伐根嫁接毛白楊木材的解剖特性

徐 晶 黃大莊 溫 靜

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，保定，071000)

王麗華

(河北省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院)

伐根嫁接毛白楊木材的解剖特性

徐 晶 黃大莊 溫 靜

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，保定，071000)

王麗華

(河北省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院)

以萌生毛白楊為對(duì)照，研究伐根嫁接毛白楊的木材解剖特性及其徑向和軸向的變異規(guī)律。結(jié)果表明：培育方式對(duì)毛白楊微觀特性的徑向變異和軸向變異有不同程度的影響。伐根嫁接的纖維和導(dǎo)管的長(zhǎng)度、寬度略高，微纖絲角和壁腔比略低，組織比量差異不大。纖維長(zhǎng)寬和導(dǎo)管長(zhǎng)寬的徑向變異從髓心向外迅速增加，而后趨于平緩；微纖絲角和壁腔比隨著樹(shù)齡的增大先減小后呈波動(dòng)性變化，組織比量整體變化趨勢(shì)不大。軸向變異規(guī)律：纖維長(zhǎng)度和寬度隨著樹(shù)高的增加而減小，導(dǎo)管分子先增加后減小，壁腔比呈遞增趨勢(shì)，微纖絲角先減小后增加，但是整體變化幅度較小。組織比量圍繞一個(gè)數(shù)值波動(dòng)，整體變化較小。通過(guò)方差檢驗(yàn)，兩種培育方法毛白楊的纖維寬度和微纖絲角徑向變異規(guī)律差異顯著(P<0.05)。不同高度的伐根嫁接和萌蘗繁殖毛白楊之間的纖維長(zhǎng)度和導(dǎo)管長(zhǎng)度差異顯著(P<0.05)。

伐根嫁接；萌蘗繁殖；毛白楊；解剖性質(zhì)

楊樹(shù)苗木的培育方法主要有播種育苗、嫁接育苗、扦插育苗等。楊樹(shù)種子小，蒴果成熟即開(kāi)裂，采種困難，工業(yè)造林一般不用[1]。扦插育苗需要肥沃、濕潤(rùn)、排灌水良好的育苗地，對(duì)枝條的選擇較為嚴(yán)苛，對(duì)難生根的毛白楊來(lái)說(shuō)成活率較低。楊樹(shù)作為短輪伐期栽培的樹(shù)種始于1970年，Rhinelander在美國(guó)威斯康星州進(jìn)行試驗(yàn)研究[2]。20世紀(jì)80年代末，為解決天牛危害“三北”防護(hù)林問(wèn)題，由河北農(nóng)業(yè)大學(xué)閻浚杰教授提出伐根嫁接技術(shù)。伐根嫁接技術(shù)就是保留樹(shù)木被砍伐后留在地下的伐根，用它作砧木進(jìn)行嫁接，使樹(shù)木迅速生長(zhǎng)成材。利用這項(xiàng)技術(shù)繁殖優(yōu)質(zhì)苗木造林，相當(dāng)于常規(guī)造林的5項(xiàng)技術(shù)(伐根、整地、育苗、造林、澆水)的綜合，伐根嫁接繁育的方法能夠提高毛白楊的成活率和生長(zhǎng)量[3]。另外，伐根嫁接不用育苗節(jié)約土地，能夠利用多年生強(qiáng)大根系中的營(yíng)養(yǎng)，快速生長(zhǎng)縮短了速生楊的更新時(shí)間，經(jīng)濟(jì)效益較高[4]。在我國(guó)相關(guān)研究中，對(duì)楊樹(shù)的伐根嫁接技術(shù)、樹(shù)種選擇以及經(jīng)濟(jì)效益，環(huán)境效益研究較多，但有關(guān)伐根嫁接后楊樹(shù)的木材性質(zhì)方面，特別是木材解剖各項(xiàng)參數(shù)的詳細(xì)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。木材的解剖性質(zhì)能夠鮮明地記錄樹(shù)木的生命和生長(zhǎng)[5-6]，同時(shí)木材的解剖性質(zhì)影響其在工業(yè)上的應(yīng)用，因此研究伐根嫁接后木材的解剖特性就顯得至關(guān)重要。筆者以萌蘗繁殖的毛白楊為對(duì)照，分析研究伐根嫁接后毛白楊的解剖特性，為伐根嫁接技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)地概況

實(shí)驗(yàn)林位于河北省易縣西陵，北緯39°20′，東經(jīng)115°21′。該區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，年均氣溫11.9 ℃，1月份平均氣溫-4.8 ℃，7月份平均氣溫26.2 ℃，年降水量574 mm，無(wú)霜期190 d，土壤為中性的砂壤土。

2 材料與方法

選取伐根嫁接毛白楊5株，另外選擇5株萌蘗繁殖的毛白楊為對(duì)照，截取5個(gè)不同高度(樹(shù)干基部、3、7、11、15 m)的圓盤(pán)作為實(shí)驗(yàn)材料。圓盤(pán)先沿南北方向通過(guò)髓心截取寬2 cm試條，然后再自上而下鋸成寬2 cm，高3 cm兩部分。基部的圓盤(pán)樹(shù)齡15 a，每3 a截取一個(gè)完整生長(zhǎng)輪，用于測(cè)量徑向微觀差異。軸向變異：將不同高度的圓盤(pán)沿北向從髓心向樹(shù)皮切取木樣，同一高度分別測(cè)量髓心處、木樣中間和靠近樹(shù)皮處的微觀結(jié)構(gòu)，求取平均值，比較木材高度方向上的微觀差異。第一部分用于測(cè)定纖維長(zhǎng)寬，導(dǎo)管分子長(zhǎng)寬和微纖絲角，第二部分用來(lái)制作切片，測(cè)定組織比量和壁腔比。

木段離析后測(cè)定纖維長(zhǎng)寬，纖維長(zhǎng)度量取完整纖維兩端的距離，寬度在纖維中央處量取，每個(gè)樣本隨機(jī)測(cè)定30根纖維。導(dǎo)管分子的長(zhǎng)度和寬度采用同樣的方法隨機(jī)從每個(gè)樣本選取15個(gè)管胞測(cè)定。微纖絲角采用偏光顯微鏡進(jìn)行測(cè)定，隨機(jī)選擇30根纖維測(cè)量。制作切片測(cè)定組織比量和壁腔比，在顯微鏡下隨機(jī)選取視野，重復(fù)30次。

采用Excel軟件與SPSS軟件處理分析數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 伐根嫁接毛白楊木材的解剖特性

5株伐根嫁接毛白楊和5株萌生毛白楊纖維形態(tài)的分析見(jiàn)表1?？芍?，伐根嫁接毛白楊的纖維長(zhǎng)度較大，纖維在寬度上的差異較小。伐根嫁接毛白楊的導(dǎo)管分子長(zhǎng)寬略大于萌蘗的毛白楊，伐根嫁接毛白楊導(dǎo)管分子長(zhǎng)寬之間的差異較小。伐根嫁接毛白楊的微纖絲角和壁腔比略小。用SPSS軟件中兩獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)分析伐根嫁接和萌蘗毛白楊的解剖特性，結(jié)果表明：參數(shù)的F的相伴概率均大于顯著性水平0.05，即認(rèn)為伐根嫁接和萌蘗繁殖的毛白楊的解剖特性方差無(wú)顯著差異；通過(guò)t檢驗(yàn)，其相伴概率也大于顯著性水平0.05，也就是說(shuō)培育方法毛白楊的解剖特性無(wú)顯著性差異。

表1 兩種繁殖方法毛白楊的解剖特性

繁殖方法微纖絲角/(°)平均值標(biāo)準(zhǔn)差壁腔比平均值標(biāo)準(zhǔn)差纖維比量平均值標(biāo)準(zhǔn)差導(dǎo)管比量平均值標(biāo)準(zhǔn)差木射線比量平均值標(biāo)準(zhǔn)差伐根嫁接17.800.440.590.040.650.030.240.010.110.01萌蘗繁殖17.930.640.610.030.650.010.250.010.100

3.2 伐根嫁接毛白楊纖維的變異性

培育方法對(duì)纖維形態(tài)的徑向變異有不同程度的影響，伐根嫁接毛白楊的纖維長(zhǎng)寬略大，但不改變纖維形態(tài)變異的一般規(guī)律(見(jiàn)表2)。其中伐根嫁接后纖維長(zhǎng)度略高，其平均值為1 112.10 μm，纖維長(zhǎng)度均在700～1 600 μm，萌蘗毛白楊纖維長(zhǎng)度的平均值為1 070.29 μm，纖維長(zhǎng)度在600～1 600 μm。與張冬梅[7]研究的15 a生的毛白楊無(wú)性系纖維形態(tài)的變化范圍一致。兩種繁殖方法的毛白楊纖維的長(zhǎng)寬在徑向變異均為從髓心到第9年纖維生長(zhǎng)迅速，然后趨于平緩，到第12年后略有下降。長(zhǎng)寬比大的纖維，成紙時(shí)單位面積中纖維之間相互交織次數(shù)多[8]，纖維分布細(xì)密，成紙強(qiáng)度高。毛白楊的纖維長(zhǎng)寬比隨著年齡的增加而增大，到一定樹(shù)齡后趨于穩(wěn)定，萌生毛白楊的長(zhǎng)寬比優(yōu)于嫁接的。

纖維的軸向變異規(guī)律(表3)：纖維的長(zhǎng)寬隨著樹(shù)高的增長(zhǎng)而降低，長(zhǎng)寬比先升高后降低。與萌生毛白楊的纖維長(zhǎng)度相比，伐根嫁接的纖維長(zhǎng)度沿樹(shù)高方向變化較平緩。兩種繁殖方法毛白楊纖維的寬度沿高度方向上的變化不大，從樹(shù)干基部到3 m有下降的趨勢(shì)，3 m高后木纖維的寬度趨于穩(wěn)定。

表2 兩種繁殖方法纖維形態(tài)的徑向變異

研究表明，纖維性狀在不同樹(shù)種、同樹(shù)種不同種群都存在差異，吳峰等[9]、姜笑梅等[10]、辜云杰等[11]分別研究了不同毛白楊、I-214楊以及南方常綠楊的纖維性狀，結(jié)果均有一定的差異。采用顯著性水平α=0.05的兩配對(duì)樣本t檢驗(yàn)的方法進(jìn)一步比較纖維形態(tài)的差異，結(jié)果表明：兩種繁殖方法生長(zhǎng)的毛白楊，纖維長(zhǎng)度的徑向變異無(wú)顯著差異(P=0.064)，纖維寬度(P=0.000 3)和長(zhǎng)寬比(P=0.002)有顯著差異。在樹(shù)高方向上，纖維寬度(P=0.065)和長(zhǎng)寬比(P=0.385)差異不顯著，纖維長(zhǎng)度(P=0.002)差異顯著。

表3 兩種繁殖方法纖維形態(tài)的軸向變異

3.3 伐根嫁接毛白楊導(dǎo)管分子的變異性

兩種繁殖方法毛白楊的導(dǎo)管分子長(zhǎng)度和寬度徑向變化趨勢(shì)基本一致，從髓心到樹(shù)皮隨著年齡的增加而增大，嫁接毛白楊的長(zhǎng)度和寬度略高于萌生毛白楊(見(jiàn)表4)。1～9 a增長(zhǎng)幅度較大，嫁接毛白楊導(dǎo)管分子長(zhǎng)度從436.68 μm增加到695.72 μm，導(dǎo)管分子寬度從77.46 μm增到105.93 μm，9 a后導(dǎo)管分子的長(zhǎng)度和寬度變化趨于平緩。萌生毛白楊的導(dǎo)管分子長(zhǎng)度從519.65 μm增到656.61 μm，導(dǎo)管分子寬度從78.59 μm增到94.21 μm，9 a后緩慢增長(zhǎng)。

表4 兩種繁殖方法導(dǎo)管分子形態(tài)的徑向變異

導(dǎo)管分子長(zhǎng)度的軸向變異為先增加后減小，嫁接和萌生毛白楊的樹(shù)干基部導(dǎo)管長(zhǎng)度的平均值分別為612.32 μm和619.61 μm(表5)。隨著高度的增加，導(dǎo)管長(zhǎng)度增大，萌生毛白楊3 m處導(dǎo)管長(zhǎng)度達(dá)到最大值為669.26 μm，嫁接毛白楊7 m處最長(zhǎng)為679.09 μm；樹(shù)干越高，導(dǎo)管長(zhǎng)度越小。樹(shù)干基部導(dǎo)管分子寬度最大，先減小后略有增加，而后呈跳躍式遞減。總體來(lái)說(shuō)，伐根嫁接毛白楊的長(zhǎng)寬略大于毛白楊。為了進(jìn)一步比較兩種繁殖方法對(duì)導(dǎo)管的影響，采用顯著性水平α=0.05的兩配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。結(jié)果表明：導(dǎo)管分子長(zhǎng)寬的徑向變異無(wú)顯著差異，軸向變異導(dǎo)管寬度(P=0.061)無(wú)顯著差異，導(dǎo)管長(zhǎng)度(P=0.026)呈顯著性差異。

表5 兩種繁殖方法導(dǎo)管分子的軸向變異

3.4 伐根嫁接毛白楊微纖絲角的變異性

微纖絲角影響木材強(qiáng)度和紙張的撕裂強(qiáng)度，微纖絲角越小，縱向收縮越小，木材和紙張的強(qiáng)度越大[12]。由表1可以看出，伐根嫁接毛白楊微纖絲角的平均值為17.80°，萌生毛白楊微纖絲角為17.93°。與歐美楊107楊的微纖絲角相比[13]，毛白楊的微纖絲角普遍較小，纖維的彈性模量和強(qiáng)度較大，利用該原料制造理想紙張的潛力較大。微纖絲角的變異規(guī)律與黃烈健等[14]和汪佑宏等[15]對(duì)楊樹(shù)微纖絲角遺傳變異的研究相似。徑向變異先減小后增加，第6年后呈波動(dòng)性遞減，第12年后呈回升趨勢(shì)(表6)。軸向變異均為先減小后增加，然后趨于穩(wěn)定(表7)。兩種繁殖方法毛白楊微纖絲角的徑向變異呈顯著差異(P=0.000 2)，軸向變異無(wú)顯著差異(P=0.490)。

表6 兩種繁殖方法微纖絲角的徑向變異 (°)

表7 兩種繁殖方法微纖絲角的軸向變異 (°)

3.5 伐根嫁接毛白楊壁腔比的變異性

纖維的壁腔比影響紙張的強(qiáng)度，影響纖維的結(jié)合力，壁腔比越小，纖維在紙張中的結(jié)合力越強(qiáng)[16]，腔大壁薄的纖維在外力作用下容易潰爛變形。

表8 兩種繁殖方法纖維壁腔比的徑向變異

毛白楊的壁腔比隨著年齡的增大先減小后增加，與小黑楊[17]壁腔比的徑向變異規(guī)律相似(見(jiàn)表8)。嫁接和萌生毛白楊髓心處的壁腔比的平均值最大分別為0.710和0.637，嫁接毛白楊第9年最小為0.499，萌生毛白楊變化幅度較小為0.559～0.637。伐根嫁接毛白楊隨年齡的增加壁腔比減小更快，兩種繁殖方法毛白楊的壁腔比沒(méi)有顯著差異(P=0.264)。壁腔比軸向變異(表9)從樹(shù)干基部到樹(shù)冠方向上呈遞增趨勢(shì)，自然萌生毛白楊在同等高度上的壁腔比略大，兩者繁殖方法毛白楊的差異不明顯(P=0.199)。伐根嫁接毛白楊的壁腔比平均值為0.59，自然萌生毛白楊0.61，作為纖維材料適合造紙。

表9 兩種繁殖方法纖維壁腔比的軸向變異

3.6 伐根嫁接毛白楊組織比量的變異性

伐根嫁接和萌生毛白楊的組織比量在不同年齡和不同高度的平均值及變異系數(shù)如表2、表3所示。各組織比量的變化幅度與周亮[18]研究歐美楊107楊不同生長(zhǎng)輪間的木材組織比量相似。由表10、表11可以看出毛白楊組織比量的變化不大，纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，約占65%左右，導(dǎo)管比量約為25%左右，木射線所占的比例較小。組織比量的徑向變異和軸向變異趨勢(shì)呈波動(dòng)性，整體變化較小，沿著一個(gè)數(shù)值擺動(dòng)。伐根嫁接后毛白楊生長(zhǎng)量?jī)?yōu)于萌生的毛白楊，其組織比量變化不大，可廣泛應(yīng)用于造紙業(yè)。

表10 兩種繁殖方法組織比量的徑向變異 %

表11 兩種繁殖方法組織比量的軸向變異 %

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)不同樹(shù)齡和不同樹(shù)高之間的伐根嫁接和萌蘗繁殖毛白楊的解剖性質(zhì)變化規(guī)律的研究，得出以下結(jié)論：培育方式對(duì)毛白楊微觀特性的徑向變異和軸向變異有不同程度的影響，但不改變木材微觀特性變異的一般規(guī)律。伐根嫁接毛白楊的纖維長(zhǎng)寬和導(dǎo)管長(zhǎng)寬略大于萌生的毛白楊，伐根嫁接毛白楊的微纖絲角和壁腔比略小。

纖維長(zhǎng)寬和導(dǎo)管長(zhǎng)寬的徑向變異從髓心向外迅速增加，而后趨于平緩；微纖絲角和壁腔比隨著樹(shù)齡的增加先減小后增大，隨后呈波動(dòng)性變化。組織比量整體變化趨勢(shì)不大。通過(guò)方差檢驗(yàn)，兩種繁殖方法毛白楊的纖維寬度和微纖絲角徑向變異規(guī)律差異顯著。軸向變異規(guī)律：纖維長(zhǎng)度和寬度隨著樹(shù)高的增加而減小，導(dǎo)管先增加后減小，壁腔比呈遞增趨勢(shì)，微纖絲角先減小后增加但是整體變化幅度較小。組織比量圍繞一個(gè)數(shù)值波動(dòng)，整體變化較小。不同高度的伐根嫁接和自然萌生毛白楊之間的纖維長(zhǎng)度和導(dǎo)管長(zhǎng)度差異顯著。

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Anatomical Properties of Stump GraftingPopulustomentosa/

Xu Jing, Huang Dazhuang, Wen Jing

(Agricultural University of Heibei, Baoding 071000, P. R. China);

Wang Lihua

(Forestry Survey and Design Institute of Heibei)//Journal of Northeast Forestry University.-2014,42(8).-82～85，89

A comprehensive analysis on the anatomical properties and their variation patterns between stump graftingPopulustomentosaand sprouting reproductionPopulustomentosawere conducted. The cultivation methods exited different effects about radial variation and axial variation in anatomical properties ofPopulustomentosa. Compared with sprouting reproductionPopulustomentosa, stump grafting trees owned higher fiber length and width, higher vessel length and width, lower microfibrillar angle and wall to lumen ratio, and there were fewer differences within tissue proportion. There were an initially rapid and then gentle increase of fiber length and width, vessel length and width from heart-centre to outward, at last tended to stable. While microfibrillar angle and wall to lumen ratio gradually decreased and then changes in volatility. Tissue proportion exited some changes. The axial variation showed a decrease of fiber length and width with tree height increasing, while wall to lumen ratio increased. Vessel length and width increased and then decreased. Microfibrillar angle decreased first and then increased but changed generally little. Tissue proportion was based on a numerical wave. The variance verification showed there were significant differences in the radial variation of fiber width and microfibrillar angle. There were also significant differences in fiber length and vessel length with different tree height.

Stump grafting; Sprouting reproduction;Populustomentosa; Anatomical properties

徐晶，女，1987年8月生，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，碩士研究生。

2013年10月25日。

S718.4

責(zé)任編輯：戴芳天。