李昌荣，项东云,2，陈健波，翟新翠 ，阚荣飞，兰 俊

（1.广西林业科学研究院，广西 南宁 530002；2.南京林业大学，江苏 南京 21003；3.广西区林业厅，广西 南宁530004；4.临沂市林业局，山东 临沂 276000，5.广西东门林场，广西 扶绥 532108 ）

大花序桉木材基本密度的变异研究

李昌荣1，项东云1,2，陈健波1，翟新翠3，阚荣飞4，兰 俊5

（1.广西林业科学研究院，广西 南宁 530002；2.南京林业大学，江苏 南京 21003；3.广西区林业厅，广西 南宁530004；4.临沂市林业局，山东 临沂 276000，5.广西东门林场，广西 扶绥 532108 ）

以广西东门林场11个种源的17年生大花序桉试验林为材料，伐倒样木取木样和生长锥钻取木芯2种取样方法测定木材基本密度，研究大花序桉木材基本密度在种源间、树干高度和胸径处径向变异，同时研究木材基本密度与无损检测测定值之间的相关关系，以及两种取样方法测定基本密度的比较。研究结果表明：种源间木材基本密度的变异范围是0.617～0.753 g/cm3，总体平均基本密度为0.706 g/cm3，方差分析表明大花序桉种源间木材基本密度差异极显著；基本密度在树干高度上的变化没有一致的变化趋势，不同树干高度的基本密度差异不显著；木材基本密度自髓心到树皮呈逐渐增大的径向变异规律，木材基本密度在径向差异极显著；用木块样品测出的基本密度总体上都比用木芯样品测出的结果高，同时存在极显著的差异（P＜0.01）。从大花序桉Pilodyn测定值与基本密度之间的回归方程可知，这两者间存在较好的负相关关系，北向的决定系数（R2=0.410）高于南向的决定系数（R2=0.363），外部平均基本密度决定系数（R2=0.488）高于总体平均基本密度的决定系数（R2=0.389）。

大花序桉；基本密度；Pilodyn无损检测；变异；相关性

大花序桉Eucalyptus cloeziana，自然分布于澳大利亚，干形通直、圆满，自然整枝良好；木材黄褐色、硬度高、纹理通直、结构均匀、耐久沉重，锯板性能优良，是自然界的高贵木材，广泛用于家具和建筑等。大花序桉作为锯材的优良树种，国内外很多学者就其材性进行了深入研究。国外学 者 Bootle[1]，Dickinson[2]，Phillips[3]，Muneri[4]等对大花序桉的幼龄林材和成熟材的木材密度进行了研究。国内学者罗玉华[5]，蒋玮[6]，翟新翠[7]，姜笑梅[8]，项东云[9]，陈健波[10]等对大花序桉木材材性进行了研究。木材密度作为一个重要的材性指标，它既影响木材的力学强度，又决定着木材及纤维制品的产量和品质，与木材力学性质有显著的相关关系，是估计木材工艺性质好坏的依据[11-13]，直接影响到木材的用途。所以，木材密度变异性的研究至关重要[12-15]。同时，传统用生长锥钻取木芯测定木材基本密度对活立木有一定的创伤，而且试验过程繁琐，用无损检测方法预测活立木的基本密度快速、可靠，Cown[16]于1978年最早发现Pilodyn测定值与木材基本密度之间存在密切的相关关系，随后越来越多的学者对Pilodyn测定值与活立木木材基本密度之间的相关进行了深入的研究，在松树[17-22]、毛白杨[23-24]、青海云杉[25]、白榆[26]、桉树[27-28]等树种中有应用Pilodyn预测木材基本密度的研究报道，这些研究表明，Pilodyn 测定值与活立木外侧部分的基本密度呈显著负相关。目前，以大花序桉成熟材为材料研究其木材基本密度的变异以及利用Pilodyn无损检测方法来快速预测大花序桉的木材基本密度在国内未见有公开的报道，因此研究大花序桉成熟材木材基本密度变异规律以及Pilodyn测定值与大花序桉木材基本密度之间的相关关系，为今后大花序桉加工利用和快速、可靠的进行基本密度的预测提供依据。

本研究以广西东门林场17年生大花序桉种源试验为材料，应用两种传统的木材取样方法，较系统的研究大花序桉木材基本密度的变异趋势，结合Pilodyn无损检测预测大花序桉的木材基本密度，为大花序桉木材材性的研究和材性改良提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料来源于广西东门林场1989年种植的大花序桉种源试验林，此试验总共有11个种源参加试验，其中10个种源来自澳大利亚，1个东门当地的种（实际上是1983年试验1中的卡特威尔B47种批的驯化种）。6个种源从澳大利亚堪培拉林木种子中心获得，其它4个种源由澳大利亚昆士兰州林业局提供。播种时间为1988年12月6日，1989年4月移苗，1989年5月16日造林，种源情况如下表1：

表1 大花序桉参试种源基本概况Table 1 Basic information of the provenances in trial

1.2 试验方法

（1）2006年12月，首先用瑞典产的立木木材密度测试仪（PILODYN-6J）在树高1.3 m的地方在东南西北四个方向分别进行测定。然后用孔径0.5 cm手动生长锥沿南北向于样木胸高处钻出一自树皮-髓心-树皮的无疵木芯（共计33个），做好保存带回实验室进行测试和分析。对树皮至髓心方向分三个年龄段进行测定。木材基本密度采用排水法测定，测定按国家标准GB1933-91（国家技术监督局）的要求进行。基本密度计算公式为：

式（1）中，ρ为木材基本密度；m为木芯全干质量（整根或一年轮）；r为生长锥半径；l为木芯长度或一个年轮宽度。

采用回归分析方法建立Pilodyn探测值预测木材密度的回归方程。模型为：

（2）2007年6月按照国家标准《木材物理力学试材采集方法》（GB1927-91）采样，每个种源抽取5株中等木伐倒作为研究对象，11个种源，共55个单株。从离地1.3 m处起每隔两米截取木段，第一段1.3～3.3 m，第二段5.3～7.3 m，第三段9.3～11.3 m，共3段。将试材加工成20 mm×20 mm×20 mm规格试样，用排水法测定木材基本密度。基本密度计算公式：

式（3）中：ρ为试样的基本密度（单位：g/cm3）；m为试样全干时的质量（单位：g）；v为试样饱和水分时的体积（单位：cm3）。

2 结果与分析

2.1 木材基本密度在种源间的变异

以2007年6月按国标方法取样测定的数据来分析木材基本密度在种源间的变异。由表2可以看出：种源间木材基本密度的变异范围是0.617～0.753 g/cm3，总体平均基本密度为0.706 g/cm3。11个种源中，基本密度大于0.700 g/cm3的种源有5个，基本密度最小的种源为12 195，仅为0.617 g/cm3。基本密度最大的种源比最小的种源高22%。各种源木材基本密度在株间的变异不大，变异系数平均值为5.84%，只有12195号种源木材基本密度的变异大于10%。从方差分析表3可知：大花序桉种源间木材基本密度差异极显著，这为我们进行育种选择提供了可能。

2.2 基本密度沿树干高度上的变异

同样以2007年6月按国标方法取样测定的数据来分析木材基本密度沿树干高度上的变异。从表2可知：基本密度在树干高度上的变化没有一致的变化趋势，但从这三个高度段的总平均值来看，有基本密度树干下部＜树干中部＜树干上部的总变化趋势，种源间各高度木材基本密度的变异范围为0.612～0.766 g/cm3。从方差分析（见表3）可知：不同树干高度的基本密度的差异不显著，基本密度在树干高度上比较稳定，有利于木材加工。

表2 大花序桉基本密度结果Table 2 Basic density of E. cloeziana

表3 大花序桉木材基本密度方差分析Table 3 Variance analysis of basic density of E. cloeziana

2.3 木材基本密度的径向变异

用生长锥钻取木芯测定的木材基本密度来研究大花序桉木材基本密度在树干径向方向的变异。大花序桉总的基本密度在靠树皮附近、半径1/2处、靠髓心附近数值如表4所示：大花序桉靠树皮附近基本密度平均值为0.698 g/cm3，标准差为0.048 2，变异系数为6.91%；半径1/2处基本密度平均值为0.657 g/cm3，标准差为0.056 4，变异系数为8.58%；靠髓心附近基本密度平均值为0.599 g/cm3，标准差为0.074 4，变异系数为12.42%。木材基本密度径向变异规律是：自髓心到树皮呈逐渐增大，径向变异规律明显。说明随着年龄的增大，木材基本密度呈上升趋势。从方差分析（见表3）可知：大花序桉胸径处的基本密度径向差异极显著。

表4 大花序桉靠树皮、半径1/2处、靠髓心基本密度Table 4 Basic density of near- bark, half-semidiameter and near-pith of E. cloeziana g/cm3

2.4 两种取样方法测定木材基本密度的比较

传统测定木材基本密度主要有2种方法，一种是把树砍倒，把木样加工成20 mm×20 mm×20 mm规格（为了简化这里称为木块法），一种是用生长锥钻取木芯（简称为木芯法），都是用排水法测定。本次实验先后用两种方法在11个种源中取样测定大花序桉的木材基本密度，比较这2种取样方法测定木材基本密度间的差异。

表5 两种取样方法测定木材基本密度方差分析Table 5 Variance analysis of basic density by two sampling ways

图1 两种取样方法测定基本密度比较Fig.1 Comparison of basic density between two sampling ways

从图1可知：用木块样品测出的基本密度总体上都比用木芯样品测出的结果高（在一个种源中有例外）。同时方差分析表明：2种取样方法测定木材基本密度差异极显著（P＜0.01）。

2.5 木材基本密度与PILODYN的相关性研究

PILODYN-6J 木材检测仪是用来测量活树及木材建设，如电线杆及水底打桩的木材密度与强度的有用工具。测定原理是以预先设定好的能量，将一个钢钉射入到木材中，钉子射入的深度就是检测的结果，这与木材密度密切相关。木材密度大，则射入深度浅，反之，射入深度大。检测不会对树木造成破坏，所以称为无损的检测方法。应用Pilodyn无损检测仪器，可间接测定木材基本密度。

利用33株大花序桉去树皮后北向和南向的Pilodyn测定值与生长锥取木芯测定的基本密度，研究Pilodyn测定值与基本密度之间的相关关系，采用线性关系模型y=a+bx表示，y为基本密度，x为Pilodyn测定值，a，b为系数。

图2 北向外部基本密度与Pilodyn值的回归方程Fig.2 Regression between north outer basic density and Pilodyn values

图3 南向外部基本密度与Pilodyn值的回归方程Fig.3 Regression between south outer basic density and Pilodyn values

图4 外部平均基本密度与Pilodyn值的回归方程Fig.4 Regression between outside basic density and Pilodyn values

图5 总体平均基本密度与Pilodyn值的回归方程Fig.5 Regression between general mean basic density and Pilodyn

从图2～图5可知：树干基本密度与Pilodyn测定值之间存在较好的负相关关系；北向外部基本密度与Pilodyn测定值之间的线性回归方程为y=-0.030x+1.067，决定系数R2=0.410；南向外部基本密度与Pilodyn测定值之间的线性回归方程为y=-0.023x+0.969，决定系数R2=0.363；树干外部平均基本密度与Pilodyn测定值之间的线性回归方程为y=-0.033x+1.094，决定系数R2=0.488；树干总体平均基本密度与Pilodyn测定值之间的线性回归方程为y=-0.024x+0.944，决定系数R2=0.389。北向外部基本密度与Pilodyn测定值之间的线性方程决定系数（R2=0.410）比南向的大（R2=0.363），外部平均基本密度与Pilodyn测定值之间的线性方程决定系数（R2=0.488）比总体平均基本密度的大（R2=0.389）。

3 结 论

（1）种源间木材基本密度的变异范围是0.617～0.753 g/cm3，总体平均基本密度为706 g/cm3。各种源木材基本密度在株间的变异不大，变异系数平均值为5.84%。方差分析表明大花序桉种源间木材基本密度差异极显著，这为我们进行育种选择提供了可能。

（2）基本密度在树干高度上的变化没有一致的变化趋势，从方差分析可知，不同树干高度的基本密度差异不显著。

（3）木材基本密度径向变异规律是：自髓心到树皮呈逐渐增大，径向变异规律明显。说明随着年龄的增大，木材基本密度呈上升趋势。基本密度径向差异极显著。

（4）用木块样品测出的基本密度总体上都比用木芯样品测出的结果高，同时2种取样方法测定木材基本密度差异极显著（P＜0.01）。

（5）大花序桉去树皮后Pilodyn测定值与生长锥取木芯测定的基本密度之间线性回归分析表明：树干基本密度与Pilodyn测定值之间存在较好的负相关关系，北向的决定系数（R2=0.410）高于南向的决定系数（R2=0.363），外部平均基本密度决定系数（R2=0.488）高于总体平均基本密度的决定系数（R2=0.389）。因此在北向取得的Pilodyn测定值比南向取得的Pilodyn测定值更好的预测木材的基本密度和反映木材密度的变化，同时用Pilodyn测定值来预测木材外部基本密度比预测整个径向的基本密度更具有优势。

[1] Bootle K R. Wood in Australia: types, properties and uses[M].Sydney, Australia: McGraw-Hill Book Company, 1983, 443.

[2] Dickinson G R, Nikles D G, Leggate W, et al. Variation in Eucalyptus cloeziana in coastal north Queensland plantings and implications for future improvement strategies[C]//Proceedings of QFRI-IUFRO Conference. Caloundra, Queensland, Australia,1996, 27 October～1 November.

[3] Phillips F H. The pulping and papermaking potential of young plantation-grown eucalypts from Dongmen, China Technical Communication No.40[R]. In China–Australia afforestation project at Dongmen State-owned Forest Farm, People’s Republic of China, 1989, 20-24 October.

[4] Muneri A, Leggate W, Palmer G. Relationships between surface growth strain and some trees: Wood and sawn timber characteristics of Eucalyptus cloezian[J]. S. Afr. For. J.,1999,186: 41-49.

[5] 罗玉华. 桉树木材表面性状的研究[D]. 长沙：中南林学院，2005.

[6] 蒋 玮，姚春丽，赵荣军. 几种杂交桉木的纤维特性[J]. 中国造纸，2005，24(l1)：75-76.

[7] 翟新翠. 大花序桉的遗传变异与适应性研究[D]. 南宁：广西大学，2007.

[8] 姜笑梅，叶克林，吕建雄，等. 中国桉树和相思人工林木材性质与加工利用[M]. 北京：科学出版，2007.

[9] 项东云，陈健波，申文辉，等. 大花序桉种源间木材物理性质变异研究[J]. 广西林业科学，2008，37(2)：57-65.

[10] 陈健波，项东云，张照远，等. 大花序桉木材顺纹抗压强度变异研[J]. 林业科技开发，2009，23(4):：63-67.

[11] 施季森，叶志宏，陈岳武，等. 杉木木材材性的遗传和变异研究.

[12] 郑仁华，陈国金. 马尾松家系木材基本密度遗传变异的研究[J]. 西北林学院学报，2001，16(4)：6-9.

[13] 宋 婉，张志毅，续九如，等. 毛白杨无性系木材基本密度遗传变异研究[J]. 林业科学，2006，36(1)：125-130.

[14] Arne Steffenrem, Pekka Saranpaa, Sven-Olof Lundqvist ,Tore Skroppa.. Variation in wood properties among five fullsib families of Norway spruce (Picea abies) [J]. Ann.For.Sci.,2007,64:799-806.

[15] 姜笑梅，骆秀琴，殷亚方，等. 不同湿地松种源木材材性遗传变异研究[J]. 林业科学，2002，38(3)：130-135.

[16] Cown D J. Comparison of the Pilodyn and torsiometer methods for the rapid assessment of wood density in l iving trees [J] . New Zealand Journal of Forestry Science, 1978,(8) : 384-391.

[17] Taylor F W. Rapid determinat ion of southern pine specific gravity with a Pilodyn tester[J] . Forestry Science, 1981, 27: 59-61.

[18] 张瑛春，王军辉，张守攻，等. Pilodyn和日本落叶松材性指标的关系林业科学[J]. 林业科学，2010，46(7)：114-119.

[19] 栾启福，卢 萍，井振华，等. Pilodyn评估杂交松活立木的基本密度及其性状相关分析[J]. 江西农业大学学报，2011，33(3)：0548-0552.

[20] 梁保松，朱景乐，王军辉，等. Pilodyn在华山松活立木木材材性估测中的应用[J]. 南京林业大学学报（自然科学版），2008，32(6)：97-101.

[21] 王军辉，张守攻，张建国，等. Pilodyn在日本落叶松材性育种中应用的初步研究[J]. 林业科学研究，2008，21(6)： 808-812.

[22] 朱景乐，王军辉，张守攻，等. Pilodyn在日本落叶松活立木材性指标预测中的应用[J]. 林业科学研究，2009，22(1)：75-79.

[23] 朱景乐，赵 宁，刘增喜，等. Pilodyn在毛白杨材性指标的预测及选择中的应用[J]. 河北农业大学学报2009，43(4)：376-381.

[24] 朱景乐，王军辉，张守攻，等. 毛白杨材性指标预测及选择[J]. 林业科学，2008，44(7)：23-28.

[25] 菇广欣，李 林，朱秀红. Pilodyn在青海云杉活立木基本密度预测中的应用[J]. 河南农业大学学报，2009，43(5)：506-510.

[26] 沈亚洲，王军辉，张守攻，等. 基于Pilodyn无损检测技术的白榆活立木材性评估[J]. 甘肃农业大学学报，46(3)：89-92.

[27] 殷亚方，王丽娟，姜笑梅. Pilodyn方法评估阔叶树种人工林立木的基本密度[J]. 北京林业大学学报，2008，30(4)：7-11.

[28] 任世奇，罗建中，彭 彦，等. 桉树无性系的单板出材率与价值研究[J]. 草业学报， 2010，19(6)：46-54.

Study on wood basic density variation of Eucalyptus cloziana

LI Chang-rong1, XIANG Dong-yun1,2, CHEN Jian-bo1, ZHAI Xin-cui3, KAN Rong-fei4, LAN Jun5
(1. Guangxi academy of forestry, Nanning 530002, Guangxi, China; 2.Nanjing forestry university, Nanjing 21003, Jiangshu, China;3.Guangxi forestry department, Naning 530004, Guangxi, China; 4.Linyi forestry bureau, Linyi 276000, Shandong, China;5.Dongmen forestry farm of Guangxi, Fusui 532108, Guangxi, China)

∶ By taking 11 provenances of 17-year-old Eucalyptus cloziana in Dongmen Forest Farm of Guangxi as the researched materials, and adopting felled-tree sample method and taking wood samples with growth cone method to measuring the woods basic density, the variations of Eucalyptus cloziana wood basic density in different provenances, different height of a tree and the trend of radial were studied, the relationship between the wood basic density and the nondestructive testing values was researched, and the results of basic density measured with the two methods were compared. The results show that the variations of basic density in different provenances were from 0.617 g/cm3to 0.753 g/cm3, and the average of basic density was 0.706 g/cm3. The results of the ANOVA analysis also show that there were some remarkable differences in provenances; there were no consistency variation of basic density between different height of a tree, there was no significant difference; the basic density showed a gradually increasing trend of radial from heart-centre to tree bark, and the ANOVA analysis showed that there was a remarkable difference; the basic densities measured with block samples were higher than that measured with drilled-samples, there was a significant difference between those two methods(P＜0.01); The linear regression equation of Pilodyn results and the basic density observed showed a significantly negative correlation,the coefficient of north directions (R2=0.410) was higher than south directions (R2=0.363), the determination coefficient of outer wood average basic density (R2=0.488) was higher than that of the general average basic density (R2=0.389).

∶ Eucalyptus cloziana; basic density; Pilodyn nondestructive testing method; variation；relationship

2011-12-28

“十一五”广西壮族自治区林业厅项目“桉树新品种优良遗传性状选择、改良与开发利用”，项目编号：林科字[2007]第24号

李昌荣（1980—），男，广西横县人，工程师，博士生；主要研究方向为林木遗传育种

项东云（1960—），男，教授级高工，主要研究方向为林木遗传育种；E-mail: xianggfri@gx163.net

S781.31

A

1673-923X(2012)06-0158-05

[本文编校：罗 列]