香合歡木材解剖性質(zhì)研究

雷福娟，黃耀恒，王軍鋒，龍大軍，黃騰華

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西木材資源培育質(zhì)量控制工程技術(shù)研究中心 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧 530002；2.廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西柳州 545004）

香合歡（Albiziaodoratissima）為含羞草科（Mimosaceae）合歡屬落葉喬木，又名黑格，是珍貴的速生用材樹種和荒山綠化樹種；其樹高可達(dá)20 m 左右，胸徑可達(dá)60 cm[1-2]；其樹皮含12%～15%單寧，可作栲膠原料；其根可入藥，治療風(fēng)濕關(guān)節(jié)痛、跌打損傷、創(chuàng)傷出血、瘡癬和失眠等癥狀[3]。香合歡屬于硬合歡類木材，為重硬木材（密度0.68～0.82 g/cm3）；其木材心材顏色深，為栗褐色或巧克力色[1]；其木材耐腐抗蟲，干縮系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定性好，被廣泛稱為“東印度核桃木”[4]。用該木材加工而成的實(shí)木地板、實(shí)木家具和實(shí)木門等木制品，不僅耐腐、抗蟲，且能有效地防止開裂變形，因此香合歡在市場上備受青睞。

目前對香合歡的研究主要集中在培育技術(shù)和光合特性研究方面[5-8]，其木材解剖構(gòu)造方面的研究未見報(bào)道。木材的構(gòu)造是決定木材性質(zhì)的主要因素，也決定了木材的加工利用方向[9]。本研究通過對香合歡木材解剖特征的觀察測定，分析纖維組織比量、壁腔比和纖維長寬比等特性與造紙?jiān)闲枨蟮年P(guān)系，探討其細(xì)胞大小、數(shù)量和排列方式等與木材紋理圖案的關(guān)系及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用，以期為香合歡木材的開發(fā)與利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)用材由百色市古今家私工藝廠提供。香合歡樹齡為25年。選取3 根直徑25～30 cm、樹干通直、無明顯缺陷且具有代表性的原木作為試驗(yàn)用材。木材切片和離析片依據(jù)等距法進(jìn)行取樣[10]，從髓心向樹皮方向分成3等份，每等份1/2處取樣。

1.2 試驗(yàn)方法

采用水煮法將約為1 cm3木材試樣軟化，采用滑走切片機(jī)（Leica SM2400R）切取厚度約15 μm 的橫切面、弦切面和徑切面3 個切面，經(jīng)番紅染色、乙醇脫水、透明劑透明和封片等工序完成三切面制片[11]。

將木材制備成小細(xì)條（約火柴桿大?。萌腚x析液（冰醋酸和30%雙氧水1∶1 比例混合）中，水浴加熱至充分離析后制備離析片[11]。

采用尼康（Nikon）80i顯微鏡進(jìn)行觀察、拍照；采用圖像測量分析軟件（NIS-Elements D3.2）進(jìn)行測量。在離析片上對木纖維的長度、寬度和腔徑進(jìn)行測定，每個試樣分別隨機(jī)測量60 根纖維；在橫切面切片上對管孔分布密度、射線分布密度和管孔弦徑進(jìn)行測定，每個試樣測量60 次；在弦切面切片上對木射線寬度和高度進(jìn)行測定，每個試樣測量60 次。采用橫切面切片測量組織比量，在測量分析軟件上加載網(wǎng)形圖層（100個方格和121個方格交叉點(diǎn)），緩慢移動切片，按順序從左至右、從上至下選定視野拍照保存；采用計(jì)點(diǎn)法測量各細(xì)胞組織比量，每個試樣測量30次。分別計(jì)算各參數(shù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 解剖構(gòu)造特征

2.1.1 宏觀構(gòu)造特征

香合歡木材邊材和心材區(qū)別明顯，邊材為黃白至黃褐色；心材為深褐色、巧克力色，常有暗紅褐色條紋（圖1a～b）。木材有光澤，無特殊氣味和滋味；生長輪明顯；散孔材（圖1c）。管孔甚少，或甚少至少；稍大，肉眼下明顯；分布略均勻，每平方毫米2～4 個；單管孔及少數(shù)徑列復(fù)管孔。軸向薄壁組織肉眼下明顯。木射線稀至中，極細(xì)至略細(xì)，放大鏡下明顯，肉眼下射線斑紋可見（圖1b）。

圖1 香合歡木材宏觀構(gòu)造Fig.1 Macro structure of A.odoratissima wood

2.1.2 微觀構(gòu)造特征

香合歡木材導(dǎo)管組織比量為15%；導(dǎo)管橫切面為圓形及卵圓形；單管孔及少數(shù)徑列復(fù)管孔（2～4個），間或呈管孔團(tuán)；最大弦徑308 μm，平均207 μm，多數(shù)在115～298 μm 之間；樹膠豐富。導(dǎo)管分子單穿孔，圓形及卵圓形；穿孔板略平行及略傾斜。管間紋孔式互列，多角形紋孔口內(nèi)含，透鏡形。根據(jù)木材解剖特性分級標(biāo)準(zhǔn)[12]，香合歡木材管孔弦徑稍大（200～300 μm）。

香合歡木材軸向薄壁組織（圖2a）的組織比量為21%；呈環(huán)管束狀、翼狀、稀聚翼狀和輪界狀；菱形晶體數(shù)多（圖2b）。

木纖維為造紙及纖維板等人造板生產(chǎn)的主要原料，其基本形態(tài)特征是評價紙張和人造板產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)[1]。香合歡木材纖維組織比量為51%；木纖維長度為1 006～1 436 μm，平均值為1 176 μm。根據(jù)木纖維長度分級標(biāo)準(zhǔn)[13]，纖維長度屬于中等（900～1 600 μm）。木纖維寬度為16～25 μm，平均值為20 μm；達(dá)到2 級（17～25 μm）[12]，屬于中等。木纖維長寬比為45.9～74.4，平均值為58.5；雙壁厚為5.9～9.2 μm，平均值為7.6 μm；壁腔比為0.45～0.88，平均值為0.61；屬于薄壁纖維[12]。

香合歡木射線非疊生；每毫米3～6 根，組織比量為13%；單列射線少；多列射線寬11.0～55.0 μm（2～3 細(xì)胞），平均值為27.7 μm；多列射線高134.0～496.0 μm（10～25 細(xì)胞），平均值為299.0 μm；射線寬度稍細(xì)（25～50 μm），高度極低（＜0.5 mm）[12]。射線組織同形單列及多列（圖2c）。

2.2 紋理圖案

同種木材內(nèi)部不同位置的細(xì)胞大小、數(shù)量和排列方式有規(guī)律地發(fā)生變化也能產(chǎn)生美麗的花紋，如生長輪明顯的木材由于晚材細(xì)胞比早材小、細(xì)胞壁比早材厚、內(nèi)含物也比早材多，在宏觀上表現(xiàn)為晚材顏色比早材深，密度比早材大；弦切面上呈倒“V”字或山水狀花紋，徑切面上呈條狀花紋。香合歡木材生長輪明顯，早材部分為黃褐色，晚材部分為暗栗褐色，其弦切面上倒“V”字或山水狀花紋明顯，花紋的輪廓線為暗栗褐色（圖3a）；徑切面為暗栗褐色條紋（圖3b）。

圖3 香合歡木材紋理圖案Fig.3 Texture patterns of A.odoratissima wood

2.3 木材對比分析

格木（Erythrophleumfordii）是眾所周知的優(yōu)良家具用材樹種。由于香合歡木材構(gòu)造與格木木材非常相似，香合歡被稱作“土格木”。兩者均為散孔材；軸向薄壁組織呈翼狀、聚翼狀和輪界狀，分室含晶細(xì)胞豐富；射線組織同形單列及多列（表1）。香合歡木材宏觀上與格木木材相似。香合歡和格木木材的氣干密度分別為0.829 和0.888 g/cm3；格木木材干縮大，香合歡木材的尺寸穩(wěn)定性比格木木材好[1]。

表1 香合歡與格木木材的構(gòu)造對比Tab.1 Structure comparison between A.odoratissim and E.fordii woods

3 討論與結(jié)論

香合歡木材邊材和心材區(qū)別明顯，邊材為黃白至黃褐色，心材為深褐色、巧克力色，常有暗紅褐色條紋。木材生長輪明顯；散孔材。管孔甚少，或甚少至少；稍大，分布略均勻，每平方毫米2～4個。導(dǎo)管橫切面為圓形及卵圓形；導(dǎo)管分子單穿孔，圓形及卵圓形；穿孔板略平行及略傾斜。管間紋孔式互列，多角形紋孔口內(nèi)含，透鏡形。軸向薄壁組織呈環(huán)管束狀、翼狀、稀聚翼狀和輪界狀；菱形晶體數(shù)多。木射線非疊生；每毫米3～6根，單列射線少，多列射線平均寬27.7 μm，平均高299.0 μm；屬于稍細(xì)和極低射線。射線組織同形單列及多列。香合歡木材在構(gòu)造上非常接近格木木材，其木材宏觀上與格木木材相似。

纖維是造紙?jiān)系闹饕煞?，纖維率（即纖維組織比量）、纖維長度、長寬比（長度/寬度）和壁腔比（雙壁厚/胞腔寬度）等是評價其是否能用作造紙?jiān)牧系囊罁?jù)[14]。木材原料中雜細(xì)胞多，纖維含量少，會影響得漿率[15]；纖維率低于50%不適合用作造紙?jiān)蟍14]。纖維長度對紙張的強(qiáng)度指標(biāo)（耐折度、耐破度和裂斷長等）均有一定的影響；纖維越長，紙張強(qiáng)度越大[15]。纖維長寬比也是影響紙張質(zhì)量的重要因素之一，值越大，紙的撕裂強(qiáng)度越高[16]；長寬比大于56 為優(yōu)良的造紙?jiān)?，小?0 則不適宜用于造紙[14]。壁腔比小的纖維易于結(jié)合，紙張強(qiáng)度大；壁腔比大的纖維難以結(jié)合，紙張強(qiáng)度?。槐谇槐刃∮?的纖維為上等造紙用材，等于1的為中等造紙用材，大于1 則不適合用于造紙[15，17]。香合歡木材的纖維率為51%，纖維長度中等；長寬比大于56；壁腔比小于1，為優(yōu)良的造紙用材。

木材紋理是由導(dǎo)管、木纖維、木射線和軸向薄壁組織等解剖分子堆砌、相互交織形成[12]。細(xì)胞大小、數(shù)量、排列方式、內(nèi)含物及鋸切方向等是木材紋理圖案的主要影響因素。細(xì)胞小且排列整齊的木材，其紋理比較光滑細(xì)膩；細(xì)胞較大、種類較多且排列不整齊的木材，其紋理較粗獷[18]。香合歡弦切面上倒“V”字或山水狀花紋明顯，花紋的輪廓線為暗栗褐色；徑切面為暗栗褐色條紋。香合歡木材生長輪和晚材寬度大小不均勻，其木材切面上的山水狀花紋和徑列條紋呈現(xiàn)一種變化統(tǒng)一的美感。香合歡木材木射線為稍細(xì)和極低，徑切面銀光紋理不可見，射線斑紋可見。在實(shí)際生產(chǎn)利用中，采用弦切和徑切板制作家具板面均美觀。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：雷福娟負(fù)責(zé)論文撰寫與修改；黃耀恒負(fù)責(zé)研究計(jì)劃制定和試驗(yàn)調(diào)查；王軍鋒負(fù)責(zé)論文指導(dǎo)；龍大軍負(fù)責(zé)試驗(yàn)調(diào)查、數(shù)據(jù)收集與分析；黃騰華負(fù)責(zé)圖片收集與整理。