苦楝和香椿木材解剖性質研究

宋戀環，雷福娟，黃耀恒，王軍鋒，龍大軍

（1.廣西壯族自治區林業科學研究院 廣西木材資源培育質量控制工程技術研究中心 廣西優良用材林資源培育重點實驗室，廣西南寧 530002；2.廣西生態工程職業技術學院，廣西柳州 545004)

苦楝（Meliaazedarach）為楝科（Meliaceae）楝屬喬木，是廣西主要的傳統家具用材樹種[1]；其耐干旱、耐瘠薄且耐蟲害；其樹形高大，生長迅速，10年生苦楝的胸徑可達30 cm；其木材紋理美觀[1]。香椿（Toonasinensis）為楝科香椿屬落葉喬木，是廣西鄉土珍貴樹種；其生長迅速，樹干通直，一般10～15年可成材；其抗性強，是石漠化治理及鉛、鎘等土壤重金屬污染修復的最佳樹種之一；其木材花紋美麗、色澤紅潤且耐腐蝕，在國際市場上享有“中國桃花心木”的美稱[2-3]。隨著國家戰略儲備林質量精準提升工程的推進，長周期珍稀樹種和大徑級用材林培育相繼被列入國家和地方的優勢特色產業重點項目。加快發展鄉土珍貴樹種已成為滿足社會對木材和林產品多樣性需求的必然要求[4]。

苦楝和香椿是民間四旁綠化和鹽堿地的重要造林優良樹種，具有材用、藥用和綠化等作用，發展潛力巨大[1]。范振富等[2]對香椿人工林和天然林木材纖維形態和化學成分進行比較，發現香椿人工林的工藝成熟期為10年左右，其木材纖維長度和長寬比均小于天然林，寬度大于天然林；張友元等[5]系統研究貴州關嶺32年生香椿人工林木材解剖和物理力學性質，發現13年生以后的香椿木材纖維形態均勻；高瑞龍等[6]測定6～15年生香椿人工林木材的物理力學性質，發現其木材密度、干縮性和力學強度均隨樹齡增加而增大，9年生以后的木材力學性質趨于穩定；繆妙青等[7]測定3 個立地條件下15年生香椿人工林木材的物理力學性質，發現其木材密度、順紋抗壓強度、抗彎強度、端面硬度和沖擊韌性均屬于或接近中等，干縮小。前人的研究依據木材纖維及物理力學性質了解香椿木材的工藝成熟期，但關于香椿木材管孔、射線和薄壁組織特征及分布形態方面的研究未見報道。目前對苦楝的研究主要集中在樹皮的化學成分[8-12]，其木材解剖構造及物理力學性質方面的研究鮮有報道。構造是決定木材性質的主要因素，也決定了木材的加工利用方向[13]。本研究通過對苦楝和香椿木材解剖特征的觀察及指標測定，探討其細胞大小、數量及排列方式等與木材紋理圖案的關系及其在生產中的應用，以期為苦楝和香椿的培育、開發與利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用材由欽州市潘大木業有限公司提供。苦楝和香椿樹齡分別為10 和17年。選取3 根直徑20～25 cm、樹干通直、無明顯缺陷且具有代表性的原木作為試驗用材。木材切片和離析片依據等距法進行取樣，從髓心向樹皮方向分成3等份，每等份1/2處取樣[14]。

1.2 試驗方法

采用水煮法將約為1 cm3木材試樣軟化后，使用滑走切片機（Leica SM2400R）切取厚度約15 μm 的橫切面、弦切面和徑切面3 個切面，經番紅染色、乙醇脫水、透明劑透明和封片等工序完成3 個切面的切片制做[15]。

將木材制備成小細條（約火柴桿大小），置入離析液（冰醋酸和30%雙氧水1∶1 比例混合）中，水浴加熱至充分離析后制備離析片[15]。

1.3 觀察和測定方法

采用尼康（Nikon）80i顯微鏡觀察、拍照；采用圖像測量分析軟件（NIS-Elements D3.2）進行測量。在離析片上對木纖維的長度、寬度和腔徑進行測定，每個試樣分別隨機測量60根纖維；在橫切面切片上對管孔分布密度、射線分布密度和管孔弦徑進行測定，每個試樣測量60 次；在弦切面切片上對木射線寬度和高度進行測定，每個試樣測量60次。采用橫切面切片測量組織比量，在測量分析軟件上加載網形圖層（100個方格和121個方格交叉點），緩慢移動切片，按順序從左至右、從上至下選定視野拍照保存；采用計點法測得各細胞組織比量，每個試樣測量30次。分別計算各參數的平均值。

2 結果與分析

2.1 解剖構造特征

2.1.1 宏觀構造特征

苦楝木材邊材為黃白色，心材為黃褐色（圖1a～b）。木材有光澤，無特殊氣味和滋味；生長輪明顯；環孔材或半環孔材（圖1c）。早材至晚材略急變。早材管孔中至略大，肉眼下明顯，連續排列成早材帶，寬2～5 列（多數4 列）；含紅褐色樹膠。晚材管孔少，甚小至略小，放大鏡下可見至明顯；晚材管孔向生長輪外部逐漸減小。軸向薄壁組織肉眼下可見。木射線稀至中；極細至中，肉眼下可見；徑切面上射線斑紋明顯（圖1b），弦切面上呈細紗紋。波痕缺如。

圖1 苦楝木材宏觀構造Fig.1 Macro structure of M.azedarach wood

香椿木材邊材為紅褐色或灰紅褐色，心材為深紅褐色（圖2a～b）。木材有光澤，具芬芳氣味，無特殊滋味；生長輪明顯；環孔材（圖2c）。早材至晚材急變；早材管孔中至略大，肉眼下甚明顯，連續排列成早材帶，寬2～3 列（多數2 列）；含紅褐色樹膠，侵填體未見。晚材管孔略少，甚小至略小；放大鏡下明顯；散生。軸向薄壁組織放大鏡下可見。木射線稀至中；甚細至略細，肉眼下可見；徑切面上射線斑紋明顯（圖2b）。波痕缺如。

圖2 香椿木材宏觀構造Fig.2 Macro structure of T.sinensis wood

2.1.2 微觀構造特征

苦楝木材導管組織比量為27%；導管在早材帶橫切面上，為圓形、卵圓形和橢圓形；每平方毫米5～8 個；最大弦徑382 μm，平均值為232 μm，多數為171～299 μm；在晚材帶橫切面上，為圓形和卵圓形，略具多角形輪廓；管孔團及少數短徑列復管孔（2～4個細胞），管孔排列為斜列，短弦列或波浪形；平均弦徑163 μm，多數為94～199 μm；侵填體缺如，樹膠豐富；螺紋加厚見于小導管管壁上。導管分子單穿孔，圓形及卵圓形；穿孔板略平行（早材）及略傾斜至甚傾斜（晚材）。管間紋孔式互列，多角形紋孔口內含，透鏡形。

香椿木材導管組織比量為23%；導管在早材帶橫切面上，為圓形和卵圓形；每平方毫米5～7個；最大弦徑384 μm，平均值為214 μm，多數為185～265 μm；在晚材帶橫切面上，為圓形和卵圓形；短徑列復管孔（2～4 個細胞）及少數管孔團，管孔分布為散生；平均弦徑91 μm，多數為40～120 μm；侵填體缺如，含紅色樹膠。導管分子單穿孔，圓形及卵圓形；穿孔板略平行及略傾斜至甚傾斜。管間紋孔式互列，稀疏，卵圓形及橢圓形；紋孔口為透鏡形及裂隙狀，通常斜列。根據木材解剖特性分級標準[16]，苦楝和香椿木材早材管孔弦徑均稍大（200～300 μm）。苦楝木材晚材管孔弦徑中等（100～200 μm），香椿木材晚材管孔弦徑稍小（50～100 μm）。

苦楝木材軸向薄壁組織（圖3a）的組織比量為12%；呈環管狀及環管束狀，在晚材帶常與管孔團簇集在一起，與管孔相連呈短弦帶；部分細胞腔內含紅色樹膠，菱形晶體較多，分室含晶細胞可連續多至20個或以上（圖3b）。香椿木材軸向薄壁組織（圖4a）的組織比量為13%；呈環管狀及環管束狀，少數星散狀；含紅色樹膠；菱形晶體少（圖4b）。

圖3 苦楝木材微觀構造Fig.3 Micro structure of M.azedarach wood

圖4 香椿木材微觀構造Fig.4 Micro structure of T.sinensis wood

苦楝木材和香椿木材纖維組織比量分別為52%和51%；苦楝木材木纖維長度為748～1 197 μm，平均值為969 μm；香椿木材木纖維長度為729～1 096 μm，平均值為902 μm。根據木纖維長度分級標準[17]，兩種木材木纖維長度均屬于中等（900～1 600 μm）。苦楝木材木纖維寬度為16～26 μm，平均值為21 μm；香椿木材木纖維寬度為16～24 μm，平均值為20 μm；兩種木材木纖維寬度均達到2 級（17～25 μm），均屬于中等[16]。苦楝木材木纖維長寬比為32.8～62.7，平均值為45.5；雙壁厚為6.8～10.0 μm，平均值為8.6 μm；壁腔比為0.44～0.90，平均值為0.76。香椿木材木纖維長寬比為35.4～58.8，平均值為44.7；雙壁厚為6.0～9.3 μm，平均值為7.3 μm；壁腔比為0.39～0.84，平均值為0.57。兩種木材均屬于薄壁纖維[16]。

苦楝木材木射線非疊生；每毫米2～5 根，組織比量為9%；射線寬43～92 μm（2～7 細胞），平均值為63.6 μm；高218～559 μm（10～40 細胞），平均值為351 μm。香椿木材木射線非疊生；每毫米2～6根，組織比量為13%；射線寬42～74 μm（2～5 細胞），平均值為55.4 μm；高267～588 μm（10～35 細胞），平均值為426 μm。兩種木材木射線寬度均屬于中等（50～100 μm），高度均屬于極低（<0.5 mm）[16]。苦楝木材木射線組織為異形Ⅲ型（圖3c）；香椿木材木射線組織為異形Ⅱ型及Ⅲ型（圖4c），射線細胞內含豐富的紅色樹膠和晶體（圖4b）。導管與射線間紋孔式類似管間紋孔式。

2.2 紋理圖案應用分析

木材紋理是由導管、木纖維、木射線和軸向薄壁組織等解剖分子堆砌、相互交織形成的[16]。細胞大小、數量、排列方式和內含物及鋸切方向等是影響木材紋理的主要因素。細胞小且排列整齊的木材，其紋理較細膩；細胞較大、種類較多且排列不整齊的木材，其紋理較粗獷[18]。生長輪明顯的木材，由于晚材細胞比早材小、細胞壁比早材厚、內含物比早材多，在宏觀上表現為晚材顏色比早材深，晚材密度比早材大；弦切面上呈倒“V”字或山水狀花紋，徑切面上呈條狀花紋。苦楝木材為環孔材或半環孔材，香椿木材為環孔材，兩種木材生長輪均明顯，弦切面上呈倒“V”字或山水狀花紋（圖5）。

圖5 弦切面紋理圖案Fig.5 Texture patterns of tangential sections

兩種木材早材管孔弦徑相差不大，苦楝木材早材管孔多數為4 列；香椿木材早材管孔多數為2 列。苦楝木材早材至晚材略急變，晚材管孔向生長輪外部逐漸減小；香椿木材早材至晚材急變。苦楝木材晚材管孔弦徑（平均值為163 μm）大于香椿木材（平均值為91 μm）。兩種木材相比較，香椿木材結構較細。

由于木材徑切面與木射線的方向一致，切面上常顯示許多木射線組織。當木射線為一般大小時，徑切面花紋不明顯；當木射線明顯較寬時，徑切面具有顯著片狀、塊狀或不規則形狀的射線斑紋；其與周圍細胞組織因顏色和光澤差異而形成的美麗花紋，常稱銀光紋理或銀光花紋[19]。苦楝和香椿木材木射線寬度均屬于中等，高度均屬于極低，因此徑切面花紋較普通（圖6）。在實際生產利用中，采用弦切板制作家具板面較美觀。

圖6 徑切面紋理圖案Fig.6 Texture patterns of radial sections

3 結 論

苦楝木材邊材為黃白色，心材為黃褐色，為環孔材或半環孔材。香椿木材邊材為紅褐色或灰紅褐色，心材為深紅褐色，為環孔材。兩種木材的生長輪均明顯，弦切面上均呈倒“V”字或山水狀花紋。兩種木材早材管孔弦徑相差不大，均稍大，因此兩種木材花紋明顯和粗獷。苦楝木材早材管孔多數為4 列，香椿木材多數為2 列；苦楝木材早材至晚材略急變，晚材管孔向生長輪外部逐漸減小。香椿木材早材至晚材急變。苦楝木材晚材管孔弦徑（平均值為163 μm）比香椿木材（平均值為91 μm）大。兩種木材相比較，香椿木材結構較細。苦楝木材軸向薄壁組織呈環管狀及環管束狀，在晚材帶常與管孔團簇集在一起，與管孔相連呈短弦帶；香椿木材軸向薄壁組織呈環管狀及環管束狀，少數星散狀。兩種木材木纖維長度中等、寬度中等，為薄壁纖維；木射線均非疊生，寬度中等，高度極低。徑切面花紋較普通，在實際生產利用中，采用弦切板制作家具板面較美觀。香椿木材的導管、薄壁組織細胞和射線細胞中均含有大量紅色樹膠，射線細胞中含有豐富的晶體，宏觀上木材呈紅褐色；香椿木刨面光亮，自然色澤好，具有芳香氣味，是制作家具的上等材料。作為家具用材，香椿木在顏色、紋理、色澤和氣味等方面優于苦楝木。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突。

作者貢獻聲明：宋戀環負責論文撰寫；雷福娟負責圖片收集與整理和論文修改；黃耀恒負責研究計劃制定和試驗調查；王軍鋒負責論文修改與指導；龍大軍負責試驗調查和數據收集與分析。