朱培琦, 何鑫, 賈慧文, 曹秀龍, 陳松陽, 邱堅(jiān)

西南林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650224

楨楠（Phoebe zhennan）和閩楠（Phoebe bournei）同隸屬于樟科（Lauraceae）楠屬（Phoebe）的常綠大喬木。楨楠，別名幀楠、雅楠等，主要產(chǎn)于湖北西部、貴州西北部及四川等地[1-2]。閩楠，別名毛絲楨楠、巴楠等，閩楠主要分布于江西、福建、浙江南部、廣東、廣西北部及東北部等地[3-4]。在最新頒布的《國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》（2021年第15號(hào)）中，將二者同時(shí)列為國家二級(jí)保護(hù)植物物種[5]。

樟科植物在我國約有20屬，423種43個(gè)變種，其中楠屬在我國有34種3個(gè)變種，主要產(chǎn)于我國長江流域及以南地區(qū)，以我國西南地區(qū)為多[6-7}。樟科植物作為我國重要的經(jīng)濟(jì)林木，在林業(yè)、工業(yè)、園林綠化、藥物制造等方面具有重要的價(jià)值[8]；其中樟科楠屬植物因樹干通直高大、木材堅(jiān)實(shí)、結(jié)構(gòu)細(xì)致且不易變形和開裂，是作為建筑、家具和船舶的優(yōu)良用材，如楨楠木材自古以來在木結(jié)構(gòu)建筑上被廣泛使用[9]，閩楠更是優(yōu)良的雕刻及船舶制造用材。樟科楠屬木材的材性和解剖構(gòu)造特征非常相似，準(zhǔn)確的樹種鑒定和物種分類一直具有一定的難度。關(guān)于楠屬的楨楠與閩楠的木材構(gòu)造研究已有相關(guān)報(bào)道，2014年莊琳，黃群等采用了傅立葉變換紅外光譜（FTIR ）法對(duì)楠屬（楨楠、閩楠）和潤楠屬（潤楠、宜昌潤楠）4 種木材進(jìn)行紅外光譜分析，并提出了利用傅立葉自去卷積圖譜共有峰率和變異峰率雙指標(biāo)序列法鑒別4種木材[10]；2015年陳瑞英、郭晶貞等對(duì)楠屬和潤楠屬的若干種木材進(jìn)行了結(jié)構(gòu)特征研究[11-12]；2016年卓金勛對(duì)四種標(biāo)稱“金絲楠”（楨楠、刨花楠、香花木、假白蘭）的宏微觀特征進(jìn)行了相關(guān)比較研究[13]。但此前的研究都未按照國際IAWA List 的鑒定標(biāo)準(zhǔn)列出兩個(gè)樹種的IAWA code，尤其是樟科楠屬在國內(nèi)林業(yè)司法案件中常常會(huì)遇到，但在insidewood木材解剖信息數(shù)據(jù)庫以及IAWA官網(wǎng)至今都未曾記錄兩個(gè)樹種的IAWA code信息。本文將以楠屬的楨楠、閩楠為研究對(duì)象，利用生物顯微鏡、數(shù)碼顯微鏡和Image J圖像處理軟件等，按照IAWA List闊葉材鑒定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)木材的宏、微觀特征進(jìn)行觀察和比較分析并記錄二者的IAWA code信息，為楨楠和閩楠的保護(hù)和識(shí)別鑒定提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和主要儀器設(shè)備

楨楠木材取自于貴州省黔東南苗族侗族自治州雷山縣達(dá)地水族鄉(xiāng)背略村（108°10'38.532"E，26°6'1.584"N）；閩楠木材取自于貴州省黔東南苗族侗族自治州榕江縣三江鄉(xiāng)喬尤村（109°12'2.556"E，26°40'39.864"N）。兩份試驗(yàn)材料均取自樹木基部1m以上的主干部位，樹齡不詳。試驗(yàn)主要儀器設(shè)備包括：Leica SM 2000R滑動(dòng)式切片機(jī)（Leica Microsystems Nussioch GmbH，Germany）、Motic BA200生物顯微鏡（麥克奧迪實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司）、Lecia M80體視數(shù)碼顯微鏡（Leica Microsystems CMS GmbH，Germany）、Leica DM2000 LED生物數(shù)碼顯微鏡（Leica Microsystems CMS GmbH，Germany）、數(shù)顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司，中國）等。試驗(yàn)化學(xué)試劑主要包括：1.0%番紅溶液、1%剛果紅染色劑、無水乙醇、二甲苯、正丁醇、中性樹脂、甘油等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 宏觀構(gòu)造特征觀察

分別用250、800、1 000目的砂紙對(duì)試驗(yàn)材料的三切面進(jìn)行打磨并用機(jī)器拋光，再用肉眼、放大鏡或體視數(shù)碼顯微鏡觀察木材表面，并詳細(xì)記錄木材的早晚材顏色及區(qū)分情況、早晚材過渡情況、生長輪明顯程度、紋理結(jié)構(gòu)、管孔、軸向薄壁組織、木射線等宏觀特征[14]。

1.2.2 微觀構(gòu)造特征觀察及特征參數(shù)測(cè)定

在生物數(shù)碼電子顯微鏡下，觀察木材三切面切片和離析切片的微觀構(gòu)造特征并拍攝不同倍數(shù)的微觀照片，各類構(gòu)造特征參數(shù)均在微觀照片上進(jìn)行測(cè)量。利用Image J圖像處理軟件測(cè)定兩種木材的導(dǎo)管分子、木纖維、軸向薄壁組織以及木射線的構(gòu)造特征參數(shù)，特征參數(shù)分別從切片圖像不同的位置隨機(jī)測(cè)量100個(gè)樣本數(shù)據(jù)，最后將測(cè)量的數(shù)據(jù)導(dǎo)入MS Office Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，確定各項(xiàng)特征數(shù)據(jù)的范圍、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)以及兩種木材特征參數(shù)平均值的差異率，并確認(rèn)可采信。木材的導(dǎo)管分子（導(dǎo)管弦向直徑、每平方毫米管孔數(shù)量、導(dǎo)管分子平均長度）、木纖維（木纖維平均長度）木射線（木射線寬度、木射線高度、每毫米木射線數(shù)量）以及軸向薄壁組織（軸向薄壁組織束細(xì)胞長度個(gè)數(shù)）的部分構(gòu)造特征參數(shù)的測(cè)量方法將依據(jù)《IAWA List of Microscopic Features for Hardwood Identification》[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 宏觀構(gòu)造特征

2.1.1 楨楠

由圖1可知，楨楠心材呈現(xiàn)黃褐色，有光澤；心邊材區(qū)別不明顯；新切面清香氣味明顯。生長輪明顯，輪帶呈現(xiàn)深色；散孔材；寬度略均勻，每厘米2-4輪。管孔肉眼下略見，在放大鏡下明顯；大小一致，分布略均勻；散生或斜列。軸向薄壁組織量少，在放大鏡下略明顯；環(huán)管狀。木射線略細(xì)，在放大鏡下明顯；在肉眼下觀察徑切面射線斑紋明顯。紋理略斜，結(jié)構(gòu)極細(xì)至細(xì)。

2.1.2 閩楠

由圖2可知，閩楠心材呈現(xiàn)淺黃色，有光澤；未見邊材；新切面具有清香氣味。生長輪略明顯；散孔材；每厘米2-5輪。管孔肉眼下可見，放大鏡下明顯；大小一致，分布均勻；散生或斜列。軸向薄壁組織量少，在放大鏡下略明顯，稀疏環(huán)管束狀。木射線略細(xì)，在放大鏡下明顯，徑切面可見射線斑痕。紋理直或呈現(xiàn)波浪狀，結(jié)構(gòu)細(xì)。

圖 1 楨楠三切面宏觀構(gòu)造Fig. 1 Macrostructure of three sections of P. zhennan

圖 2 閩楠三切面宏觀構(gòu)造Fig. 2 Macrostructure of three sections of P. bournei

2.1.3 楨楠與閩楠宏觀構(gòu)造差異

楨楠主要分布在中國的西南地區(qū)，閩南主要分布在中國長江以南地區(qū)；楨楠木材顏色為黃褐色，閩楠木材顏色為淺黃色；楨楠木材紋理略斜，結(jié)構(gòu)極細(xì)至細(xì)，閩楠木材紋理直或波浪狀，結(jié)構(gòu)細(xì)；二者其余宏觀構(gòu)造特征差異均不明顯（見表1）。

表 1 楨楠、閩楠的宏觀構(gòu)造特征信息匯總表Tab. 1 Summary of macrostructural characteristics information of P. zhennan and P. bournei

2.2 微觀構(gòu)造特征

2.2.1 楨楠

由圖3可見楨楠木材微觀構(gòu)造特征，管孔的分布為散孔材，主為單管孔和短徑列復(fù)管孔，并偶爾伴有管孔團(tuán)出現(xiàn)（見圖3a-3）；管孔多為圓形及卵圓形，部分略具多角形輪廓；管孔排列及分布為散生、徑列或斜列。穿孔板類型多見單穿孔（見圖3e-5），稀復(fù)穿孔；單穿孔為圓形、卵型及橢圓形；復(fù)穿孔呈梯狀。管間紋孔式為互列（見圖3i-10），偶見梯狀（見圖3e-10）。軸向薄壁組織量少；排列類型為環(huán)管狀，稀至環(huán)管束狀或似翼狀，并具少量星散狀。木纖維壁?。痪呙黠@具緣紋孔并存在分隔木纖維。木射線非疊生；單列木射線極少，以多列木射線（2-4列）為主；木射線高度3-21個(gè)細(xì)胞。射線組成為異形Ⅱ型和異形Ⅲ型（見圖3b-4）。射線細(xì)胞內(nèi)樹膠豐富，晶體未見，油細(xì)胞和黏液細(xì)胞數(shù)多（見圖3c-9）。導(dǎo)管與射線間紋孔式為刻痕狀與大圓形，及部分同管間紋孔式（見圖3h-7）。

2.2.2 閩楠

由圖4可見閩楠木材微觀構(gòu)造特征，管孔的分布為散孔材，主為單管孔和短徑列復(fù)管孔，并偶爾伴有管孔團(tuán)出現(xiàn)（見圖4a-3）；管孔多為圓形及卵圓形，部分略具多角形輪廓；管孔排列及分布為散生、徑列或斜列。穿孔板類型多見單穿孔（見圖4e-5），稀復(fù)穿孔；單穿孔為圓形、橢圓形；復(fù)穿孔呈梯狀。管間紋孔式為互列（見圖4i-10），偶見梯狀（見圖4b-10）。軸向薄壁組織量少；排列類型為稀疏環(huán)管束狀，并具少量星散狀。木纖維壁薄至厚，具明顯具緣紋孔和分隔木纖維。木射線非疊生；單列木射線略少，以多列木射線（2-3列）為主；木射線高度5-19個(gè)細(xì)胞。射線組成為異Ⅱ型和異Ⅲ型（見圖4h-4）。射線細(xì)胞內(nèi)樹膠豐富，晶體未見，油細(xì)胞和黏液細(xì)胞數(shù)多（見圖4c-9）。導(dǎo)管與射線間紋孔式為刻痕狀與大圓形，及部分同管間紋孔式（見圖4b-7）。

圖 3 楨楠三切面微觀構(gòu)造Fig. 3 Microstructure of three sections of P. zhennan

2.2.3 楨楠與閩楠微觀構(gòu)造差異

楨楠木材的木纖維壁厚薄，閩楠木材的木纖維壁厚為薄至厚；楨楠木材的木射線的寬度主為2-4列，而極少出現(xiàn)單列，閩楠木材的木射線以2-3列為主，單列木射線略少；楨楠木材的木射線高度為3-21個(gè)細(xì)胞，閩楠木材的木射線高度為5-19個(gè)細(xì)胞；楨楠木材的軸向薄壁組織排列為環(huán)管狀，稀至環(huán)管束狀或似翼狀，并具少量星散狀，閩楠木材的軸向薄壁組織排列主為稀疏環(huán)管束狀，并具少量星散狀（見表2）。

2.3 特征參數(shù)與細(xì)胞幾何形態(tài)

2.3.1 導(dǎo)管分子

由表3可知，楨楠木材平均每平方毫米的管孔數(shù)量比閩楠多4個(gè)；閩楠的導(dǎo)管分子平均壁厚比楨楠大82%左右；閩楠的管孔弦向平均直徑比楨楠的大42%左右；閩楠導(dǎo)管分子平均長度略長于楨楠。楨楠和閩楠導(dǎo)管分子的管孔頻率、壁厚、弦向直徑和長度四項(xiàng)特征參數(shù)的變異系數(shù)（CV）基本處在15%～30%的區(qū)間，各項(xiàng)特征的分散程度屬于平均水平。圖5a為楨楠導(dǎo)管分子的幾何形態(tài)，其形態(tài)主要為兩端尖削或一端尖削一端為切口近似垂直于導(dǎo)管分子長軸方向的規(guī)則的圓形切口。圖5b為閩楠導(dǎo)管分子的幾何形態(tài)，其形態(tài)主要為兩端尖削、一端尖削一端為略規(guī)則的圓形切口且一端帶長長的尖鞘或兩端都為略規(guī)則的圓形切開。

表 2 楨楠與閩楠微觀構(gòu)造特征表Tab. 2 Microstructure characteristics of P. zhennan and P. bournei

圖 4 閩楠三切面微觀構(gòu)造Fig. 4 Microstructure of three sections of P. bournei

2.3.2 木纖維

由表4可知，閩楠木纖維平均長度比楨楠長約24%；二者的木纖維平均寬度較為接近；楨楠平均腔徑比閩楠寬約39%；閩楠雙壁平均厚比楨楠寬約一倍；閩楠的平均長寬比比楨楠大約28%；閩楠木纖維平均壁腔比比楨楠大約177%。從數(shù)據(jù)可知，二者的木纖維寬度較為接近，但閩楠木纖維的雙壁厚比楨楠更大，導(dǎo)致二者的腔徑、壁腔比的參數(shù)出現(xiàn)較大的差距。楨楠和閩楠木纖維的長度、寬度、腔徑和雙壁厚四項(xiàng)特征參數(shù)的變異系數(shù)（CV）處在15%～30%的區(qū)間，各項(xiàng)特征的分散程度處于平均水平；楨楠和閩楠木纖維的長寬比、 壁腔厚兩項(xiàng)特征參數(shù)的變異系數(shù)（CV）多數(shù)大于30%，特征的分散程度高。圖6a為楨楠木纖維的幾何形態(tài)，其幾何形體主要為紡錘形，并常見樹枝狀和纖維末端分叉狀；圖6b為閩楠木纖維的幾何形態(tài)，其幾何形體主要為紡錘形，偶見樹枝狀和纖維末端分叉狀。楨楠和閩楠木纖維都可見單紋孔和具緣紋孔，并且二者都具有分隔木纖維。

圖 5 楨楠、閩楠導(dǎo)管分子幾何形態(tài)Fig. 5 Geometric morphology of vessel molecules of P. zhennan and P. bournei

表 3 楨楠、閩楠導(dǎo)管分子主要特征參數(shù)比較Tab. 3 Comparison of main characteristic parameters of vessel molecules between P. zhennan and P. bournei

2.3.3 軸向薄壁組織

楨楠和閩楠的軸向薄壁組織數(shù)量少。由表5可知，閩楠軸向薄壁細(xì)胞的平均長度比楨楠長約8%；楨楠和閩楠的軸向薄壁組織細(xì)胞高度個(gè)數(shù)十分接近；楨楠的薄壁細(xì)胞平均寬度比閩楠寬約11%。楨楠和閩楠軸向薄壁組織的長度特征參數(shù)變異系數(shù)（CV）均大于30%，特征的分散程度高；二者軸向薄壁組織的寬度特征參數(shù)變異系數(shù)（CV）處在15%～30%的區(qū)間，特征的分散程度處于平均水平。圖7為楨楠和閩楠的軸向薄壁組織的幾何形態(tài)，二者薄壁細(xì)胞形態(tài)主要為兩端略尖，并常見一端略尖鞘一端圓形切開或兩端都具為圓形切開。

圖 6 楨楠、閩楠木纖維幾何形態(tài)Fig. 6 Geometric morphology of fibers of P. zhennan and P. bournei

圖 7 楨楠、閩楠軸向薄壁組織幾何形態(tài)Fig. 7 Geometric morphology of axial parenchyma of P. zhennan and P. bournei

2.3.4 木射線

楨楠和閩楠的木射線均為非疊生；其中，楨楠的木射線寬度主要為2-4列并極少見單列，閩楠的木射線寬度主要為2-3列，單列木射線略少。由表4 可知，二者的木射線分布密度較為接近；楨楠的木射線平均寬度要略寬于閩楠（寬約1個(gè)細(xì)胞）；閩楠的木射線平均高度略高于楨楠（高約2個(gè)細(xì)胞）。楨楠和閩楠木射線各項(xiàng)特征參數(shù)的變異系數(shù)（CV）基本處在15%～30%的區(qū)間，各項(xiàng)特征的分散程度屬于平均水平。

2.4 IAWA闊葉材識(shí)別系統(tǒng)檢索代碼

根據(jù)以上對(duì)楨楠和閩楠宏觀和微觀特征的分析和描述，參照IAWA闊葉材解剖特征表，得出楨楠的檢索代碼為1p、5p、9p、13p、22p、41p、47p、48p、53p、62p、65p、68p、72p、79p、92p、97p、106p、107p、115p、124p、167p、189p、194p、203p；閩楠的檢索代碼為1p、5p、9p、13p、22p、42p、47p、53p、62p、65p、69p、72p、78p、92p、97p、106p、107p、115p、124p、167p、189p、194p。

表 4 楨楠、閩楠木纖維主要特征參數(shù)比較Tab. 4 Comparison of main characteristic parameters of fibers between P. zhennan and P. bournei

3 結(jié)論與討論

楨楠和閩楠的宏觀構(gòu)造特征差異較小。主要差異有以下幾點(diǎn)：1）楨楠木材以黃褐色為主，閩楠木材以淺黃色為主；2）楨楠的管孔大小和排列比閩楠更為均勻，肉眼可見閩楠的管孔略大于楨楠；3）楨楠的紋理略斜，閩楠的紋理直或波浪狀。二者的其他宏觀構(gòu)造特征均無明顯差異。楨楠和閩楠的微觀構(gòu)造特征非常相似，僅部分結(jié)構(gòu)的參數(shù)存在差異。從總體的樣本平均數(shù)據(jù)來看，主要差異表現(xiàn)在：1）楨楠每平方毫米的管孔數(shù)量略多于閩楠，閩楠的導(dǎo)管分子弦向直徑大于楨楠，閩楠導(dǎo)管分子壁厚明顯厚于楨楠；2）閩楠的木纖維長度略長于楨楠，閩楠的木纖維細(xì)胞壁明顯比楨楠的木纖維細(xì)胞壁更厚，且閩楠的木纖維細(xì)胞腔徑要小于楨楠；3）楨楠的木射線寬度主為2-4列，而極少出現(xiàn)單列，閩楠的木射線寬度主為2-3列為主，單列木射線略少，且閩楠的木射線高度略高于楨楠。二者的其他微觀特征均無明顯差異。

表 5 楨楠、閩楠軸向薄壁組織主要特征參數(shù)比較Tab. 5 Comparison of main characteristic parameters of axial parenchyma between P. zhennan and P. bournei

表 6 楨楠、閩楠木射線主要特征參數(shù)比較Tab. 6 Comparison of main characteristic parameters of ray between P. zhennan and P. bournei

木材的微觀解剖和構(gòu)造特征辨識(shí)是木材識(shí)別與鑒定的重要措施和方法。樟科屬內(nèi)樹種的構(gòu)造特征十分的相似，因此僅通過特征辨識(shí)對(duì)樟科屬內(nèi)樹種進(jìn)行識(shí)別與鑒定可能還是存在著一定的難度。近年來，提出了很多不同的木材鑒定方法，比如木材的化學(xué)指紋鑒定[16-21]、木材DNA鑒定[22-23]、計(jì)算機(jī)識(shí)別鑒定[24]等，即便運(yùn)用到目前這些最新的技術(shù)依然很難精確的鑒定到種[25-31]。研究認(rèn)為對(duì)于精確的樟科屬內(nèi)木材物種的鑒定應(yīng)該是多種鑒定技術(shù)手段相互輔助。