香合欢木材解剖性质研究

雷福娟，黄耀恒，王军锋，龙大军，黄腾华

（1.广西壮族自治区林业科学研究院 广西木材资源培育质量控制工程技术研究中心 广西优良用材林资源培育重点实验室，广西南宁 530002；2.广西生态工程职业技术学院，广西柳州 545004）

香合欢（Albiziaodoratissima）为含羞草科（Mimosaceae）合欢属落叶乔木，又名黑格，是珍贵的速生用材树种和荒山绿化树种；其树高可达20 m 左右，胸径可达60 cm[1-2]；其树皮含12%～15%单宁，可作栲胶原料；其根可入药，治疗风湿关节痛、跌打损伤、创伤出血、疮癣和失眠等症状[3]。香合欢属于硬合欢类木材，为重硬木材（密度0.68～0.82 g/cm3）；其木材心材颜色深，为栗褐色或巧克力色[1]；其木材耐腐抗虫，干缩系数小，尺寸稳定性好，被广泛称为“东印度核桃木”[4]。用该木材加工而成的实木地板、实木家具和实木门等木制品，不仅耐腐、抗虫，且能有效地防止开裂变形，因此香合欢在市场上备受青睐。

目前对香合欢的研究主要集中在培育技术和光合特性研究方面[5-8]，其木材解剖构造方面的研究未见报道。木材的构造是决定木材性质的主要因素，也决定了木材的加工利用方向[9]。本研究通过对香合欢木材解剖特征的观察测定，分析纤维组织比量、壁腔比和纤维长宽比等特性与造纸原料需求的关系，探讨其细胞大小、数量和排列方式等与木材纹理图案的关系及其在生产中的应用，以期为香合欢木材的开发与利用提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用材由百色市古今家私工艺厂提供。香合欢树龄为25年。选取3 根直径25～30 cm、树干通直、无明显缺陷且具有代表性的原木作为试验用材。木材切片和离析片依据等距法进行取样[10]，从髓心向树皮方向分成3等份，每等份1/2处取样。

1.2 试验方法

采用水煮法将约为1 cm3木材试样软化，采用滑走切片机（Leica SM2400R）切取厚度约15 μm 的横切面、弦切面和径切面3 个切面，经番红染色、乙醇脱水、透明剂透明和封片等工序完成三切面制片[11]。

将木材制备成小细条（约火柴杆大小），置入离析液（冰醋酸和30%双氧水1∶1 比例混合）中，水浴加热至充分离析后制备离析片[11]。

采用尼康（Nikon）80i显微镜进行观察、拍照；采用图像测量分析软件（NIS-Elements D3.2）进行测量。在离析片上对木纤维的长度、宽度和腔径进行测定，每个试样分别随机测量60 根纤维；在横切面切片上对管孔分布密度、射线分布密度和管孔弦径进行测定，每个试样测量60 次；在弦切面切片上对木射线宽度和高度进行测定，每个试样测量60 次。采用横切面切片测量组织比量，在测量分析软件上加载网形图层（100个方格和121个方格交叉点），缓慢移动切片，按顺序从左至右、从上至下选定视野拍照保存；采用计点法测量各细胞组织比量，每个试样测量30次。分别计算各参数的平均值。

2 结果与分析

2.1 解剖构造特征

2.1.1 宏观构造特征

香合欢木材边材和心材区别明显，边材为黄白至黄褐色；心材为深褐色、巧克力色，常有暗红褐色条纹（图1a～b）。木材有光泽，无特殊气味和滋味；生长轮明显；散孔材（图1c）。管孔甚少，或甚少至少；稍大，肉眼下明显；分布略均匀，每平方毫米2～4 个；单管孔及少数径列复管孔。轴向薄壁组织肉眼下明显。木射线稀至中，极细至略细，放大镜下明显，肉眼下射线斑纹可见（图1b）。

图1 香合欢木材宏观构造Fig.1 Macro structure of A.odoratissima wood

2.1.2 微观构造特征

香合欢木材导管组织比量为15%；导管横切面为圆形及卵圆形；单管孔及少数径列复管孔（2～4个），间或呈管孔团；最大弦径308 μm，平均207 μm，多数在115～298 μm 之间；树胶丰富。导管分子单穿孔，圆形及卵圆形；穿孔板略平行及略倾斜。管间纹孔式互列，多角形纹孔口内含，透镜形。根据木材解剖特性分级标准[12]，香合欢木材管孔弦径稍大（200～300 μm）。

香合欢木材轴向薄壁组织（图2a）的组织比量为21%；呈环管束状、翼状、稀聚翼状和轮界状；菱形晶体数多（图2b）。

木纤维为造纸及纤维板等人造板生产的主要原料，其基本形态特征是评价纸张和人造板产品质量的重要指标[1]。香合欢木材纤维组织比量为51%；木纤维长度为1 006～1 436 μm，平均值为1 176 μm。根据木纤维长度分级标准[13]，纤维长度属于中等（900～1 600 μm）。木纤维宽度为16～25 μm，平均值为20 μm；达到2 级（17～25 μm）[12]，属于中等。木纤维长宽比为45.9～74.4，平均值为58.5；双壁厚为5.9～9.2 μm，平均值为7.6 μm；壁腔比为0.45～0.88，平均值为0.61；属于薄壁纤维[12]。

香合欢木射线非叠生；每毫米3～6 根，组织比量为13%；单列射线少；多列射线宽11.0～55.0 μm（2～3 细胞），平均值为27.7 μm；多列射线高134.0～496.0 μm（10～25 细胞），平均值为299.0 μm；射线宽度稍细（25～50 μm），高度极低（＜0.5 mm）[12]。射线组织同形单列及多列（图2c）。

2.2 纹理图案

同种木材内部不同位置的细胞大小、数量和排列方式有规律地发生变化也能产生美丽的花纹，如生长轮明显的木材由于晚材细胞比早材小、细胞壁比早材厚、内含物也比早材多，在宏观上表现为晚材颜色比早材深，密度比早材大；弦切面上呈倒“V”字或山水状花纹，径切面上呈条状花纹。香合欢木材生长轮明显，早材部分为黄褐色，晚材部分为暗栗褐色，其弦切面上倒“V”字或山水状花纹明显，花纹的轮廓线为暗栗褐色（图3a）；径切面为暗栗褐色条纹（图3b）。

图3 香合欢木材纹理图案Fig.3 Texture patterns of A.odoratissima wood

2.3 木材对比分析

格木（Erythrophleumfordii）是众所周知的优良家具用材树种。由于香合欢木材构造与格木木材非常相似，香合欢被称作“土格木”。两者均为散孔材；轴向薄壁组织呈翼状、聚翼状和轮界状，分室含晶细胞丰富；射线组织同形单列及多列（表1）。香合欢木材宏观上与格木木材相似。香合欢和格木木材的气干密度分别为0.829 和0.888 g/cm3；格木木材干缩大，香合欢木材的尺寸稳定性比格木木材好[1]。

表1 香合欢与格木木材的构造对比Tab.1 Structure comparison between A.odoratissim and E.fordii woods

3 讨论与结论

香合欢木材边材和心材区别明显，边材为黄白至黄褐色，心材为深褐色、巧克力色，常有暗红褐色条纹。木材生长轮明显；散孔材。管孔甚少，或甚少至少；稍大，分布略均匀，每平方毫米2～4个。导管横切面为圆形及卵圆形；导管分子单穿孔，圆形及卵圆形；穿孔板略平行及略倾斜。管间纹孔式互列，多角形纹孔口内含，透镜形。轴向薄壁组织呈环管束状、翼状、稀聚翼状和轮界状；菱形晶体数多。木射线非叠生；每毫米3～6根，单列射线少，多列射线平均宽27.7 μm，平均高299.0 μm；属于稍细和极低射线。射线组织同形单列及多列。香合欢木材在构造上非常接近格木木材，其木材宏观上与格木木材相似。

纤维是造纸原料的主要成分，纤维率（即纤维组织比量）、纤维长度、长宽比（长度/宽度）和壁腔比（双壁厚/胞腔宽度）等是评价其是否能用作造纸原材料的依据[14]。木材原料中杂细胞多，纤维含量少，会影响得浆率[15]；纤维率低于50%不适合用作造纸原料[14]。纤维长度对纸张的强度指标（耐折度、耐破度和裂断长等）均有一定的影响；纤维越长，纸张强度越大[15]。纤维长宽比也是影响纸张质量的重要因素之一，值越大，纸的撕裂强度越高[16]；长宽比大于56 为优良的造纸原料，小于30 则不适宜用于造纸[14]。壁腔比小的纤维易于结合，纸张强度大；壁腔比大的纤维难以结合，纸张强度小；壁腔比小于1的纤维为上等造纸用材，等于1的为中等造纸用材，大于1 则不适合用于造纸[15，17]。香合欢木材的纤维率为51%，纤维长度中等；长宽比大于56；壁腔比小于1，为优良的造纸用材。

木材纹理是由导管、木纤维、木射线和轴向薄壁组织等解剖分子堆砌、相互交织形成[12]。细胞大小、数量、排列方式、内含物及锯切方向等是木材纹理图案的主要影响因素。细胞小且排列整齐的木材，其纹理比较光滑细腻；细胞较大、种类较多且排列不整齐的木材，其纹理较粗犷[18]。香合欢弦切面上倒“V”字或山水状花纹明显，花纹的轮廓线为暗栗褐色；径切面为暗栗褐色条纹。香合欢木材生长轮和晚材宽度大小不均匀，其木材切面上的山水状花纹和径列条纹呈现一种变化统一的美感。香合欢木材木射线为稍细和极低，径切面银光纹理不可见，射线斑纹可见。在实际生产利用中，采用弦切和径切板制作家具板面均美观。

利益冲突：所有作者声明无利益冲突。

作者贡献声明：雷福娟负责论文撰写与修改；黄耀恒负责研究计划制定和试验调查；王军锋负责论文指导；龙大军负责试验调查、数据收集与分析；黄腾华负责图片收集与整理。