濕地松和加勒比松木材年輪特征和基本密度的比較研究

黎小誼 陳衛(wèi)國(guó)

（1. 廣西壯族自治區(qū)國(guó)有維都林場(chǎng)，廣西 來(lái)賓 546100；2. 廣西壯族自治區(qū)國(guó)有欽廉林場(chǎng)，廣西 欽州 535003）

人工林短期集約經(jīng)營(yíng)和定向培育是解決工業(yè)用材不足的重要舉措。同時(shí)，市場(chǎng)對(duì)工業(yè)用材的需求不僅在數(shù)量上，對(duì)品質(zhì)的要求也越來(lái)越高。為此，我國(guó)引種了若干國(guó)外速生樹(shù)種，其中松類具代表性的有濕地松（Pinus elliottii）和加勒比松（Pinus caribaea）。濕地松原產(chǎn)美國(guó)，它適應(yīng)性強(qiáng)、育苗造林容易、早期生長(zhǎng)迅速、產(chǎn)脂量大、抗病能力較強(qiáng)，可做紙漿材和建筑材，廣泛種植于我國(guó)的熱帶和亞熱帶地區(qū)。加勒比松原產(chǎn)中美洲，它適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)迅速、抗風(fēng)能力強(qiáng)、可做紙漿材和建筑材，也可生產(chǎn)松脂，大多種植于我國(guó)的熱帶和南亞熱帶地區(qū)。國(guó)外引進(jìn)樹(shù)種要根據(jù)我國(guó)造林地和自身生長(zhǎng)特點(diǎn)進(jìn)行選育。2種松樹(shù)都是我國(guó)引種較為成功的國(guó)外樹(shù)種，短周期定向培育技術(shù)比較成熟，但也不乏低產(chǎn)林分，沒(méi)能充分發(fā)揮其樹(shù)種優(yōu)勢(shì)。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)濕地松和加勒比松的研究主要集中在雜交[1-3]、松脂特性[4-5]、土壤分析[6-7]、紙漿[8-9]、造林技術(shù)等方面[10-11]。其中濕地松的材性分析研究也比較多[12-14]，但加勒比松材性分析鮮見(jiàn)報(bào)道，2種松樹(shù)材性的比較研究更少。潘志剛等[15-16]比較了加勒比松和濕地松之間的年輪寬度、晚材率和木材基本密度，結(jié)果顯示年輪寬度差異不顯著，晚材率差異顯著，濕地松的密度大于加勒比松。有研究顯示，加勒比松的密度大于濕地松[17]。由于2種松樹(shù)的原產(chǎn)地不同，國(guó)外對(duì)其在同一種植環(huán)境下的比較研究不多。材性研究結(jié)果顯示，加勒比松的密度明顯大于濕地松[18]，力學(xué)性能差異不顯著[19]。本研究以相同立地條件下的濕地松和加勒比松為研究對(duì)象，通過(guò)比較不同徑級(jí)的方法，對(duì)年輪寬度、晚材率、徑向變化和木材基本密度進(jìn)行針對(duì)性分析，為2種松樹(shù)的高效用材提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究地在廣西北海市合浦縣，位于東經(jīng)109°16′，北緯21°33′，平均海拔30 m，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。年均氣溫為23.6 ℃，年降雨量2 030.4 mm，常年日照充足，熱量充沛，無(wú)霜期。試驗(yàn)林是實(shí)生種子園，1992年?duì)I造，最初種植密度為3 m×4 m，現(xiàn)植株間距不小于8 m×8 m。面積一共是13.4 hm2，其中濕地松占8.04 hm2，加勒比松占5.36 hm2。濕地松和加勒比松以1.34 hm2為單位分別設(shè)6個(gè)重復(fù)和4個(gè)重復(fù)。

1.2 研究方法

在立木保存量平均的1個(gè)重復(fù)里選取不同徑級(jí)的立木。用Φ12 mm的生長(zhǎng)錐在立木樹(shù)高1.3 m的南面位置鉆取1根樹(shù)皮至髓心的完整木芯，置于塑料管，密封，編號(hào)。根據(jù)參考文獻(xiàn)[20]，測(cè)定木材年輪寬度和晚材率。木芯以7 a為1個(gè)單位進(jìn)行分段，并對(duì)各個(gè)分段的木芯采用最大飽和含水量法測(cè)定木材基本密度。用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 年輪寬度和晚材率比較

由表1可知，除了20～22徑級(jí)樹(shù)高以外，加勒比松的胸徑和樹(shù)高均高于濕地松。林地立木徑級(jí)情況顯示濕地松22徑級(jí)以下立木多于加勒比松，32徑級(jí)以上立木少于加勒比松。

由圖1可知，前3 a加勒比松生長(zhǎng)速度略快于濕地松，第4年開(kāi)始濕地松的生長(zhǎng)速度超過(guò)加勒比松，第5～6年輪差異最大。第11年開(kāi)始加勒比松的生長(zhǎng)持平或慢慢超過(guò)濕地松的生長(zhǎng)。方差分析結(jié)果顯示，2種松樹(shù)所有徑級(jí)的年輪寬度均未達(dá)到差異顯著水平。第8年2種松樹(shù)的年輪寬度有3～4年的反彈，這是人為干預(yù)（施肥）導(dǎo)致的結(jié)果。晚材率近髓心處最低，前10 a晚材率升高迅速，10 a后晚材率開(kāi)始相對(duì)穩(wěn)定。2種松樹(shù)的晚材率差異較明顯，20～22徑級(jí)和28～30徑級(jí)達(dá)到了差異顯著水平（P＜0.05），24～26徑級(jí)、32～34徑級(jí)和全徑級(jí)達(dá)到了差異極顯著水平（P＜0.01），這與其他研究結(jié)果一致[16]。32～34徑級(jí)的年輪寬度和晚材率數(shù)據(jù)起伏較大，這是由于少量試件導(dǎo)致的結(jié)果。

圖1 不同徑級(jí)年輪寬度和晚材率徑向變化趨勢(shì)Fig. 1 Radial variation trend of ring width and latewood ratio in different diameter classes

利用最簡(jiǎn)單的晚材率來(lái)判斷幼齡材，即晚材率連續(xù)2 a超過(guò)50%就認(rèn)為是過(guò)渡樹(shù)齡[21-22]。由表2可知，2種松樹(shù)晚材率連續(xù)2 a超過(guò)50%的樹(shù)齡各不相同，且徑級(jí)越小，幼齡材的比例越大。

表2 濕地松和加勒比松幼齡材統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)Table 2 Juvenile data of P. elliottii and P. caribaea

2.2 木材基本密度比較

由圖2可知，濕地松和加勒比松的木材基本密度自髓心逐漸升高。不同徑級(jí)不同年輪段之間木材基本密度的差異均沒(méi)有達(dá)到顯著水平。濕地松1～7年輪段木材基本密度小于加勒比松，8～19年輪段大于加勒比松。2種松樹(shù)全徑級(jí)全年輪段的平均木材基本密度基本持平，加勒比松略大于濕地松（表3）。

表3 各個(gè)年輪段木材基本密度Table 3 Wood basic density of each ring segment

圖2 各個(gè)徑級(jí)年輪段木材基本密度徑向變化趨勢(shì)Fig. 2 Radial variation trend of wood basic density in different diameter classes

3 結(jié)論與討論

濕地松和加勒比松作為我國(guó)引種較為成功的2種國(guó)外松樹(shù)，其高效應(yīng)用和定向培育很重要，鑒于此本研究比較了2種松樹(shù)的年輪特征和木材基本密度。年輪寬度的徑向變異結(jié)果顯示濕地松3 a之后的生長(zhǎng)明顯快于加勒比松，前10 a年輪寬總和大于加勒比松。后9 a加勒比松持平或趕超濕地松的生長(zhǎng)，加勒比松的年輪寬度總和略大于濕地松。說(shuō)明在該立地條件下，10年生濕地松的生長(zhǎng)快于加勒比松，19年生濕地松的生長(zhǎng)落后加勒比松，即2種松樹(shù)的生長(zhǎng)速度明顯不同。2種松樹(shù)晚材率近髓心處最低，前10 a晚材率升高迅速，10 a后晚材率開(kāi)始相對(duì)穩(wěn)定。濕地松的晚材率明顯高于加勒比松，不同徑級(jí)的晚材率都達(dá)到了差異顯著水平。從晚材率的角度判斷，濕地松進(jìn)入成熟材早于加勒比松。2種松樹(shù)幼齡材的晚材率大小基本持平，濕地松成熟材的晚材率平均是72%，加勒比松是54%。雖然生長(zhǎng)環(huán)境一樣，但是2種松樹(shù)年輪寬度和晚材率的差異非常明顯。

濕地松和加勒比松不同徑級(jí)不同年輪段之間木材基本密度均沒(méi)有達(dá)到差異顯著水平。加勒比松的全徑級(jí)全年輪段的木材基本密度略大于濕地松。影響木材密度的指標(biāo)很多，大致可分為外部因素和自身因素。由于林地的立地條件、種植密度、撫育等外部因素基本相等，所以本研究只考慮自身因素，即幼齡材、晚材率、管胞形態(tài)等。確定2種松樹(shù)的幼齡材與成熟材的過(guò)渡樹(shù)齡是比較困難的，且各個(gè)參考指標(biāo)得出的結(jié)果也不同[23-24]。晚材率判斷結(jié)果顯示濕地松的過(guò)渡樹(shù)齡是5～6 a，濕地松是7～8 a。有研究發(fā)現(xiàn)幼齡材與成熟材的密度差異在10%左右[22,25]。加勒比松1～7 a與8～14 a的密度差異除了20～22 a以外基本都在10%以上，而濕地松這2個(gè)年輪段的密度差異在18%以上。即密度數(shù)據(jù)也表明濕地松的過(guò)渡樹(shù)齡要早于加勒比松。濕地松徑向幼齡材的比例是40%，加勒比松是50%，但加勒比松密度高于濕地松。幼齡材晚材率基本相同，成熟材晚材率相差18%。濕地松成熟材的密度大于加勒比松，與其晚材率的趨勢(shì)大致相同。全徑級(jí)濕地松的晚材率明顯高于加勒比松，但是全徑級(jí)密度低于加勒比松。說(shuō)明幼齡材和晚材率在不同松樹(shù)間可以作為判斷密度的參考指標(biāo)，但不能作為決定性指標(biāo)直接進(jìn)行比較。

林木的生長(zhǎng)和材性特點(diǎn)是多個(gè)指標(biāo)綜合作用的結(jié)果，包括生物、土壤、光照、水分等因素都會(huì)對(duì)其有一定的影響。濕地松和加勒比松能適宜與其原產(chǎn)地很不相同的生態(tài)條件，但其生長(zhǎng)會(huì)與原產(chǎn)地有不同程度的差異，所以根據(jù)林木自身生長(zhǎng)特點(diǎn)適地適樹(shù)很關(guān)鍵。從林地立木情況可以看出加勒比松30徑級(jí)以上的單株多于濕地松，而且加勒比松后期持續(xù)生長(zhǎng)勢(shì)好于濕地松。從幾個(gè)材性分析可以看出，加勒比松年輪寬度和晚材率的徑向變異相對(duì)于濕地松平穩(wěn)，加勒比松木材基本密度高于濕地松，且變化幅度也明顯小于濕地松。這些特點(diǎn)都有利于尺寸穩(wěn)定性、干燥性能和后期的加工，所以從用材的角度出發(fā)，加勒比松比濕地松有更好的優(yōu)勢(shì)。