杉木人工林木材管胞性状的变异研究

徐莉莉，黄华宏，林二培，楼雄珍，童再康

（浙江农林大学 亚热带森林培育国家重点实验室培育基地，浙江 临安 311300）

杉木人工林木材管胞性状的变异研究

徐莉莉，黄华宏，林二培，楼雄珍，童再康*

（浙江农林大学 亚热带森林培育国家重点实验室培育基地，浙江 临安 311300）

以采自浙江庆元巾子峰森林公园、庆元白岭头、庆元左溪、江西安福县陈山林场的4个杉木群体的17 ～ 25年龄段木材圆盘为试样，对其进行木材管胞性状的测定和分析，结果表明：杉木的管胞长度大多数分布在1 100 ～2 700 μm，管胞宽度大多数分布在27 ～ 57 μm，壁腔比在0.1 ～ 0.6；杉木4个群体间管胞长度和壁腔比的差异不显著，而管胞宽度差异显著；杉木种群内个体间管胞性状遗传差异明显。

杉木；木材管胞；性状变异

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国特有的重要用材树种，其生长快，没有严重的病虫害，木材纹理直，材质轻软，易干燥，少翘曲开裂，耐腐性强，广泛应用于家具、桥梁和船舶，同时也是重要的造纸原料。从上世纪50年代我国开始杉木的遗传育种工作，并取得了显著成效，但过去育种目标多以速生、高产为主。材性的改良已是现阶段杉木育种的重要内容之一，但在该方面的育种工作开展较少，仅南京林业大学、江西省林业科学研究院等单位部分育种工作者以木材密度、色泽等性状为目标进行了种源、家系间的的各种变异规律研究，并选育出一些优良种质。因此，杉木材性改良工作仍需深入开展。

纤维或管胞性状是决定木材品质的重要因素，管胞长度、宽度、壁腔比等性状直接影响木材的物理硬度、强度等力学性质。纤维或管胞性状变异的研究将为用材树种的遗传改良和良种选育提供依据。蔡则谟等研究发现，天然林杉木管胞长度在开始生长的10个年轮内增长快，而后增长较慢或稍有增长，以此将前10轮划为幼龄材区；人工林杉木变化趋势与天然林相似，只是管胞长度起伏明显，受地理因子影响大[1]。符韵林等对不同立地类型杉木木材管胞性状差异进行了研究，结果表明管胞双壁厚及壁腔比差异显著，而长度、宽度、长宽比差异不显著；各解剖因子径向变异模式相似，而纵向变异规律较为复杂[2]。姜笑梅等研究了杉木管胞性状的株内变异，发现管胞长度随年龄的增大而增长，两者之间在株内不同高度、不同方位上密切相关；同时管胞长度、宽度在不同产地、不同起源的变异模式相近，表明木材管胞受较强的遗传因素控制[3]。李耀芬等研究发现杉木管胞长度随年轮宽度的降低而增长，两者成负相关[4]。虽然杉木木材管胞性状的变异作了一些研究，但多以较速生的材料为测定分析对象。本文以来自不同产地、生长速度相对差异明显的植株为材料，以杉木优质材选育为目标，对杉木木材管胞性状进行测定和分析，为杉木材性改良和合理加工利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试样采集

在杉木人工林采伐期收集样品，共4个采集地，分别位于浙江庆元巾子峰国家森林公园、庆元白岭头、庆元左溪，以及江西省安福县陈山林场，采样地情况见表1。

取样植株树龄在24 ～ 35 a，共采集杉木基部圆盘105个，其中庆元巾子峰国家森林公园40个、庆元白岭头15个、庆元左溪30个、江西省安福县陈山林场30个。在实验室取17 ～ 25 a木材制备成测定试样，每圆盘取3个试样，共315个试样。

1.2 管胞性状的测定

在OLYMPUS-BX51光学显微镜下观测木材管胞长度、管胞宽度、管胞腔径等性状，每试样各测60 次。在测量管胞宽度和腔径时，取每根管胞最宽处测定，同时计算壁腔比。

1.3 数据处理与分析

运用Excel和SPSS软件进行频度分布、方差分析等。

2 结果与分析

2.1 杉木管胞性状的总体变异

将所有测定杉木试样的管胞长度数值进行频率分布计算，得到频率分布如图 1。图形基本呈正态分布，杉木木材管胞长度在500 ～ 4 300 μm都有分布，大多数分布在1 100 ～ 2 700 μm，其中长度在1 900 ～ 2 100 μm的管胞最多，占16.2%。

对所有测定得到的管胞宽度数值进行汇总，作频率分布图，结果如图2所示。管胞宽度基本也呈正态分布，总体上在15 ～ 75 μm分布，大多数分布在27 ～ 57 μm，其中为39 ～ 42 μm的管胞最多，占15.13%。

2.2 杉木不同种群木材管胞性状特征值的差异

2.2.1 管胞形态特征值的差异 对4个种群内木材管胞形态性状进行测定，结果见表2。由表2可知，庆元左溪地区种群的木材管胞最长，达到 2 077.1 μm，江西地区种群的木材管胞最短，只有 1 977.6 μm；从管胞宽度来看，庆元白岭头地区种群的最大，而江西地区种群的管胞宽度最小，在这四个种群中，江西地区的杉木种群木材管胞短而细，庆元左溪和巾子峰种群的管胞长度和宽度相当，而庆元白岭头种群的管胞长度居中，但宽度最大。根据国际木材解剖学会理事会的木材管胞长度分级标准，中等长度管胞（0.9 ～ 1.6 mm）适宜制浆造纸。而杉木种群的管胞长度大部分分布在1.0 ～ 2.0 mm。

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木纤维胞壁厚度与胞腔直径之比，称为壁腔比。从表中可以看出，庆元巾子峰种群壁腔比最大，达到了0.272；庆元左溪种群壁腔比最小，只有0.232。不同种群壁腔比的变异系数由大到小为：庆元左溪 ＞ 庆元巾子峰 ＞ 江西 ＞ 庆元白岭头。

方 差分析 表明， 木材管 胞长度和壁 腔比在种群 间 差异不显著，而管胞宽度差异显著，这说明各种群所处地区的环境条件对杉木的木材管胞长度和壁腔比无明显影响，但对木材的管胞宽度影响较大（表3）。

2.2.2 管胞形态长度和宽度的频率分布 在分析木材管胞形态特征时，只看管胞长度和宽度的平均值是不够全面的；在考虑管胞长度和宽度的影响时，应同时考虑其不均匀性。木材管胞性状的不均一性常用频率分布图来表示。

从图3可知，在4个种群内杉木管胞长度基本呈正态分布，其中，江西种群的峰值最高，1 900 ～ 2 100 μm的频率达到了18%，庆元巾子峰种群峰值右移，长度集中在2 100 ～ 2 300 μm，其他两个种群的纤维长度也集中在1 900 ～ 2 100 μm，总体上这4个种群的管胞长度分布差异不大。庆元巾子峰种群的管胞长度分布最广，最大值在4 300 ～ 4 500 μm都有分布。

从图4可知，4个种群的管胞宽度也呈正态分布，庆元巾子峰种群的峰值最高，在42 ～ 45 μm频率达到30%，庆元左溪种群管胞宽度的峰值也在42 ～ 45 μm，而其他两个种群管胞宽度的峰值均在39 ～ 42 μm。

2.3 杉木各个种群内单株管胞性状的变异

对种群内个体间木材性状进行方差分析，结果表明：在种群内个体间木材管胞性状差异极显著，管胞长度F = 24.272 ～ 39.384**；管胞宽度F = 8.146 ～ 25.262**，壁腔比F = 14.373 ～ 35.331**。这说明在杉木种群内个体间管胞性状存在明显的遗传差异。因此，根据生产上不同的用途要求从个体角度选择杉木优良单株对其管胞性状的改良将会更有意义。

在调查的4个地区内，比较各个单株的差异。在同一个种群内，分别计算每个单株管胞长度、宽度和壁腔比的平均值。

从表4可以看出各个种群内单株的最大和最小平均值。庆元左溪的11号平均管胞长度最大达到2 800.5 μm，而庆元巾子峰27号平均管胞长度最小只有1 576 μm；庆元巾子峰19号平均管胞宽度的最大53.5 μm，江西13号最小32.4 μm；庆元巾子峰8号平均壁腔比最大为0.63，庆元左溪7号平均壁腔比最小为0.10。

3 结论

杉木作为我国的一种优良速生、在南方广泛分布的重要用材树种，研究性状特征及变异规律对杉木的遗传育种和材质改良有着非常重要的意义。通过对浙江庆元巾子峰、左溪、白岭头和江西安福陈山4个杉木群体的管胞性状在群体间和群体内的变异规律进行系统分析，结果表明杉木的管胞长度在500 ～ 4 300 μm都有分布，大多数分布在1 100 ～ 2 700 μm，与黄寿先等的报道相比，变幅更大[6]；管胞宽度大多数分布在27 ～ 57 μm；壁腔比在0.1 ～ 0.6。

对杉木管胞性状的群体间差异进行方差分析，发现杉木4个群体间管胞长度和壁腔比的差异不显著，而管胞宽度差异显著。同时，杉木种群内个体间管胞性状存在明显的遗传差异，其中庆元左溪的11号平均管胞长度最大达到2 800.5 μm，而庆元巾子峰27号平均管胞长度最小只有1 576 μm；庆元巾子峰19号平均管胞宽度的最大53.5 μm，江西13号最小32.4 μm；庆元巾子峰8号平均壁腔比最大为0.63，庆元左溪7号平均壁腔比最小为0.10。

这为杉木的木材品质定向改良和木材产量与质量的综合遗传改良研究提供了科学依据，进而为人工林的定向培育、集约栽培提供了基础，具有重要的理论价值和生产实践意义。

[1] 蔡则谟，刘京. 马尾松和杉木管胞长度的变异[J]. 南京林学院学报，1986（2）：131－136.

[2] 符韵林，徐峰，唐黎明，等. 南带产区不同立地类型间的杉木木材解剖[J]. 北京林业大学学报，2005，27（1）：10－13.

[3] 姜笑梅，骆秀琴，陈益泰，等. 杉木材性株内的变异Ⅱ. 管胞形态的变异[J]. 林业科学，1997，33（5）：441－446.

[4] 李耀芬，李大纲，宋庭均，等. 宜春杉木人工林管胞形态变异及其对材性的影响[J]. 南京林业大学学报，1988（2）：115－120.

[5] 成俊卿. 木材学[M]. 北京：中国林业出版社，1985. 178－179.

[6] 黄寿先，施季森，李力. 杉木纤维用材优良无性系的选择[J]. 南京林业大学学报，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

国家“十二五”重点项目“落叶松、马尾松、杉木分子育种及品种创制”（2011AA100203）；浙江农林大学研究生科研创新基金项目（3122013240137）；浙江省林木种苗产业创新团队2009R50035；

徐莉莉（1987－），女，山东聊城人，硕士生，从事林业生物技术方面的研究；*通讯作者。