湿地松和加勒比松木材年轮特征和基本密度的比较研究

黎小谊 陈卫国

（1. 广西壮族自治区国有维都林场，广西 来宾 546100；2. 广西壮族自治区国有钦廉林场，广西 钦州 535003）

人工林短期集约经营和定向培育是解决工业用材不足的重要举措。同时，市场对工业用材的需求不仅在数量上，对品质的要求也越来越高。为此，我国引种了若干国外速生树种，其中松类具代表性的有湿地松（Pinus elliottii）和加勒比松（Pinus caribaea）。湿地松原产美国，它适应性强、育苗造林容易、早期生长迅速、产脂量大、抗病能力较强，可做纸浆材和建筑材，广泛种植于我国的热带和亚热带地区。加勒比松原产中美洲，它适应性强、生长迅速、抗风能力强、可做纸浆材和建筑材，也可生产松脂，大多种植于我国的热带和南亚热带地区。国外引进树种要根据我国造林地和自身生长特点进行选育。2种松树都是我国引种较为成功的国外树种，短周期定向培育技术比较成熟，但也不乏低产林分，没能充分发挥其树种优势。

目前国内对湿地松和加勒比松的研究主要集中在杂交[1-3]、松脂特性[4-5]、土壤分析[6-7]、纸浆[8-9]、造林技术等方面[10-11]。其中湿地松的材性分析研究也比较多[12-14]，但加勒比松材性分析鲜见报道，2种松树材性的比较研究更少。潘志刚等[15-16]比较了加勒比松和湿地松之间的年轮宽度、晚材率和木材基本密度，结果显示年轮宽度差异不显著，晚材率差异显著，湿地松的密度大于加勒比松。有研究显示，加勒比松的密度大于湿地松[17]。由于2种松树的原产地不同，国外对其在同一种植环境下的比较研究不多。材性研究结果显示，加勒比松的密度明显大于湿地松[18]，力学性能差异不显著[19]。本研究以相同立地条件下的湿地松和加勒比松为研究对象，通过比较不同径级的方法，对年轮宽度、晚材率、径向变化和木材基本密度进行针对性分析，为2种松树的高效用材提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

研究地在广西北海市合浦县，位于东经109°16′，北纬21°33′，平均海拔30 m，属亚热带海洋性季风气候。年均气温为23.6 ℃，年降雨量2 030.4 mm，常年日照充足，热量充沛，无霜期。试验林是实生种子园，1992年营造，最初种植密度为3 m×4 m，现植株间距不小于8 m×8 m。面积一共是13.4 hm2，其中湿地松占8.04 hm2，加勒比松占5.36 hm2。湿地松和加勒比松以1.34 hm2为单位分别设6个重复和4个重复。

1.2 研究方法

在立木保存量平均的1个重复里选取不同径级的立木。用Φ12 mm的生长锥在立木树高1.3 m的南面位置钻取1根树皮至髓心的完整木芯，置于塑料管，密封，编号。根据参考文献[20]，测定木材年轮宽度和晚材率。木芯以7 a为1个单位进行分段，并对各个分段的木芯采用最大饱和含水量法测定木材基本密度。用SPSS 19.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 年轮宽度和晚材率比较

由表1可知，除了20～22径级树高以外，加勒比松的胸径和树高均高于湿地松。林地立木径级情况显示湿地松22径级以下立木多于加勒比松，32径级以上立木少于加勒比松。

由图1可知，前3 a加勒比松生长速度略快于湿地松，第4年开始湿地松的生长速度超过加勒比松，第5～6年轮差异最大。第11年开始加勒比松的生长持平或慢慢超过湿地松的生长。方差分析结果显示，2种松树所有径级的年轮宽度均未达到差异显著水平。第8年2种松树的年轮宽度有3～4年的反弹，这是人为干预（施肥）导致的结果。晚材率近髓心处最低，前10 a晚材率升高迅速，10 a后晚材率开始相对稳定。2种松树的晚材率差异较明显，20～22径级和28～30径级达到了差异显著水平（P＜0.05），24～26径级、32～34径级和全径级达到了差异极显著水平（P＜0.01），这与其他研究结果一致[16]。32～34径级的年轮宽度和晚材率数据起伏较大，这是由于少量试件导致的结果。

图1 不同径级年轮宽度和晚材率径向变化趋势Fig. 1 Radial variation trend of ring width and latewood ratio in different diameter classes

利用最简单的晚材率来判断幼龄材，即晚材率连续2 a超过50%就认为是过渡树龄[21-22]。由表2可知，2种松树晚材率连续2 a超过50%的树龄各不相同，且径级越小，幼龄材的比例越大。

表2 湿地松和加勒比松幼龄材统计数据Table 2 Juvenile data of P. elliottii and P. caribaea

2.2 木材基本密度比较

由图2可知，湿地松和加勒比松的木材基本密度自髓心逐渐升高。不同径级不同年轮段之间木材基本密度的差异均没有达到显著水平。湿地松1～7年轮段木材基本密度小于加勒比松，8～19年轮段大于加勒比松。2种松树全径级全年轮段的平均木材基本密度基本持平，加勒比松略大于湿地松（表3）。

表3 各个年轮段木材基本密度Table 3 Wood basic density of each ring segment

图2 各个径级年轮段木材基本密度径向变化趋势Fig. 2 Radial variation trend of wood basic density in different diameter classes

3 结论与讨论

湿地松和加勒比松作为我国引种较为成功的2种国外松树，其高效应用和定向培育很重要，鉴于此本研究比较了2种松树的年轮特征和木材基本密度。年轮宽度的径向变异结果显示湿地松3 a之后的生长明显快于加勒比松，前10 a年轮宽总和大于加勒比松。后9 a加勒比松持平或赶超湿地松的生长，加勒比松的年轮宽度总和略大于湿地松。说明在该立地条件下，10年生湿地松的生长快于加勒比松，19年生湿地松的生长落后加勒比松，即2种松树的生长速度明显不同。2种松树晚材率近髓心处最低，前10 a晚材率升高迅速，10 a后晚材率开始相对稳定。湿地松的晚材率明显高于加勒比松，不同径级的晚材率都达到了差异显著水平。从晚材率的角度判断，湿地松进入成熟材早于加勒比松。2种松树幼龄材的晚材率大小基本持平，湿地松成熟材的晚材率平均是72%，加勒比松是54%。虽然生长环境一样，但是2种松树年轮宽度和晚材率的差异非常明显。

湿地松和加勒比松不同径级不同年轮段之间木材基本密度均没有达到差异显著水平。加勒比松的全径级全年轮段的木材基本密度略大于湿地松。影响木材密度的指标很多，大致可分为外部因素和自身因素。由于林地的立地条件、种植密度、抚育等外部因素基本相等，所以本研究只考虑自身因素，即幼龄材、晚材率、管胞形态等。确定2种松树的幼龄材与成熟材的过渡树龄是比较困难的，且各个参考指标得出的结果也不同[23-24]。晚材率判断结果显示湿地松的过渡树龄是5～6 a，湿地松是7～8 a。有研究发现幼龄材与成熟材的密度差异在10%左右[22,25]。加勒比松1～7 a与8～14 a的密度差异除了20～22 a以外基本都在10%以上，而湿地松这2个年轮段的密度差异在18%以上。即密度数据也表明湿地松的过渡树龄要早于加勒比松。湿地松径向幼龄材的比例是40%，加勒比松是50%，但加勒比松密度高于湿地松。幼龄材晚材率基本相同，成熟材晚材率相差18%。湿地松成熟材的密度大于加勒比松，与其晚材率的趋势大致相同。全径级湿地松的晚材率明显高于加勒比松，但是全径级密度低于加勒比松。说明幼龄材和晚材率在不同松树间可以作为判断密度的参考指标，但不能作为决定性指标直接进行比较。

林木的生长和材性特点是多个指标综合作用的结果，包括生物、土壤、光照、水分等因素都会对其有一定的影响。湿地松和加勒比松能适宜与其原产地很不相同的生态条件，但其生长会与原产地有不同程度的差异，所以根据林木自身生长特点适地适树很关键。从林地立木情况可以看出加勒比松30径级以上的单株多于湿地松，而且加勒比松后期持续生长势好于湿地松。从几个材性分析可以看出，加勒比松年轮宽度和晚材率的径向变异相对于湿地松平稳，加勒比松木材基本密度高于湿地松，且变化幅度也明显小于湿地松。这些特点都有利于尺寸稳定性、干燥性能和后期的加工，所以从用材的角度出发，加勒比松比湿地松有更好的优势。