宋戀環(huán)，秦 芳，王軍鋒，蘇利榮，曾成城

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西木材資源培育質(zhì)量控制工程技術(shù)研究中心，廣西南寧 530002；2.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣西南寧 530007）

核桃在我國也稱胡桃，為核桃科（Juglandaceae），包括核桃屬（Carya）和山核桃屬（Juglans）等，為落葉喬木或稀灌木。核桃屬約有20 種木材，山核桃屬約有15 種，主要分布于南美洲、北美洲、歐洲東南部及亞洲東部。該植物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高，多屬于果材兼用樹種，生長迅速，分布廣泛[1]。由于其木材有優(yōu)雅的紋理和穩(wěn)定的材性，從14世紀(jì)開始，核桃木就已用于制作高檔木質(zhì)家具、實(shí)木柜和木質(zhì)工藝品，是極為優(yōu)良的家裝用材之一，在亞洲和歐洲等地應(yīng)用廣泛[2]。我國的核桃木栽培主要集中在華北、西北和華中地區(qū)[1]，當(dāng)前對(duì)其木本糧油及果品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值關(guān)注較多，對(duì)其木材資源加工利用方面的報(bào)道較少。本研究以云新核桃、薄殼山核桃（Carya illinoinensis）和泡核桃（Juglans sigillata）木材為研究對(duì)象，比較分析其木材纖維形態(tài)、特征參數(shù)和氣干密度等，以期為核桃的定向培育提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[3]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試材采自廣西巴馬瑤族自治縣那俄屯（107°29'E，24°11'N），海拔277.24 m。每個(gè)樹種分別選取3 株樹干通直、無明顯缺陷且具有代表性的樣木（表1）。在樹高1 m 處使用直徑9 mm 的生長錐鉆取木芯，依據(jù)等距法，將木芯從髓心到邊材分成3等份，于每等份的1/2處取樣，每個(gè)樹種9個(gè)試樣。

表1 樣本基本情況Tab.1 Basic situations of sample trees

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 纖維形態(tài)特征參數(shù)測(cè)定

沿木材順紋方向制備試件，將試件置于解離液（冰醋酸和30%雙氧水以1∶1 體積比例混合）中，通過水浴法對(duì)試件進(jìn)行解離，至試件變白為止。解離完成后脫酸，滴入適量的1%番紅溶液震蕩染色，再用滴管吸取少量上層清液滴在載玻片上，進(jìn)行光學(xué)顯微鏡觀察并測(cè)定木材纖維的長度、寬度及雙壁厚。每個(gè)試樣隨機(jī)測(cè)定50根纖維，并分別計(jì)算各參數(shù)的平均值。

1.2.2 氣干密度測(cè)定

依據(jù)GB/T 1933-2009[4]進(jìn)行樣品制備及測(cè)定，計(jì)算氣干密度，公式為：

式中，p12%為試樣含水率為12%時(shí)的氣干密度（g/cm2）；m12%為試樣含水率為12%時(shí)的質(zhì)量（g）；V12%為試樣含水率為12%時(shí)的體積（cm3）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 木材纖維形態(tài)

木材纖維是闊葉樹材的主要成分之一，通常占木材總體積的50%以上，主要功能是支撐樹體和承受機(jī)械作用，木材纖維的數(shù)量、大小、壁厚及排列方式與木材的硬度、密度及強(qiáng)度等物理力學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)[5]。木材的纖維形態(tài)是反映木材材質(zhì)及其利用的重要指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)纖維原料的重要依據(jù)[6]。

云新核桃、薄殼山核桃和泡核桃木材的纖維長度分別為893、810 和1 053 μm，泡核桃木材纖維最長（表2）。根據(jù)木材解剖分子分級(jí)規(guī)定[1]，云新核桃和薄殼山核桃木材的纖維長度均屬略短級(jí)，泡核桃木材的纖維長度屬中級(jí)。一般認(rèn)為當(dāng)纖維長度達(dá)到300 μm以上時(shí)，紙張的耐撕強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度與木材纖維長度呈正相關(guān)[7]，3 種木材的纖維長度均超過300 μm，且分布較均勻，適宜用作造紙?jiān)?，其中泡核桃木材的效果最佳?/p>

云新核桃、薄殼山核桃和泡核桃木材的纖維寬度分別為23、17 和31 μm，泡核桃木材纖維寬度最大。根據(jù)木材解剖分子分級(jí)規(guī)定[1]，云新核桃和薄殼山核桃木材的纖維寬度均屬中級(jí)，泡核桃木材的纖維寬度屬粗級(jí)。當(dāng)纖維寬度作為單一變量時(shí)，原料比重、細(xì)胞壁厚度及單根纖維強(qiáng)度均與纖維寬度呈正相關(guān)[8]。

云新核桃、薄殼山核桃和泡核桃木材的纖維腔徑分別為12.9、8.2和19.3 μm，泡核桃木材纖維腔徑最大。根據(jù)木材解剖分子分級(jí)規(guī)定[1]，云新核桃和薄殼山核桃木材的纖維腔徑均屬細(xì)級(jí)，泡核桃木材的纖維腔徑屬中級(jí)。

云新核桃、薄殼山核桃和泡核桃木材的雙壁厚分別為10.2、8.5 和11.9 μm，泡核桃木材細(xì)胞壁最厚。根據(jù)木材解剖分子分級(jí)規(guī)定[1]，云新核桃和泡核桃木材的細(xì)胞壁厚度小于腔徑，屬薄級(jí)；薄殼山核桃木材的細(xì)胞壁厚度大于腔徑，屬厚級(jí)。纖維壁的絕對(duì)厚度與紙張性能無關(guān)，纖維壁腔比的大小與紙張性能有關(guān)[9]。

表2 3種木材的纖維形態(tài)Tab.2 Fibre morphology of three kinds of wood

2.2 木材纖維特征參數(shù)

木材纖維長寬比與木材物理性質(zhì)有密切關(guān)系，是衡量木材纖維質(zhì)量的主要指標(biāo)。研究表明，當(dāng)纖維長寬比大于33、壁腔比小于1時(shí)，纖維間能很好交織，宜作為造紙?jiān)蟍10]。纖維長寬比越大，纖維間的結(jié)合能力越好，打漿造紙時(shí)纖維結(jié)合面積較大，所制紙張撕裂指數(shù)較高，成紙強(qiáng)度較好[11]。細(xì)胞壁越薄、腔徑越大，纖維壁腔比就越小，纖維就越容易結(jié)合，所制紙張強(qiáng)度也越大[8]。優(yōu)等造紙?jiān)侠w維壁腔比小于1，中等造紙?jiān)系扔?，劣等造紙?jiān)洗笥?[12]。

云新核桃、薄殼山核桃和泡核桃木材的纖維長寬比分別為39、48 和35，壁腔比分別為0.80、1.05 和0.65（表3）。3 種木材的纖維長寬比均大于33，均適用于生產(chǎn)高質(zhì)量纖維類產(chǎn)品、紙漿和纖維板等；云新核桃和泡核桃木材的纖維壁腔比均小于1，為優(yōu)等造紙?jiān)?；薄殼山核桃木材的纖維壁腔比約等于1，為中等造紙?jiān)稀?/p>

表3 3種木材的特征參數(shù)Tab.3 Characteristic parameters of three kinds of wood

2.3 氣干密度

木材密度是單位體積內(nèi)木材的質(zhì)量，可以反映木材細(xì)胞壁物質(zhì)含量[13]，是分辨木材用途的最有效指標(biāo)之一。在相同含水率條件下，木材密度越大，木材強(qiáng)度越高[14]。木材密度分為基本密度、生材密度、氣干密度和全干密度，由于日常生活中使用的木材以氣干材為主，因此生產(chǎn)中主要以氣干密度來估算木材質(zhì)量[6]。木材密度對(duì)木材造紙時(shí)的制漿得率有很大影響，木材密度過大，則木質(zhì)過硬，不適宜生產(chǎn)木漿；木材密度過小，雖宜于制漿，但會(huì)影響產(chǎn)量指標(biāo)；一般認(rèn)為密度0.4 ～0.6 g/cm3的木材適于生產(chǎn)木漿[9]。

根據(jù)木材材性分級(jí)規(guī)定[1]，氣干密度在0.56 ～0.75 g/cm3的木材屬中級(jí)，氣干密度在0.36 ～0.55 g/cm3的木材為輕級(jí)。云新核桃木材的氣干密度為0.63 ～0.69 g/cm3，屬中級(jí)；薄殼山核桃木材的氣干密度為0.60 ～0.68 g/cm3，屬中級(jí)；泡核桃木材的氣干密度為0.51 ～0.54 g/cm3，屬輕級(jí)（表4）。從氣干密度來看，泡核桃最適宜生產(chǎn)木漿。

表4 3種木材的氣干密度Tab.4 Air-dry density of three kinds of wood

3 結(jié)論與討論

對(duì)云新核桃、薄殼山核桃和泡核桃木材的纖維形態(tài)和纖維特征參數(shù)進(jìn)行比較分析，結(jié)果顯示3 種木材均適用于紙漿生產(chǎn)，其中，泡核桃木材纖維長度最長、纖維寬度最大、纖維腔徑最大、細(xì)胞壁最厚、纖維長寬比大于33 且纖維壁腔比小于1，為優(yōu)等造紙?jiān)希辉菩潞颂夷静母黜?xiàng)數(shù)值略低于泡核桃木材，同屬優(yōu)等造紙?jiān)?；薄殼山核桃木材纖維壁腔比約等于1，為中等造紙?jiān)?。云新核桃和薄殼山核桃木材的氣干密度屬中?jí)；泡核桃木材的氣干密度屬輕級(jí)，并處于最適宜生產(chǎn)木漿的范疇。綜合來說，泡核桃木材最適宜制漿造紙。

核桃為常見的經(jīng)濟(jì)林樹種，也是珍貴的高檔裝飾用材[15]。過去，通常更強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)林樹種林副產(chǎn)品的用途，相對(duì)忽視木材本身的可利用價(jià)值[16]。在未來大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)林的過程中，加大對(duì)因間伐、更新和衰老等原因砍伐木材的利用，不僅能提高經(jīng)濟(jì)收入和避免資源浪費(fèi)，還能彌補(bǔ)我國木材資源的不足。