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 陳衛國

（1. 廣西壯族自治區國有維都林場，廣西 來賓 546100；2. 廣西壯族自治區國有欽廉林場，廣西 欽州 535003）

人工林短期集約經營和定向培育是解決工業用材不足的重要舉措。同時，市場對工業用材的需求不僅在數量上，對品質的要求也越來越高。為此，我國引種了若干國外速生樹種，其中松類具代表性的有濕地松（Pinus elliottii）和加勒比松（Pinus caribaea）。濕地松原產美國，它適應性強、育苗造林容易、早期生長迅速、產脂量大、抗病能力較強，可做紙漿材和建筑材，廣泛種植于我國的熱帶和亞熱帶地區。加勒比松原產中美洲，它適應性強、生長迅速、抗風能力強、可做紙漿材和建筑材，也可生產松脂，大多種植于我國的熱帶和南亞熱帶地區。國外引進樹種要根據我國造林地和自身生長特點進行選育。2種松樹都是我國引種較為成功的國外樹種，短周期定向培育技術比較成熟，但也不乏低產林分，沒能充分發揮其樹種優勢。

目前國內對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報道，2種松樹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種松樹的原產地不同，國外對其在同一種植環境下的比較研究不多。材性研究結果顯示，加勒比松的密度明顯大于濕地松[18]，力學性能差異不顯著[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象，通過比較不同徑級的方法，對年輪寬度、晚材率、徑向變化和木材基本密度進行針對性分析，為2種松樹的高效用材提供參考依據。

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109°16′，北緯21°33′，平均海拔30 m，屬亞熱帶海洋性季風氣候。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，無霜期。試驗林是實生種子園，1992年營造，最初種植密度為3 m×4 m，現植株間距不小于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6個重復和4個重復。

1.2 研究方法

在立木保存量平均的1個重復里選取不同徑級的立木。用Φ12 mm的生長錐在立木樹高1.3 m的南面位置鉆取1根樹皮至髓心的完整木芯，置于塑料管，密封，編號。根據參考文獻[20]，測定木材年輪寬度和晚材率。木芯以7 a為1個單位進行分段，并對各個分段的木芯采用最大飽和含水量法測定木材基本密度。用SPSS 19.0軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 年輪寬度和晚材率比較

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

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

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

利用最簡單的晚材率來判斷幼齡材，即晚材率連續2 a超過50%就認為是過渡樹齡[21-22]。由表2可知，2種松樹晚材率連續2 a超過50%的樹齡各不相同，且徑級越小，幼齡材的比例越大。

表2 濕地松和加勒比松幼齡材統計數據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。不同徑級不同年輪段之間木材基本密度的差異均沒有達到顯著水平。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種松樹全徑級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 各個年輪段木材基本密度Table 3 Wood basic density of each ring segment

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

3 結論與討論

濕地松和加勒比松作為我國引種較為成功的2種國外松樹，其高效應用和定向培育很重要，鑒于此本研究比較了2種松樹的年輪特征和木材基本密度。年輪寬度的徑向變異結果顯示濕地松3 a之后的生長明顯快于加勒比松，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，加勒比松的年輪寬度總和略大于濕地松。說明在該立地條件下，10年生濕地松的生長快于加勒比松，19年生濕地松的生長落后加勒比松，即2種松樹的生長速度明顯不同。2種松樹晚材率近髓心處最低，前10 a晚材率升高迅速，10 a后晚材率開始相對穩定。濕地松的晚材率明顯高于加勒比松，不同徑級的晚材率都達到了差異顯著水平。從晚材率的角度判斷，濕地松進入成熟材早于加勒比松。2種松樹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%。雖然生長環境一樣，但是2種松樹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不同年輪段之間木材基本密度均沒有達到差異顯著水平。加勒比松的全徑級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、管胞形態等。確定2種松樹的幼齡材與成熟材的過渡樹齡是比較困難的，且各個參考指標得出的結果也不同[23-24]。晚材率判斷結果顯示濕地松的過渡樹齡是5～6 a，濕地松是7～8 a。有研究發現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個年輪段的密度差異在18%以上。即密度數據也表明濕地松的過渡樹齡要早于加勒比松。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，與其晚材率的趨勢大致相同。全徑級濕地松的晚材率明顯高于加勒比松，但是全徑級密度低于加勒比松。說明幼齡材和晚材率在不同松樹間可以作為判斷密度的參考指標，但不能作為決定性指標直接進行比較。

林木的生長和材性特點是多個指標綜合作用的結果，包括生物、土壤、光照、水分等因素都會對其有一定的影響。濕地松和加勒比松能適宜與其原產地很不相同的生態條件，但其生長會與原產地有不同程度的差異，所以根據林木自身生長特點適地適樹很關鍵。從林地立木情況可以看出加勒比松30徑級以上的單株多于濕地松，而且加勒比松后期持續生長勢好于濕地松。從幾個材性分析可以看出，加勒比松年輪寬度和晚材率的徑向變異相對于濕地松平穩，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。這些特點都有利于尺寸穩定性、干燥性能和后期的加工，所以從用材的角度出發，加勒比松比濕地松有更好的優勢。