种源在树龄超过6年生后就不适合作为纤维原料，但可作为结构用材。结合阚荣飞等对大花序桉木材物理性质的研究结果，可以认为9个大花序桉种源作为中大径材培育有更大的发展空间。

作者：周维 卢翠香 杨中宁 李昌荣 陈健波 项东云 单位：广西林业科学研究院 国家林业局中南速生材繁育实验室 广西优良用材林资源培育重点实验室 广西国有七坡林场 南京林业大学资源与环境学院