大花序桉种源幼林木材力学性质研究

周 维 卢翠香 杨中宁 李昌荣 陈健波 刘 媛 项东云，3

(1.广西林业科学研究院国家林业局中南速生材繁育实验室，广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530001； 2.广西七坡林场，广西 南宁 530225；3.南京林业大学资源与环境学院，江苏 南京 210037)

大花序桉种源幼林木材力学性质研究

周 维1卢翠香1杨中宁2李昌荣1陈健波1刘 媛1项东云1，3

(1.广西林业科学研究院国家林业局中南速生材繁育实验室，广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530001； 2.广西七坡林场，广西 南宁 530225；3.南京林业大学资源与环境学院，江苏 南京 210037)

通过对广西钦廉林场6年生的9个大花序桉种源木材力学性质进行测定，结果表明，种源间木材顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量和抗剪强度差异极显著；4个力学指标群体均值分别为60.272 MPa、127.920 MPa、10.667 GPa、736.987 kN，均达到中等至高级水平；树高、胸径与4个力学指标间存在中等强度以下的负相关，但均未达到显著水平；4个力学指标的广义遗传力分别为0.72、0.79、0.72、0.47；木材综合品质系数为11 084.51×105Pa，属高等级材。大花序桉木材可作为承重结构和高中档家具用材，开发利用该木材作为结构用材，具有现实意义。

大花序桉；种源；力学性质；遗传变异；综合评价

大花序桉(Eucalyptuscloezian)是一种干形通直的高大乔木，主要分布在澳大利亚昆士兰南部，树高可达35～45 m，木材呈黄褐色、沉重坚固，是很好的锯材树种。我国于1972年开始引种大花序桉；1983年中澳技术合作东门桉树示范林项目开始进行树种试验，1989年开始进行种源试验；主要对其生长状况、耐寒性、耐旱性、抗病虫害[1-4]等进行研究，结果表明，大花序桉生长快，干形好，材质优良，是具有较高实木利用价值的桉树新品种，目前作为中大径材来培育。

我国有关大花序桉材性方面的研究报道不多[5-13]，其中仅部分文献涉及到种源间力学性质差异分析[10-13]，有关大花序桉种源幼龄材材性方面的研究未见报道。本研究对广西林业科学研究院建立的大花序桉种源/家系试验的6年生9个种源木材主要力学指标进行探讨，为大花序桉实木材与纸浆材种源的综合评价、定向培育和木材合理利用提供依据。

1 试材与方法

1.1 试验林概况

试验林位于广西钦州市钦廉林场，地处北纬21°57′，东经108°37′，年平均气温22 ℃，年均日照时数 1 801 h ，年平均降雨量 2 113.7 mm，年平均相对湿度82%，土壤为红壤，伴有石砾。试验林于2004年种植，采用随机区组设计，单株小区，30次重复，小区间不设隔离株。

1.2 试材取样与测定方法

每个种源分别选5株平均木，9个种源共45个单株，样木基本情况见表1。2010年5月采集样木，采集方法按照GB 1927—2009[14]进行，试件的截取与制作方法按GB 1929—2009[15]的有关要求进行，木材力学性质的测定按照GB 1935～1937—2009[16-18]的有关要求进行。

表1 大花序桉种源样木基本情况

表1(续)

1.3 统计方法

用Excel处理各测定指标的平均值、标准差和变异系数，采用SPSS 17.0软件对各主要指标进行方差分析、多重比较、性状间的相关性分析、聚类分析、主成分分析，并根据数量遗传学理论计算各性状遗传参数。

2 结果与分析

2.1 大花序桉种源幼林木材力学性质遗传变异分析

大花序桉幼龄材力学性质测定结果见表2。木材顺纹抗压强度种源群体均值为60.272 MPa，变异系数平均值为13.02%，抗压强度变化范围为56.437～66.273 MPa;种源20730标准强度值最大，种源20725强度值最小，两者相差9.836 MPa;高于群体均值的有4个种源，分别为19157、19488、20720、20730。抗弯强度种源群体均值为127.920 MPa，变异系数平均值为16.49%，抗弯强度变化范围为112.364～140.872 MPa;最大的为种源20730，最小的为种源20725，两者相差28.508 MPa;高于群体均值的种源有19157、20722、20727、20730。抗弯弹性模量群体均值为10.667 GPa，变异系数平均值为18.38%，抗弯弹性模量变化范围为9.247～12.343 GPa;最大的为种源20730，最小的为种源20720，两者相差3.096 GPa;大于群体均值的种源有19157、20722、20727、20729、20730。抗剪强度种源群体均值为736.987 kN，变异系数平均值为15.37%，抗剪强度变化范围为699.04～809.04 kN;最大的为种源19157，最小的为种源20722，两者相差110 kN;大于群体均值的种源有19157、20720、20730。4个力学指标变异系数均大于10%，说明这些种源在力学性质的性状上有很大的改良空间。

表2 大花序桉种源木材力学性质

大花序桉种源间木材力学性质的方差分析结果(表3)表明：种源间木材顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度差异极显著。说明在种源水平上对大花序桉的材性进行改良有很大潜力，进行木材的顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度的种源选择，可取得良好的效果。这与徐有明等[19]、姜笑梅等[20]、阚荣飞[10]关于种源材性差异分析结果一致。

大花序桉种源间木材力学性质的多重比较(表4)表明，种源20730与其他种源之间的顺纹抗压强度差异显著，种源19155、19157、19488、20722和20727之间差异不显著，种源20720和19157、19488之间差异不显著，种源20725与20729之间不存在显著差异，但与其他种源差异显著。种源20730的抗弯强度与种源20729、19488、19155、20725、20720之间差异显著，种源20727、20722、19157与种源19488、19155、20725、20720之间差异显著，其他大部分种源差异不显著。种源20730抗弯弹性模量与19157、19488、19155、20725、20720之间差异显著，种源19157与20725、20720之间差异显著，种源20725、20720和20727、20722、20729之间差异显著。种源19157的抗剪强度除了种源20720外，与其余8个种源之间差异显著，种源20730除种源20720、20725外，与其他种源之间差异显著。

表3 大花序桉种源间木材力学性质的方差分析

表4 大花序桉种源间木材力学性质的多重比较

注：同列字母不同表示0.05水平上差异显著。

2.2 大花序桉种源幼龄材力学性质与生长性状的关系

数量性状的遗传受到多基因的遗传控制，由于基因之间的相互作用以及多因一效和一因多效的作用，使得性状间彼此关联，相互影响，只有了解其相关性，才能在育种改良中权衡取舍，提高林木改良效率[3]。从表5中可以看出：树高与胸径之间存在微弱的正相关；树高、胸径与顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度之间存在中等强度或中等强度以下的负相关，但均未达到显著水平；在4个力学指标的相关关系中，抗弯强度与抗弯弹性模量的相关系数为0.885，达到极显著水平，其余各指标之间均为中等强度的相关及弱相关。实验结果说明，生长快的树木其4个力学指标在总体上有下降趋势，4个力学指标在遗传上可能是相互独立的，受不同遗传机制的控制，这些性状可以独立进行选择，进而可培育出木材性状较好又速生的种源。

表5 大花序桉种源木材力学性质与生长性状间相关分析

注：*表示相关关系显著，**表示相关关系极显著。

2.3 大花序桉种源幼龄材力学性质遗传参数估算

大花序桉9个种源各性状遗传参数的估算结果见表6。

表6 大花序桉种源各性状遗传参数

由表6可知，顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度的广义遗传力分别为：0.72、0.79、0.72、0.47。说明木材力学性质受中等及中等强度以上的遗传控制，通过一定强度的选择，能获得较高的遗传增益。4个力学指标遗传变异系数分别为20.57%、14.72%、13.22%、14.35%，说明大花序桉种源力学性质表现出丰富的遗传异度。如进行木材强度的直接选择，以入选率为50%(选择强度0.8)来计算，遗传增益的范围为7.76%～12.33%，以20 %的入选率(选择强度1.4)来计算，遗传增益的范围为13.58%～21.58%，具有较好的选择效应。

2.4 大花序桉种源木材力学强度和木材品质系数评价

根据木材力学强度的品等分级划分标准[21]，6年生大花序桉木材顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度均达到中等至高级水平。作为结构用材，顺纹抗压强度和抗弯强度是2个很重要的衡量指标，通常用两者之和来表示木材的综合强度[22]。从以上试验数据可算出，6年生的大花序桉种源木材综合强度范围为168.801～207.145 MPa，达到高级水平。

木材品质系数是某项力学强度极限与基本密度之比值， 是评价木材品质的一个重要参数。对于一些特殊场合，如飞机、桥梁和高层建筑等构件，既要求材料的力学强度值高，又要求材料的自重轻，品质系数是材料选择的重要依据[23]。根据测试分析，大花序桉基本密度为0.589 g/cm3[24]，力学强度见表2，分析计算6年生大花序桉木材的品质系数，结果见表7。6年生大花序桉木材的综合品质系数达11 084.51×105Pa，已达到高等级材的要求。

表7 大花序桉木材品质系数

3 结论与讨论

1) 大花序桉种源幼林木材顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度群体均值分别为60.272 MPa、127.920 MPa 、10.667 GPa、736.987 kN。方差分析表明，种源间4个力学指标差异极显著。说明在种源水平上对大花序桉的材性进行改良有很大潜力，进行木材的顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度的种源选择，可取得良好的效果。

2) 树高与胸径之间存在微弱的正相关。树高、胸径与顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度存在中等或中等强度以下的负相关，但均未达到显著水平。4个力学指标除了抗弯强度与抗弯弹性模量达到极显著水平外，其余各指标之间均为中等强度的相关及弱相关。说明生长快的树木，其顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量和抗剪强度4个力学指标在总体上有下降趋势。

3) 顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度的广义遗传力分别为：0.72、0.79、0.72、0.47。4个力学指标受中等强度以上的遗传控制，通过一定强度的选择，能获得较高的遗传增益。以20%的入选率(选择强度1.4)来计算，遗传增益的范围为13.58%～21.58%，具有较好的选择效应。

4) 6年生大花序桉木材顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度均达到中等至高级水平；木材综合强度范围为168.801～207.145 MPa，达到高级水平；木材的综合品质系数达11 084.51×105Pa，属高等级材。

5) 综合木材生长性状和力学性质研究结果认为，大花序桉木材为优良的结构用材，可作为承重结构和高中档家具用材。目前，桉树木材主要用于制浆造纸和纤维板生产，直接用于结构用材的较少，利用大花序桉木材的优良性质，开发利用该木材作为结构用材，具有现实意义。

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(责任编辑 曹 龙)

Study on Juvenile Wood′s Mechanical Properties ofEucalyptuscloezianaProvenances

ZHOU Wei1, LU Cui-xiang1, YANG Zhong-ning2, LI Chang-rong1, CHEN Jian-bo1, LIU Yuan1, XIANG Dong-yun1, 3

(1.Guangxi Academy of Forestry, Key Laboratory of Central South Fast-Growing Timber Cultivation of Forestry Ministry of China, Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Resource Cultivation，Nanning Guangxi 530001, China；2.Qi Po Forest Farm of Guangxi，Nanning Guangxi 530225, China；3. College of Forest Resources and Environment，Nanjing Forestry University，Nanjing Jiangsu 210037, China)

In Guangxi Qinlian Forest Farm, we selected six-year oldEucalyptuscloezianafrom 9 provenances as material, analyzed the wood mechanical property. The result showed that differences of compressive strength parallel to grain, bending strength, modulus of elasticity and shear strength were significant among different provenances. The mean value of these four mechanical indexes were 60.272 MPa, 127.920 MPa, 10.667 GPa and 736.987 kN, respectively, and all of them reached medium and high level. Tree height, diameter at breast height showed moderate-intensity negative correlations with four mechanical indexes, but they were not significant. The broad-sense heritability of four mechanical indexes was 0.72, 0.79, 0.72 and 0.47, respectively. Comprehensive quality factor of wood was 11 084.51×105Pa, which belonged to high class wood. Wood ofEucalyptuscloezianacould be used as timber of bearing structure and medium and high class furniture. Therefore, developing and using wood ofEucalyptuscloezianaas structural timber has practical significance.

Eucalyptuscloeziana; provenance; wood properties; genetic variation; combination evaluation

2014-05-12

中央财政推广项目(桂科攻1123004-3A)资助；广西研究与开发项目(桂科合1347004-3)资助；广西科技厅基本科研业务费专项项目(林科字201203号)资助。

项东云(1960—)，男，教授级高级工程师。研究方向：桉树遗传育种及森林培育。Email：Xiang_dongyun@aliyun.com。

10.3969/j.issn.2095-1914.2014.06.013

S781.2

A

2095-1914(2014)06-0075-06

第1作者：周维(1962—)，女，高级工程师。研究方向：桉树培育与应用。Email：zhouwei.hm@163.com。