杉木人工林木材管胞性狀的變異研究

徐莉莉，黃華宏，林二培，樓雄珍，童再康

（浙江農林大學 亞熱帶森林培育國家重點實驗室培育基地，浙江 臨安 311300）

杉木人工林木材管胞性狀的變異研究

徐莉莉，黃華宏，林二培，樓雄珍，童再康*

（浙江農林大學 亞熱帶森林培育國家重點實驗室培育基地，浙江 臨安 311300）

以采自浙江慶元巾子峰森林公園、慶元白嶺頭、慶元左溪、江西安福縣陳山林場的4個杉木群體的17 ～ 25年齡段木材圓盤為試樣，對其進行木材管胞性狀的測定和分析，結果表明：杉木的管胞長度大多數分布在1 100 ～2 700 μm，管胞寬度大多數分布在27 ～ 57 μm，壁腔比在0.1 ～ 0.6；杉木4個群體間管胞長度和壁腔比的差異不顯著，而管胞寬度差異顯著；杉木種群內個體間管胞性狀遺傳差異明顯。

杉木；木材管胞；性狀變異

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國特有的重要用材樹種，其生長快，沒有嚴重的病蟲害，木材紋理直，材質輕軟，易干燥，少翹曲開裂，耐腐性強，廣泛應用于家具、橋梁和船舶，同時也是重要的造紙原料。從上世紀50年代我國開始杉木的遺傳育種工作，并取得了顯著成效，但過去育種目標多以速生、高產為主。材性的改良已是現階段杉木育種的重要內容之一，但在該方面的育種工作開展較少，僅南京林業大學、江西省林業科學研究院等單位部分育種工作者以木材密度、色澤等性狀為目標進行了種源、家系間的的各種變異規律研究，并選育出一些優良種質。因此，杉木材性改良工作仍需深入開展。

纖維或管胞性狀是決定木材品質的重要因素，管胞長度、寬度、壁腔比等性狀直接影響木材的物理硬度、強度等力學性質。纖維或管胞性狀變異的研究將為用材樹種的遺傳改良和良種選育提供依據。蔡則謨等研究發現，天然林杉木管胞長度在開始生長的10個年輪內增長快，而后增長較慢或稍有增長，以此將前10輪劃為幼齡材區；人工林杉木變化趨勢與天然林相似，只是管胞長度起伏明顯，受地理因子影響大[1]。符韻林等對不同立地類型杉木木材管胞性狀差異進行了研究，結果表明管胞雙壁厚及壁腔比差異顯著，而長度、寬度、長寬比差異不顯著；各解剖因子徑向變異模式相似，而縱向變異規律較為復雜[2]。姜笑梅等研究了杉木管胞性狀的株內變異，發現管胞長度隨年齡的增大而增長，兩者之間在株內不同高度、不同方位上密切相關；同時管胞長度、寬度在不同產地、不同起源的變異模式相近，表明木材管胞受較強的遺傳因素控制[3]。李耀芬等研究發現杉木管胞長度隨年輪寬度的降低而增長，兩者成負相關[4]。雖然杉木木材管胞性狀的變異作了一些研究，但多以較速生的材料為測定分析對象。本文以來自不同產地、生長速度相對差異明顯的植株為材料，以杉木優質材選育為目標，對杉木木材管胞性狀進行測定和分析，為杉木材性改良和合理加工利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試樣采集

在杉木人工林采伐期收集樣品，共4個采集地，分別位于浙江慶元巾子峰國家森林公園、慶元白嶺頭、慶元左溪，以及江西省安福縣陳山林場，采樣地情況見表1。

取樣植株樹齡在24 ～ 35 a，共采集杉木基部圓盤105個，其中慶元巾子峰國家森林公園40個、慶元白嶺頭15個、慶元左溪30個、江西省安福縣陳山林場30個。在實驗室取17 ～ 25 a木材制備成測定試樣，每圓盤取3個試樣，共315個試樣。

1.2 管胞性狀的測定

在OLYMPUS-BX51光學顯微鏡下觀測木材管胞長度、管胞寬度、管胞腔徑等性狀，每試樣各測60 次。在測量管胞寬度和腔徑時，取每根管胞最寬處測定，同時計算壁腔比。

1.3 數據處理與分析

運用Excel和SPSS軟件進行頻度分布、方差分析等。

2 結果與分析

2.1 杉木管胞性狀的總體變異

將所有測定杉木試樣的管胞長度數值進行頻率分布計算，得到頻率分布如圖 1。圖形基本呈正態分布，杉木木材管胞長度在500 ～ 4 300 μm都有分布，大多數分布在1 100 ～ 2 700 μm，其中長度在1 900 ～ 2 100 μm的管胞最多，占16.2%。

對所有測定得到的管胞寬度數值進行匯總，作頻率分布圖，結果如圖2所示。管胞寬度基本也呈正態分布，總體上在15 ～ 75 μm分布，大多數分布在27 ～ 57 μm，其中為39 ～ 42 μm的管胞最多，占15.13%。

2.2 杉木不同種群木材管胞性狀特征值的差異

2.2.1 管胞形態特征值的差異 對4個種群內木材管胞形態性狀進行測定，結果見表2。由表2可知，慶元左溪地區種群的木材管胞最長，達到 2 077.1 μm，江西地區種群的木材管胞最短，只有 1 977.6 μm；從管胞寬度來看，慶元白嶺頭地區種群的最大，而江西地區種群的管胞寬度最小，在這四個種群中，江西地區的杉木種群木材管胞短而細，慶元左溪和巾子峰種群的管胞長度和寬度相當，而慶元白嶺頭種群的管胞長度居中，但寬度最大。根據國際木材解剖學會理事會的木材管胞長度分級標準，中等長度管胞（0.9 ～ 1.6 mm）適宜制漿造紙。而杉木種群的管胞長度大部分分布在1.0 ～ 2.0 mm。

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木纖維胞壁厚度與胞腔直徑之比，稱為壁腔比。從表中可以看出，慶元巾子峰種群壁腔比最大，達到了0.272；慶元左溪種群壁腔比最小，只有0.232。不同種群壁腔比的變異系數由大到小為：慶元左溪 ＞ 慶元巾子峰 ＞ 江西 ＞ 慶元白嶺頭。

方 差分析 表明， 木材管 胞長度和壁 腔比在種群 間 差異不顯著，而管胞寬度差異顯著，這說明各種群所處地區的環境條件對杉木的木材管胞長度和壁腔比無明顯影響，但對木材的管胞寬度影響較大（表3）。

2.2.2 管胞形態長度和寬度的頻率分布 在分析木材管胞形態特征時，只看管胞長度和寬度的平均值是不夠全面的；在考慮管胞長度和寬度的影響時，應同時考慮其不均勻性。木材管胞性狀的不均一性常用頻率分布圖來表示。

從圖3可知，在4個種群內杉木管胞長度基本呈正態分布，其中，江西種群的峰值最高，1 900 ～ 2 100 μm的頻率達到了18%，慶元巾子峰種群峰值右移，長度集中在2 100 ～ 2 300 μm，其他兩個種群的纖維長度也集中在1 900 ～ 2 100 μm，總體上這4個種群的管胞長度分布差異不大。慶元巾子峰種群的管胞長度分布最廣，最大值在4 300 ～ 4 500 μm都有分布。

從圖4可知，4個種群的管胞寬度也呈正態分布，慶元巾子峰種群的峰值最高，在42 ～ 45 μm頻率達到30%，慶元左溪種群管胞寬度的峰值也在42 ～ 45 μm，而其他兩個種群管胞寬度的峰值均在39 ～ 42 μm。

2.3 杉木各個種群內單株管胞性狀的變異

對種群內個體間木材性狀進行方差分析，結果表明：在種群內個體間木材管胞性狀差異極顯著，管胞長度F = 24.272 ～ 39.384**；管胞寬度F = 8.146 ～ 25.262**，壁腔比F = 14.373 ～ 35.331**。這說明在杉木種群內個體間管胞性狀存在明顯的遺傳差異。因此，根據生產上不同的用途要求從個體角度選擇杉木優良單株對其管胞性狀的改良將會更有意義。

在調查的4個地區內，比較各個單株的差異。在同一個種群內，分別計算每個單株管胞長度、寬度和壁腔比的平均值。

從表4可以看出各個種群內單株的最大和最小平均值。慶元左溪的11號平均管胞長度最大達到2 800.5 μm，而慶元巾子峰27號平均管胞長度最小只有1 576 μm；慶元巾子峰19號平均管胞寬度的最大53.5 μm，江西13號最小32.4 μm；慶元巾子峰8號平均壁腔比最大為0.63，慶元左溪7號平均壁腔比最小為0.10。

3 結論

杉木作為我國的一種優良速生、在南方廣泛分布的重要用材樹種，研究性狀特征及變異規律對杉木的遺傳育種和材質改良有著非常重要的意義。通過對浙江慶元巾子峰、左溪、白嶺頭和江西安福陳山4個杉木群體的管胞性狀在群體間和群體內的變異規律進行系統分析，結果表明杉木的管胞長度在500 ～ 4 300 μm都有分布，大多數分布在1 100 ～ 2 700 μm，與黃壽先等的報道相比，變幅更大[6]；管胞寬度大多數分布在27 ～ 57 μm；壁腔比在0.1 ～ 0.6。

對杉木管胞性狀的群體間差異進行方差分析，發現杉木4個群體間管胞長度和壁腔比的差異不顯著，而管胞寬度差異顯著。同時，杉木種群內個體間管胞性狀存在明顯的遺傳差異，其中慶元左溪的11號平均管胞長度最大達到2 800.5 μm，而慶元巾子峰27號平均管胞長度最小只有1 576 μm；慶元巾子峰19號平均管胞寬度的最大53.5 μm，江西13號最小32.4 μm；慶元巾子峰8號平均壁腔比最大為0.63，慶元左溪7號平均壁腔比最小為0.10。

這為杉木的木材品質定向改良和木材產量與質量的綜合遺傳改良研究提供了科學依據，進而為人工林的定向培育、集約栽培提供了基礎，具有重要的理論價值和生產實踐意義。

[1] 蔡則謨，劉京. 馬尾松和杉木管胞長度的變異[J]. 南京林學院學報，1986（2）：131－136.

[2] 符韻林，徐峰，唐黎明，等. 南帶產區不同立地類型間的杉木木材解剖[J]. 北京林業大學學報，2005，27（1）：10－13.

[3] 姜笑梅，駱秀琴，陳益泰，等. 杉木材性株內的變異Ⅱ. 管胞形態的變異[J]. 林業科學，1997，33（5）：441－446.

[4] 李耀芬，李大綱，宋庭均，等. 宜春杉木人工林管胞形態變異及其對材性的影響[J]. 南京林業大學學報，1988（2）：115－120.

[5] 成俊卿. 木材學[M]. 北京：中國林業出版社，1985. 178－179.

[6] 黃壽先，施季森，李力. 杉木纖維用材優良無性系的選擇[J]. 南京林業大學學報，2005，29（5）：21－24.

Study on Variation of Tracheid Property of Cunninghamia lanceolata Wood

XU Li-li，HUANG Hua-hong，LIN Er-pei，LOU Xiong-zhen，TONG Zai-kang*
（Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silviculture, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China）

Determinations were implemented on tracheid of wood samples collected from four Cunninghaimia lanceolata stands in Zhejiang and Jiangxi province with ages from 17 to 25 years. The result showed that tracheid length was 1100 - 2700 μm, width of 27-57μm, ratio of wall thickness to cavity between 0.1-0.6. There was no significant difference of tracheid length and ratio of wall thickness to cavity, except tracheid width, among different stands. Genetic difference of tracheid properties had significant difference among trees in one stand.

Cunninghamia lanceolata; tracheid; property variation

S718.47

A

1001-3776（2013）03-0005-04

2013-01-07；

2013-04-16

國家“十二五”重點項目“落葉松、馬尾松、杉木分子育種及品種創制”（2011AA100203）；浙江農林大學研究生科研創新基金項目（3122013240137）；浙江省林木種苗產業創新團隊2009R50035；

徐莉莉（1987－），女，山東聊城人，碩士生，從事林業生物技術方面的研究；*通訊作者。