日本落叶松无性系管胞力学性质的遗传变异

对4个12年生的日本落叶松无性系幼龄材早材单根管胞进行了拉伸实验。结果表明:日本落叶松无性系幼龄材早材单根管胞拉伸弹性模量、拉伸强度和断裂伸长率的均值分别为11.44 GPa、616.59 MPa和6.54%,相应的变异系数为26.97%、26.26%和23.17%。方差分析表明日本落叶松幼龄材早材单根管胞拉伸弹性模量和管胞断裂伸长率在无性系间差异极显著(0.01水平),拉伸强度在无性系间差异不显著;株内早材单根管胞拉伸弹性模量、拉伸强度和管胞断裂伸长率在年轮间差异显著。对日本落叶松无性系幼龄材早材单根管胞拉伸力学性能进行遗传参数估计,单根管胞弹性模量和断裂伸长率的重复力分别是0.79和0.57,属于中度到强度遗传控制,无性系早期选择及材性遗传改良潜力较大。     

三种针叶树材单根管胞形态与拉伸性能

选取杉木、白皮松、日本落叶松三种针叶树材为研究对象,探究并比较位于不同生长轮的单根管胞的形态参数及拉伸力学性能.结果表明,三种针叶树材的管胞长度、宽度、长宽比及拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率基本符合随生长轮增加而增大的变化规律;杉木管胞的长度、宽度最大,日本落叶松晚材第9生长轮的管胞具有最佳的拉伸性能.方差分析表明,杉木和白皮松的第3生长轮与其他生长轮的管胞形态具有显著性差异(P<0.05).杉木、日本落叶松的第3生长轮与其他生长轮的管胞拉伸力学性能具有显著性差异(P<0.05),而白皮松各生长轮间的拉伸力学性能没有显著性差异.研究结果为人工林木质纤维的高效利用及建筑用材提供依据.     

杉木材性株内的变异Ⅱ.管胞形态的变异

对浙江产杉木株内不同高度和圆周不同方位上木材的管胞长度、宽度、长宽比的径向变异模式和木材力学性质与管胞形态的相关关系进行了测定和分析。结果表明：管胞长度、宽度和长宽比的径向变异模式，在株内不同高度和圆周不同方位上大致相似（长宽比在不同方位上除外），管胞形态与年龄呈显著正相关（在０．０１水平）。广义方差分析表明在株内不同高度上，管胞长度、宽度、长宽比差异不显著；在圆周不同方位上长宽比差异显著，其余两项末表现出显著差异；不同年龄间管胞长度、宽度、长宽比均差异显著。在不同高度上，三项力学性质中，只有抗弯强度和管胞长度０．０５水平显著相关，其余相关不显著。     

杉木材性株内的变异：II.管胞形态的变异

以浙江产杉木株内不同高度和圆周不同方位上木材的管理长度，宽度，长宽比的径向变异模式和木材力学性质与管胞形态的相关关系进行了测定和分析，结果表明：管胞长度，宽度和长宽比的径向变异模式，在株内不同高度和圆周不同方位上大致相似（长宽比在不同方位上降外）管胞形态与年龄呈显著正相关（在０．０１水平），广义方差表明在株内不同高度上，管胞长度，宽度，长宽比差异不显著；在圆周不同方位上长宽比差异显著，其余两项未表     

人工林杉木管胞形态与基本密度径向变异规律研究

对浙江省开化县遗传改良无性系杉木(Cuninghamia lanceolata)"F24x那1-1"的管胞形态特征及径向变异规律进行研究。结果表明:管胞处于幼龄期时,管胞长度、管胞长宽比在髓心附近较小,随着生长轮龄的增加,指标值呈明显的增大趋势,在第13年轮时增至最大值,之后趋于稳定或略有降低;管胞宽度、管胞双壁厚及管胞壁腔比径向变异规律一致,随着生长轮龄的增加,指标值先增至最大值,之后趋于平缓或略有降低,变异幅度较小;杉木基本密度径向变异规律与管胞长度变异规律基本一致,基本密度在第2年最小,为0.283 g/cm3,随着树龄增加,基本密度逐渐增大,第13年时达到最大值,为0.348 g/cm3。研究结论可为木材精准加工利用及遗传改良木材育种提供理论支持。     

杉木不同种质和林龄的木材管胞形态变异规律

对广西杉木(Cunninghamia lancelata)良种及普通种8年、9年、10年、11年和16年生木材的管胞长度、管胞宽度、管胞长宽比、管胞双壁厚、管胞腔径比和管胞壁腔比进行了测定和分析。结果表明:杉木材性与林龄呈正相关,不同林龄之间其管胞长度、宽度、长宽比和双壁厚差异均显著,但良种杉木材的管胞腔径比和壁腔比无显著差异;良种杉木材性未随着生长量的快速增加而变差,8~11年生良种杉木的材性指标明显优于普通种,其木材利用率也相应高于同龄的普通种杉木材;10年生以后良种杉木的管胞形态综合评分处于中上水平,即使进行短周期经营其材性指标也符合相关加工利用参数要求。     

广西融水特色红心杉木优树材质性状变异规律研究

[目的]通过测定和分析广西融水种源红心杉木优树材质性状指标,以了解该地区红心杉木材性状变异规律。[方法]以广西融水种源60株20年生的红心杉木优树为研究材料,测定单株材积、红心率、基本密度、组织比量、管胞性状、微纤丝角等10个材质性状指标,分析各材性性状指标分布和变异规律及性状间的相关关系。[结果]表明:红心率、基本密度、木射线比量、管胞比量、管胞长、管胞宽、管胞长宽比等性状数据分布服从正态分布。融水两个地区红心杉优树轴向薄壁细胞比量的变异系数分别为35.08%和44.97%,变异较大。管胞比量变异系数分别为3.28%和3.56%,变异较小。红心率、木射线比量、管胞长、管胞宽、微纤丝角等性状差异极显著(P0.01),轴向薄壁细胞比量差异显著(P0.05)。10个材质性状间存在12对表型显著相关。[结论]测定的10个性状均是连续性数量性状。早、晚材的管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比等性状数据呈从心材至边材逐渐增加的规律。作为重要经济性状的红心率与木射线比量呈极显著正相关(P0.01),单株材积与轴向薄壁细胞比量呈显著正相关(P0.05),而单株材积与基本密度的相关性不显著,这使红心杉木生长量与材性相结合的遗传改良成为可能。     

柳杉全同胞家系生长和材性的遗传变异及优良家系选择

研究林木家系间生长性状和材性性状遗传变异情况,并从中挑选优良家系,为林木生长及材性改良提供科学依据。以福建霞浦国有林场40个柳杉全同胞家系子代为研究对象,分析其生长性状(树高、胸径和材积)和材性性状(比重、心材率、偏心率、树皮率、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比)遗传变异特点。结果表明:1)柳杉不同家系间树高、胸径、树皮率、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比均达到了差异极显著水平,比重、材积性状达到显著差异水平,而木材心材率和偏心率则差异不显著;2)比重、材积、偏心率、树皮率、树高、胸径、管胞长度、管胞宽度、管胞长宽比均受到中等及中等以上遗传力控制;3)柳杉树高与胸径、材积存在极显著正相关;胸径与材积、管胞长度、管胞长宽比存在显著水平正相关,材积与管胞长度、管胞长宽比也存在极显著正相关;4)以胸径和比重作为简单指数选择法的选择性状,计算出各家系选择指数值I值,按10%入选率,选出I值最高的4个家系,分别是34#(7-3)、3#(6-2)、2#(7-5)和20#(20-10)。这些结论可为柳杉生长及材性改良提供科学参考。     

杉木无性系新品种‘洋020’和‘洋061’10年生幼龄材微观结构与力学性能的相关性

【目的】阐明杉木无性系间幼龄材的力学性能差异,筛选力学性能优良的无性系,探究影响杉木幼龄材力学性能的微观结构特征,为杉木优良无性系选育、杉木木材加工利用和加工工艺研发提供科学依据。【方法】以福建洋口国有林场杉木无性系品种比对示范试验林中2个经国家认定的杉木无性系新品种‘洋020’和‘洋061’10年生幼龄材为试验材料,各采伐8株标准株作为样木。按照国标加工、制备主要力学性能试件,测定木材抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和硬度,应用光学显微图像分析系统、X射线衍射、傅里叶变换红外显微成像等技术观测样品显微构造并测量微纤丝角、结晶度和木质素含量。采用单因素方差分析进行数据处理,系统分析2个杉木无性系幼龄材微观结构与力学性能的相关性。【结果】杉木无性系‘洋020’早材管胞形态与‘洋061’较为接近,但年轮晚材区比‘洋061’宽,管胞壁较厚,管胞腔较小,壁腔比较‘洋061’约大25%。‘洋020’的平均微纤丝角为12.06°,较‘洋061’(14.97°)约小18%;平均结晶度为39.73%,较‘洋061’(35.88%)高11%左右;木质素含量特征峰高比的平均值较‘洋061’高8%左右;平均抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和硬度分别为51.36 MPa、10.18 GPa、30.27 MPa和1 497 N,较‘洋061’的平均抗弯强度(42.56 MPa)、抗弯弹性模量(8.98 GPa)、顺纹抗压强度(27.20 MPa)和硬度(1 391 N)分别高21%、13%、11%和8%。【结论】除结晶度外,杉木无性系‘洋020’与‘洋061’幼龄材在解剖构造参数、微纤丝角和木质素等微观结构因子方面均存在显著性差异,‘洋020’幼龄材的抗弯、抗压和硬度等力学性能均高于‘洋061’。杉木无性系幼龄材管胞壁厚度、壁腔比等解剖构造参数以及木质素含量与力学性能呈正相关,细胞壁纤维素微纤丝角与力学性能呈负相关,这些微观结构因子的协同作用影响其力学性能。评价杉木无性系幼龄材木材力学品质性状,解剖构造参数和微纤丝角是最主要的判断依据。     

日本落叶松无性系木材性质的遗传变异

对10个10年生日本落叶松无性系的木材基本密度、管胞参数进行了测定.结果表明:木材基本密度,早、晚材管胞宽度和早材长宽比无性系间差异显著;木材基本密度,早、晚材管胞长度,早晚材管胞宽度和早晚材长宽比径向变异模式相似,即从髓心向外以曲线形式不断增加,有时亦有起伏;早材从髓心向外以近似直线的形式缓慢增加,晚材从髓心向外以曲线形式增加,初期增加幅度较大,到一定年龄后趋于水平变化并略有波动;材质性状与树木年轮间的关系以对数方程、幂函数方程、指数方程拟合效果较好;除了晚材壁腔比和早材壁厚外,其它木材性质的重复力均在0.5以上,受中度或中度以上的遗传制约,按照20%的选择率,长宽比和晚材管胞长能获得较高的遗传增益.     

油松管胞形态特征的变异

本文研究分析了山西中条山产地油松管胞形态特征的变异。管胞长度自髓心向外,首先迅速增加,13年后管胞长度增加缓慢,20年后保持相对稳定。管胞长度沿树干主轴自基部向上逐渐增加,5.3m高处最长,然后向上变短,树冠区域管胞长度最短。形成层原始细胞长度随着原始细胞年增大,开始递增,达到最大值后又递减。管胞直径、胞壁厚度自髓心向外增加。管胞直径轴向变化由树干基部开始向上增大,然后又减小。管胞长宽比、壁腔比的径向变异与管胞长度的径向变异模式相似。生长轮内管胞长度从早材到晚材,开始减小,然后增加,最小值位于早晚材过渡处。     

长白落叶松纸浆材优良家系多性状联合选择研究

采用胸径木芯与伐倒木取样方法,对24年生长白落叶松优树子代测定林14个处理的生长性状、木芯材质性状、解析木材质性状及其制浆造纸特性进行了研究,结果表明:生长性状、木芯基本密度、木芯管胞性状均存在丰富的变异;家系间生长性状差异极显著;木芯基本密度、木芯管胞性状差异显著,家系遗传力在0.56 0.80之间;解析木基本密度、早材微纤丝角、管胞长度、早材壁腔比、木质素、阿拉伯糖含量、抗张强度、撕裂度等差异极显著,家系遗传力在0.64 0.86之间;晚材率、管胞长宽比、综纤维素含量等差异显著,家系遗传力在0.51 0.61,家系水平的材性改良潜力较大。生长性状与木芯管胞长度呈极显著正相关,与木芯基本密度、管胞长宽比相关不显著;木芯基本密度、管胞长度、管胞宽度以及管胞长宽比与解析木相应性状呈极显著正相关关系,且回归模型较为理想,可以利用胸径木芯各性状值预测其单株值,间接选择和评价纸浆材优良家系。通过生长性状、木芯基本密度和木芯管胞长宽比综合分析选出166、169为优良家系,根据解析木生长、材质以及纸张物理性状选出的优良家系与其结果一致。优良家系材积、木芯基本密度和木芯管胞长宽比的遗传增益(超过对照)分别为48.34%(38.80%)、14.01%(3.63%)和19.89%(6.42%)。     

基于最小二乘法的落叶松木粉粒径数学建模与分析

【目的】建立落叶松木粉粒径与长宽比的数学模型，通过分析数学模型和其二阶导数，揭示木粉长宽比随粒径减小的变化趋势及变化的根本原因，获得最大长宽比对应的粒径，为建立长宽比与力学性能之间的定量关系提供参考。【方法】利用光学显微镜拍摄获得木粉的显微图像，测算获得目标木粉成熟管胞的平均长度、平均宽度以及木粉粒径的大小。通过数字图像处理技术提取单木粉颗粒的矩形度、长宽比：将原始木粉显微图像由 RGB颜色空间转到Lab颜色空间，提取其b分量；对b分量图像用3×3模板进行中值滤波；用K-means算法将去噪后图像聚类为2类，得木粉的二值图像；对二值图像用5×5的结构元素进行先开启后闭合的数学形态学运算；用八连通区域法标记图像中的单木粉颗粒；对标记后图像用目标区域像素点个数统计法计算获得单木粉颗粒的几何面积，用主轴法获得单木粉颗粒的最小外接矩形的长、宽、面积；计算获得单木粉颗粒的长宽比、矩形度数据。采用最小二乘法对木粉粒径与长宽比进行数据拟合，通过分析评判多项式、高斯和傅里叶3种拟合函数后选用高斯方程表达得木粉粒径与木粉长宽比的数学模型，再根据其拟合曲线方程计算得其二阶导数，结合模型的二阶导数和测算得的木粉管胞数据对高斯模型进行分析与讨论。【结果】矩形度不随木粉粒径的减小而变化，均值在0.6～0.8之间。长宽比随粒径减小出现先增大后减小的趋势：木粉粒径在1100～576μm 时，长宽比数值从接近于1开始逐渐增大；木粉粒径为576μm时(与本文目标木粉成熟管胞的平均长度563.82μm接近)，长宽比达到最大数值4.6；木粉粒径在576～30μm时，长宽比逐渐减小；而粒径小于50μm 时(与目标木粉成熟管胞的平均宽度46.498μm接近)，长宽比数值再次趋近于1。【结论】长宽比的变化与管胞破裂密切相关：木粉粒径大于管胞长度时，木粉主要通过纵向断裂使粒径减小；粒径与管胞长度接近时，长宽比较大；粒径小于等于管胞宽度范围内，木粉主要是横向断裂，而长宽比基本不再发生变化且趋近于1。长宽比和冲击强度随粒径减小的变化趋势是一致的，长宽比是影响材料力学性能本质因素之一。     

中山杉和落羽杉木材解剖性质研究

以12年生中山杉和落羽杉胸高处木材为研究对象,利用纤维测定仪测定其管胞长度、宽度,采用图像分析仪测定其管胞壁厚、壁腔比和各种组织比量,利用双因素方差分析方法分析树种因素、距髓心生长轮数对管胞形态和组织比量等特征的影响.中山杉木材的管胞长度、宽度、长宽比均值分别为2 737.84μm、44.84 μm和60.86,落羽杉木材的管胞长度、宽度、长宽比的均值分别为2 698.52 μm、43.44μm和61.51;中山杉木材的早材和晚材管胞弦向壁厚均值分别为5.91 μm和7.57 μm,落羽杉木材的早材和晚材管胞弦向壁厚均值分别为5.89 μm和6.54 μm;中山杉早材和晚材管胞壁腔比均值分别为0.15和0.35,落羽杉的早材和晚材壁腔比均值与中山杉的一致.双因素方差分析的结果表明:除了中山杉晚材的管胞壁厚显著大于落羽杉晚材的管胞壁厚之外,这两个树种其它管胞形态特征、各种组织比量的差异在0.05水平不显著,该结果表明这两种木材的解剖特征很接近;中山杉、落羽杉幼龄木材除了管胞旱材的壁腔比、薄壁细胞组织比量在不同生长轮之间的差异在0.05水平不显著之外,测试的其它特征在不同生长轮之间的差异在0.05水平具有显著性.中山杉、落羽杉木材的解剖特征的径向变异具有相同的规律:管胞长度、管胞宽度、弦向壁厚、管胞组织比量从髓心向树皮都有逐渐增加的趋势,而射线组织比量从髓心向树皮有逐渐降低的趋势,薄壁细胞比量较小,径向变异也较小、没有明显的规律.     

杉木木材品质分析及优良种质筛选

为探究杉木不同家系间木材品质的变异规律，于2015—2019年在广西融安县西山林场以9个31年生杉木家系为试验对象，采用方差分析、聚类分析、隶属函数分析等方法，对6项杉木木材品质评价指标进行质量分析和种质筛选。结果表明，31年生杉木木材材性和生长量在家系间差异均显著，各杉木木材品质指标间均存在一定相关性。31年生杉木管胞长度、管胞宽度、管胞长宽比、树高、胸径、材积均值分别是2750.51μm、33.27μm、84.93、26.36 m、18.43 cm、0.398 m³。聚类结果显示，在欧氏距离5.0处，9个参试家系可分为3类，类群Ⅰ杉木生长量表现最优，类群Ⅲ杉木材性表现最优。通过综合评价筛选出木材品质优良的3个家系是SM₈、SM₃和SM₄,3个家系的管胞长度、管胞宽度、管胞长宽比、树高、胸径、材积均值分别为2859.82μm、34.20μm、85.91、28.22 m、19.67 cm、0.465 m³,可为杉木种质资源收集、保存和利用提供优良种质资源。     

杉木人工林木材管胞性状的变异研究

以采自浙江庆元巾子峰森林公园、庆元白岭头、庆元左溪、江西安福县陈山林场的4个杉木群体的17～25年龄段木材圆盘为试样,对其进行木材管胞性状的测定和分析,结果表明:杉木的管胞长度大多数分布在1100～2700 μm,管胞宽度大多数分布在27～ 57μm,壁腔比在0.1～0.6;杉木4个群体间管胞长度和壁腔比的差异不显著,而管胞宽度差异显著;杉木种群内个体间管胞性状遗传差异明显.     

栽培措施对短周期工业材材性影响规律的研究

对4种不同栽培措施的日本落叶松、湿地松、马尾松和杉木等多种短周期工业材309株样木的材性进行了全面测试分析研究，结果表明．立地指数大，木材生长率和纤维宽度大．但纤维长度、纤维长宽比、木材基本密度、顺纹抗压强度和抗弯弹性模量减小；立地指数相差两级，木材的年龄宽度、纤维宽度、长度和微纤线角度的差异达到显著或极显著水平栽植密度小，木材的年轮宽度和干缩比增大但纤维长宽比及体积全干缩率减小；栽植密度增大，杉木和昭林6号杨木材的力学强度提高，但尾叶桉和I－69杨降低；不同栽植密度的木材pH值及酸碱总缓冲容量，都是心材大于边材，但木材的脲醛树脂胶凝速度，则是边材快于心材.与未间伐林分的木材比较，随着间伐强度的增大、年轮宽度增大．但纤维长宽比和微纤丝角度减小；间伐强度增大，针叶树村的力学强度降低，阔叶树树则提高．但将强度间伐材（间代40％）与未间伐材比较，结果完全相反；北京杨木材心材的pH值、酸碱缓冲容量及总容量，均随间伐强度的增大而增大，但边材却减小．施肥措施能够增大纤维直径，但将导致纤维长宽比、木材密度和力学强度的降低施肥可以使树木速生，但会降低木材密度和质量，在培育建筑结构材的林分应慎用．     

矮生杉木解剖构造研究

借助光学显微镜和计算机显微图像分析系统,对矮生杉木的解剖性质进行了研究,其主要特征:①矮生杉木生长轮明显,早晚材缓变;管胞壁上的具缘纹孔单列;轴向薄壁组织量多,星散状排列;木射线高有3～12个细胞,多数为3～7个细胞;射线薄壁细胞与早材管胞间的交叉场为杉木型,多2～4个.②矮生杉木第2年轮单位面积的管胞数量平均值为4 047个/mm2,径向层数平均值为118层/轮.③矮生杉木管胞长度平均值为1 560.5μm,管胞宽度平均值为20.06μm,管胞双壁厚平均值为3.602μm,管胞壁腔比平均值为0.21,管胞长宽比平均值为69.90,腔径比平均值为0.830.     

杂种落叶松F2代自由授粉家系纸浆材遗传变异及多性状联合选择

对17年生7个杂种落叶松自由授粉家系和3个对照子代测定林(共10个处理)的生长和材性性状进行遗传变异分析、相关分析、综合指数评价与选择.结果表明:生长与材性性状家系间、家系内均存在较大的变异,除单位面积管胞数量外,其他性状晚材的变异系数均大于早材;材积、管胞长宽比和树脂道比量变异系数较大(26.2%～85.3%).基本密度、早材微纤丝角、管胞比量变异系数较小(1.4%～8.1%).方差分析表明:处理间综纤维素含量,早、晚材微纤丝角,管胞长宽比,晚材径向直径、胞壁率、壁腔比,管胞比量差异显著;材积、管胞长、弦向直径、早材和晚材单位面积管胞数量差异极显著,家系遗传力为59.3%～92.7%,家系水平的材性改良潜力较大.材积与综纤维素含量成极显著正相关,与早材和晚材微纤丝角、弦向直径、晚材壁腔比和管胞比量成正相关,与管胞长宽比和晚材单位面积管胞数量成负相关;基本密度与材积成微弱的负相关,与综纤维素含量成显著的负相关,与管胞长宽比、早材微纤丝角、晚材单位面积管胞数量成正相关;综纤维素含量与管胞长宽比和晚材单位面积管胞数量成负相关;管胞长宽比与晚材壁腔比成极显著负相关;晚材微纤丝角与管胞比量成显著的正相关.对生长和材性进行综合评价,选出I3,I4,I93个比较理想的多性状指数方程.适合作纸浆林培育的家系为兴7×日77-2、日5×长77-3和日3×兴9.入选率30%时,各性状家系遗传增益分别为:材积34.7%,综纤维素含量7.5%,晚材壁腔比11.0%,晚材胞壁率6.2%,管胞长宽比4.5%,晚材微纤丝角3.2%,管胞比量0.3%.     

马尾松无性系种子园半同胞子代变异分析和家系选择

以福建省漳平五一林场马尾松无性系种子园自由授粉子代半同胞家系为研究对象,分析其树高、胸径、材积、冠幅、通直度、高径比、冠径比、木材基本密度、管胞长度和宽度、管胞长宽比等性状,发现家系间除管胞长宽比性状差异显著,其余性状均达差异极显著,暗示着马尾松种子园半同胞家系间存在较为丰富的变异,具选育潜力。8年生林分内各性状的家系遗传力以树高性状为最高(0·691),其次是木材基本密度(0·640)。各性状间的相关性分析结果表明,生长量性状的改良可间接改善通直度,且生长量性状与木材基本密度存在显著正相关关系,木材基本密度与管胞长度和宽度不相关。采用10%入选率,发现5年生林分和8年生林分入选家系一致,材积遗传增益分别达19·74%和19·23%,且5年生林分和8年生林分生长量性状的遗传相关极显著,认为马尾松制浆造纸材短轮伐期的初选年龄可确定为5年生;根据性状遗传力的相对大小和典型相关分析的结果,认为马尾松家系选择可适当注重树高生长量指标。以树高和材积为选择指标,按照10%入选率,兼顾材性和种子园内无性系的开花结实情况,筛选出制浆造纸材短轮伐期优良家系12个。