浙江武义南方红豆杉木材解剖性质研究

王 进，何林荣，聂玉静，于海霞，潘 炘，蒋应梯，张文福，庄晓伟



浙江武义南方红豆杉木材解剖性质研究

王 进1，何林荣2，聂玉静3，于海霞1，潘 炘1，蒋应梯1，张文福1，庄晓伟1

（1. 浙江省林业科学研究院，浙江 杭州 310023；2. 武义县林业局，浙江 武义 321200；3. 浙江农林大学，浙江 杭州 311300）

对产自浙江省武义县南方红豆杉var.木材的宏观特征、显微构造及纤维形态、管胞长度分布频率等进行研究，揭示武义县南方红豆杉木材的解剖特征。结果表明，武义县南方红豆杉木材早材管胞占大多数，壁薄腔大，断面方形或多角形；晚材管胞数量少，壁厚腔小，断面长方形；南方红豆杉心材、边材的早材与晚材管胞其长度分布频率均呈正态分布；南方红豆杉管胞长度心材平均3 565.5 μm，边材平均为3 249.4 μm，属极长级；南方红豆杉木材早材纤维平均长度为3 308 μm，晚材纤维平均长度为3 506 μm；从长度、长宽比、分布频率来看，南方红豆杉木材是理想的纤维材料。

南方红豆杉；木材纤维；解剖性质；显微构造；截获

红豆杉属植物是250万年前第四纪冰川时期遗留下来的古老的植物类群，全球共有11种，分布于北半球的温带及亚热带地区。我国有4种1变种，东北红豆杉，云南红豆杉，西藏红豆杉，红豆杉，南方红豆杉var.，其中红豆杉和南方红豆杉是我国特有树种。红豆杉生长较慢且天然资源极为有限，1999年9月9日国家林业局令第4号已规定其被列为国家一级重点保护野生植物。从2002年12月起，全国禁止野生红豆杉商业性利用。2008年，浙江省启动了《浙江省珍贵树种资源发展纲要（2008－2020）》，2015年制定了《浙江省新植1亿株珍贵树种五年行动计划（2016－2020年）》。近年来，珍贵树种的发展，增加了珍贵树种资源战略储备，有利于推进林材资源供给侧改革。随着近年珍贵树种的大规模培育和发展，人工林珍贵木材的利用将显得尤为重要。其中，南方红豆杉是浙江省重点发展的珍贵木材树种，因此该木材加工利用将具有广阔前景。武义县林业局罚没了一批南方红豆杉木材，捐赠用于相关研究工作，以便为浙江省南方红豆杉木材资源利用提供前期研究基础。目前关于红豆杉木材的解剖性质展开的研究较少，主要研究涉及到福建省龙岩市梅花山自然保护区天然林南方红豆杉[1]、福建省德化县人工林南方红豆杉[2]及吉林省汪清县东北红豆杉[3]。本实验从宏观特征、显微特征以及管胞尺寸等方面对浙江省武义县南方红豆杉木材开展了研究，并与其他产地红豆杉木材进行比较，以期为红豆杉木材的基础理论研究和生产实践应用提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用南方红豆杉木材是从金华市武义县林业局2015年依法没收的一批南方红豆杉木材中选取，产自浙江省武义县泉溪镇，选用样品树龄约为200 a。武义县位于浙江省中部，28°31' ~ 29°03' N，119°27' ~ 119°58' E，属中亚热带季风气候，四季分明，温和湿润，雨量丰沛。

1.2 方法

取样方法按照国家标准《木材物理力学试样采集方法》GB1927－2009[4]。取胸径处（1.3 m）以上2 m长木段作为试验材料，加工成厚度30 cm圆盘标本及三切面标本各1个（图1）。肉眼直接观察木材表观特征。于胸径处锯取圆盘1个并制作显微切片，在光学显微镜下观察显微特征。参考高兆蔚[5]关于南方红豆杉木材显微构造的相关研究方法，木纤维形态尺寸测定在胸径处所取圆盘按心材和边材进行，用硝酸-氯酸钾法将木材离析。经染色后在光学显微镜下测定，长度在4×物镜、直径及双壁厚在40×物镜下测定，使用TDY-5.2彩色图像分析软件进行测量，并计算纤维长宽比。对木材心材和边材按早材和晚材各测100根管胞，测定管胞长度、管胞宽度和双壁厚度。

A－圆盘标本；B－三切面标本。

Figure 1 Apparent characteristics ofvar.wood from Wuyi county

2 结果及分析

2.1 宏观特征

本研究采用的武义县南方红豆杉木材，胸径34 cm。如图1所示，通过肉眼观测可知，木材心材与边材区别明显，心材紫红色。生长轮呈微波状，甚窄，轮间介已深色晚材带。在每个年轮中，早材带宽，色浅；晚材带窄，色深；早材至晚材过渡渐变。轴向薄壁组织未见。木射线细，肉眼不见，放大镜下明显，径面射线斑纹肉眼可见。树脂道缺如。木材有光泽，无特殊气味与滋味。

2.2 显微构造

木材横切面上管胞弦向直径17 ~ 40 μm，平均30 μm。早材管胞形状横切面上多为多边形及方形，晚材管胞多长方形。早材管胞径壁具缘纹孔多1列，早晚材均具有明显的螺纹加厚。轴向薄壁组织未见。木射线单列，射线高2 ~ 15个细胞，射线细胞端壁节状节后未见，无射线管胞。交叉场纹孔类型多为柏木型（每个交差场纹孔数通常2 ~ 4个），树脂道缺如。

A－横切面；B－弦切面；C－径切面。

Figure 2 Microstructure ofvar.wood from Wuyi county

2.3 木材纤维形态特性

南方红豆杉木材纤维形态平均值见表1。南方红豆杉木材从边材到心材其纤维长度3 249.4 ~ 3 565.5 μm，木纤维长度随着树龄的增加而增加，根据国际木材解剖学家协会（IAWA）公布木纤维长度分级标准[6]，属极长级。南方红豆杉木材构造与红豆杉属其他木材十分相似，但在早晚材变化缓急、木射线组成及早材交叉场纹孔类型与东北红豆杉明显不同。南方红豆杉木材木纤维宽度心材比边材高，在40.99 ~ 42.6 μm范围。木材纤维双壁厚从心材到边材在10.53 ~ 12.41 μm范围，自髓心向外，木纤维双壁厚大体上随着树龄的增加而增大。木材纤维长径比心材较边材要高，在79.27 ~ 83.70 μm范围。

本研究中南方红豆杉木材树龄200 a左右，其木材纤维长度较福建梅花山南方红豆杉天然林木材[1]、福建德化南方红豆杉人工林木材[2]、吉林汪清东北红豆杉天然林木材[3]等均要大。南方红豆杉人工林木材树龄达40 a时，其边材纤维长度3 160 μm，接近本研究的木材。据此分析，树龄在40年后，其木材纤维长度增长非常缓慢，木材已进入成熟期。木材纤维长宽比测定结果显示，武义县南方红豆杉木材心材边材较为接近，均在80左右，而福建德化40年生南方红豆杉人工林木材的边材较大且心材较小，表明树龄较大的南方红豆杉木材边心材纤维形态差异较小。

表1 不同产地红豆杉属木材纤维形态及比较

2.4 管胞长度分布频率

由图3可知，南方红豆杉的心材早材、心材晚材与边材晚材的管胞长度多在2 800 ~ 4 000 μm范围，边材早材管胞长度多在2 400 ~ 3 600 μm范围。早材纤维平均长度3 308 μm，晚材纤维平均长度3 506 μm。对比可知，晚材纤维长度平均值较早材要大。心材与边材管胞长度早材和晚材均成正态分布，这与王挺良等的研究结果一致[2]。南方红豆杉木材心材最大分布频率在3 600 ~ 4 000 μm范围，边材最大分布频率在3 200 ~ 3 600 μm范围，占比最多的纤维长度以心材为主。从长度、长宽比、分布频率来看，南方红豆杉木材是理想的纤维材料[7]。南方红豆杉木材是一种大有发展前途的优良用材树种，有必要大力营造人工速生丰产林。

图3 武义县南方红豆杉管胞长度分布频率

Figure 3 Distribution frequency of tracheid length ofvar.from Wuyi county

3 结论与讨论

（1）经对浙江武义县南方红豆杉木材的微观构造分析表明，本研究中树龄较大的南方红豆杉木材其显微特征与人工林木材或树龄较小的木材基本一致，与红豆杉属其他木材也十分相似。南方红豆杉木材早材管胞形状横切面上多为多边形及方形，晚材管胞多为长方形，早晚材均具有明显的螺纹加厚，木射线单列，交叉场纹孔类型多为柏木型。

（2）武义县南方红豆杉木材早材纤维平均长度为3 308 μm，晚材纤维平均长度为3 506 μm；心材管胞平均长度为3 565.5 μm，边材管胞平均长度为3 249.4 μm，均属极长级，且管胞长度分布频率早晚材均呈正态分布，纤维长度主要分布在2 800 ~ 4 000 μm范围；从长度、长宽比、分布频率来看，南方红豆杉木材是理想的纤维材料。

（3）管胞是衡量木材工艺成熟的重要指标。一般而言，管胞随年龄的增长而增长，但达到成熟材时，管胞随着年龄增长缓慢并逐渐趋于平稳。南方红豆杉人工林木材的成熟期为32 ~ 34 a，本研究中采用的木材树龄远高于此，其纤维管胞长度边材和心材差异较小。

[1] 黄日明，段萍，陈承德. 南方红豆杉木材解剖特征研究[J]. 闽西职业技术学院学报，2012，12（2）：112－115.

[2] 王挺良，林金国，陈天文. 南方红豆杉人工林木材管胞形态特征研究[J]. 林业勘察设计，2002（1）：9－10.

[3] 刘君良，洪克诚，张铁军. 紫杉木材解剖构造及其材性分析[J]. 四川农业大学学报，1998，16（1）：145－149.

[4] 中国木材标准化技术委员会. 木材物理力学试样采集方法：GB/T 1927－2009[S]. 北京：中国标准出版社，2009.

[5] 高兆蔚. 中国南方红豆杉研究[M]. 北京：中国林业出版社，2006：66－67.

[6] 成俊卿，杨家驹，刘鹏. 中国木材[M]. 北京：中国林业出版社，1992：79－80.

[7] 方红，刘善辉. 造纸纤维原料的评价[J]. 北京木材工业，1996，16（2）：19－22.

Wood Anatomy ofvar.from Wuyi County of Zhejiang Province

WANG Jin1，HE Lin-rong2，NIE Yu-jing3，YU Hai-xia1，PAN Xin1，JIANG Ying-ti1，ZHANG Wen-fu1，ZHUANG Xiao-wei1

（1. Zhejiang Academy of Forestry, Hangzhou 310023, China; 2. Wuyi Forestry Bureau of Zhejiang, Wuyi 321200, China; 3. Zhejiang A & F University, Hangzhou 311300, China）

In 2015, wood ofvar. mairei (200-year) from Wuyi county of Zhejiang province was intercepted and donated for researches. The apparent characteristics, microstructure, fiber morphology and distribution frequency of tracheid length were observed. The results showed that the early wood took the most part in tracheids with thin wall and large cavity, square or polygon fracture surface. While the late wood had little tracheids with thick wall and small cavity, rectangular fracture surface. The distribution of length of the early and late wood tracheids of heart or sapwood was normal. The average length of tracheids of heart wood was 3 565.5 μm, and that of of sapwood was 3 249.4 μm. The average length of early wood fiber was 3 308 μm, and that of late wood fiber was 3 506 μm.

var; wood fiber; anatomical properties; microstructure; intercept

10.3969/j.issn.1001-3776.2018.06.012

S791.49

A

1001-3776（2018）06-0069-04

2018-05-02；

2018-10-09

浙江省科技厅院所专项项目（2017F30015）；浙江省科技厅重点研发项目（2017C02042）

王进，助理研究员，从事木材科学与技术研究工作；Ｅ-mail：whuwj@sina.com。

庄晓伟，从事竹木材化学利用与清洁生产技术研究工作；Ｅ-mail：13443238@qq.com。