材脂兼用的马尾松木材材性研究文献综述

 2022-08-10 02:08

文献综述

马尾松是我国南方重要的用材树种,也是人工林培育的重要树种,其生长速度快,适应性强。马尾松不仅是松脂等林产化工原料的重要来源,还能够用于人造板产品的生产和纸浆造纸工业。研究无性系马尾松的材性对马尾松人工林培育及其高效加工利用具有很大的意义。已有的研究成果表明,对于马尾松的无性系木材材性及其遗传育种的研究有一定的突破,但其研究仍不充分。为了使人们对马尾松无性系木材的材性有进一步了解,通过对无性系马尾松木材基本性质的测定,从而选择易培育、材性优良的马尾松树种,为马尾松的定向培育和马尾松木材的加工利用提供理论基础和科学依据,对马尾松无性系人工林的培育具有重大意义。

  1. 对马尾松木材密度的研究

我国目前对松树材性的研究主要集中在对落叶松、湿地松、樟子松等短周期工业用材上,主要研究其基本密度、年轮宽度、纤维形态等。木材基本密度是林木品质和材性遗传改良研究中的重要指标之一。在对木材密度这一指标的研究中,ZOBEL 等[1]指出:木材密度的微小变化 (plusmn;0.04 g·cm-3) 将致使每公顷干物质产量发生巨大变化。可见木材密度这一物理性质木材材性的影响之大。该研究表明:木材基本密度的均值为0.461g·cm-3,在0.350~0.636 g·cm-3内变异。木材基本密度在产地间和产地内无性系水平差异显著,且在产地内无性系水平存在较大的遗传改良潜力。在对无性系松树密度的研究中,Donaldso[2]等以辐射松为研究对象,对无性系木材密度的遗传情况进行研究。研究发现,木材密度在无性系间、无性系分株间和不同年轮上都存在显著差异,且无性系木材的密度有高度遗传性。肖晖[3]在对43个马尾松优树子代10年生时材性的研究中,得到木材密度在家系间差异显著的结果。

  1. 对马尾松管胞性状的研究

木材管胞的性状是马尾松作为纸浆材的重要影响因子,纤维长度对纸张的结构有很大的影响,而纤维的长度、宽度是相互关联的,研究纤维的长度、宽度及长宽比是很有必要的。

骆秀琴等[[reference3]][4]对人工林马尾松木材的材性变异进行了研究,其研究以木材基本密度和管胞长度为标准对幼龄材和成熟材进行划分,广西产人工林马尾松的成熟材和幼龄材的分解年龄为14-16a;通过研究马尾松解剖性质的径向变异得到成熟材的管胞长度、管胞宽度和晚材壁腔比高于幼龄材,且其方差分析的结果显示,管胞长度和宽度在幼龄材和成熟材间有显著或极显著差异。马尾松早材壁腔比近似直线,即壁腔比在成熟材和幼龄材间差异不显著。骆秀琴等[4]还在以上研究的基础上对马尾松主要材性指标间的相互关系进行了探究,结果表明:木材基本密度与管胞长度、管胞宽度、射线比量 、树脂道比量、胞壁率表现为显著的正相关关系, 而与管胞比量表现为显著的负相关关系。这说明木材的材性指标是具有有一定的相关性的。

尹焕焕等[5]从浙江省姥山林场34年生马尾松的无性系试验林中,选出产自5个不同产地的50个无性系样本为研究对象,通过测量其木材基本密度、纤维长度、纤维宽度和纤维长宽比,对样本数据通过线性模型进行方差分析,分析结果表明:木材的基本密度和纤维形态在产地间和产地内的无性系间均存在显著(P<0.01)或极显著(P<0.001)差异。其中,木材基本密度、纤维长度和纤维长宽比变异存在于产地内无性系间,占变异总量的19.37%~28.26%;纤维宽度的遗传变异现象主要存在于产地间,占变异总量的 45.57%。木材基本密度与纤维长度、纤维长宽比存在极显著(P<0.001)现象和遗传负相关现象,与纤维宽度的相关性则不显著(P>0.05)。纤维形态的相关指标在幼龄—成熟期呈极显著(P<0.001) 的遗传正相关,而木材基本密度在幼龄—成熟期的相关性不显著(P>0.05)。运用数学方法分析揭示其遗传变异的规律,并采用独立选择标准法进行选优。该研究对马尾松性状的改良给出了基本密度、纤维长度、纤维长宽比3个性状在改良过程中应注重产地内优树的选择,而纤维宽度通过产地间选择能达到较好的改良效果的结论,为马尾松管胞性状的改良给出了新的方向。因为马尾松管胞的性状在幼龄—成熟期的相关性极强,故可将其作为材性的早期选择指标。

樊民亮[6] 研究发现马尾松在家系间和无性系间管胞长度与管胞宽度相关性达到了显著水平而管胞长度、宽度以及长宽比在半同胞家系和无性系间的亲子相关性不显著。但周志春等[7]研究得出管胞长度在马尾松自由授粉家系间差异很小。杨宗武等 [8]研究发现,在个体水平上,马尾松的纤维长度、宽度、长宽比的差异较大,而在家系水平上各性状村子的差异较小。因此,松树木材的纤维长度、宽度和长宽比在个体水平上变异较大,而其在家系水平上变异较小。

徐慧兰等 [9]针对马尾松管胞特征和其力学性质的相关性做出了研究,通过相关分析和回归分析研究了它们之间的具体相关性,并导出了预测模型。结果表明,长宽比和壁腔比,长宽比和柔性系数在 1~14 a 年轮段相关性显著或极显著,15~22 a 年轮段的相关性没有达到显著水平。壁腔比和柔性系数的相关性在整个年轮段都极显著。研究结果表明,物理力学性质指标与长宽比和壁腔比的相关性都极显著。其中壁腔比与几个材性指标的相关系数最高,说明几个材性与壁厚和腔径的大小关系最为密切。长宽比和壁腔比都和几个材性指标正相关,柔性系数是负相关。可以判断,马尾松长宽比越高,壁腔比越高,材性指标就越大。通过研究管胞特征对马尾松的物理力学性能进行了预测,用木材管胞的性状预测木材的力学性质,其预测结果并不是很精确,但是可以证明木材管胞的性状的确极大地影响了木材的物理力学性质。

卢翠香等 [10]应用定量解剖的方法对人工林马尾松的管胞形态进行了研究,该研究通过控制变量的方法对管胞性状的变化规律进行研究,研究发现,自髓心向外,管胞长度及管胞长宽比随树龄的增加开始迅速增加,第14年达到峰值,此后再逐渐减小或保持平稳;管胞宽度、管胞双壁厚随着树龄的增加而增加;早材管胞的壁腔比和腔径比随着树龄的增加无明显变化,晚材管胞壁腔比随着树龄的增加而增加,而晚材管胞腔径比随着树龄的增加而减小。在径向方向上,管胞长度、管胞长宽比、管胞宽度变异相似,自基部沿树干向上先增大,到达一定高度后又减小。管胞双壁厚基本随树干高度的增加而减小。早材管胞的壁腔比和腔径比在径向上基本保持不变,晚材管胞的壁腔比和腔径比在不同树高部位没有明显的变化规律。以树龄为自变量,管胞形态特征为因变量,一元线性回归分析的结果显示:管胞宽度、双壁厚、晚材壁腔比、晚材腔径比与年轮的相关性均达到极显著水平。管胞长度、晚材长宽比与年轮的相关性到显著水平。早材管胞的长宽比、壁腔比、腔径比与年轮的相关性均不显著。以树高为自变量,管胞形态特征为因变量,作一元线性回归分析,早材管胞的长度、双壁厚与其树干高度的相关性到显著水平。而其他指标与其树干高度的相关性均不显著。

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