不同樹齡尾巨桉無性系人工林木材纖維形態變異分析

甘春雁，呂曼芳，李昌榮，鄧紫宇，周 維，謝春俊

（1.廣西壯族自治區林業科學研究院 廣西優良用材林資源培育重點實驗室 國家林業和草原局中南速生材繁育實驗室，廣西南寧 530002；2.廣西壯族自治區國有維都林場，廣西來賓 546100；3.廣西壯族自治區國有三門江林場，廣西柳州 545000）

尾巨桉（Eucalyptus urophylla×E.grandis）是尾葉桉（E.urophylla）和巨桉（E.grandis）的雜交種，是我國南方推廣種植的主要桉樹品系，具有生長速度快、樹干通直勻稱和采伐期短等特點，其木材是造紙、纖維板、膠合板和刨花板等重要用材，具有非常高的經濟價值[1-3]。當前，學者們對尾巨桉的研究主要集中在培育[3]、造林[4]、材性[5]、干燥[6]、改性[7]和解剖特性[8]等方面。萇姍姍等[8-9]和宋國寶[10]主要對尾巨桉木材的纖維形態徑向變異進行了研究，研究不夠全面。本研究對不同樹齡尾巨桉無性系人工林木材纖維形態的徑向和縱向變異規律進行研究，探究不同樹齡尾巨桉無性系木材纖維形態變異規律，為尾巨桉的定向培育、木材的高效加工及利用提供參考。

1 材料與方法

1．1 試驗材料及采樣地概況

5年生尾巨桉無性系試材采自廣西壯族自治區國有維都林場龍鳳山分場（109°12'E，23°41'N）6 林班一代萌芽林，林分面積10 hm2，郁閉度0．8，平均胸徑15．5 mm，平均樹高19．5 m，主要地貌類型為低丘，海拔約150 m，坡向北偏東75°，土壤類型為赤紅壤；7年生尾巨桉無性系試材采自廣西國有維都林場龍鳳山分場3林班一代萌芽林，林分面積1．5 hm2，郁閉度0．75，平均胸徑17．0 mm，平均樹高21．0 m，主要地貌類型為低丘，海拔約90 m，坡向北偏西45°，土壤類型為赤紅壤。該地屬南亞熱帶氣候，冬短夏長，光照充足，熱量豐富，雨量充沛。

1．2 試驗方法

共采集兩個不同樹齡（5年生和7年生）尾巨桉無性系試材，每個樹齡采集5 株（表1）。分別從每株伐倒樣木的0、1．3、3．3、5．3、7．3、9．3、11．3、13．3 和15．3 m 處截取厚度為5 cm 的圓盤，分別在各高度圓盤沿南北向截取寬度為2 cm 的中心木條，用北向的試樣做纖維形態縱向變異分析，選取1．3 m 處圓盤做纖維形態徑向（不同生長輪）變異分析，沿1．3 m處圓盤垂直年輪線方向制取各個年輪的小試塊，其余高度圓盤分別在近髓心、過渡區及近樹皮3 個部位截取10 mm×10 mm×50 mm（T×R×L）的小試塊。將小試塊劈成火柴桿大小的小試樣，取4～5根放入試管中，加入冰醋酸和雙氧水混合液（體積比1∶1），沒過小試樣并高出1 cm 左右，在恒溫水浴鍋中煮沸進行離析，至試樣變白且易分散為止，然后脫酸、染色并制成臨時玻片，貼上標簽待測。采用NIKON 尼康Eclipse Ni-U 正置研究級顯微鏡對纖維尺寸進行測定，纖維長度在10 倍物鏡下測定，纖維寬度、腔徑及雙壁厚在40 倍物鏡下測定，隨機測定50根正常纖維。

1．3 數據處理

采用Excel 軟件進行處理，采用SPSS 17．0 軟件對不同樹齡間和不同樹干高度間的纖維長度、寬度、腔徑和雙壁厚進行方差分析。

2 結果與分析

2．1 木材纖維形態變異規律

5年生和7年生尾巨桉無性系木材纖維特性的測定結果表明，7年生尾巨桉無性系木材的纖維長度、寬度和雙壁厚較5年生大，腔徑較5年生小（表2）。

表2 不同樹齡尾巨桉無性系木材纖維特性指標Tab.2 Fiber characteristics of E.urophylla×E.grandis wood at different ages (μm)

2．1．1 木材纖維長度的徑向和縱向變異

木材纖維長度是造紙用材評價的重要指標之一，也是纖維形態研究中最重要的因子之一[11]。5年生尾巨桉無性系木材纖維長度徑向主要變化范圍為780～1 100 μm，平均值為956．71 μm，縱向主要變化范圍為810～1 050 μm，平均值為922．65 μm；7年生尾巨桉無性系木材纖維長度徑向主要變化范圍為720～1 150 μm，平均值為958．36 μm，縱向主要變化范圍為820～1 180 μm，平均值946．33 μm。根據國際木材解剖學會（IAWA）關于木材纖維的分類[12]，中級長度纖維變化范圍為900～1 600 μm，大部分尾巨桉木材的纖維長度屬于中級長度纖維，屬較好的紙漿用材。從髓心往樹皮方向，木材纖維長度隨生長年輪數的增加逐漸增大；自樹干基部往上，木材纖維長度隨樹干高度的增加呈先增大、到達最高點后再減小的趨勢（圖1）。

圖1 尾巨桉無性系木材纖維長度徑向和縱向變異Fig.1 Radial and longitudinal variation of fiber length of E.urophylla×E.grandis wood

2．1．2 木材纖維寬度的徑向和縱向變異

纖維寬度是木材制漿、造紙及紙張性能的重要影響因子，一般腔大壁薄的纖維有利于紙張的成型及交織[13]。5年生尾巨桉無性系木材纖維寬度徑向主要變化范圍為15．0～25．0 μm，平均值為20．26 μm，縱向主要變化范圍為18．0～22．0 μm，平均值為20．11 μm；7年生尾巨桉無性系木材纖維寬度徑向主要變化范圍為16．0～26．0 μm，平均值為20．65 μm，縱向主要變化范圍為18．5～23．0 μm，平均值為20．20 μm。從髓心往樹皮方向，木材纖維寬度隨生長年輪數的增加逐漸增大；自樹干基部往上，木材纖維寬度隨樹干高度的增加呈先增大后減小的趨勢（圖2）。

2．1．3 木材纖維雙壁厚的徑向和縱向變異

木材纖維壁是木材基本密度、質量和強度的物質基礎，纖維壁的厚薄影響木材制品的性能，在造紙工業上，纖維雙壁厚度越薄，形成的紙張強度和耐折度化越高[14]。5年生尾巨桉無性系木材纖維雙壁厚徑向主要變化范圍為5．5～8．0 μm，平均值為6．97 μm，縱向主要變化范圍為6．0～9．0 μm，平均值為7．81 μm；7年生尾巨桉無性系木材纖維雙壁厚徑向主要變化范圍為7．0～9．5 μm，平均值為7．57 μm，縱向主要變化范圍為6．5～9．5 μm，平均值為7．88 μm。從髓心往樹皮方向，木材纖維雙壁厚隨生長年輪數的增加逐漸增大，5年生增大明顯，7年生增大較平緩；自樹干基部往上，5年生木材纖維雙壁厚隨樹干高度的增加呈逐漸增大后稍減小的趨勢，7年生呈先減小再增加后又減小的趨勢，有小幅波動（圖3）。

圖2 尾巨桉無性系木材纖維寬度徑向和縱向變異Fig.2 Radial and longitudinal variation of fiber width of E.urophylla×E.grandis wood

圖3 尾巨桉無性系木材纖維雙壁厚徑向和縱向變異Fig.3 Radial and longitudinal variation of fiber double-wall thickness of E.urophylla×E.grandis wood

2．2 纖維特性主要指標的方差分析

2．2．1 不同樹齡尾巨桉無性系木材不同年輪間纖維特性主要指標的方差分析

5年生尾巨桉無性系木材纖維各指標在不同年輪間均差異極顯著（P＜0．01）；7年生尾巨桉無性系木材的纖維長度、寬度和腔徑在不同年輪間均差異極顯著（P＜0．01），雙壁厚差異不顯著（表3）。

表3 不同樹齡尾巨桉無性系木材不同年輪間纖維特性的方差分析Tab.3 Variance analysis on fiber characteristics of E.urophylla×E.grandis wood at different ages among different rings

2．2．2 不同樹齡尾巨桉無性系木材不同樹干高度間纖維特性主要指標的方差分析

5年生尾巨桉無性系木材纖維長度、寬度和雙壁厚在不同樹干高度間均差異不顯著，腔徑差異極顯著（P＜0．01）；7年生尾巨桉無性系木材纖維各指標在不同樹干高度間均差異不顯著（表4）。

表4 不同樹齡尾巨桉無性系木材不同樹干高度間纖維特性的方差分析Tab.4 Variance analysis on fiber characteristics of E.urophylla×E.grandis wood at different ages among different tree heights

2．3 不同樹齡尾巨桉無性系木材纖維特性對比分析

綜合對比維都林場、天平山林場[15]和東門林場[10]3 個產地不同樹齡尾巨桉無性系木材的纖維特性，可以看出尾巨桉無性系木材的纖維長度、寬度、長寬比和雙壁厚均隨樹齡的增加而增大（表5）。不同產地尾巨桉無性系木材的主要纖維特性稍有差異，相同樹齡的木材纖維特性指標在不同生長輪及不同樹高方向的變異規律相似。

表5 不同樹齡尾巨桉無性系木材纖維特性對比分析Tab.5 Comparative analysis on fiber characteristics of E.urophylla×E.grandis wood at different ages

3 結論與討論

尾巨桉家系木材纖維長度有較大的變異性，改良潛力大[8]，選育的不同家系的木材纖維長度均接近或達到國際木材解剖學規定的中級長度纖維標準[9-10,15]。本研究中，5年生和7年生尾巨桉無性系木材纖維長度平均值分別為956．71 和958．36 μm，大部分纖維為中級長度纖維。纖維長寬比和壁腔比決定纖維形態進而影響紙張性能[16]，纖維長寬比小于35～45 的木材纖維不適合制漿[10]，壁腔比小于1的木材纖維為上等造紙用材[17]。本研究中5年生尾巨桉無性系木材纖維長寬比為47．32、壁腔比為0．54，7年生尾巨桉無性系木材纖維長寬比為46．48、壁腔比為0．59，是性能優良的紙漿造紙用材。

本研究中5年生和7年生尾巨桉無性系木材的主要纖維特性指標在不同生長年輪和不同樹干高度間的變異規律基本一致，這也與其他品系尾巨桉研究結果相似[9-10,15]，幼齡期林木細胞活躍，纖維細胞增大迅速，進入成熟期后，纖維細胞增大速度減緩，纖維長度和寬度的變化隨年輪遞增而增加直至達到近似穩定狀態，纖維長度的變化更顯著。5年生尾巨桉無性系木材纖維長隨年輪增加逐漸增大，第5年增長平緩，纖維寬隨年輪增加逐漸增大；7年生尾巨桉無性系木材纖維長隨年輪增加逐漸增大，第4年開始增長平緩，纖維寬隨年輪增加逐漸增大，第6年開始增長平緩。當樹木纖維長度達到相對穩定年齡即為成熟材，可滿足一般用材需求[18]，本研究中的尾巨桉無性系6～7年生時達到優良紙漿材要求，可為確定該無性系的輪伐期提供參考。