不同地區(qū)光皮樺木材纖維形態(tài)特征的研究*

梅愛君 徐衛(wèi)南 童再康 俞友明 蔡鈴瀟

（1.臨安市林業(yè)局，浙江臨安 311300；2.浙江農林大學，臨安 311300）

不同地區(qū)光皮樺木材纖維形態(tài)特征的研究*

梅愛君1徐衛(wèi)南1童再康2俞友明2蔡鈴瀟1

（1.臨安市林業(yè)局，浙江臨安 311300；2.浙江農林大學，臨安 311300）

對不同地區(qū)光皮樺的木材纖維形態(tài)特征進行測定分析，結果表明：6個地區(qū)中以慶元地區(qū)的光皮樺纖維特征最具優(yōu)勢，光皮樺木纖維長度1 884.38μm，寬度32.65 μm，雙壁厚13.16 μm，壁腔比0.41，腔徑比0.59，長寬比59.55；且不同地區(qū)光皮樺的木纖維長度、寬度、雙壁厚、長寬比均存在明顯差異，只有壁腔比和腔徑比兩項指標在不同地區(qū)間差異不大。

光皮樺；纖維形態(tài)

光皮樺（Betula luminifera）又名亮葉樺，為樺木科（Betulaceae）樺木屬（Betula）落葉喬木，屬我國特有的優(yōu)良速生珍貴用材樹種[1-2]，是實木地板、家具的優(yōu)質用材，現(xiàn)已成為我國南方山區(qū)營建珍貴用材人工林的重要樹種，也是皖南山區(qū)林業(yè)產業(yè)和林種、樹種結構調整的重點之一。迄今為止，對光皮樺的材性研究尚未見報道。本文對光皮樺的各項木纖維形態(tài)特征及物理性質進行了測試分析，為其今后的合理利用及資源開發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試材取自福建、江西、貴州、廣西、臨安、慶元等六地區(qū)，用生長錐采集試驗用光皮樺樹株木芯，每個地區(qū)采樣3株木芯，且要求無節(jié)、無腐朽樹株作為纖維形態(tài)特征研究的對象材料。

1.2 試驗方法

1.2.1 木材細胞離析

采用硝酸-氯酸鉀法，即Schaltze法[3]。試驗方法：①將試件劈成火柴桿大小規(guī)格，放入試管中，注水至淹沒試件為度；然后將試管放入水浴鍋中加熱煮沸，以排除其中的空氣，至試樣全部下沉為止。②將試管中的水倒出，加入30%的硝酸，再放入水浴鍋中煮至有淡黃色氣體逸出；再加少許氯酸鉀后在水浴鍋中繼續(xù)煮，待試樣變成白色時，倒去試管中的硝酸液體。③待水冷卻后，以水沖洗數(shù)次，至無酸為止。④注水于試管中，用手指按住試管口用力振蕩，使試樣木材細胞被分離，成為木漿。

1.2.2 纖維觀察

將離析好的木漿染色，制作成玻片，纖維長度在放大4倍的光學顯微鏡下測量100根，纖維寬度和腔徑在放大40倍的光學顯微鏡下測量50根。采用SPSS、Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理及分析。

2 結果與分析

不同地區(qū)光皮樺木材纖維形態(tài)特征參數(shù)見表1。

2.1 木纖維長度

研究和實踐表明，在造紙生產中，纖維長度大，不僅能提高紙張的撕裂度，而且有利于提高紙張的抗拉強度、耐破度和耐折度，因此，纖維長度是衡量造紙用材優(yōu)劣的重要因子之一[4]。從表1中得知，慶元地區(qū)的光皮樺纖維長度最長，而貴州地區(qū)的光皮樺纖維長度最短；根據(jù)木材解剖分子分級規(guī)定[4]，廣西、臨安、貴州三地區(qū)的屬中等（900～1 600 μ m），而慶元、福建、江西三地區(qū)的屬長纖維（≥1600μ m）。

2.1.1 不同地區(qū)的光皮樺木纖維長度方差分析

不同地區(qū)光皮樺的木纖維長度分別為：慶元1 884.38 μ m，江西1 689.02 μ m，福建1 652.41 μ m，廣西1 569.66 μ m，臨安1 412.55 μ m，貴州1 111.86 μ m。通過不同地區(qū)的光皮樺木纖維長度方差分析（表2）可以看出，在α=0.05水平上，地理區(qū)位對光皮樺木纖維長度有顯著影響。

表1 不同地區(qū)光皮樺木纖維形態(tài)特征參數(shù)

表2 不同地區(qū)光皮樺木纖維各項特征方差分析

2.1.2 不同地區(qū)光皮樺木材纖維長度頻率分布

按照200 μ m的間距，對木纖維長度頻率進行統(tǒng)計，結果(圖1)可知，不同地區(qū)的木纖維長度的分布不同，福建地區(qū)，木纖維長度主要集中在1 300～1 900 μ m，占總頻數(shù)的70%，最大頻率出現(xiàn)在1 500～1 900 μ m；廣西地區(qū)，木纖維長度主要集中在1 300～1 900 μ m，占總頻數(shù)的72%，最大頻率出現(xiàn)在1 500～1 700 μ m；貴州地區(qū)，木纖維長度主要集中在900～1 300 μ m，占總頻數(shù)的80%，最大頻率出現(xiàn)在900～1 100 μ m；江西地區(qū)，木纖維長度主要集中在1 300～2 100 μ m，占總頻數(shù)的80%，最大頻率出現(xiàn)在1 500～1 700 μ m；臨安地區(qū)，木纖維長度主要集中在1 100～1 700 μ m，占總頻數(shù)的77%，最大頻率出現(xiàn)在1 300～1 500 μ m；慶元地區(qū)，木纖維長度主要集中在≥1 500 μ m，占總頻數(shù)的75%，最大頻率出現(xiàn)在1 900～2 100 μ m。

圖1 不同地區(qū)光皮樺木纖維長度分布

2.2 木纖維寬度

纖維寬度對制漿、造紙及紙張性能也有一定的影響，一般腔大、壁薄的纖維對紙張成型及纖維交織有利，而壁厚腔小的纖維撕裂強度較高[5]。

2.2.1 不同地區(qū)光皮樺木纖維寬度方差分析

不同地區(qū)光皮樺的木纖維寬度分別為：慶元32.65 μ m，江西31.13 μ m，福建29.64 μ m，廣西29.15 μ m，臨安26.85 μ m，貴州26.07 μ m。通過方差分析（表2）可以看出，在α=0.05水平上，不同區(qū)位對光皮樺木纖維寬度存在顯著影響。

2.2.2 不同地區(qū)的木纖維寬度頻率分布

按照5 μ m的間距對木纖維寬度頻率進行統(tǒng)計，結果(圖2)可知，不同地區(qū)木纖維寬度的分布不同；福建地區(qū)木纖維寬度主要集中在20～40 μ m，占總頻數(shù)的95%，最大頻率出現(xiàn)在25～30 μ m；廣西地區(qū)，木纖維寬度主要集中在25～35 μ m，占總頻數(shù)的75%，最大頻率出現(xiàn)在25～30 μ m；貴州地區(qū)，木纖維寬度主要集中在20～30 μ m，占總頻數(shù)的85%，最大頻率出現(xiàn)在25～30 μ m；江西地區(qū)，木纖維寬度主要集中在25～35 μ m，占總頻數(shù)的70%，最大頻率出現(xiàn)在30～35 μ m；臨安地區(qū)，木纖維寬度主要集中在20～35 μ m，占總頻數(shù)的95%，最大頻率出現(xiàn)在25～30 μ m；慶元地區(qū)，木纖維寬度主要集中在25～40 μ m，占總頻數(shù)的90%，最大頻率出現(xiàn)在30～35μ m。

圖2 不同地區(qū)光皮樺木纖維寬度分布

2.3 木纖維雙壁厚

纖維壁厚不僅關系到紙張強度，也是木材質量、基本密度和強度性質的物質基礎[6]。纖維雙壁厚的大小對制漿的影響很大，纖維壁厚形成的紙張組織蓬松而多孔，撕裂度大而引力與爆破因子下降；纖維壁薄則具有很強的張力，紙張耐折[7]。

2.3.1 不同地區(qū)的光皮樺木纖維雙壁厚方差分析

不同地區(qū)光皮樺的木纖維雙壁厚分別為：慶元13.16 μ m，江西12.36 μ m，福建11.39 μ m，廣西11.96 μ m，臨安10.78 μ m，貴州9.59 μ m。通過方差分析（表2）可以看出，在α=0.05水平上，不同區(qū)位對光皮樺木纖維雙壁厚存在顯著影響。

2.3.2 不同地區(qū)光皮樺木纖維雙壁厚頻率分布

按照2 μ m的間距對木纖維雙壁厚頻率進行統(tǒng)計，結果（圖3）可以看出，不同地區(qū)的木纖維雙壁厚的分布不同；福建地區(qū)，木纖維雙壁厚主要集中在8～14 μ m，占總頻數(shù)的80%，最大頻率出現(xiàn)在10～12 μ m；廣西地區(qū)，木纖維雙壁厚主要集中在8～16 μ m，占總頻數(shù)的95%，最大頻率出現(xiàn)在10～12 μ m；貴州地區(qū)，木纖維雙壁厚主要集中在＜12 μ m，占總頻數(shù)的95%，最大頻率出現(xiàn)在8～10 μ m；江西地區(qū)，木纖維雙壁厚主要集中在8～16 μ m，占總頻數(shù)的85%，最大頻率出現(xiàn)在10～12 μ m；臨安地區(qū)，木纖維雙壁厚主要集中在8～14 μ m，占總頻數(shù)的90%，最大頻率出現(xiàn)在10～12 μ m；慶元地區(qū)，木纖維雙壁厚主要集中在10～16 μ m，占總頻數(shù)的82%，最大頻率出現(xiàn)在12～14 μ m。

圖3 不同地區(qū)光皮樺木纖維雙壁厚分布

2.4 木纖維壁腔比

纖維壁腔比是纖維雙壁厚與腔徑之比，它的大小影響紙張性能。壁腔比小的管胞，打漿時容易崩解、帚化，管胞間結合緊密，制成的紙張強度大[8]。

2.4.1 不同地區(qū)光皮樺木纖維壁腔比方差分析

不同地區(qū)的光皮樺的木纖維壁腔比分別為：慶元0.41，江西0.40，福建0.39，廣西0.42，臨安0.40，貴州0.37。通過方差分析（表2）可以看出，在α=0.05水平上，不同區(qū)位對光皮樺木纖維壁腔比存在顯著影響。

2.4.2 不同地區(qū)木纖維壁腔比頻率分布

按照0.1的間距，對木纖維壁腔比頻率進行統(tǒng)計，結果（圖4）可知，不同地區(qū)的木纖維壁腔比基本一致。木纖維壁腔比主要集中在0.3～0.5，占總頻數(shù)均在80%以上，最大頻率出現(xiàn)在0.3～0.4。

圖4 不同地區(qū)光皮樺木纖維壁腔比分布

2.5 木纖維腔徑比

纖維腔徑比是纖維腔徑與纖維寬度之比，它的大小也會影響到紙張性能。

2.5.1 不同地區(qū)光皮樺木纖維腔徑比方差分析

不同地區(qū)光皮樺的木纖維腔徑比分別為：慶元0.59，江西0.60，福建0.62，廣西0.58，臨安0.60，貴州0.63。通過方差分析（表2）可以看出，在α=0.05水平上，不同區(qū)位對光皮樺木纖維腔徑比存在顯著影響。

2.5.2 不同地區(qū)的木纖維腔徑比頻率分布

按照0.1的間距，對木纖維腔徑比頻率進行統(tǒng)計，結果(圖5)可知，不同地區(qū)光皮樺木纖維腔徑比的分布基本一致，主要集中在0.5～0.7，占總頻數(shù)均在80%以上，最大頻率出現(xiàn)在0.6～0.7。

圖5 不同地區(qū)光皮樺木纖維腔徑比分布

2.6 木纖維長寬比

纖維長寬比是纖維長度與纖維寬度之比[9]。長寬比是一項僅次于纖維長度的十分重要的纖維形態(tài)指標，評價一個樹種纖維是否適合于造紙，不僅需要了解它的長度、寬度、壁厚的變幅、平均值等因子，而且需要明確其長寬比[10]。長寬比比值越大，打漿時纖維有較大的結合面積，紙漿撕裂指數(shù)高，成紙強度高；反之不宜打漿，造漿強度低[11]。

2.6.1 不同地區(qū)光皮樺木纖維長寬比方差分析

不同地區(qū)光皮樺的木纖維長寬比分別為：慶元59.55，江西55.18，福建54.37，廣西54.87，臨安54.16，貴州43.24。通過方差分析（表2）可以看出，在α=0.05水平上，不同區(qū)位對光皮樺木纖維長寬比存在顯著影響。

2.6.2 不同地區(qū)光皮樺木纖維長寬比頻率分布

按照10的間距，對木纖維長寬比頻率進行統(tǒng)計，結果(圖6)可知，不同地區(qū)光皮樺木纖維長寬比的分布不同。福建地區(qū)，木纖維長寬比主要集中在40～80，占總頻數(shù)的85%，最大頻率出現(xiàn)在50～60；廣西地區(qū)，木纖維長寬比主要集中在30～70，占總頻數(shù)的90%，最大頻率出現(xiàn)在60～70；貴州地區(qū)，木纖維長寬比主要集中在30～60，占總頻數(shù)的90%，最大頻率出現(xiàn)在30～40；江西地區(qū)，木纖維長寬比主要集中在30～80，占總頻數(shù)的85%，最大頻率出現(xiàn)在40～50；臨安地區(qū)，木纖維長寬比主要集中在30～70，占總頻數(shù)的90%，最大頻率出現(xiàn)在50～60；慶元地區(qū)，木纖維長寬比主要集中在40～80，占總頻數(shù)的90%，最大頻率出現(xiàn)在50～60。

3 結論

圖6 不同地區(qū)光皮樺木纖維長寬比分布

對不同地區(qū)的光皮樺纖維形態(tài)的測定和分析結果表明，不同地區(qū)光皮樺的木纖維長度、寬度、雙壁厚、長寬比均存在明顯差異，而木纖維的壁腔比與腔徑比差異不大。綜合來看，六大地區(qū)中以慶元地區(qū)的光皮樺纖維特征具有明顯優(yōu)勢，光皮樺木纖維長度1 884.38 μm，寬度32.65 μm，雙壁厚13.16 μm，壁腔比0.41，腔徑比0.59，長寬比59.55。慶元地區(qū)光皮樺的木纖維特征說明其較適合作為造紙生產的原料樹種。

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第1作者簡介：梅愛君（1973-），女，工程師，從事林業(yè)資源管理及林業(yè)技術推廣工作。

Study on Morphological Properties of Betula luminifera Wood Fiber for Different Regions

MEI Aijun
（Lin′an Forestry Bureau,ZhejiangLin′an311300）

The morphological properties of Betula luminifera for different regions wood fiber were determined and analyzed.The results showed that the morphological properties of Betula luminifera for Qingyuan region have advantages.Fiber length,width,wall thickness,ratio of wall thickness to cavity,cavity to width and length to width were 1 884.38 μ m,32.65 μ m,13.16 μ m,0.41,0.59,and 59.55 respectively. Besides,the fiber length,width,wall thickness and length to width were different in different regions.The fiber ratio of wall thickness to cavity and cavity to width were basically the same in different regions.

Betula luminifera;Fiber morphological

S792.159，S781.1

A

2017-02-15

（責任編輯：潘啟英）

*浙江省農業(yè)（林業(yè)）新品種選育重大科技專項（2016C02056-2）

1001-9499（2017）03-0020-05