郭東強(qiáng)，葉 露 ，周 維 ，劉 媛 ，陳健波 ，盧翠香 ，項(xiàng)東云

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530001；2.國家林業(yè)局 中南速生材繁育實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530001；3.廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530001）

木纖維是木材的主要組織，木材纖維性質(zhì)的變異規(guī)律是木材材性改良的基礎(chǔ)[1]。木纖維是兩端尖銳，呈紡錘形，腔小壁厚的細(xì)胞，是闊葉樹的重要組成分子。木纖維起到支持樹體，承受機(jī)械作用的功能，其類別、排列方式及數(shù)量與木材密度、硬度和強(qiáng)度等物理力學(xué)性質(zhì)有著密切聯(lián)系[2]。在造紙和纖維工業(yè)中對纖維長度有一定的要求，長纖維可以提供的結(jié)合面多，有利于提高紙張和纖維產(chǎn)品的強(qiáng)度。纖維長度大，可以提高紙張的撕裂度、抗拉強(qiáng)度、耐破度和耐折性[3]。鄧恩桉Eucalyptus dunnii因生長快，材質(zhì)好，抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，特別是由于其具有較強(qiáng)的耐寒能力，使得對鄧恩桉的遺傳育種研究工作成為當(dāng)前中國桉樹育種工作的一個(gè)重要方向[4-6]。在中國引進(jìn)耐寒桉的研究過程中，鄧恩桉是在低海拔地區(qū)，尤其是夏雨型涼冷地區(qū)試驗(yàn)中測試最充分的樹種，在廣西、湖南、福建、云南、江西等地都表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，具有很強(qiáng)的耐寒能力，生長速度和干形表現(xiàn)亦較好[7-16]。筆者對2個(gè)鄧恩桉種源的木材纖維長度、寬度、長寬比、雙壁厚及壁腔比進(jìn)行測定分析，以期為鄧恩桉的遺傳改良提供參考。

1 材料及方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在廣西柳州市沙塘教學(xué)林場，立地條件均一，土壤為肥沃的土壤，土層深厚，pH 4.0～6.0，年降水量約為1400.0mm，年平均氣溫20.5℃，冬季有霜凍（年均約25 d）。

1.2 種源材料

試驗(yàn)林于1991年5月營造，共13個(gè)種源106個(gè)家系，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，單株小區(qū)，30次重復(fù)，株行距2 m×3 m。試驗(yàn)林于3年生時(shí)進(jìn)行第1次選擇性疏伐，伐除50%生長較差的林木；1999年底進(jìn)行第2次選擇性疏伐，保留15%生長表現(xiàn)較好的植株。

選取種源A和種源B等2個(gè)種源的平均木各5株，采用生長錐取樣，在樹高1.3 m處于北向鉆入，取得木芯迅速裝入塑料管中，并標(biāo)好北向，帶回實(shí)驗(yàn)室待測。

1.3 纖維性狀樣品的處理及測定

分心材、中材和邊材3個(gè)部分對樣品進(jìn)行測定，用V（冰醋酸）∶V（工業(yè)雙氧水）=1∶1（體積分?jǐn)?shù)＞27.5%）的混合液對木材纖維進(jìn)行離析，采用Nikon 80i顯微成像系統(tǒng)進(jìn)行測定，對各個(gè)試件隨機(jī)測量60根完整纖維的長度、寬度、雙壁厚、壁腔比等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析采用Excel 2003進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 纖維長度及其變異

木材纖維長度是纖維形態(tài)中最重要的因子，其變異大小是優(yōu)良紙漿材選擇的基礎(chǔ)。在造紙?jiān)现校赏ㄟ^纖維長度的分布和頻率來確定造紙工業(yè)中各種纖維漿料的配比，以保證紙張質(zhì)量[17]。

纖維長度越長，紙張的撕裂度越大，抗拉強(qiáng)度、耐破度和耐折性也都受到纖維長度的影響[3]。從表1中可知：種源A纖維長度為874.11～1058.00μm，平均長度為986.64μm；種源B纖維長度為826.83～981.57μm，平均長度為908.91μm。從表2可以看出：種源A中等長度纖維頻率達(dá)80%以上，種源B中等長度纖維頻率達(dá)40%以上。

由圖1與圖2可知：鄧恩桉林木胸徑生長與纖維長度之間無顯著相關(guān)。在樹干的橫切面上，木纖維平均長度的徑向變異為：髓心周圍最短，在未成熟材部分向外逐漸增長，到達(dá)成熟材后迅速減緩，然后比較穩(wěn)定[1]。圖3可見：種源A和種源B心材部分纖維長度最小，由心材向外逐漸增長，纖維長度呈“心材＜中材＜邊材”的規(guī)律。

表1 鄧恩桉木材纖維性狀測試結(jié)果Table1 Testing results of morphological features for Eucalyptus dunnii

表2 鄧恩桉木材纖維形態(tài)的分布頻率Table2 Distribution frequency of morphological features for E.dunnii

圖1 種源A胸徑與纖維長度相關(guān)關(guān)系Figure1 The correlation between DBH and fiber length of provenance A

圖2 種源B胸徑與纖維長度相關(guān)關(guān)系Figure2 The correlation between DBH and fiber length of provenance B

圖3 鄧恩桉木材纖維長度徑向變異Figure3 Radial variation of the fiber length of E.dunnii

2.2 纖維寬度特征及其變異

木材制漿、造紙及紙張性能都受到木材纖維寬度的影響，通常腔大壁薄的纖維對紙張的成型和纖維交織有利，反之纖維撕裂強(qiáng)度則較高[18]。

從表1可知：種源A和種源B纖維寬度均值分別為25.71μm和19.30μm。從表2可知，種源A纖維寬度集中在15～30μm，占68.01%；種源B纖維寬度集中在15～20μm，占75.11%。

由圖4和圖5可見：鄧恩桉林木胸徑生長與纖維寬度間關(guān)系不顯著。圖6中，2種源心材部分纖維寬度相近，但其徑向生長呈現(xiàn)出2種不同的規(guī)律。種源A自心材向中材部分，纖維寬度緩慢增長，自中材向邊材部分纖維寬度增長幅度明顯加大。種源B纖維寬度自心材向外呈逐漸減小的規(guī)律。

圖4 種源A胸徑與纖維寬度相關(guān)關(guān)系Figure4 The correlation between DBH and fiber width of provenance A

圖5 種源B胸徑與纖維寬度相關(guān)關(guān)系Figure5 The correlation between DBH and fiber width of provenance B

圖6 鄧恩桉木材纖維寬度徑向變異Figure6 Radial variation of the fiber width of Eucalyptus dunnii

2.3 纖維長寬比及其變異

木纖維長寬比的重要性僅次于纖維長度，它是評價(jià)一個(gè)樹種是否適于造紙的重要指標(biāo)。纖維長寬比值越大，在制漿過程中有足夠大的結(jié)合面，紙張的撕裂指數(shù)越高，強(qiáng)度越高。通常認(rèn)為，纖維長寬比值小于35～45的木材不能用于制漿，否則紙張的強(qiáng)度過低，但也有學(xué)者提出纖維長寬比值小于50則不適于制漿[19]。

表1所示：種源A木材纖維長寬比的變動幅度較大，平均為42.94，種源B變動幅度則較小，均值為47.13。表2所示，種源A長寬比大于40和占75.45%，種源B長寬比大于40占75.67%。

由圖7可見：種源A纖維長寬比自髓心向外逐漸減小，種源B自心材逐漸增長，在中材又逐漸減小，但邊材長寬比值仍大于心材部分。

2.4 纖維雙壁厚

木纖維雙壁厚是木材基本密度、木材質(zhì)量和強(qiáng)度的物質(zhì)基礎(chǔ)，與紙張強(qiáng)度有著重要關(guān)系。在制漿造紙工業(yè)中，木纖維壁厚度大，成紙的組織膨松多孔，撕裂度大，引力和爆破因子減??；木纖維壁薄，成紙的張力和耐折性強(qiáng)[3]。

從表1可知：種源A和種源B的纖維雙壁厚變化情況與纖維寬度變化情況相似，其纖維雙壁厚均值分別為13.44μm和9.40μm。從表2可知：種源A雙壁厚多集中在10.00μm以下，占45.56%；種源B雙壁厚為10.00～20.00μm，占63.11%。從圖8可以看出：鄧恩桉木材纖維雙壁厚自心材部分向邊材增長，種源A雙壁厚整體大于種源B。

圖7 鄧恩桉木纖維長寬比徑向變異Figure7 Radial variation of the fiber length to width of E.dunnii

圖8 鄧恩桉木材纖維雙壁厚徑向變異Figure8 Radial variation of the fiber double wall thickness of E.dunnii

2.5 纖維壁腔比

纖維壁腔比是纖維雙壁厚與腔徑的比值，在造紙工業(yè)上稱為勞氏系數(shù)（Runkel），是衡量纖維原料優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)之一。通常認(rèn)為，纖維壁腔比越小，紙張的質(zhì)量越好。Runkel[16]研究表明：壁腔比小于1的原料適合制漿造紙，為上等造紙用材，等于1的是中等用材，大于1的是劣等用材。

表1所示：種源A和種源B壁腔比優(yōu)劣同存，種源A壁腔比最小值為0.93，最大比值為1.84，其均值為1.37；種源B壁腔比最小值為0.95，最大比值為1.22，均值為1.09。

3 結(jié)論與討論

通過對2個(gè)鄧恩桉種源纖維形態(tài)的測定與分析表明，鄧恩桉胸徑生長與纖維長度、纖維寬度之間無顯著相關(guān)性。

依照國際木材解剖學(xué)會（IAWA）關(guān)于木材纖維的分類，2個(gè)種源鄧恩桉木材纖維長度為中等纖維（900.00～1600.00μm），適合于紙漿造紙[1]。纖維寬度徑向變異呈自髓心向外逐漸增長規(guī)律。

種源A纖維寬度主要集中在15.00～30.00μm，種源B纖維寬度主要集中在15.00～20.00μm；纖維寬度與胸徑間無顯著相關(guān)性；徑向上種源A纖維寬度自髓心向外呈逐漸增長規(guī)律，種源B則自髓心向外逐漸減小。

種源A纖維長寬比均值為42.94，種源B纖維長寬比均值為47.13；種源A纖維雙壁厚為13.44μm，種源B纖維雙壁厚為9.40μm，徑向變異上兩者均呈自髓心向外增長的規(guī)律；壁腔比種源A為1.37，種源B為1.09。

綜上所述，2個(gè)種源鄧恩桉纖維形態(tài)在纖維長度、纖維長寬比、纖維雙壁厚等指標(biāo)上達(dá)到紙漿材要求，但壁腔比未達(dá)到優(yōu)良造紙材要求，其作為優(yōu)良造紙材還需進(jìn)行更為深入的遺傳改良研究。本研究僅從解剖特性分析鄧恩桉纖維形狀，要更為全面準(zhǔn)確地評價(jià)鄧恩桉木材性質(zhì)，還有待開展相關(guān)物理、化學(xué)、力學(xué)的研究。

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