王夢蕾 張 偉 李曉梅 李曉順 孫照斌

（1.河北農(nóng)業(yè)大學林學院，河北 保定 071000；2.臨漳縣自然資源和規(guī)劃局，河北 邯鄲 056600）

間伐是加快林木生長、縮短輪伐期、提高林木質(zhì)量的重要培育措施[1?4]。間伐時間、間伐次數(shù)和間伐強度等不同方面對木材品質(zhì)（密度、管胞長度、纖維長度、生長輪密度、晚材率和力學強度等）有一定的影響[5?8]。

油松（Pinus tabuliformis），又名黑松、短葉松、巨果油松。屬裸子植物門、松科、松屬，常綠喬木，高可達30 m，胸徑可達1.8 m。目前對于油松的研究主要圍繞油松的經(jīng)營措施[9]、土壤理化性能[10]、生物群落[11?12]以及生長特性[13?14]展開。徐有明[15?16]討論分析了山西中條山油松木材密度與各項力學性質(zhì)相關關系，管胞纖絲角度與解剖、抗拉、抗彎強度間的相關關系。趙榮軍等[17?18]研究結果表明，油松子代測定林的木材管胞長度長，長寬比大，柔性系數(shù)高，是良好的纖維工業(yè)原料。

本研究選取河北省冀北山區(qū)大力推廣的油松人工林進行管胞形態(tài)特征和組織比量的研究，分析間伐與未間伐對于油松管胞形態(tài)特征和組織比量的影響，為油松人工林的定向培育以及木質(zhì)改良提供理論依據(jù)，同時為油松加工利用提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗材料取自河北省承德市茅荊壩林場（117°50′46″～118°13′06″E,41°29′57″～41°40″36″N），油松造林時間為1982 年，造林密度為4 995 株/ hm2。在相同立地條件的油松人工林林分中，分別在經(jīng)過撫育間伐、未經(jīng)過撫育間伐的林地中設置標準地，標準地面積為50 m×50 m，間伐時間在2008年，間伐強度為28%。每塊標準地選取3 棵平均木作為樣木。試材基本情況見表1。原木運回實驗室進行試材加工。

表1 油松試材基本情況Table 1 Basic situation of P.tabulaeformis

1.2 實驗方法

1.2.1 微觀構造特征

參照GB/T 29894—2013[19]進行。選取間伐油松和未間伐的油松在1.3 m 處的高度，采用水煮的方法將約1 cm3的木材試樣軟化后，使用YD-1508R 滑走切片機（金華益迪醫(yī)療設備有限公司，中國）切取厚度約15 μm 的橫切面、弦切面和徑切面，經(jīng)番紅染色、乙醇脫水、透明劑透明和封片等工序完成切面制片[20?21]。

1.2.2 管胞形態(tài)特征測定方法

通過髓心沿南北方向?qū)⒚總€7 cm 厚的圓盤鋸成2 cm 寬的長條，將這些長條的南部分平均分成3 份，記為心、中、外，用于測量管胞特征，包括管胞長度、管胞寬度、管胞長寬比、管胞壁腔比等指標，采用離析法[22]進行，每個試樣測定30 次。

將長條的心、中、外3 部分制成尺寸為10 mm×10 mm×20 mm 的具有標準三切面的3 小塊，使用YD-1508R 滑走切片機在每個小木塊的橫切面上進行切片，選取1 片最好的切片（有完整年輪、厚度適中的切片），進行組織比量的測定，采用網(wǎng)格法測定，隨機測定30 次，取其平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 軟件、SPSS 20.0 等軟件進行數(shù)據(jù)處理、方差分析。

2 結果與分析

2.1 油松的微觀構造特征

由圖1～2 可知，油松橫切面主要為管胞、木射線和樹脂道，管胞多為長方形及多邊形，早晚材分界明顯，樹脂道多分布在生長輪中部及晚材部分，較稀疏，樹脂細胞內(nèi)含有暗色樹脂；管胞徑面壁紋孔多數(shù)1 列，稀2 列，徑切面上，射線薄壁細胞與軸向管胞間交叉場紋孔式為窗格型，少數(shù)松木型，射線管胞處于射線薄壁細胞上沿和下沿，內(nèi)壁有具齒狀加厚，外形呈波浪狀；弦切面上，單列木射線和紡錘形，射線細胞通常為橢圓形，含深色樹脂。間伐與未間伐油松微觀構造結構基本一致。

圖1 間伐油松解剖構造Fig.1 Anatomical structure of thinning P.tabuliformis

圖2 未間伐油松解剖構造Fig.2 Anatomical structure of unthinning P.tabuliformis

2.2 油松木材管胞形態(tài)特征

2.2.1 間伐與未間伐油松管胞長度差異

由圖3 可知，間伐與未間伐油松樣木管胞長度在徑向從髓心向外都是呈增長趨勢，間伐油松的變化范圍是2 549 ～4 134 μm，均值為3 438 μm；未間伐油松的變化范圍是2 494 ～4 018 μm，均值為3 323 μm。間伐油松的管胞長度從髓心向中部增長速度較快，而由中部向樹皮生長時，速度較為緩慢，管胞的長度將趨于平衡；未間伐油松由髓心向樹皮的增長速度與間伐變異趨勢類似。從整體上看，間伐油松的管胞長度大于未間伐的管胞長度，在中部管胞長度的差異較大。

圖3 間伐與未間伐油松管胞長度Fig.3 Length of thinning and unthinning P.tabulaeformis tracheid

2.2.2 間伐與未間伐油松管胞寬度差異

由圖4 可知，間伐與未間伐油松的管胞寬度由髓心向外呈增長的趨勢，間伐油松的管胞寬度的變化范圍是42.62 ～49.76 μm，均值為46.57 μm；未間伐油松的管胞寬度變化范圍是40.83 ～47.73 μm，均值為44.83 μm。間伐油松管胞寬度有髓心向樹皮增長速度基本趨于一致，而未間伐油松由髓心向中部增長速度較快，之后增長速度減緩。從整體上看，間伐油松管胞寬度大于未間伐，在靠近樹皮部分尤為突出。

圖4 間伐與未間伐油松管胞寬度Fig.4 Width of thinning and unthinning P.tabulaeformis tracheids

2.2.3 間伐與未間伐油松管胞長寬比差異

由圖5 可知，間伐與未間伐油松管胞長寬比，由髓心向外逐漸增加，間伐油松管胞長寬比為59.80～83.08，其均值為73.20；未間伐油松管胞長寬比為57.08～82.19，其均值為73.51。間伐油松管胞長寬比由髓心向中部時，增長速度較快，之后由中部向樹皮時增長速度緩慢，未間伐油松管胞長寬比的增長趨勢和間伐基本趨于一致，與管胞長度的變化趨勢類似。

圖5 間伐與未間伐油松管胞長寬比Fig.5 Length-width ratio of thinning and unthinning P.tabulaeformis tracheids

2.2.4 管胞壁腔比

如圖6 可知，壁腔比徑向變異是由于胞壁厚度和管胞直徑的相互影響。壁腔比變化反映出胞壁厚度的變化，表明了成年期胞壁厚度對木材材性的穩(wěn)定起著非常重要的作用。間伐與未間伐油松的壁腔比有髓心向樹皮成增長的趨勢，間伐油松的變化范圍是0.35～0.46，其均值為0.42；未間伐變化范圍為0.37～0.46，其均值為0.41。間伐油松壁腔比由靠近髓心向中部變化時，增長速度較快，之后向靠近樹皮時增長速度表位緩慢，未間伐油松壁腔比由心向外的的增長速度基本不變。從整體上分析，間伐油松的壁腔比大于未間伐，在中部差異明顯較大。

圖6 間伐與未間伐油松管胞壁腔比Fig.6 Cell wall cavity ratio of thinning and unthinning P.tabulaeformis tracheids

2.3 組織比量

2.3.1 間伐與未間伐油松木射線比量差異

由表2 可知，間伐油松木射線比量在徑向的變化趨勢是由髓心向中部增大，從中部到外部減小，其變化范圍為8.14%～9.78%；未間伐的變化趨勢是由髓心向中部減小，從中部到外部增大，其變化范圍是8.25%～10.99%。由整體上而言，未間伐油松木射線比量大于間伐油松，但是在中部間伐大于未間伐油松；在靠近髓心處，間伐與未間伐油松木射線比量差異最大（2.74%），在靠近樹皮差異最?。?.07%）。

表2 間伐與未間伐油松的組織比量Table 2 Tissue ratio of thinning and unthinning P.tabulaeformis

2.3.2 間伐與未間伐油松管胞比量差異

間伐油松管胞比量在徑向的變化趨勢是由髓心向中部減小，從中部到外部增大，其變化范圍為87.27%～89.45%；未間伐的變化趨勢是由髓心向中部增大，從中部到外部減小，其變化范圍是86.17%～89.06%。由整體上而言，間伐油松管胞比量大于未間伐油松，但是在中部未間伐大于間伐油松；在靠近髓心處，間伐與未間伐油松管胞比量差異最大（3.28%），在靠近樹皮部分差異最?。?.16%）。

2.3.3 間伐與未間伐油松樹脂道比量差異

間伐油松樹脂道比量在徑向的變化趨勢是由髓心向中部增加，從中部到外部減小，其變化范圍為2.41%～2.95%；未間伐的變化趨勢是由髓心向中部減小，從中部到外部增大，其變化范圍是2.69%～2.92%。由整體上而言，未間伐油松樹脂道比量大于間伐油松，但是在中部間伐大于未間伐油松；在靠近髓心處，間伐與未間伐油松管胞比量差異最大（0.43%），在靠近樹皮部分差異最小（0.09%）。

2.4 油松管胞形態(tài)特征與其他樹種比較分析

由表3 可知，纖維用材的要求條件為纖維長，纖維長寬比大，纖維壁腔比小。與樟子松（Pinus sylvestris）、紅 松（Pinus koraiensis）、火炬松（Pinus taeda）和馬尾松（Pinus massoniana）[23]的管胞特征對比，冀北油松木材管胞長度、管胞寬度、管胞長寬比和壁腔比均處于中間水平，所以也適合用于纖維用材。油松木材管胞長，制漿造紙時纖維之間的相互交織能力就強，壁腔比小，纖維的柔韌性就好。因此，冀北油松木材可以作為制漿造紙的原材料，且間伐油松更適合用于制漿造紙。

表3 油松和不同樹種木材管胞特征的比較Table 3 Comparison of anatomical properties between P.tabulaeformis and other tree species

3 結論與討論

間伐與未間伐油松微觀構造基本一致。油松橫切面主要為管胞、木射線和樹脂道，管胞多為長方形及多邊形，間伐與未間伐油松的管胞長度、管胞寬度、管胞長寬比和壁腔比分別為3 439 μm、46.57 μm、73.20、0.42、3 323.26 μm、44.83 μm、73.51、0.41；間伐油松管胞長度、寬度和壁腔比均大于未間伐；早晚材分界明顯；徑切面具有射線薄壁細胞與軸向管胞間交叉場紋孔式為窗格型，少數(shù)松木型，射線管胞處于射線薄壁細胞上沿和下沿，內(nèi)壁有具齒狀加厚，外形呈波浪狀；弦切面主要有單列木射線和紡錘形，射線細胞通常為橢圓形，含深色樹脂；間伐與未間伐油松的組織比量沒有顯著差異。木質(zhì)部管胞構造特性與木質(zhì)部的液體流動密切相關，對于針葉材而言，管胞胞腔尺寸、管胞端壁的聚緣紋孔閉塞與否、膜上小孔的直徑以及木材密度是影響液體擴散速率的主要因素，液體擴散的快慢會直接影響到樹干液流[24]、木材干燥速率以及液體浸漬效果[25]。樹干液流方面，王海霞[26]、李少寧等[27]通過探究不同樹種之間樹干液流差異，得出油松的樹干液流均低于其他樹種，也只探究了環(huán)境因素對其的影響，并未聯(lián)系到木材自身的解剖構造對其的影響大小。木材干燥方面，管胞弦向直徑與水分流密度呈正相關；在干燥過程中，隨著含水率的降低，木材細胞壁發(fā)生干縮，木材結構也會隨之發(fā)生變化，不同的解剖結構決定了其在干燥過程中發(fā)生開裂、變形等的可能性[28]，油松的干燥與管胞特征間的關系目前還不明確。木材液體浸漬方面，陳宣宗[29]對馬尾松樹脂浸漬的研究發(fā)現(xiàn)樹脂不僅能通過木材細胞腔、紋孔等進入木材，還能通過細胞壁中微纖絲間隙進入細胞壁內(nèi)。但目前對油松管胞特征對浸漬效果的影響研究較少。以上三方面的研究工作均有待進一步深入開展。