史永純 宋林 梁晶 李巍巍

(黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院，哈爾濱，150025)(吉林森工集團營林部)(黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院)(東北林業(yè)大學)

立地條件既決定林木的生長，同時也影響木材的材質材性［1－3］。因此，在現(xiàn)代工業(yè)人工林的培育中為達到適地適樹，既要了解立地對樹木生長的影響，同時也要了解立地對樹木材質材性的影響。目前關于立地對樹木材質材性影響的研究還較少，其影響規(guī)律尚不明確［4－6］。如有研究表明，木材基本密度隨立地質量增高而降低［4］，而纖維長度和寬度則隨立地質量增高而增大［5］。但也有研究認為，立地對木材基本密度和纖維形態(tài)的影響不顯著［6］。立地對木材材質材性的影響可能因樹種和立地條件而表現(xiàn)不同，因而開展不同樹種材質材性與立地條件關系的研究，對工業(yè)人工林培育具有重要意義。長白落葉松(Larix olgensis)是我國東北地區(qū)的重要造林樹種。近年的研究表明，長白落葉松是北方針葉樹中適合作為紙漿材發(fā)展的樹種［7－9］。關于立地條件對長白落葉松紙漿材材質材性的影響，郭明輝曾分析了坡向對長白落葉松纖維形態(tài)以及化學成分的影響［2］。本文則在坡向和坡位對長白落葉松人工林紙漿材材質材性的影響規(guī)律方面進行探討，旨為確定長白落葉松紙漿林適生立地條件提供科學依據(jù)。

1 研究地概況

研究地點位于黑龍江省尚志市境內的東北林業(yè)大學帽兒山實驗林場尖砬溝森林培育實驗站。該場屬長白山系張廣才嶺西坡小嶺余脈，平均海拔約300 m，坡度一般在6°～15°。該地區(qū)屬溫帶大陸性季風氣候，降雨主要集中于7、8、9月份，年平均降水量723 mm，年平均蒸發(fā)量1094 mm，年日照時數(shù)2471.3 h，年平均氣溫2.8℃，≥10℃年積溫2 526℃，全年無霜期120～140 d。該地的地帶性土壤為暗棕壤，一般分布在300 m以上的低山丘陵地帶。典型暗棕壤所占的地形部位較高，其次為草甸暗棕壤，白漿化暗棕壤和潛育暗棕壤。非地帶性土壤主要有白漿土、草甸土和沼澤土，一般分布在300 m以下的丘陵地帶，其中白漿土所占的地形部位較高，其次為草甸土和沼澤土。

2 研究方法

2.1 野外調查與取樣

調查林分為20～22年生的長白落葉松林，造林密度均為1.5 m×2.0 m，現(xiàn)保存密度為2 225～2 375株/hm2。調查時選擇北坡、東坡、南坡以及各個坡向的坡上、坡中、坡下部位分別設置樣地，樣地面積為0.04 hm2。在每個樣地內進行每木檢尺測定胸徑，然后在各個徑階內選擇樣木測定樹高，繪制樹高曲線。根據(jù)平均胸徑和平均樹高確定平均木。根據(jù)所確定的平均木胸徑和樹高值，在每塊樣地內選擇3株平均木，伐倒后在1.3 m高處向上截取5 cm厚的圓盤3個，將圓盤帶回實驗室后進行木材性質測定。同時在樣地內選擇5株優(yōu)勢木，測定樹高。為了解所有調查林分立地質量的高低，以20年生長白落葉松的優(yōu)勢木高為依據(jù)進行比較。在22年生的長白落葉松林內，伐倒1株優(yōu)勢木做解析木，測定前20年高生長占樹高的比例，根據(jù)這個比例求出所有優(yōu)勢木20年生的樹高值。求算的各種立地林分20年生優(yōu)勢木平均高分別為:北坡16.57 m，東坡16.64 m，南坡16.17 m，坡下16.71 m，坡中16.43 m，坡上16.32 m。

2.2 木材材性測定

年輪寬度、晚材率的測定:先將1.3 m高處的圓盤樣品刨光以看清生長輪為止，擺放在掃描儀上掃描，然后利用WinDENDRO年輪分析系統(tǒng)在圓盤圖片上測定年輪寬度、晚材率。

基本密度的測定:將待測樣品鋸成從髓心到樹皮截面的木條尺寸為0.5 cm×0.5 cm，采用排水法測定木材基本密度(參照國標GB1933—1991)。

纖維形態(tài)的測定:將樣品按年輪劈成約1.5 mm×1.5 mm×10.0 mm的木條，放入試管中。采用過氧化氫和冰醋酸混合液離析法測定纖維長度和寬度。在投影顯微鏡下觀察纖維的長度和寬度，每個試樣隨機測量30個數(shù)據(jù)［10］。

化學組分的測定:將每株樣木的試料按四分法取樣、粉碎，供分析使用。按國家標準GB2677—1981造紙工業(yè)產(chǎn)品試驗方法分別測定冷水抽提物、熱水抽提物、1%NaOH抽提物、纖維素、綜纖維素、木素和灰分含量［11］。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS12.0統(tǒng)計分析軟件進行方差分析和LSR檢驗。

3 結果與分析

3.1 坡位和坡向對長白落葉松基本密度的影響

不同坡位和不同坡向間長白落葉松基本密度的變化均較小(表1、表2)。不同坡位間長白落葉松木材基本密度變化范圍為0.456～0.425 g/m3，下坡的基本密度最大，上坡最低。經(jīng)檢驗，不同坡位間木材基本密度差異不顯著(P＞0.05)。不同坡向間長白落葉松木材基本密度變化范圍為0.454～0.432 g/m3，東坡的基本密度最大，北坡最小。經(jīng)檢驗，不同坡向間木材基本密度差異亦不顯著(P＞0.05)。研究地點的山地坡度較緩，不同坡向和坡位間木材基本密度未形成明顯差異，可能與不同坡向、坡位間立地質量差異較小有關。

表1 坡位對長白落葉松木材基本密度、晚材率與纖維形態(tài)的影響

表2 坡向對長白落葉松木材基本密度、晚材率與纖維形態(tài)的影響

3.2 坡位和坡向對長白落葉松晚材率的影響

不同坡位和不同坡向間長白落葉松晚材率的變化均較小(表1、表2)。不同坡位間長白落葉松晚材率表現(xiàn)為:中坡＞上坡＞下坡，坡中比坡下高6.1%。經(jīng)檢驗，不同坡位間晚材率差異不顯著(P＞0.05)。不同坡向間長白落葉松晚材率由大到小的順序為:東坡＞南坡＞北坡，東坡的晚材率與北坡僅相差1.9%。經(jīng)檢驗。不同坡向間晚材率差異不顯著(P＞0.05)。

3.3 坡位和坡向對長白落葉松纖維形態(tài)的影響

不同坡位間長白落葉松纖維長度從大到小依次為:中坡＞上坡＞下坡(表1)，不同坡位間纖維長度變幅為2 640～2 479 μm，經(jīng)檢驗差異不顯著(P＞0.05)。不同坡向間纖維長度表現(xiàn)為:東坡＞南坡＞北坡(表2)，不同坡向間纖維長度變幅為2 617～2 419 μm，經(jīng)檢驗差異亦不顯著(P＞0.05)。

不同坡位間長白落葉松的纖維寬度變化幅度為:35.6～33.0 μm，中坡＞上坡＞下坡(表1)。不同坡向間長白落葉松的纖維寬度變化幅度較小，為35.4～33.0 μm，其中北坡＞南坡＞東坡(表2)。經(jīng)檢驗，不同坡向和不同坡位間差異均不顯著(P＞0.05)。

不同坡位間長白落葉松纖維長寬比的變化不大，變幅為75.7～74.2，且上坡＞下坡＞中坡(表1)。經(jīng)檢驗，不同坡位間纖維長寬比未達顯著差異(P＞0.05)。不同坡向間長白落葉松的纖維長寬比存在一定的差異。東坡纖維長寬比最大，為79.3，其次是南坡，為76.9，北坡最低，為68.3(表2)。經(jīng)檢驗，北坡與南坡、東坡纖維長寬比差異顯著(P＜0.05)，但南坡和東坡差異不顯著(P＞0.05)。纖維長寬比越大，纖維之間就有越好的結合能力，獲得的紙張強固性和割裂性也越好，因此，東坡和南坡的落葉松纖維更利于造紙。

3.4 坡位和坡向對長白落葉松木材化學組分的影響

在木材化學組分(綜纖維素、木素、冷水抽提物、熱水抽提物、NaOH抽提物、苯—醇抽提物)方面，不同坡位對長白落葉松木材化學組分未形成明顯影響(P＞0.05)，但表現(xiàn)出一定的變化趨勢，即:生長在下坡的長白落葉松，在多數(shù)化學組成指標上均表現(xiàn)較差，綜纖維素質量分數(shù)較低，木素質量分數(shù)較高，各種抽提物的質量分數(shù)也較高(表3);生長在上坡和中坡的長白落葉松，綜纖維素質量分數(shù)較高，木素質量分數(shù)較低，各種抽提物的質量分數(shù)較低。綜纖維素是指植物纖維原料中纖維素和半纖維素的總和，一般綜纖維素質量分數(shù)高的原料，成漿得率較高。而木素、冷水抽出物、熱水抽出物、NaOH抽出物和苯—醇抽提物質量分數(shù)越低，越有利于造紙。因此，生長在坡上和坡中的長白落葉松化學組成更有利于制漿造紙。

表3 坡位對長白落葉松木材化學組分的影響%

不同坡向間的長白落葉松在綜纖維素、木素以及各種抽提物質量分數(shù)上均未形成顯著差異(P＞0.05)，而且在不同坡向間木材化學組分也未表現(xiàn)出統(tǒng)一的變化規(guī)律(表4)。北坡的綜纖維素質量分數(shù)較高，木素質量分數(shù)較低。南坡的冷水抽提物、熱水抽提物、NaOH抽提物、苯—醇抽提物質量分數(shù)較低，但木素質量分數(shù)較高。東坡綜纖維素質量分數(shù)較低，冷水抽提物、NaOH抽提物、苯—醇抽提物質量分數(shù)較高。

表4 坡向對長白落葉松木材化學組分的影響%

4 結論

坡位對長白落葉松的基本密度、晚材率、纖維長寬比都未形成顯著的影響，而且在不同坡位間也沒有統(tǒng)一的變化規(guī)律。坡向對長白落葉松的基本密度、晚材率、纖維長寬比的影響，體現(xiàn)出了較一致的規(guī)律，這幾個指標都是生長在東坡的長白落葉松最好，生長在北坡的最差，尤其是纖維長寬比，東坡的明顯高于北坡。

在木材化學組分方面，不同坡位上生長的長白落葉松在綜纖維素、木素以及各種抽提物含量上均未形成顯著差異，但生長在坡下的長白落葉松，在多數(shù)化學組成指標上均表現(xiàn)較差。不同坡向對長白落葉松木材化學組分未形成明顯影響，而且在不同坡向間木材化學組分也未表現(xiàn)出統(tǒng)一的變化規(guī)律。

參考其他人關于不同立地條件下長白落葉松生長的研究結果［1，7］，以及本研究各種立地上優(yōu)勢木高的測定結果:長白落葉松在東坡和下坡位生長最好，而且基本密度、晚材率、纖維長寬比，都是生長在東坡的長白落葉松最好，因此，初步認為長白落葉松纖維用材林的適生立地以選擇東坡下部為好。

［1］陳乃全，王政權.勃力縣紅松、落葉松人工林生長與立地因子關系的研究［J］.東北林業(yè)大學學報，1987，15(1):15－21.

［2］郭明輝，趙西平，陳廣勝，等.坡向對人工林落葉松纖維形態(tài)及造紙性能的影響［J］.東北林業(yè)大學學報，2002，30(3):21－23.

［3］潘彪.不同立地指數(shù)對馬尾松生長輪寬、晚材率、纖維形態(tài)和纖絲角的影響［J］.世界林業(yè)研究，1995(專輯):320－326.

［4］陳金明.立地條件對擬赤楊人工林材性的影響［J］.福建師范大學學報:自然科學版，2006，22(4):92－96.

［5］林瑞榮.立地條件對擬赤楊人工林木材纖維特性的影響［J］.福建林學院學報，2008，28(2):160－163.

［6］張應團.長嶺崗林場日本落葉松幼齡材木材密度測定［J］.西北林業(yè)科學，2004，33(3):77－84.

［7］孫淑芬，龐玉梅.長白落葉松紙漿材人工林定向培育技術的研究［J］.林業(yè)資源管理，2005(3):52－54.

［8］王樹力，吳劑生，仲崇淇.長白落葉松紙漿林木材材性及紙漿特性的研究［J］.林業(yè)科學，1997，33(3):283－287.

［9］王樹力，工業(yè)纖維林培育理論與技術［M］.哈爾濱:黑龍江科學技術出版社，1996:23－40.

［10］陳佩蓉，屈維均，何福望.制漿造紙實驗［M］.北京:中國輕工業(yè)出版社，1990:17－24.

［11］中國國家技術監(jiān)督局.GB2677—1981造紙工業(yè)產(chǎn)品試驗方法［M］.北京:中國標準出版社，1981.