杉木优树生长性状和材质性状的研究

韦如萍，胡德活，郑会全，王润辉，晏 姝，朱火生，朱光汉

（1. 广东省林业科学研究院，广东广州510520； 2. 广东省乐昌林场，广东乐昌 512200）

杉木优树生长性状和材质性状的研究

韦如萍1，胡德活1，郑会全1，王润辉1，晏 姝1，朱火生2，朱光汉2

（1. 广东省林业科学研究院，广东广州510520； 2. 广东省乐昌林场，广东乐昌 512200）

采用5株优势木法进行杉木优树选择，并从生长和材质性状进行分析。97株候选优树生长和材质性状表现优良，其中94株树高、胸径和单株材积分别高于优势木5%、20%及50%以上，58株心材比大于50%，92株管胞长宽比大于50，木材基本密度变幅为0.251 1～0.393 1 g/cm3。心材比和木材基本密度均值随年龄增大而增加，而管胞长宽比均值在6个年龄间差异不明显。以优良锯材为培育目标时，有47株候选优树入选，与优势木相比，胸径生长量提高47.7%～83.9%，单株材积生长量提高144.3%～336.7%，木材基本密度较平均木提高0.91%～9.33%，心材比达到44.38%～56.65%。以优良纸浆纤维材为培育目标时，有33株候选优树入选，其木材干物质积累量为24.91～35.37g，与优树群体均值相比提高14.04%～61.97%，与平均木群体均值相比提高247.73%～393.87%。

杉木；优树；生长性状；材质性状；木材基本密度；管胞形态

杉木 Cunninghamia lanceolata ( Lamb. ) Hook是我国南方具悠久栽培历史的重要工业用材树种。本文研究的杉木优树主要分布于南岭山地南侧的广东省乐昌市，属于广东乐昌杉木种源，也被当地人俗称“乐昌油杉”，是杉木中的黄枝杉类别，其嫩枝和新叶为浅绿色，无白色蜡粉，叶表面有光泽，叶片较尖而稍硬，先端锐尖，木材心材比例大且色红而坚实，在当地杉木栽培群体中占绝大比例。因其生长迅速、材质优良、红心材比率高、抗性及适应性较强等特点，又素有“广东红心杉”之称，被广泛应用于房屋、家具、造船、制器皿等方面[1-2]。在1978年全国杉木地理种源试验中，广东乐昌杉木种源，也即“乐昌油杉”与全国45个产地及广东省12个产地的杉木评比中表现优秀，被评为全国杉木优良种源之一[3]。前期试验表明，广东乐昌杉木种源的胸径平均年生长量达1.1 cm以上，树高年生长量达1.0 m以上，心材比在54.5%以上[2]。但近年来，这一优良杉木种源面临着基因资源丧失的局面，因此，有必要及时挖掘、保护和利用现有资源，并对其开展系统的遗传改良研究。优树选择是林木遗传改良的重要组成部分，并可为种子园营建提供繁殖材料，因此，对广东乐昌杉木种源（“乐昌油杉”）进行优树选择及评价具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 选优林分概况

根据广东乐昌杉木种源的资源分布现状，在其天然分布中心，即广东省乐昌市内选择来源清晰、长势良好、健康的林分为对象。所选目的林分于1941～1985年用广东乐昌杉木种源实生苗造林，也即预选优树树龄段在25～69年生，林分密度1 050～1 500 株/hm2，林分郁闭度0.6～0.8，海拔高度179.5～943.0 m，详细情况见表1。

表1 选优林分概况Table 1 Overview of plus tree stands

1.2 选优方法与观测指标

1.2.1 踏查

于2010年9～12月开展优树选择工作，在广东乐昌杉木种源天然分布区内，通过走访和踏查，选择适合的林分后，调查了解林地基本概况和林木生长状况等，初步选出候选优树并作好标记。

1.2.2 实测候选优树

采用5 株优势木对比法进行优树选择，并实测候选优树的树高和胸径。在6种不同林龄的林分中，共选出97株候选优树（见表1）。

1.2.3 测定优势木

以候选优树为中心，在直径15～30 m 的范围内，确定5株优势木并实测树高和胸径值。

1.2.4 采集木芯

于植株胸高处上坡方向分别钻取97株候选优树及平均木（5株优势木均值）的木芯，然后装入封口塑料袋内带回实验室进行材性测定。

1.3 材性测定方法

木材基本密度采用饱和含水率法[4-6]测定；心材比是心材边缘到髓心的长度为半径的圆盘面积除以整个圆盘面积所得的比值。木材管胞长度与宽度参照黄寿先等[7]报道的方法测定。

1.4 数据统计分析

数据统计分析采用Microsoft Excel 和Statistical Analysis System (SAS V8.1)进行分析。候选优树单株材积、木材基本密度依照如下公式计算[8]：

V=0.000058777042×D1.9699831×H0.89646157，（V、D、H 分别为单株材积、胸径和树高）；

木材基本密度 ρ=1/[(Gmw/Gh)-0.346]，（Gmw、Gh分别为饱和含水率时重量和绝干重量）。

2 结果与分析

2.1 候选优树生长性状差异分析

候选优树及优势木的树高、胸径及单株材积变异情况见表2。由表2可知，97株候选优树树高变幅为11.0～24.0 m，较优势木提高了1.7%～99.0%，其中有95株优于优势木5%以上；胸径变幅为23.6～44.4 cm，较优势木提高了17.5%～110.1%，有96株优于优势木22.0%以上；单株材积变幅为0.3172～1.4825 m3，均较优势木提高了50%以上，增幅为56.7%～502.1%。

候选优树树高、胸径和单株材积年生长量见图1～图3。97株候选优树树高年生长量变幅为0.25～0.84 m/a，随树龄增加呈下降趋势，以25年生最大，为0.72 m/a，69年生最小，为0.27 m/a；胸径年生长量变幅为0.49～1.34 cm/a，也随树龄增加而递减，25年生最大，为1.13 cm/a，69年生最小，为0.54 cm/a；单株材积年生长量变幅为0.009 16～0.034 77 m3/a，总体变化趋势与树高和胸径相似，也以25年生最大，为0.022 78 m3/a，69年生最小，为0.014 52 m3/a。

2.2 候选优树材质性状差异分析

2.2.1 心材比和木材基本密度的差异

由表3可知，97株候选优树心材比变幅较大，为29.24%～72.25%，有58株大于50%；心材比优于平均木的有73株，增幅为0.07%～121.72%。木材基本密度变幅为0.251 1～0.393 1 g/cm3，有58株大于0.30 g/cm3，优于平均木的有38株，增幅为0.4%～85.6%。

表2 候选优树生长性状差异情况Table 2 Differences of growth traits of candidate plus trees

图1 不同年龄候选优树树高年生长量均值Fig. 1 Annual average growth of tree height in different ages

图2 不同年龄候选优树胸径年生长量均值Fig. 2 Annual average growth of DBH in different ages

图3 不同年龄候选优树单株材积年生长量均值Fig. 3 Annual average growth of volume in different ages

表3 候选优树心材比和木材基本密度差异情况Table 3 Differences of red-heartwood ratio and wood basic density of candidate plus trees

不同年龄候选优树的心材比均值变幅为45.82%～58.39%（见图4、图5），有随年龄增大而增加的趋势，但34～69年生的差异不明显，变幅为53.19%～58.3%，69年生的与25、27年生的差别较大。各年龄心材比大于50%的株数所占比例为26.7%～83.4%，以25年生的最低，为26.7%，43年生的最高，为83.4%，此后有所下降。

不同年龄候选优树木材基本密度均值变幅为0.291 5～ 0.314 6 g/cm3（见图 6、图7），呈先增加后减少趋势，以56年生的最大。木材基本密度大于0.30 g/cm3的比率有随年龄增加而增大的趋势，其中25、27年生的较小，分别为40%和27.3%，56、69年生的比例最大，均达100%。

2.2.2 木材管胞长度和管胞宽度的差异

木材管胞长度保持在330 μm以上，长宽比大于50，且长度越长，比率越高，纸张的撕裂度、抗拉强度、耐破度、耐折度等也越强，纸浆得率也越高[9]。97株候选优树管胞长度为1831.29～3449.67 μm，管胞宽度为32.02～99.46 μm，管胞长宽比为28.15～82.44；有59株候选优树管胞长度优于平均木，增幅0.1%～91.9%；管胞长宽比大于50的有92株，优于平均木的有46株，增幅0.36%～48.13%。

6个年龄候选优树的木材管胞长度、宽度均值分别为2 402.78～2 909.44 μm和40.54～47.32 μm，差异不明显。管胞长宽比均值为50.95～69.12（见图8、图9），以27年生的最低，其余各年龄均值差异不明显，为61.93～69.12；各年龄木材管胞长宽比大于50的比率也有相似变化，以27年生的最小，为72.7%，其余年龄的差异不大，为94.5%～100%。

图4 不同年龄候选优树心材比均值Fig. 4 Average of red-heartwood ratio in different ages

图5 不同年龄候选优树心材比＞50%的比率Fig. 5 Rates of red-heartwood ratio greater than 50% in different ages

图6 不同年龄候选优树木材基本密度均值Fig. 6 Average of wood basic density in different ages

图7 不同年龄候选优树木材基本密度＞0.3 g/cm3的比率Fig. 7 Rates of wood basic density greater than 0.3 g/cm3 in different ages

表4 候选优树木材管胞长度和管胞宽度差异Table 4 Differences of tracheid length and width of candidate plus tree wood

图8 不同年龄木材管胞长宽比均值Fig. 8 Average of tracheid length-width ratio of different age wood

图9 不同年龄木材管胞长宽比＞50的比率Fig. 9 Rates of tracheid length-width ratio greater than 50 in different ages

2.3 候选优树分类评价

若对候选优树按优良锯材及优良纸浆纤维材两个培育目标分类，结果见表5、表6。作为优良锯材，要求径生长量大、木材基本密度高、形质优[11]。由表5可知，以树高、胸径及单株材积分别大于5株优势木5%、20%及50%以上，木材基本密度不低于各自年龄段内平均木均值为入选标准，共有47株候选优树入选，与优势木相比，胸径提高了47.7%～83.9%，单株材积提高了144.3%～336.7%，木材基本密度较平均木提高了0.91%～9.33%，心材比为44.38%～56.65%；6个年龄的优树入选率为45.0%～55.6%，以43年生的最多，25、56年生的较少。

纸浆纤维材选育目标要求速生丰产，单位时间单位面积的纸浆材收获量最大[12]。以木材干物质产量( 单株材积与木材基本密度的乘积) 大于总体平均值10%、大于平均木均值 70% 为纸浆纤维材入选标准，共有33株候选优树入选（见表6），其木材干物质积累量为24.91～35.37 g，与优树群体均值相比提高了14.04%～61.97%，与平均木群体均值相比提高了247.73%～393.87%，管胞长宽比为53.33～72.88。6个年龄的优树入选率以69年生的最高，达100%，其次为56、43年生的，分别为75%、50%，25～34年生的较少，为6.7%～14.3%。

表5 适宜培育优良锯材的候选优树Table 5 Candidate plus trees suitable for cultivating superior sawn timber

表6 适宜培育优良纸浆纤维材的候选优树Table 6 Candidate plus trees suitable for cultivating superior pulp fiber material

3 结论与讨论

本研究的候选优树具有良好生长性状，与5株优势木相比，其树高、胸径及材积分别高出5%、20%及50%的有94株，充分体现了优中选优的目的。6个年龄候选优树的树高、胸径和单株材积年生长量均值随树龄增加呈下降趋势，均以25年生的最大。

候选优树心材比和木材基本密度在不同年龄间有较大变化，心材比大于50%的有58株优树，木材基本密度变幅为0.291 5～0.314 6 g/cm3，心材比和木材基本密度优于平均木的分别有73株和38株。6个年龄候选优树的心材比和木材基本密度均值有随年龄增大而增加的趋势，总体上以34～69年生的较好，性状均值变化不明显，但56、69年生的与25、27年生的差别较大。

木材基本密度和管胞性状作为针叶树材性的重要指标[16-17]，在纸浆造纸工业中不仅影响制浆得率，而且影响到纸张质量，因此在针叶材改良中具有重要地位[13]。针叶材管胞占组成体积的90%以上[14]，针对于造纸方面，一般认为管胞长度越长、长宽比越大，纸张的各项物理力学性能均能得到有效提高[9,15]。一般认为长宽比大于50就适宜制浆造纸，且愈大愈好[18]。本研究97株候选优树中有92株管胞长宽比大于50。优树管胞长宽比均值在6个年龄间差异不明显。

以优良锯材为选育目标时，有47株候选优树入选，与优势木相比，其胸径提高了47.7%～83.9%，单株材积提高了144.3%～336.7%，木材基本密度较平均木提高了0.91%～9.33%，心材比达到44.38%～56.65%。6个年龄优良锯材的优树入选率为45.0%～55.6%，以43年生最大。以优良纸浆纤维材为选育目标时，有33株优树入选，其木材干物质积累量为24.91～35.37g，与优树群体均值相比提高了14.04%～61.97%，与平均木群体均值相比提高了247.73%～393.87%，管胞长宽比达到53.33～72.88。各年龄优良纸浆纤维材的优树入选率为6.7%～100%，以69年生最高。

所选97株候选优树均采集枝条进行异地嫁接保存，有待进一步研究；而依据不同培育目标进行分类评价后入选的优良单株，可作为初级种子园的建园材料进行深入研究。这些优树资源也为杉木，特别是广东乐昌杉木种源（“乐昌油杉”）的遗传改良奠定了丰富物质基础。

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Study on growth traits and wood properties of superior tree of Cunninghamia lanceolata

WEI Ru-ping1, HU De-huo1, ZHENG Hui-quan1, WANG Run-hui1, YAN Shu1, ZHU Huo-sheng2, ZHU Guang-han2
(1.Guangdong Academy of Forestry, Guangzhou 510520, Guangdong, China; 2. Forest Farm of Lechang, Lechang 512200, Guangdong, China)

By using the method of 5 dominant trees comparison and analyzing growth traits and wood properties of Cunninghamia lanceolata, 97 candidate trees were obtained. Of them, 94 trees’ height, DBH and volume increased by 5%, 20% and 50% compared to the 5 dominant trees respectively, 58 trees’ heartwood ratios were more than 50.0%, 92 trees’ length-width ratios of tracheid were greater than 50, and wood basic density ranged from 0.2511 to 0.393 1 g/cm3. The heartwood ratio and wood basic density increased with the increasing of tree ages, but the mean values of length-width ratios among 6 tree ages had no signif i cant differences. Of 97 candidate trees, 47 plus trees were selected for superior sawn timber, which’s DBH, volume growth of single strain and wood basic density raised by 47.7%～83.9%, 144.3%～336.7%, 0.91% ～ 9.33% respectively, compared to the dominant trees, and 47 plus trees’ heartwood ratios reached 44.38%～56.65%. There were 33 plus trees selected for superior pulp fi ber materials with wood dry-matter accumulation 24.91～35.37g, the accumulation increased by 14.04%～61.97% or 247.73%～ 393.87% higher than the average value of dominant tree groups or average tree groups.

Cunninghamia lanceolata; superior tree; growth traits; wood properties; wood basic density; tracheid morphology

S791.27；S781.8

A

1673-923X(2013)02-0028-06

2012-06-13

国家林业公益性行业科研专项（201004050），国家自然科学基金项目（31200506），“十二五”农村领域国家科技计划课题（2012BAD01B020109）

韦如萍(1978-)，女，广西环江人，硕士研究生，高级工程师，主要从事林木遗传育种研究

胡德活(1962-)，男，广东梅州人，研究员，主要从事林木遗传育种研究；E-mail: hudehuo@163.com

[本文编校：罗 列]