梅爱君 徐卫南 童再康 俞友明 蔡铃潇

（1.临安市林业局，浙江临安 311300；2.浙江农林大学，临安 311300）

不同地区光皮桦木材纤维形态特征的研究*

梅爱君1徐卫南1童再康2俞友明2蔡铃潇1

（1.临安市林业局，浙江临安 311300；2.浙江农林大学，临安 311300）

对不同地区光皮桦的木材纤维形态特征进行测定分析，结果表明：6个地区中以庆元地区的光皮桦纤维特征最具优势，光皮桦木纤维长度1 884.38μm，宽度32.65 μm，双壁厚13.16 μm，壁腔比0.41，腔径比0.59，长宽比59.55；且不同地区光皮桦的木纤维长度、宽度、双壁厚、长宽比均存在明显差异，只有壁腔比和腔径比两项指标在不同地区间差异不大。

光皮桦；纤维形态

光皮桦（Betula luminifera）又名亮叶桦，为桦木科（Betulaceae）桦木属（Betula）落叶乔木，属我国特有的优良速生珍贵用材树种[1-2]，是实木地板、家具的优质用材，现已成为我国南方山区营建珍贵用材人工林的重要树种，也是皖南山区林业产业和林种、树种结构调整的重点之一。迄今为止，对光皮桦的材性研究尚未见报道。本文对光皮桦的各项木纤维形态特征及物理性质进行了测试分析，为其今后的合理利用及资源开发提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试材取自福建、江西、贵州、广西、临安、庆元等六地区，用生长锥采集试验用光皮桦树株木芯，每个地区采样3株木芯，且要求无节、无腐朽树株作为纤维形态特征研究的对象材料。

1.2 试验方法

1.2.1 木材细胞离析

采用硝酸-氯酸钾法，即Schaltze法[3]。试验方法：①将试件劈成火柴杆大小规格，放入试管中，注水至淹没试件为度；然后将试管放入水浴锅中加热煮沸，以排除其中的空气，至试样全部下沉为止。②将试管中的水倒出，加入30%的硝酸，再放入水浴锅中煮至有淡黄色气体逸出；再加少许氯酸钾后在水浴锅中继续煮，待试样变成白色时，倒去试管中的硝酸液体。③待水冷却后，以水冲洗数次，至无酸为止。④注水于试管中，用手指按住试管口用力振荡，使试样木材细胞被分离，成为木浆。

1.2.2 纤维观察

将离析好的木浆染色，制作成玻片，纤维长度在放大4倍的光学显微镜下测量100根，纤维宽度和腔径在放大40倍的光学显微镜下测量50根。采用SPSS、Excel软件进行数据处理及分析。

2 结果与分析

不同地区光皮桦木材纤维形态特征参数见表1。

2.1 木纤维长度

研究和实践表明，在造纸生产中，纤维长度大，不仅能提高纸张的撕裂度，而且有利于提高纸张的抗拉强度、耐破度和耐折度，因此，纤维长度是衡量造纸用材优劣的重要因子之一[4]。从表1中得知，庆元地区的光皮桦纤维长度最长，而贵州地区的光皮桦纤维长度最短；根据木材解剖分子分级规定[4]，广西、临安、贵州三地区的属中等（900～1 600 μ m），而庆元、福建、江西三地区的属长纤维（≥1600μ m）。

2.1.1 不同地区的光皮桦木纤维长度方差分析

不同地区光皮桦的木纤维长度分别为：庆元1 884.38 μ m，江西1 689.02 μ m，福建1 652.41 μ m，广西1 569.66 μ m，临安1 412.55 μ m，贵州1 111.86 μ m。通过不同地区的光皮桦木纤维长度方差分析（表2）可以看出，在α=0.05水平上，地理区位对光皮桦木纤维长度有显著影响。

表1 不同地区光皮桦木纤维形态特征参数

表2 不同地区光皮桦木纤维各项特征方差分析

2.1.2 不同地区光皮桦木材纤维长度频率分布

按照200 μ m的间距，对木纤维长度频率进行统计，结果(图1)可知，不同地区的木纤维长度的分布不同，福建地区，木纤维长度主要集中在1 300～1 900 μ m，占总频数的70%，最大频率出现在1 500～1 900 μ m；广西地区，木纤维长度主要集中在1 300～1 900 μ m，占总频数的72%，最大频率出现在1 500～1 700 μ m；贵州地区，木纤维长度主要集中在900～1 300 μ m，占总频数的80%，最大频率出现在900～1 100 μ m；江西地区，木纤维长度主要集中在1 300～2 100 μ m，占总频数的80%，最大频率出现在1 500～1 700 μ m；临安地区，木纤维长度主要集中在1 100～1 700 μ m，占总频数的77%，最大频率出现在1 300～1 500 μ m；庆元地区，木纤维长度主要集中在≥1 500 μ m，占总频数的75%，最大频率出现在1 900～2 100 μ m。

图1 不同地区光皮桦木纤维长度分布

2.2 木纤维宽度

纤维宽度对制浆、造纸及纸张性能也有一定的影响，一般腔大、壁薄的纤维对纸张成型及纤维交织有利，而壁厚腔小的纤维撕裂强度较高[5]。

2.2.1 不同地区光皮桦木纤维宽度方差分析

不同地区光皮桦的木纤维宽度分别为：庆元32.65 μ m，江西31.13 μ m，福建29.64 μ m，广西29.15 μ m，临安26.85 μ m，贵州26.07 μ m。通过方差分析（表2）可以看出，在α=0.05水平上，不同区位对光皮桦木纤维宽度存在显著影响。

2.2.2 不同地区的木纤维宽度频率分布

按照5 μ m的间距对木纤维宽度频率进行统计，结果(图2)可知，不同地区木纤维宽度的分布不同；福建地区木纤维宽度主要集中在20～40 μ m，占总频数的95%，最大频率出现在25～30 μ m；广西地区，木纤维宽度主要集中在25～35 μ m，占总频数的75%，最大频率出现在25～30 μ m；贵州地区，木纤维宽度主要集中在20～30 μ m，占总频数的85%，最大频率出现在25～30 μ m；江西地区，木纤维宽度主要集中在25～35 μ m，占总频数的70%，最大频率出现在30～35 μ m；临安地区，木纤维宽度主要集中在20～35 μ m，占总频数的95%，最大频率出现在25～30 μ m；庆元地区，木纤维宽度主要集中在25～40 μ m，占总频数的90%，最大频率出现在30～35μ m。

图2 不同地区光皮桦木纤维宽度分布

2.3 木纤维双壁厚

纤维壁厚不仅关系到纸张强度，也是木材质量、基本密度和强度性质的物质基础[6]。纤维双壁厚的大小对制浆的影响很大，纤维壁厚形成的纸张组织蓬松而多孔，撕裂度大而引力与爆破因子下降；纤维壁薄则具有很强的张力，纸张耐折[7]。

2.3.1 不同地区的光皮桦木纤维双壁厚方差分析

不同地区光皮桦的木纤维双壁厚分别为：庆元13.16 μ m，江西12.36 μ m，福建11.39 μ m，广西11.96 μ m，临安10.78 μ m，贵州9.59 μ m。通过方差分析（表2）可以看出，在α=0.05水平上，不同区位对光皮桦木纤维双壁厚存在显著影响。

2.3.2 不同地区光皮桦木纤维双壁厚频率分布

按照2 μ m的间距对木纤维双壁厚频率进行统计，结果（图3）可以看出，不同地区的木纤维双壁厚的分布不同；福建地区，木纤维双壁厚主要集中在8～14 μ m，占总频数的80%，最大频率出现在10～12 μ m；广西地区，木纤维双壁厚主要集中在8～16 μ m，占总频数的95%，最大频率出现在10～12 μ m；贵州地区，木纤维双壁厚主要集中在＜12 μ m，占总频数的95%，最大频率出现在8～10 μ m；江西地区，木纤维双壁厚主要集中在8～16 μ m，占总频数的85%，最大频率出现在10～12 μ m；临安地区，木纤维双壁厚主要集中在8～14 μ m，占总频数的90%，最大频率出现在10～12 μ m；庆元地区，木纤维双壁厚主要集中在10～16 μ m，占总频数的82%，最大频率出现在12～14 μ m。

图3 不同地区光皮桦木纤维双壁厚分布

2.4 木纤维壁腔比

纤维壁腔比是纤维双壁厚与腔径之比，它的大小影响纸张性能。壁腔比小的管胞，打浆时容易崩解、帚化，管胞间结合紧密，制成的纸张强度大[8]。

2.4.1 不同地区光皮桦木纤维壁腔比方差分析

不同地区的光皮桦的木纤维壁腔比分别为：庆元0.41，江西0.40，福建0.39，广西0.42，临安0.40，贵州0.37。通过方差分析（表2）可以看出，在α=0.05水平上，不同区位对光皮桦木纤维壁腔比存在显著影响。

2.4.2 不同地区木纤维壁腔比频率分布

按照0.1的间距，对木纤维壁腔比频率进行统计，结果（图4）可知，不同地区的木纤维壁腔比基本一致。木纤维壁腔比主要集中在0.3～0.5，占总频数均在80%以上，最大频率出现在0.3～0.4。

图4 不同地区光皮桦木纤维壁腔比分布

2.5 木纤维腔径比

纤维腔径比是纤维腔径与纤维宽度之比，它的大小也会影响到纸张性能。

2.5.1 不同地区光皮桦木纤维腔径比方差分析

不同地区光皮桦的木纤维腔径比分别为：庆元0.59，江西0.60，福建0.62，广西0.58，临安0.60，贵州0.63。通过方差分析（表2）可以看出，在α=0.05水平上，不同区位对光皮桦木纤维腔径比存在显著影响。

2.5.2 不同地区的木纤维腔径比频率分布

按照0.1的间距，对木纤维腔径比频率进行统计，结果(图5)可知，不同地区光皮桦木纤维腔径比的分布基本一致，主要集中在0.5～0.7，占总频数均在80%以上，最大频率出现在0.6～0.7。

图5 不同地区光皮桦木纤维腔径比分布

2.6 木纤维长宽比

纤维长宽比是纤维长度与纤维宽度之比[9]。长宽比是一项仅次于纤维长度的十分重要的纤维形态指标，评价一个树种纤维是否适合于造纸，不仅需要了解它的长度、宽度、壁厚的变幅、平均值等因子，而且需要明确其长宽比[10]。长宽比比值越大，打浆时纤维有较大的结合面积，纸浆撕裂指数高，成纸强度高；反之不宜打浆，造浆强度低[11]。

2.6.1 不同地区光皮桦木纤维长宽比方差分析

不同地区光皮桦的木纤维长宽比分别为：庆元59.55，江西55.18，福建54.37，广西54.87，临安54.16，贵州43.24。通过方差分析（表2）可以看出，在α=0.05水平上，不同区位对光皮桦木纤维长宽比存在显著影响。

2.6.2 不同地区光皮桦木纤维长宽比频率分布

按照10的间距，对木纤维长宽比频率进行统计，结果(图6)可知，不同地区光皮桦木纤维长宽比的分布不同。福建地区，木纤维长宽比主要集中在40～80，占总频数的85%，最大频率出现在50～60；广西地区，木纤维长宽比主要集中在30～70，占总频数的90%，最大频率出现在60～70；贵州地区，木纤维长宽比主要集中在30～60，占总频数的90%，最大频率出现在30～40；江西地区，木纤维长宽比主要集中在30～80，占总频数的85%，最大频率出现在40～50；临安地区，木纤维长宽比主要集中在30～70，占总频数的90%，最大频率出现在50～60；庆元地区，木纤维长宽比主要集中在40～80，占总频数的90%，最大频率出现在50～60。

3 结论

图6 不同地区光皮桦木纤维长宽比分布

对不同地区的光皮桦纤维形态的测定和分析结果表明，不同地区光皮桦的木纤维长度、宽度、双壁厚、长宽比均存在明显差异，而木纤维的壁腔比与腔径比差异不大。综合来看，六大地区中以庆元地区的光皮桦纤维特征具有明显优势，光皮桦木纤维长度1 884.38 μm，宽度32.65 μm，双壁厚13.16 μm，壁腔比0.41，腔径比0.59，长宽比59.55。庆元地区光皮桦的木纤维特征说明其较适合作为造纸生产的原料树种。

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第1作者简介：梅爱君（1973-），女，工程师，从事林业资源管理及林业技术推广工作。

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

（责任编辑：潘启英）

*浙江省农业（林业）新品种选育重大科技专项（2016C02056-2）

1001-9499（2017）03-0020-05