南亚松木材材性研究II：天然林群落间的比较

徐慧兰，颜培栋，杨章旗

（广西壮族自治区林业科学研究院，广西 南宁 530002）

南亚松Pinus latteri分布于中国的海南、广东南部和广西南部海拔50～1 200 m的丘陵及山地，是最具代表性的热带松树。它具有耐海洋咸风、耐干旱、耐瘠薄、耐高温和产脂量高的特点，是我国热带地区主要的用材和采脂树种之一，是发展林产工业的优质原材料树种，也是我国南部沿海的主要生态造林树种[1]。分布于海南的南亚松多为天然林且散生，其中保护较好的主要分布在地跨昌江县和白沙县的霸王岭林业局保护区内。保护区内南亚松天然林约4 700 hm2，分布海拔为100～1 200 m，主要分布点为东一、南叉河、东六、水田、洪水等。目前国内对南亚松的研究主要集中在采脂技术、松脂特性、种子育苗技术、造林技术等方面[2-7]，尚未见南亚松天然林群落材性差异的研究。为此，本研究以海南霸王岭国家级自然保护区内的南亚松为研究对象，按地理位置分为4 个不同群落，对其基本材性进行了比较，分析了南亚松天然林不同群落的材性差异及分化程度。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验材料为海南霸王岭国家级自然保护区内的南亚松天然林。海南霸王岭国家级自然保护区属热带季风气候，日照较长。年平均温度为23.6 ℃；年均降水量为1 500～2 000 mm；无霜期；保护区内成土母质多为深厚的红色风化壳，土壤以砖红壤为主，随海拔增高逐渐过渡为山地红壤、山地黄壤和山地草甸土，土层厚度80～100 cm，石砾含量约30%，腐殖质层厚度5～10 cm，枯枝落叶层厚约5 cm。所选4 个群落的经度范围是109°11′～109°14′E，纬度范围是18°58′～19°09′N。图1是群落间相对位置示意图。东六群落分布的海拔范围是550～850 m，洪水是600～900 m，南叉河是550～700 m，水田是600～800 m 之间。

1.2 研究方法

用Φ12 mm 的生长锥在立木树高1.3 m 的南面位置钻取一根树皮至髓心的完整木芯，置于塑料管内，密封，编号。根据GB/T 1930—2009[8]的方法，测定木材年轮宽和晚材率。木芯以5年为一个单位进行分段，并对各个分段木芯进行密度测定。木材基本密度采用最大饱和含水量法测定。数据分析用SPSS 19.0 软件完成。

图1 4 个群落相对位置Fig.1 Relative location of four communities

2 结果与分析

2.1 4 个群落年轮宽、晚材率和密度的比较

2.1.1 年轮宽和晚材率比较

南亚松的生长轮明显，早材至晚材的转变有渐变和急变[9]。年轮宽比是每个年轮宽度在整个径向年轮宽度中所占的比例。由于天然林南亚松树龄不统一，本文用年轮宽比做分析。4 个群落年轮宽比和晚材率径向变异拟合曲线如图2所示。为了更好地对比，选择了二项式拟合曲线显示其趋势和大小。东六和洪水的晚材率拟合曲线几乎重叠。年轮宽比和晚材率在20年后基本进入稳态。年轮宽比和晚材率平均都是水田最低，南叉河最高。最小显著差异（Least-significant difference,LSD）结果显示，水田和南叉河的年轮宽比在0.05水平上差异显著，晚材率在0.01 水平上差异显著，其它群落之间均无显著差异。

2.1.2 密度比较

图2 4 个群落年轮宽比和晚材率拟合曲线Fig.2 Curve fitting of ring width ratio and latewood percentage of four communities

图3 4 个群落密度拟合曲线Fig.3 Curve fitting of density of four communities

木材密度是木材材性中最基本、最重要的指标。图3是4 个群落各个年轮段密度的拟合结果。密度在30～35 树龄达到最高后逐渐降低。东六的密度最高，水田的密度最低。4 个群落研究对象的平均海拔是，东六697 m，洪水772 m，南叉河624 m，水田724 m。群落间海拔差异不大，且分析显示平均海拔和密度大小没有相关性。LSD 结果显示各个群落之间密度差异均不显著。表1是4个群落间3 个材性指标的方差分析结果。除了晚材率在0.05 水平上差异显著之外，4 个群落的其它两个指标都没有达到差异显著水平。

2.2 洪水群落不同海拔年轮宽、晚材率和密度的比较

2.2.1 年轮宽和晚材率比较

为了了解海拔对材性的影响，选取洪水群落作为研究对象进行了相关分析。洪水群落的海拔相对于其它群落分布比较广且木芯试件在每100 m间的分布比较均匀。树龄40年的洪水群落分布于600～700 m 海拔的平均胸径是364 cm，700～800 m 海拔处的是306 cm，800～900 m 海拔的是296 cm。为表述方便，这里简称600 m、700 m 和800 m。图4是3 个不同海拔年轮宽比和晚材率的拟合曲线。3 个不同海拔年轮宽比和晚材率走势相似，都是600 m 最低，800 m 最高。年轮宽比LSD 结果是600 m 和700 m 在0.05 水平上差异显著，600 m 和800 m 在0.01 水平上差异显著。晚材率是600 m 和700 m 在0.05 水平上显著，600 m和800 m 在0.01 水平上差异显著。700 m 和800 m之间年轮宽比和晚材率都没有显著差异。

表1 年轮宽比、晚材率及密度的方差分析†Table 1 ANOVA of ring width ratio,latewood percentage and density

图4 洪水群落不同海拔年轮宽比和晚材率拟合曲线Fig.4 Curve fitting of ring width ratio and latewood percentage of Hongshui community in different height

2.2.2 密度比较

图5是洪水群落3个不同海拔的密度拟合曲线。海拔与密度正相关，海拔越高密度越大。这是由于海拔较高的，生长相对缓慢，单位面积内年轮个数多，进而晚材比例高导致的结果。LSD 结果显示600 m 和800 m 在0.01 水平上差异显著，700 m 和800 m 在0.05 水平上差异显著。表2是3 个材性指标的方差分析结果。年轮宽比和密度在0.01 水平上差异显著，晚材率在0.05 水平上差异显著。

图5 洪水群落不同海拔密度拟合曲线Fig.5 Curve fitting of density of Hongshui community in different height

表2 年轮宽比、晚材率及密度的方差分析†Table 2 ANOVA of ring width ratio,latewood percentage and density

2.3 同一海拔4 个群落年轮宽、晚材率和密度的比较

2.3.1 年轮宽和晚材率比较

4 个群落所分布的共同海拔是600～700 m 之间。所以选取此海拔范围的个体作为研究对象进行了群落间材性差异比较。图6是海拔600～700 m之间生长的4 个群落年轮宽比和晚材率的二项式拟合曲线结果。年轮宽比趋势与2.1.1 的结果相似。

图6 同一海拔4 个群落年轮宽比和晚材率拟合曲线Fig.6 Curve fitting of ring width ratio and latewood percentage of 4 communities in same height

2.3.2 密度比较

图7是密度的拟合曲线比较结果。同一海拔4个群落密度的整体大小趋势与2.1.2 的结果一样。从生长和密度的角度出发，东六和南叉河的表现要优于其它两个群落。表3是分布于同一海拔范围内的个体材性指标方差分析结果。年轮宽比、晚材率在0.01 水平上差异显著，密度在0.05 水平上差异显著。

图7 同一海拔4 个群落密度拟合曲线Fig.7 Curve fitting of density of 4 communities in same height

表3 年轮宽比、晚材率及密度的方差分析†Table 3 ANOVA of ring width ratio,latewood percentage and density

2.4 与遗传相似度的比较

为了更好解释4 个群落间的材性差异，参考了4 个群落的遗传相似度和聚类分析结果[7]。4 个群落间的遗传相似系数在0.934 5～0.990 7 之间。4 个群落遗传相似度由高到低顺序是洪水vs 水田（0.990 7）＞洪水vs 南叉河（0.969 2）＞洪水vs东六（0.962 2）＞东六vs 南叉河（0.961 4）＞水田vs 南叉河（0.956 0）＞水田vs 东六（0.934 5）。即遗传距离最大的是水田和东六，水田和南叉河。同时聚类分析结果显示这4 个群落属于一类，它们之间地理距离相对近，在相对狭小的分布区域内有频繁的基因交流。

由于4 个群落3 个材性的两两比较只有水田和南叉河的年轮宽比和晚材率差异显著，所以利用同一海拔条件下的LSD 结果分析遗传规律与材性的相关性。表4是同一海拔条件下3 个指标的LSD 统计表，为了一目了然，留空差异不显著组合。以木材密度作为最重要指标来分析，得出水田和东六，水田和南叉河总体材性差异最显著，其次是洪水和东六，洪水和水田的差异显著。最不显著的是洪水和南叉河。水田和东六是相对分布距离较近的两个群落，但是遗传距离最大，其材性差异也最大。相反洪水和南叉河相对分布距离最远，但遗传距离较近，其材性差异也最小。水田与其它3 个群落的材性差异都很显著。水田和洪水是遗传相似度最高且地理环境最近的群落。但是除密度以外年轮宽比和晚材率都显示差异显著。这说明水田群落与其它3 个群落的材性存在一定程度的分化。

表4 同一海拔3 个材性LSD 两两比较汇总†Table 4 Three properties’ summary table of LSD two-two comparison in the same height

3 结论与讨论

南亚松在我国分布面积较小，且多为散生，不像其它松树有着多角度的材性结论。为此，本研究以海南霸王岭国家级自然保护区内的南亚松为研究对象，按地理位置分为4 个不同群落，对其基本材性进行了分析比较。通过年轮宽比、晚材率和密度的方差分析发现，除了晚材率在0.05水平上差异显著之外，4 个群落的其它两个指标都没有达到差异显著水平。这主要是由于地理分布范围狭窄，生态环境较为一致的缘故。同时，同一群落内不同海拔比较结果显示，不同海拔年轮宽比和密度在0.01 水平上差异显著，晚材率在0.05水平上差异显著。海拔与密度正相关，海拔越高密度越大。同一海拔条件下的南亚松方差分析结果显示4 个群落之间年轮宽比、晚材率在0.01 水平上差异显著，密度在0.05 水平上差异显著。同一群落不同海拔条件下的材性差异与海拔筛选条件下的群落间材性差异均显著。

汇总了同一海拔条件下的LSD 结果，并与4个群落间遗传相似性进行了比较。结果显示，水田和东六，水田和南叉河总体材性差异最显著，其次是洪水和东六、洪水和水田。最不显著的是洪水和南叉河。水田和东六是相对分布距离较近的两个群落，但是遗传距离最大导致其材性差异也最大。相反洪水和南叉河相对分布距离最远，但遗传距离较近，所以其材性差异也最小。群落间的材性差异与遗传相似度结果相吻合[10-12]。在排除实验不确定性的前提下，水田群落与其它3个群落确实有较大的材性差异。可以判断水田群落与其它3 个群落的材性存在一定程度的分化。

考虑海拔因素后，单一群落与4 个群落的3个材性均显示差异显著，即界定了某种范围，材性的差异就显现出来。通过界定条件的分析表明木材基本材性受遗传因素的影响是绝对的，即材性性状具有较高的遗传性。同时也说明南亚松的材性在相似生态环境内受基因和环境的交互作用。相对位置位于中间的水田为何有这种表现，还需要进一步研究。同时要做天然林其它分布点的群落试验，补充整个霸王岭的南亚松天然林的材性比较分析。