3种不同树龄桉树无性系木材纤维特性研究_蒙芳慧.pdf

3种不同树龄桉树无性系木材纤维特性研究DOI:10.19692/j.issn.1006-1126.20230318摘要：为了解不同树龄桉树无性系木材的纤维特性，以尾巨桉DH32-26（Eucalyptus urophylla E.grandis DH32-26）、尾巨桉DH32-29（E.urophylla E.grandis DH32-29）和巨尾桉广林9号（E.grandis E.urophylla GLGU9）3种桉树无性系为材料，分别测试其4年生、6年生和8年生木材的纤维长度、纤维宽度、纤维长宽比和纤维壁厚，对其木材纤维特性进行研究。结果表明，3种桉树无性系木材的纤维长度和纤维壁厚均随树龄增加逐渐增加，径向上（自髓心向外）呈增加趋势；木材纤维宽度随树龄增加略有增加，变化不大，径向上（自髓心向外）逐渐增加。3种桉树无性系木材的纤维长宽比变化规律基本一致，均随树龄增加缓慢增大后小幅度波动，径向上（自髓心向外）增大。不同树龄间，尾巨桉DH32-26和DH32-29木材纤维长度、尾巨桉DH32-26木材纤维宽度及巨尾桉广林9号木材纤维壁厚均差异极显著；巨尾桉广林9号木材纤维长度、尾巨桉DH32-29木材纤维宽度及尾巨桉DH32-26和DH32-29木材纤维壁厚均差异显著；巨尾桉广林9号木材纤维宽度差异不显著。巨尾桉广林9号木材的整体纤维特性略优于尾巨桉DH32-26和DH32-29。关键词：桉树；无性系；树龄；木材纤维特性中图分类号：S792.39文献标识码：A收稿日期：2022-08-09基金项目：广西林业科技推广示范项目（2023GXLK03）；广西林科院基本科研业务费专项（林科202104号）；广西创新驱动发展专项资金项目（桂科AA17204087-12）第一作者：蒙芳慧（1991），女，助理工程师，主要从事木材材性研究。通信作者：刘晓玲（1989），女，工程师，主要从事木材材性及其功能性改良研究。蒙芳慧1，李起泽2，陈松武1，刘晓玲1，陈桂丹1，林家纯1（1.广西壮族自治区林业科学研究院广西木材资源培育质量控制工程技术研究中心，广西南宁530002；2.广西壮族自治区国有高峰林场，广西南宁530001）Study on Wood Fiber Characteristics of Three Eucalypt Clones at Different AgesMeng Fanghui1,Li Qize2,Chen Songwu1,Liu Xiaoling1,Chen Guidan1,Lin Jiachun1(1.Guangxi Forestry Research Institute,Guangxi Quality Control of Wood Resources Cultivation Research Center of EngineeringTechnology,Nanning,Guangxi 530002,China;2.Guangxi State-owned Gaofeng Forest Farm,Nanning,Guangxi 530001,China)Abstract:In order to understand wood fiber characteristics of eucalypt clones at different ages,taking Eucalyptus urophylla E.grandis DH32-26,E.urophylla E.grandis DH32-29 and E.grandis E.urophylla GLGU9 as materials,fiber length,fiber width,fiber length-width ratio and fiber wall thickness of 4-year-old,6-year-old and 8-year-old woods were measured respectively to study their wood fiber characteristics.Resultsshowed that with increase of age,wood fiber lengths and fiber wall thicknesses of three eucalypt clones increased gradually,and showed increasing trends in radial direction from pith center to outside.With increase ofage,wood fiber widths increased slightly with little changes,and increased in radial direction from pith centerto outside.Changes of wood fiber length-width ratios of three eucalypt clones were basically the same.With increase of age,wood fiber length-width ratios increased slowly and then fluctuated to small extent.Among differentages,there were extremely significant differences in wood fiber lengths of E.urophylla E.grandis DH32-26and DH32-29,woodfiberwidthofE.urophyllaE.grandisDH32-26andwoodfiberwallthicknessofE.grandisE.urophylla GLGU9,and significant differences in wood fiber length of E.grandis E.urophylla GLGU9,wood fiber width of E.urophylla E.grandis DH32-29 and wood fiber wall thicknesses of E.urophylla 第52卷第3期2023年 6月广西林业科学Guangxi Forestry ScienceVol.52No.3Jun.2023第 3 期E.grandis DH32-26 and DH32-29.There was no significant difference in wood fiber width of E.grandis E.urophylla GLGU9 among different ages.Wood fiber characteristics of E.grandis E.urophylla GLGU9 werebetter than E.urophylla E.grandis DH32-26 and DH32-29.key words:eucalypt;clone;age;wood fiber characteristic桉树（Eucalyptus spp.）隶属桃金娘科（Myrtaceae），原产于澳大利亚、印度尼西亚及其岛屿，具有生长速度快、木材材质较好等特点，已成为世界性的重要经济树种1。桉树种类多、适应性强且用途广，是造纸和人造板制造的主要原料之一。目前，学者们对尾巨桉（E.urophylla E.grandis）的培育2-3及木材干燥4、改性5、材性6、解剖特性和纤维形态7-8等方面均有研究。苌珊珊等7对13年生尾巨桉无性系 DH2、DH12、DH16、DH18、DH19、DH30、DH32和DH33的木材纤维形态进行研究，结果显示8个无性系木材纤维平均长度为899 m，平均长宽比为48，平均双壁厚为4.87 m；均自髓心向外呈增加趋势；尾巨桉各无性系木材均能满足纤维原料的要求，其中DH16的造纸性能较好，DH33较差。宋国宝8对尾巨桉东门27号无性系的木材纤维形态进行研究，结果显示木材纤维长度均值为 857.2 m，宽度均值为12.5 m，长宽比均值为68.6，双壁厚均值为1.7 m，总体上均随树龄增加呈增加趋势。纤维形态特征直接决定木材的物理、力学性质，影响木材加工利用9。本研究以尾巨桉DH32-26（E.urophylla E.grandis DH32-26）和 DH32-29（E.urophylla E.grandis DH32-29）及巨尾桉广林 9 号（E.grandis E.urophylla GLGU9）3种桉树无性系为材料，测定其4年生、6年生和8年生木材的纤维特性，从品系和树龄两方面对木材纤维特性进行研究，以期筛选出适合林业生产的桉树品系，为桉树培育提供参考。1材料与方法1.1试样采集选择尾巨桉DH32-26、尾巨桉DH32-29和巨尾桉广林9号3种尾巨桉无性系为试材；其中，尾巨桉DH32-26和DH32-29采自广西壮族自治区国有东门林场，巨尾桉广林9号采自广西壮族自治区国有高峰林场；3种无性系均为二代林。分别取4、6和8年生样木，每个树种每个树龄段各选取 5 株样木（表1）。采集方法参照GB/T 1927200910。在每棵树的1.3 3.3 m胸径处，截取5 cm左右厚圆盘，标明南北向，带回实验室进行处理。1.2试验方法将采集回来的圆盘沿采伐时标记的南北向，过髓心取宽约2 cm的小试块，统一用北向试样进行纤维特性研究；自髓心开始，向北分成3等分，制取各年轮小试块，用于纤维分离。取材位置分别按照20%、50%和90%的距离，即在靠髓心、中间及靠边材3个部位分别取1个10 mm 10 mm 50 mm小试块。将小试块劈成火柴杆大小的小试样，取 3 4根放入试管中，加入 30%冰醋酸和双氧水混合液（V V=1 1），混合液没过小试样并高出1 cm左右，在水浴中煮沸进行离析，至试样变白膨胀为止，之后脱酸、染色并制成玻片，贴上标签待测。分别采用纤维形态分析仪和光学显微镜测量纤维长度和宽度；纤维长度每个试样测量50根纤维，重复2次，取平均值；纤维宽度自左向右、自上向下观察测量，每个试样测量30根纤维，重复2次，取平均值。无性系CloneDH32-26DH32-29广林9号 GLGU9树龄Age/a468468468树高Tree height/m20.722.424.025.726.128.220.020.922.023.123.228.318.620.420.924.522.427.2平均树高Average tree height/m21.525.027.720.522.625.119.523.024.1胸径DBH/cm13.518.117.520.119.421.514.317.016.218.516.921.814.416.616.220.017.819.8平均胸径Average DBH/cm15.318.420.315.717.218.715.418.218.8表1样本基本情况Tab.1Basic information of sample trees蒙芳慧，李起泽，陈松武，等：3种不同树龄桉树无性系木材纤维特性研究395广西林业科学第 52 卷1.3数据处理采用Excel软件对数据进行整理和分析。2结果与分析2.13种桉树无性系木材纤维长度分析随树龄增加，3种桉树无性系木材的纤维长度均增加，4到6年的增速高于6到8年（表2 3）。尾巨桉DH32-26的4、6和8年生木材纤维长度均值分别为724、765和793 m；尾巨桉DH32-29的 4、6和8 年生木材纤维长度均值分别为 726、796 和 816m；巨尾桉广林9号的4、6和8年生木材纤维长度均值分别为741、795和827 m。3种桉树无性系木材纤维长度整体均值表现为广林9号 DH32-29 DH32-26。3 种桉树无性系木材纤维平均长度为584 954 m，整体平均长度为 776 m，与苌姗姗等7研究中8个13年生尾巨桉无性系木材纤维长度（长度508 1 145 m；均值899 m）相近。根据国际木材解剖协会（IAWA）关于木材纤维长度分级标准11，776 m属于稍短等级纤维。径向上，3种桉树无性系木材纤维长度的变化均为从髓心向外增加，即边材 中间材 心材，从心部到中部的增速均高于从中部到边部，与邓恩桉（E.dunnii）木材纤维长度变化一致12。3种桉树无性系不同树龄木材纤维长度的变化符合 Panshin等13归纳的型（从幼龄材向成熟材过渡细胞长度逐渐增加），也符合Sanios 规律（树干任何断面的纤维长度均由髓心向外随树龄增加而增加，达最大长度后呈近似稳定状态）。无性系CloneDH32-26DH32-29广林9号 GLGU9树龄Age/a468均值468均值468均值部位 Part心部 Heart607654642634584644626618642694707681中部 Centre745780826784752850867823741805857801边部 Edge821860910864843894954897839886917881均值 Mean724765793761726796816779741795827788标准差SD38851129510710913911880798882无性系CloneDH32-26DH32-29广林9号GLGU946年Four to six years5.669.647.2968年Six to eight years3.662.514.03心部到中部Heart to centre23.6633.1717.62中部到边部Centre to edge10.208.999.99表23种桉树无性系木材纤维长度Tab.2Wood fiber lengths of three eucalypt clones表33种桉树无性系木材纤维长度增长率Tab.3Growth rates of wood fiber lengths of three eucalypt clones(%)2.23种桉树无性系木材纤维宽度分析随树龄增加，3种桉树无性系木材的纤维宽度均增加，6到8年的增速高于4到6年（表4 5）。尾巨桉DH32-26的4、6和8年生木材纤维宽度均值分别为 17.63、17.74 和 18.78 m；尾巨桉 DH32-29 的4、6和8年生木材纤维宽度均值分别为18.26、18.35和19.00 m；巨尾桉广林9号的4、6和8年生木材纤维宽度均值分别为19.73、19.81和20.31 m。3种桉树无性系木材纤维宽度整体均值表现为广林9号 DH32-29 DH32-26。3种桉树无性系木材纤维平均宽度为16.28 21.20 m，整体平均宽度为18.85m，与覃引鸾6研究中 5、6和 7年生尾巨桉木材纤维宽度（19.58 20.22 m，均值19.07 m）及郑欣欣等14研究中剥皮桉（E.deglupta）木材的平均纤维宽度（19.33 m）相近。径向上，3种桉树无性系木材纤维宽度的变化均为从髓心向外缓慢增加，从中部到边部的增速高于从心部到中部。整体上，纤维宽度在径向上的变(m)396第 3 期化大于随树龄的变化。2.33种桉树无性系木材纤维长宽比分析长宽比是衡量纤维性能的重要指标，其变化规律主要有两种；一种是自髓心向外，长宽比逐渐增大，达到最大值后，保持微小波动；一种是自髓心向外，长宽比呈先增大后减小的抛物曲线状态15；通常长宽比越大，纤维间的结合性能越好16。尾巨桉DH32-26和DH32-29木材的纤维长宽比均随树龄增加，先增大，达到最大值后保持微小波动状态；巨尾桉广林9号木材的纤维长宽比随树龄增加呈增大趋势，可能是因为该木材未达到成熟龄（表6）。尾巨桉DH32-26的4、6和8年生木材纤维 长 宽 比 分 别 为 41.07、43.12 和 42.22；尾 巨 桉DH32-29 的 4、6 和 8 年生木材纤维长宽比分别为39.76、43.38和42.95；巨尾桉广林9号的4、6和8年生木材纤维长宽比分别为 37.56、40.13和 40.72。3种桉树无性系木材纤维长宽比整体均值表现为DH32-26 DH32-29 广林9号。径向上，3种桉树无性系木材纤维长宽比的变化均为从髓心向外增大，从心部到中部的增速均高于从中部到边部。无性系CloneDH32-26DH32-29广林9号 GLGU9树龄Age/a468均值468均值468均值部位 Part心部 Heart16.8416.2817.4416.8517.1217.2417.6217.3318.5618.8619.8219.08中部 Centre17.5117.4218.5217.8218.2318.1818.6518.3519.7819.6219.9219.77边部 Edge18.5419.5220.3919.4819.4419.6220.7219.9320.8620.9621.2021.01均值 Mean17.6317.7418.7818.0518.2618.3519.0018.5419.7319.8120.3119.95标准差SD0.701.341.221.090.950.981.291.070.940.870.630.80无性系CloneDH32-26DH32-29广林9号 GLGU946年Four to six years0.620.490.4168年Six to eight years5.863.542.52心部到中部Heart to centre5.765.893.62中部到边部Centre to edge9.328.616.27表43种桉树无性系木材纤维宽度Tab.4Wood fiber widths of three eucalypt clones表53种桉树无性系木材纤维宽度增长率Tab.5Growth rates of wood fiber widths of three eucalypt clones(%)无性系CloneDH32-26DH32-29广林9号 GLGU9树龄 Age4a41.0739.7637.566a43.1243.3840.138a42.2242.9540.72均值Mean42.1442.0339.47标准差SD0.841.621.50部位 Part心部Heart37.6235.6735.69中部Centre44.0044.8540.52边部Edge44.3545.0141.93均值Mean41.9941.8439.38标准差SD3.094.372.67表63种桉树无性系木材纤维长宽比Tab.6Wood fiber length to width ratios of three eucalypt clones(m)2.43种桉树无性系木材纤维壁厚分析纤维细胞壁厚度是影响纤维利用的重要因素；通常细胞壁厚，木材力学强度大；细胞壁薄，纤维柔韧性较好。尾巨桉DH32-26的4、6和8年生木材纤维壁厚分别为 3.448、3.607 和 3.862 m；尾巨桉DH32-29 的 4、6 和 8 年生木材纤维壁厚分别为3.495、3.592和3.848 m；巨尾桉广林9号的4、6和8年生木材纤维壁厚分别为3.661、3.814和4.000 m（表7）。3种桉树无性系木材纤维壁厚整体均值表现为广林9号 DH32-29 DH32-26。随树龄增加，3蒙芳慧，李起泽，陈松武，等：3种不同树龄桉树无性系木材纤维特性研究397广西林业科学第 52 卷无性系CloneDH32-26DH32-29广林9号 GLGU9树龄Age/a468均值468均值468均值部位 Part心部 Heart3.1293.1993.3283.2193.0333.0783.3713.1613.0053.5373.6503.397中部 Centre3.4353.4823.7953.5713.4443.5053.7643.5713.5683.5533.9633.695边部 Edge3.7804.1394.4624.1274.0084.1934.4084.2034.4094.3534.3874.383均值 Mean3.4483.6073.8623.6393.4953.5923.8483.6453.6613.8144.0003.825标准差SD0.2660.3940.4650.3740.4000.4590.4270.4290.5770.3810.3020.413无性系CloneDH32-26DH32-29广林9号 GLGU9纤维长度 Fiber lengthF8.0318.175.80显著性 Significance*纤维宽度 Fiber widthF7.143.952.03显著性 Significance*纤维壁厚 Fiber wall thicknessF6.734.7527.87显著性 Significance*表73种桉树无性系木材纤维壁厚Tab.7Wood fiber wall thicknesses of three eucalypt clones表83种桉树无性系木材不同树龄间木材纤维特性方差分析Tab.8Variance analysis on wood fiber characteristics of three eucalypt clones at different ages*表示差异显著（P 0.05）；*表示差异极显著（P 0.01）。*indicates significant difference(P 0.05);*indicates extremelysignificant difference(P 0.01).种桉树无性系木材纤维壁厚均呈增加趋势，6到8年的增速均高于4到6年；径向上，均呈从髓心向外增加的趋势，从中部到边部的增速均高于从心部到中部。2.53种桉树无性系不同树龄间木材纤维特性方差分析不同树龄间，尾巨桉DH32-26和DH32-29木材的纤维长度均差异极显著（P 0.01），巨尾桉广林9号木材的纤维长度差异显著（P 0.05）；广林9号木材的纤维宽度差异不显著，DH32-26木材的纤维宽度差异极显著（P 0.01），DH32-29木材的纤维宽度差异显著（P 0.05）；DH32-26和 DH32-29木材的纤维壁厚均差异显著（P 0.05），广林9号木材的纤维壁厚差异极显著（P 0.01）（表8）。3结论3种桉树无性系木材的纤维长度均随树龄增加呈增加趋势，4到6年的增速大于6到8年；径向上，木材纤维长度从心部到中部的增速远大于从中部到边部；巨尾桉广林9号木材的纤维长度略大于尾巨桉DH32-26和DH32-29。3种桉树无性系木材的纤维宽度均随树龄增加略有增加，但变化不大；纤维宽度在径向上的变化大于随树龄的变化。随树龄增加，尾巨桉DH32-26和DH32-29木材纤维的长宽比均呈先增大后减小的趋势；巨尾桉广林9号木材的纤维长宽比呈缓慢增大的趋势；径向上，3种桉树无性系木材的纤维长宽比均增大。随树龄增加，3种桉树无性系木材的纤维壁厚均呈增加趋势，6到8年的增速高于4到6年；径向上，3种桉树无性系木材的纤维壁厚均呈自内向外增加的趋势；总体上，巨尾桉广林9号木材的纤维壁厚大于尾巨桉DH32-26和DH32-29。不同树龄间，尾巨桉DH32-26和DH32-29木材纤维长度、尾巨桉DH32-26木材纤维宽度和巨尾桉广林9号木材纤维壁厚均差异极显著；巨尾桉广林9号木材纤维长度、尾巨桉DH32-29木材纤维宽度及尾巨桉DH32-26和DH32-29木材纤维壁厚均差异显著；巨尾桉广林 9号木材纤维宽度差异不显著。巨尾桉广林9号木材的整体纤维特性略优于尾巨桉DH32-26和DH32-29。利益冲突：所有作者声明无利益冲突。作者贡献声明：蒙芳慧、刘晓玲负责论文撰写；陈松武负责试(m)398第 3 期验设计；李起泽、陈桂丹和林家纯负责数据收集与整理。参考文献：1 杨汉波，郭洪英，陈炙，等.引种桉树种源生长性状的遗传变异及早期评价 J.西北林学院学报，2019，34（6）：109-114.2 杨卫星.尾巨桉DH32-28组培快繁技术研究 J.现代农业科技，2018（13）：138-139.3 陈健波，周君元，李昌荣，等.尾巨桉不同造林密度林分生长动态及林木分化特征 J.广西林业科学，2018，47（3）：257-262.4 刘媛，黄腾华，卢翠香，等.尾巨桉幼龄材干燥特性研究 J.桉树科技，2016，33（1）：27-31.5 刘宏达，高建民，陈瑶.预热处理对改善尾巨桉木材干缩性和材色的研究 J.西北林学院学报，2014，29（5）：176-180.6 覃引鸾.尾巨桉木材主要材性及其变异规律研究 D.南宁：广西大学，2011.7 苌姗姗，刘元，胡进波，等.尾巨桉家系木材的解剖结构及纤维形态研究 J.造纸科学与技术，2007，26（4）：1-5.8 宋国宝.尾巨桉东门27号纤维形态特征的研究 J.桉树科技，2013，30（2）：21-25.9 成俊卿.木材学 M.北京：中国林业出版社，1985.10 全国木材标准化技术委员会.无疵小试样木材物理力学性质试验方法 第1部分：试材采集：GB/T 1927.12021 S.北京：中国标准出版社，2021.11 徐有明.木材学 M.北京：中国林业出版社，2006.12 郭东强.邓恩桉种源木材纤维特性变异研究 D.南宁：广西大学，2012.13 PANSHIN A J,ZEEUW C D.Textbook of wood technology:Forthedition M.New York:McGraw-Hill Book Company，1970.14 郑欣欣，田佩彬，潘彪.巨桉和剥皮桉木材构造与性质的比较 J.林业机械与木工设备，2018，46（11）：36-40.15 武恒，査朝生，王传贵，等.人工林杨树12个无性系木材纤维形态特征及变异 J.东北林业大学学报，2011，39（2）：8-10.16 梁善庆，罗建举.人工林米老排木材解剖性质及其变异性研究 J.北京林业大学学报，2007，29（3）：142-148.蒙芳慧，李起泽，陈松武，等：3种不同树龄桉树无性系木材纤维特性研究399