張菲菲 李擔(dān) 汪佑宏 徐斌 江澤慧 劉杏娥 田根林

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，合肥，230036) (國(guó)際竹藤中心)

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棕櫚藤材藤齡的判斷1)

張菲菲 李擔(dān) 汪佑宏 徐斌 江澤慧 劉杏娥 田根林

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，合肥，230036) (國(guó)際竹藤中心)

為做到適材適用、全面提高棕櫚藤材的高附加值加工利用水平，以黃藤材為研究對(duì)象，采用生物解剖方法，從藤莖基部到梢部，對(duì)黃藤材導(dǎo)管、纖維形態(tài)特征等進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試，分析棕櫚藤材藤齡與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，并對(duì)棕櫚藤材藤齡進(jìn)行了判斷。結(jié)果表明：以黃藤材纖維長(zhǎng)度、雙壁厚和導(dǎo)管密度的乘積為分子，纖維寬度(直徑)、導(dǎo)管直徑的乘積為分母的綜合判別因子Ra繪制曲線，則曲線上谷值對(duì)應(yīng)的是早材，而峰值對(duì)應(yīng)的是晚材，即曲線上有一個(gè)突然下降的變化趨勢(shì)線段，即為1 a分界。

棕櫚藤；藤齡判斷；藤材；形態(tài)特征

棕櫚藤屬于棕櫚科，為單子葉植物，不具有裸子植物或雙子葉植物形成層及次生構(gòu)造，結(jié)構(gòu)特殊[1-4]；棕櫚藤材是在前1 a形成的藤材基礎(chǔ)上再形成新的藤材，前后2 a所形成的材質(zhì)部分一般難以區(qū)分。從目前的研究資料來(lái)看，也沒(méi)有行之有效的方法對(duì)其不同年份所形成藤材的基本構(gòu)造和材性進(jìn)行比較研究[5]。此外，對(duì)于藤材基本構(gòu)造等方面的研究仍缺乏足夠的重視，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于加工需要，限制了藤加工業(yè)的發(fā)展；同時(shí)，對(duì)藤材的材性研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于木材和竹材的材性研究[4，6-7]。

棕櫚藤苗期和成藤生長(zhǎng)與同期的氣溫和降水量呈顯著或極顯著相關(guān)[8-10]。如黃藤當(dāng)極端低溫低于-3.0 ℃時(shí)整株死亡，低于-1.5 ℃時(shí)嫩葉易受凍害，低于18 ℃時(shí)生長(zhǎng)基本停止，20 ℃以上時(shí)植株才開始展葉、抽莖或萌蘗。華南大陸地區(qū)，生長(zhǎng)期在3—11月份，速生期在6—9月份，同期的氣溫為25～28 ℃。充足的水分是棕櫚藤速生的主要條件之一，干旱則嚴(yán)重制約藤的生長(zhǎng)[9-10]。在冬季，當(dāng)氣溫降低至18 ℃時(shí)，棕櫚藤便停止生長(zhǎng)，進(jìn)入休眠期。隨著春季來(lái)臨，氣溫回升至18 ℃以上時(shí)，棕櫚藤材細(xì)胞又開始分生分裂，生長(zhǎng)開始。進(jìn)入雨季后，隨著氣溫進(jìn)一步升高，細(xì)胞分裂速度加快，胞壁較薄、形體較大且較短。其后，隨著旱季來(lái)臨，降雨漸漸減少，氣溫也開始逐漸下降，光合作用減弱，藤內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流動(dòng)減慢，細(xì)胞分生分裂速度變慢并逐漸終止，此時(shí)細(xì)胞壁厚、腔小、形體細(xì)長(zhǎng)[9-10]。

基于上述原因，筆者采用生物解剖方法，對(duì)整株藤材從基部到梢部，即生長(zhǎng)過(guò)程中的不同年份，對(duì)藤材輸導(dǎo)組織(導(dǎo)管密度和直徑)、機(jī)械組織(纖維長(zhǎng)度、直徑、雙壁厚)等基本結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)研究分析。根據(jù)藤材上述解剖構(gòu)造特征的變化規(guī)律，探索棕櫚藤材的藤齡與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系，為棕櫚藤材材性的全面研究提供參考。

1 材料和方法

黃藤(又名紅藤)(Daemonoropsmargaritae(Hance) Beccari)采自廣西大青山英陽(yáng)林場(chǎng)的杉木林中，1988年育苗，1989年造林，最長(zhǎng)藤齡達(dá)19 a。選取生長(zhǎng)健康的黃藤母莖2株，齊根砍伐后剝?nèi)ヌ偾?，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量藤莖長(zhǎng)度、直徑(距基部約2 m處)、節(jié)數(shù)，在每節(jié)的基部編號(hào)并記錄。其中第1株藤莖長(zhǎng)約16.48 m，藤莖直徑為1.6 cm，132節(jié)左右；第2株藤莖長(zhǎng)約18.10 m，藤莖直徑為1.35 cm，131節(jié)左右。然后從梢部向基部在對(duì)應(yīng)每節(jié)中間各截取1個(gè)長(zhǎng)1 cm的圓盤試塊，從上至下分別編號(hào)，用FAA固定液現(xiàn)場(chǎng)固定、帶回，供測(cè)試?yán)w維直徑、雙壁厚、長(zhǎng)度和導(dǎo)管密度、直徑等用[11]。

將經(jīng)FAA固定液現(xiàn)場(chǎng)固定的黃藤材試樣，用滑走式切片機(jī)切取30～60 μm厚的橫切面切片，然后依次對(duì)其進(jìn)行染色、脫色、脫水、透明、封固待用[12]。隨機(jī)挑選橫切面切片，應(yīng)用Leica CW4000自動(dòng)成像系統(tǒng)，分別測(cè)纖維直徑、腔徑、雙壁厚和導(dǎo)管密度、直徑等解剖特征。然后將切片制作剩余試塊，過(guò)藤芯處順著紋理方向切一薄片，再劈成火柴棒大小粗細(xì)，用富蘭克林離析法離析，測(cè)定纖維長(zhǎng)度[13]。

2 結(jié)果與分析

黃藤等棕櫚藤藤莖的生長(zhǎng)，是從種子萌發(fā)開始。首先是從種子胚乳孔萌發(fā)第一片子葉，形成小的葉片狀結(jié)構(gòu)，然后再形成葉鞘，莖的生長(zhǎng)點(diǎn)隱藏在緊密包被的上部葉鞘內(nèi)，位于莖尖稍下一些距離。在生長(zhǎng)初期，即幼齡期藤莖生長(zhǎng)緩慢，1～3 a的平均生長(zhǎng)量?jī)H為0.4 m/a；4 a后抽莖拔節(jié)明顯，進(jìn)入速生期年生長(zhǎng)量可達(dá)1.36 m[4]。一般認(rèn)為2～3 a后才長(zhǎng)莖，此前生長(zhǎng)的只是葉片和藤鞘。

同時(shí)，研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于藤梢部導(dǎo)管、纖維形態(tài)特征等尚沒(méi)發(fā)育完全，一般從梢尖向下至6節(jié)左右導(dǎo)管才隱約成形，而纖維甚至要到第8節(jié)左右才可以進(jìn)行觀察測(cè)量。因此為便于分析比較，只對(duì)從梢部向下第10節(jié)至基部藤莖進(jìn)行研究。試驗(yàn)中研究的黃藤材19年生，132節(jié)左右，年均生長(zhǎng)6～7節(jié)；而對(duì)于生長(zhǎng)在19 a前后的黃藤梢部而言，其長(zhǎng)勢(shì)已明顯減弱[5]，10節(jié)左右藤莖的生長(zhǎng)，一般至少需要1～2 a左右。

基于上述原因，試驗(yàn)中研究的19年生黃藤材，從其藤莖基部的130節(jié)生長(zhǎng)到梢部第10節(jié)，應(yīng)該需要16 a左右。

2.1 以導(dǎo)管為藤齡的判別因子

隨著春季來(lái)臨，當(dāng)氣溫回升至18 ℃以上時(shí)，黃藤材細(xì)胞又開始分生分裂，生長(zhǎng)開始[9-10]。隨著雨季的到來(lái)和氣溫進(jìn)一步升高，細(xì)胞分裂速度加快，導(dǎo)管直徑逐漸增大至最大值；此時(shí)，導(dǎo)管所占面積也較大，單位測(cè)試面積內(nèi)導(dǎo)管的數(shù)量就較少(即導(dǎo)管密度較小)。其后，隨著旱季來(lái)臨，降雨漸漸減少，氣溫也開始逐漸下降，光合作用減弱，藤內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流動(dòng)減慢，此時(shí)導(dǎo)管直徑逐漸減小至最小值；此時(shí)，導(dǎo)管所占面積也較小，單位測(cè)試面積內(nèi)導(dǎo)管的數(shù)量就較多(即導(dǎo)管密度較大)[1-3]。

因此，當(dāng)導(dǎo)管直徑曲線出現(xiàn)峰值，導(dǎo)管密度曲線出現(xiàn)谷值時(shí)即為早材(見(jiàn)圖1中第107、97、77、69節(jié)等)；而當(dāng)導(dǎo)管直徑曲線出現(xiàn)谷值，導(dǎo)管密度曲線出現(xiàn)峰值時(shí)即為晚材(見(jiàn)圖1中第111、100、79、71、67和58節(jié)等)。但如僅按導(dǎo)管直徑大小來(lái)判別藤齡，則從梢部向下數(shù)的第130—126節(jié)為1 a；而以導(dǎo)管密度大小來(lái)判別藤齡，則從梢部向下數(shù)的第130—129節(jié)為1 a，這樣就給藤齡判別產(chǎn)生了不一致的結(jié)果，而產(chǎn)生這樣的結(jié)果也有可能是測(cè)量統(tǒng)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的誤差引起的。

圖1 導(dǎo)管直徑、密度及比值的軸向變異曲線

與單獨(dú)用導(dǎo)管直徑或?qū)Ч苊芏确治鱿啾龋脤?dǎo)管直徑與密度比值的綜合分析方法，就可以在一定程度上減小單因素變異給藤齡判斷造成的相互之間不一致，甚至矛盾等不利影響，因而使藤齡判斷簡(jiǎn)單化。基于上述分析可知，雨季黃藤材導(dǎo)管直徑與密度的比值就較大，而旱季黃藤材導(dǎo)管直徑與密度的比值就較小，因此表現(xiàn)在黃藤材導(dǎo)管直徑和導(dǎo)管密度比值的生長(zhǎng)變化曲線上，峰值即表示為黃藤材的早材部分，谷值即表示為黃藤材的晚材部分(見(jiàn)圖1)。從圖中可以隱約判斷出，從基部第130節(jié)至梢部第10節(jié)，約有17 a，即每年生長(zhǎng)的節(jié)數(shù)為從梢部向下數(shù)的第130—129節(jié)、128—123節(jié)、122—111節(jié)、110—105節(jié)、104—100節(jié)、99—90節(jié)、89—79節(jié)、78—71節(jié)、70—67節(jié)、66—58節(jié)、57—48節(jié)、47—44節(jié)、43—34節(jié)、33—28節(jié)、27—24節(jié)、23—15節(jié)和14—10節(jié)。

2.2 以纖維為藤齡判別因子

當(dāng)春季氣溫回升至18 ℃以上時(shí)，黃藤材細(xì)胞又開始分生分裂，生長(zhǎng)開始。隨著雨季的到來(lái)和氣溫進(jìn)一步升高，細(xì)胞分裂速度加快，纖維胞腔較大、胞壁較薄、纖維長(zhǎng)度較短。而隨著旱季來(lái)臨，降雨漸漸減少，氣溫也開始逐漸下降，光合作用減弱，藤內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流動(dòng)減慢；此時(shí)纖維直徑逐漸減小、胞壁增厚，纖維也變得細(xì)長(zhǎng)[1-3]。

根據(jù)上述分析，如果依據(jù)早材纖維直徑大、壁薄，晚材纖維直徑小、壁厚來(lái)判別藤齡，則分別在兩條變化曲線上，應(yīng)是早材處對(duì)應(yīng)的是纖維直徑曲線出現(xiàn)峰值、壁厚曲線出現(xiàn)谷值，晚材處對(duì)應(yīng)的是纖維直徑曲線出現(xiàn)谷值、壁厚曲線出現(xiàn)峰值。但從纖維直徑及壁厚的軸向變化曲線上很難發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律(見(jiàn)圖2)。

圖2 纖維直徑和雙壁厚的軸向變異曲線

雨季黃藤材纖維長(zhǎng)度較短，旱季纖維長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此在纖維長(zhǎng)度變異曲線上(見(jiàn)圖3)，則峰值表示為黃藤材的晚材部分，谷值表示為黃藤材的早材部分。若以纖維長(zhǎng)寬比來(lái)判別黃藤材的藤齡則更容易，也更可靠，即在長(zhǎng)寬比的變異曲線上，同樣峰值表示為黃藤材的晚材部分，谷值表示為黃藤材的早材部分。從圖中可以隱約判斷出，從梢部秘下的第10節(jié)至第130節(jié)，也是約有17 a，即每年生長(zhǎng)的節(jié)數(shù)為從梢部向下數(shù)的第130—124節(jié)、123—115節(jié)、114—105節(jié)、104—97節(jié)、96—92節(jié)、91—85節(jié)、84—75節(jié)、74—71節(jié)、70—62節(jié)、61—48節(jié)、47—41節(jié)、40—34節(jié)、33—30節(jié)、29—24節(jié)、23—20節(jié)、19—14節(jié)和13—10節(jié)。

另外，如以纖維長(zhǎng)度除以纖維直徑再乘以雙壁厚來(lái)判別藤齡(因早材部分，纖維較短、雙壁厚度薄、直徑較大，纖維長(zhǎng)度乘以雙壁厚再除以纖維直徑值較小；而晚材纖維對(duì)應(yīng)的值則剛好相反)，可發(fā)現(xiàn)從梢部秘下的第10—130節(jié)，大約需要14 a，與16 a相差2 a；且其中有1 a長(zhǎng)了16節(jié)(從梢部向下的第81—96節(jié))，這顯然與實(shí)際情況有較大出入(見(jiàn)圖3)。

圖3 纖維長(zhǎng)度及長(zhǎng)寬比的軸向變異曲線

2.3 以纖維、導(dǎo)管為綜合判別因子

以導(dǎo)管直徑與密度比值，或以纖維長(zhǎng)寬比(或纖維長(zhǎng)度)為判別因子來(lái)判別藤齡，隱約可判斷出從梢部向下數(shù)的第130—10節(jié)都大約需要17 a，與理論推導(dǎo)得出的16 a左右的結(jié)果基本一致。但該方法有一定難度，且具有不確定性，說(shuō)明單獨(dú)用上述兩種方法，在判別黃藤材藤齡上仍然存在一定的不足，或者說(shuō)是判別因子不夠。

因此，首先結(jié)合纖維長(zhǎng)度和導(dǎo)管直徑綜合進(jìn)行分析，以纖維長(zhǎng)度與導(dǎo)管直徑比值作為藤齡判別依據(jù)。因?yàn)樵谠绮牟糠郑w維較短，導(dǎo)管直徑較大，纖維長(zhǎng)度與導(dǎo)管直徑比值較小；而晚材部分則剛好相反，纖維長(zhǎng)度與導(dǎo)管直徑比值較大，但結(jié)果發(fā)現(xiàn)從梢部秘下的第10—130節(jié)，大約需要19 a，與16 a相差3 a，顯然這與實(shí)際情況相差更大(見(jiàn)圖4)。

圖4 纖維與導(dǎo)管綜合參數(shù)的軸向變異曲線

所以，綜合考慮纖維及導(dǎo)管各項(xiàng)因子得出，在正常年份，隨著雨季的到來(lái)，降雨量和氣溫逐漸升高，細(xì)胞分裂速度加快，導(dǎo)管直徑和纖維直徑逐漸增大，而纖維長(zhǎng)度、雙壁厚及導(dǎo)管密度較小。隨后，隨著旱季來(lái)臨，降雨量漸漸減少，氣溫也開始逐漸下降，光合作用減弱，導(dǎo)管直徑和纖維直徑逐漸減小，而纖維長(zhǎng)度、雙壁厚及導(dǎo)管密度漸漸增大。

據(jù)此，以纖維長(zhǎng)度、雙壁厚和導(dǎo)管密度的乘積為分子，以纖維寬度(直徑)、導(dǎo)管直徑的乘積為分母繪制曲線。在雨季，纖維長(zhǎng)度、雙壁厚及導(dǎo)管密度較小，其乘積值即分子也較?。粚?dǎo)管直徑、纖維直徑較大，則導(dǎo)管直徑和纖維直徑的乘積，即分母值也較大，所以分子與分母的比值較小，此時(shí)對(duì)應(yīng)該曲線的谷值，即黃藤材的春材在該曲線上表現(xiàn)為谷值。相反，在旱季，纖維長(zhǎng)度、雙壁厚及導(dǎo)管密度較大，其乘積值即分子也較大；導(dǎo)管直徑、纖維直徑較小，則導(dǎo)管直徑和纖維直徑的乘積，即分母值也較小，所以分子與分母的比值較大，此時(shí)對(duì)應(yīng)該曲線的峰值，即黃藤材的晚材在該曲線上表現(xiàn)為峰值[14]。

此外，從當(dāng)年的旱季(秋季)到翌年雨季(春季)，由于溫度、降雨量等因素的巨大變化，使纖維長(zhǎng)度、直徑、雙壁厚及導(dǎo)管直徑、密度等因子發(fā)生較大變化，即纖維長(zhǎng)度、雙壁厚及導(dǎo)管密度的積即分子突然變小;而導(dǎo)管直徑、纖維直徑的積即分母突然變大，表現(xiàn)在該曲線上的是，從當(dāng)年的旱季(秋季)到翌年雨季(春季)有一個(gè)突然下降的變化趨勢(shì)線段(見(jiàn)圖4，數(shù)據(jù)標(biāo)示較大的實(shí)心點(diǎn)為當(dāng)年的晚材終止節(jié)，數(shù)據(jù)標(biāo)示較大的空心點(diǎn)為翌年的早材起始節(jié))。

不過(guò)從梢部向下的第84—83節(jié)處不明顯，造成的原因可能是生長(zhǎng)出第84個(gè)藤節(jié)當(dāng)年的旱季(秋季)與生長(zhǎng)出第83個(gè)藤節(jié)的雨季(春季)，在降雨量及溫度上相近的緣故。

從該圖上非常清晰地判斷出，從梢部以下的第10—130節(jié)，大約是17 a，即每年生長(zhǎng)的節(jié)數(shù)為從梢部向下數(shù)的：第129節(jié)以下、128—123節(jié)、122—111節(jié)、110—105節(jié)、104—99節(jié)、98—95節(jié)、94—84節(jié)、83—79節(jié)、78—71節(jié)、70—67節(jié)、66—58節(jié)、57—55節(jié)、54—47節(jié)、46—39節(jié)、38—28節(jié)、27—14節(jié)、13—10節(jié)，梢部10節(jié)為1～2 a，共約19 a左右。

3 結(jié)論

以黃藤材纖維長(zhǎng)度、雙壁厚和導(dǎo)管密度的乘積為分子，纖維寬度(直徑)、導(dǎo)管直徑的乘積為分母的綜合判別因子繪制曲線，則曲線上谷值對(duì)應(yīng)春材，而峰值對(duì)應(yīng)晚材。所以曲線上有一個(gè)突然下降的變化趨勢(shì)線段為1 a分界(從當(dāng)年的旱季或秋季到翌年雨季或春季)，但結(jié)果還有待進(jìn)一步證實(shí)。

[1] 劉一星，趙廣杰．木質(zhì)資源材料學(xué)[M]．北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2004.

[2] 尹思慈．木材學(xué)[M]．北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1996.

[3] 申宗圻．木材學(xué)[M]．2版.北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1993.

[4] 江澤慧．世界竹藤[M]．沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[5] 曾炳山，許煌燦，尹光天，等．黃藤藤叢結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)的研究[J]．林業(yè)科學(xué)研究，1993，6(4)：414-422.

[6] 江澤慧．中國(guó)主要人工林樹種木材性質(zhì)[M]．北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1998.

[7] 江澤慧．世界重要樹種木材科學(xué)特性[M]．北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

[8] 尹光天，許煌燦，曾炳山，等．單葉省藤生態(tài)生物學(xué)特性及栽培技術(shù)的研究[J]．林業(yè)科學(xué)研究，1998，11(1)：7-15.

[9] 尹光天，許煌燦,，張偉良，等．棕?cái)R藤物種的收集和引種馴化研究[J]．林業(yè)科學(xué)研究，1993，6(6)：609-617.

[10] 許煌燦，尹光天，曾炳山，等．黃藤生態(tài)生物學(xué)特性的研究[J]．林業(yè)科學(xué)研究，1994，7(1)：20-26.

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[13] 汪佑宏，徐斌，武恒，等．棕櫚藤材解剖特征的取樣方法[J]．東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，42(10)：90-94.

[14] 汪佑宏，劉杏娥，柯曙華，等．棕櫚藤材的藤齡判斷方法：ZL201310057795.5[P]．2015-12-23.

Judgment of Rattan Age//

Zhang Feifei, Li Dan, Wang Youhong, Xu Bin
(Anhui Agricultural University, Hefei 230036, P. R. China);
Jiang Zehui, Liu Xing’e, Tian Genlin
(International Centre for Bamboo and Rattan)//Journal of Northeast Forestry University，2017,45(6)：26-29.

Rattan; Rattan age; Rattan judgement; Morphological characteristics of rattan

1)安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1508085MC60)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31570553)、“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2015BAD04B0302)。

張菲菲，女，1992年2月生，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園林學(xué)院，碩士研究生。E-mail:2434179162@qq.com。

汪佑宏，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園林學(xué)院，教授。E-mail：wangyh@ahau.edu.cn。

2017年1月4日。

Q949.715：Q949.4

責(zé)任編輯：戴芳天。

In order to adapt to the application and to improve the level of high value-added processing and utilization of rattan material,Daemonoropsmargaritaewas chosen as the research object and its morphological characteristics of vessel and fiber were determined systematically with biological methods from the base to the tip of the rattan. The relationship between the age and the structure of the rattan was also explored to realize the rattan age. The numerator is the product of fiber length, double-wall thickness and vessel density, the denominator is the product of fiber width (diameter) and vessel diameter ofD.margaritae, so the curve can be drew according to synthetic discriminant factorRa. The trough of the curve corresponds to the early wood and the peak of the curve corresponds to the late wood, so the curve has a sudden decline in the trend line for the year boundaries.