坡位和坡向对长白落叶松纸浆材材性的影响1)

史永纯 宋林 梁晶 李巍巍

(黑龙江生态工程职业学院，哈尔滨，150025)(吉林森工集团营林部)(黑龙江生态工程职业学院)(东北林业大学)

立地条件既决定林木的生长，同时也影响木材的材质材性［1－3］。因此，在现代工业人工林的培育中为达到适地适树，既要了解立地对树木生长的影响，同时也要了解立地对树木材质材性的影响。目前关于立地对树木材质材性影响的研究还较少，其影响规律尚不明确［4－6］。如有研究表明，木材基本密度随立地质量增高而降低［4］，而纤维长度和宽度则随立地质量增高而增大［5］。但也有研究认为，立地对木材基本密度和纤维形态的影响不显著［6］。立地对木材材质材性的影响可能因树种和立地条件而表现不同，因而开展不同树种材质材性与立地条件关系的研究，对工业人工林培育具有重要意义。长白落叶松(Larix olgensis)是我国东北地区的重要造林树种。近年的研究表明，长白落叶松是北方针叶树中适合作为纸浆材发展的树种［7－9］。关于立地条件对长白落叶松纸浆材材质材性的影响，郭明辉曾分析了坡向对长白落叶松纤维形态以及化学成分的影响［2］。本文则在坡向和坡位对长白落叶松人工林纸浆材材质材性的影响规律方面进行探讨，旨为确定长白落叶松纸浆林适生立地条件提供科学依据。

1 研究地概况

研究地点位于黑龙江省尚志市境内的东北林业大学帽儿山实验林场尖砬沟森林培育实验站。该场属长白山系张广才岭西坡小岭余脉，平均海拔约300 m，坡度一般在6°～15°。该地区属温带大陆性季风气候，降雨主要集中于7、8、9月份，年平均降水量723 mm，年平均蒸发量1094 mm，年日照时数2471.3 h，年平均气温2.8℃，≥10℃年积温2 526℃，全年无霜期120～140 d。该地的地带性土壤为暗棕壤，一般分布在300 m以上的低山丘陵地带。典型暗棕壤所占的地形部位较高，其次为草甸暗棕壤，白浆化暗棕壤和潜育暗棕壤。非地带性土壤主要有白浆土、草甸土和沼泽土，一般分布在300 m以下的丘陵地带，其中白浆土所占的地形部位较高，其次为草甸土和沼泽土。

2 研究方法

2.1 野外调查与取样

调查林分为20～22年生的长白落叶松林，造林密度均为1.5 m×2.0 m，现保存密度为2 225～2 375株/hm2。调查时选择北坡、东坡、南坡以及各个坡向的坡上、坡中、坡下部位分别设置样地，样地面积为0.04 hm2。在每个样地内进行每木检尺测定胸径，然后在各个径阶内选择样木测定树高，绘制树高曲线。根据平均胸径和平均树高确定平均木。根据所确定的平均木胸径和树高值，在每块样地内选择3株平均木，伐倒后在1.3 m高处向上截取5 cm厚的圆盘3个，将圆盘带回实验室后进行木材性质测定。同时在样地内选择5株优势木，测定树高。为了解所有调查林分立地质量的高低，以20年生长白落叶松的优势木高为依据进行比较。在22年生的长白落叶松林内，伐倒1株优势木做解析木，测定前20年高生长占树高的比例，根据这个比例求出所有优势木20年生的树高值。求算的各种立地林分20年生优势木平均高分别为:北坡16.57 m，东坡16.64 m，南坡16.17 m，坡下16.71 m，坡中16.43 m，坡上16.32 m。

2.2 木材材性测定

年轮宽度、晚材率的测定:先将1.3 m高处的圆盘样品刨光以看清生长轮为止，摆放在扫描仪上扫描，然后利用WinDENDRO年轮分析系统在圆盘图片上测定年轮宽度、晚材率。

基本密度的测定:将待测样品锯成从髓心到树皮截面的木条尺寸为0.5 cm×0.5 cm，采用排水法测定木材基本密度(参照国标GB1933—1991)。

纤维形态的测定:将样品按年轮劈成约1.5 mm×1.5 mm×10.0 mm的木条，放入试管中。采用过氧化氢和冰醋酸混合液离析法测定纤维长度和宽度。在投影显微镜下观察纤维的长度和宽度，每个试样随机测量30个数据［10］。

化学组分的测定:将每株样木的试料按四分法取样、粉碎，供分析使用。按国家标准GB2677—1981造纸工业产品试验方法分别测定冷水抽提物、热水抽提物、1%NaOH抽提物、纤维素、综纤维素、木素和灰分含量［11］。

2.3 数据统计分析

试验数据采用SPSS12.0统计分析软件进行方差分析和LSR检验。

3 结果与分析

3.1 坡位和坡向对长白落叶松基本密度的影响

不同坡位和不同坡向间长白落叶松基本密度的变化均较小(表1、表2)。不同坡位间长白落叶松木材基本密度变化范围为0.456～0.425 g/m3，下坡的基本密度最大，上坡最低。经检验，不同坡位间木材基本密度差异不显著(P＞0.05)。不同坡向间长白落叶松木材基本密度变化范围为0.454～0.432 g/m3，东坡的基本密度最大，北坡最小。经检验，不同坡向间木材基本密度差异亦不显著(P＞0.05)。研究地点的山地坡度较缓，不同坡向和坡位间木材基本密度未形成明显差异，可能与不同坡向、坡位间立地质量差异较小有关。

表1 坡位对长白落叶松木材基本密度、晚材率与纤维形态的影响

表2 坡向对长白落叶松木材基本密度、晚材率与纤维形态的影响

3.2 坡位和坡向对长白落叶松晚材率的影响

不同坡位和不同坡向间长白落叶松晚材率的变化均较小(表1、表2)。不同坡位间长白落叶松晚材率表现为:中坡＞上坡＞下坡，坡中比坡下高6.1%。经检验，不同坡位间晚材率差异不显著(P＞0.05)。不同坡向间长白落叶松晚材率由大到小的顺序为:东坡＞南坡＞北坡，东坡的晚材率与北坡仅相差1.9%。经检验。不同坡向间晚材率差异不显著(P＞0.05)。

3.3 坡位和坡向对长白落叶松纤维形态的影响

不同坡位间长白落叶松纤维长度从大到小依次为:中坡＞上坡＞下坡(表1)，不同坡位间纤维长度变幅为2 640～2 479 μm，经检验差异不显著(P＞0.05)。不同坡向间纤维长度表现为:东坡＞南坡＞北坡(表2)，不同坡向间纤维长度变幅为2 617～2 419 μm，经检验差异亦不显著(P＞0.05)。

不同坡位间长白落叶松的纤维宽度变化幅度为:35.6～33.0 μm，中坡＞上坡＞下坡(表1)。不同坡向间长白落叶松的纤维宽度变化幅度较小，为35.4～33.0 μm，其中北坡＞南坡＞东坡(表2)。经检验，不同坡向和不同坡位间差异均不显著(P＞0.05)。

不同坡位间长白落叶松纤维长宽比的变化不大，变幅为75.7～74.2，且上坡＞下坡＞中坡(表1)。经检验，不同坡位间纤维长宽比未达显著差异(P＞0.05)。不同坡向间长白落叶松的纤维长宽比存在一定的差异。东坡纤维长宽比最大，为79.3，其次是南坡，为76.9，北坡最低，为68.3(表2)。经检验，北坡与南坡、东坡纤维长宽比差异显著(P＜0.05)，但南坡和东坡差异不显著(P＞0.05)。纤维长宽比越大，纤维之间就有越好的结合能力，获得的纸张强固性和割裂性也越好，因此，东坡和南坡的落叶松纤维更利于造纸。

3.4 坡位和坡向对长白落叶松木材化学组分的影响

在木材化学组分(综纤维素、木素、冷水抽提物、热水抽提物、NaOH抽提物、苯—醇抽提物)方面，不同坡位对长白落叶松木材化学组分未形成明显影响(P＞0.05)，但表现出一定的变化趋势，即:生长在下坡的长白落叶松，在多数化学组成指标上均表现较差，综纤维素质量分数较低，木素质量分数较高，各种抽提物的质量分数也较高(表3);生长在上坡和中坡的长白落叶松，综纤维素质量分数较高，木素质量分数较低，各种抽提物的质量分数较低。综纤维素是指植物纤维原料中纤维素和半纤维素的总和，一般综纤维素质量分数高的原料，成浆得率较高。而木素、冷水抽出物、热水抽出物、NaOH抽出物和苯—醇抽提物质量分数越低，越有利于造纸。因此，生长在坡上和坡中的长白落叶松化学组成更有利于制浆造纸。

表3 坡位对长白落叶松木材化学组分的影响%

不同坡向间的长白落叶松在综纤维素、木素以及各种抽提物质量分数上均未形成显著差异(P＞0.05)，而且在不同坡向间木材化学组分也未表现出统一的变化规律(表4)。北坡的综纤维素质量分数较高，木素质量分数较低。南坡的冷水抽提物、热水抽提物、NaOH抽提物、苯—醇抽提物质量分数较低，但木素质量分数较高。东坡综纤维素质量分数较低，冷水抽提物、NaOH抽提物、苯—醇抽提物质量分数较高。

表4 坡向对长白落叶松木材化学组分的影响%

4 结论

坡位对长白落叶松的基本密度、晚材率、纤维长宽比都未形成显著的影响，而且在不同坡位间也没有统一的变化规律。坡向对长白落叶松的基本密度、晚材率、纤维长宽比的影响，体现出了较一致的规律，这几个指标都是生长在东坡的长白落叶松最好，生长在北坡的最差，尤其是纤维长宽比，东坡的明显高于北坡。

在木材化学组分方面，不同坡位上生长的长白落叶松在综纤维素、木素以及各种抽提物含量上均未形成显著差异，但生长在坡下的长白落叶松，在多数化学组成指标上均表现较差。不同坡向对长白落叶松木材化学组分未形成明显影响，而且在不同坡向间木材化学组分也未表现出统一的变化规律。

参考其他人关于不同立地条件下长白落叶松生长的研究结果［1，7］，以及本研究各种立地上优势木高的测定结果:长白落叶松在东坡和下坡位生长最好，而且基本密度、晚材率、纤维长宽比，都是生长在东坡的长白落叶松最好，因此，初步认为长白落叶松纤维用材林的适生立地以选择东坡下部为好。

［1］陈乃全，王政权.勃力县红松、落叶松人工林生长与立地因子关系的研究［J］.东北林业大学学报，1987，15(1):15－21.

［2］郭明辉，赵西平，陈广胜，等.坡向对人工林落叶松纤维形态及造纸性能的影响［J］.东北林业大学学报，2002，30(3):21－23.

［3］潘彪.不同立地指数对马尾松生长轮宽、晚材率、纤维形态和纤丝角的影响［J］.世界林业研究，1995(专辑):320－326.

［4］陈金明.立地条件对拟赤杨人工林材性的影响［J］.福建师范大学学报:自然科学版，2006，22(4):92－96.

［5］林瑞荣.立地条件对拟赤杨人工林木材纤维特性的影响［J］.福建林学院学报，2008，28(2):160－163.

［6］张应团.长岭岗林场日本落叶松幼龄材木材密度测定［J］.西北林业科学，2004，33(3):77－84.

［7］孙淑芬，庞玉梅.长白落叶松纸浆材人工林定向培育技术的研究［J］.林业资源管理，2005(3):52－54.

［8］王树力，吴剂生，仲崇淇.长白落叶松纸浆林木材材性及纸浆特性的研究［J］.林业科学，1997，33(3):283－287.

［9］王树力，工业纤维林培育理论与技术［M］.哈尔滨:黑龙江科学技术出版社，1996:23－40.

［10］陈佩蓉，屈维均，何福望.制浆造纸实验［M］.北京:中国轻工业出版社，1990:17－24.

［11］中国国家技术监督局.GB2677—1981造纸工业产品试验方法［M］.北京:中国标准出版社，1981.