原文載於2018年2月《西北農林科技大學學報（自然科學版版）》
摘要：
【目的】觀察楨楠木材宏觀、微觀構造並測定管孔、木纖維等結構參數，分析其構造特徵參數在徑向的變化規律。
【方法】以四川省雅安市金鳳寺的楨楠古樹作為研究對象，選擇生長狀態良好且樹齡100年以上的楨楠單株鑽取木芯樣，篩選後以樹齡110年且完整無缺陷的樹幹木芯為研究樣本，以５個年輪為１個單位對其進行宏觀和微觀構造及木纖維結構的徑向變異研究。
【結果】楨楠木材構造特徵為心、邊材區分不明顯，材色黃色或深黃褐色；散孔材；軸向薄壁組織稀疏傍管狀；射線細胞含油細胞，軸向薄壁細胞少見，導管分子偶見梯狀復穿孔，導管內具有侵填體；導管內紋孔與管間紋孔為互列式，具緣紋孔；木射線細胞內常見的球形物可能為樹膠類物質，塊狀物可能是含有鈣鹽的樹膠。楨楠生長狀況隨著樹齡的增長呈現出一定差異，其中管孔密度隨著樹齡的增加而波動下降；管孔弦向直徑呈現波動上升趨勢，在樹齡35年之前迅速上升，35-105年平穩波動，之後迅速增加；纖維長度與寬度在樹齡35年之前迅速增加，之後總體趨於平穩；胸徑連年生長量在樹齡10-40年增長較快，40年後呈波動下降模式，90-110年波動逐漸趨於平穩，但總體呈下降趨勢。總體而言，楨楠在樹齡35年前生長較快，而在35年後生長較為緩慢，在90年後開始逐漸趨於平穩，生長極為緩慢。
【結論】樹齡35年後野生楨楠材性趨於穩定，可用作傢俱與建材，並且其胸徑連年生長量與管孔、纖維解剖參數及微纖絲角具有相關性。
歷史上楠、樟、梓、椆並稱為四大名木，而楠木居首［1］。楨楠中文學名為楠木，拉丁學名為PhoebezhennanS.Lee，隸屬樟科楠屬［2］，為常綠高大喬木，屬於瀕危物種，現被列為國家Ⅱ級保護植物［3］。楨楠木不易變形開裂、易加工、耐腐朽，紋理瑰麗多變，是當前國內木材行業公認為“金絲楠”木的最優樹種［4］；其樹幹通直、高大，枝繁葉茂，樹姿挺拔秀麗，常作為庭蔭樹或行道樹，也是著名的觀賞樹種［5-6］，主要生長於四川、湖北和貴州等省，當前市場普遍認為四川楨楠品質最優，價格最高［7］。目前楨楠價高卻無鑑定依據的現狀導致市場上出現大量假冒楨楠產品，商業糾紛頻現［8］。目前國內外關於楨楠雖有一些報道，但是數量較少，且研究主要集中在種群分佈與變遷、人工林的生長規律和育苗管理等方面［9］。陳瑞英等［10］、成俊卿等［11］雖然報道過關於楨楠木材的簡介，但缺乏系統的木材構造特徵及其徑向變異規律研究，目前僅見周祖洪等［12］進行過楨楠徑向生長量變化規律的研究，但解剖參數的徑向變異規律尚未見研究。因此，本試驗擬以四川省雅安市金鳳寺的楨楠古樹群作為研究對象，選擇生長狀態良好的楨楠單株進行採樣，測量其各個年輪段木材構造特徵參數並觀察木材的微觀、宏觀構造，研究其徑向變異規律，歸納總結楨楠的木材結構特徵，為楨楠木種的識別與其木材利用提供一定的參考依據。
楨楠樹葉與花苞，圖片來源PPBC中國植物圖像庫
1. 材料與方法
1.1材料
2015年11月，對四川省雅安市金鳳寺中的楨楠古樹進行隨機取樣。採用生長錐鑽取木芯樣的方法取樣［13］，取樣處離地1.3ｍ，鑽取方向由南向北，生長錐直徑5.15mm。共取樣15株，標記後分別裝入塑料管中並封口，帶回實驗室進一步分析。通過初步篩選，棄去有疤節、蟲孔及有其他缺陷的木芯樣，最終選定以樹高約為21.1ｍ、胸徑約為392mm、樹齡為110年生的單株楨楠樹芯為研究樣本。
1.2儀器與設備
使用的主要儀器與設備有樹木生長錐（長500mm，兩線，直徑5.15mm，北京澳作生態有限公司）、TU-231大型滑走式切片機、光學顯微鏡（O-LYMPUSBX51，上海生物科技有限公司）、體視顯微鏡（O-LYMPUSBX７，上海光密儀器有限公司）、SEM掃描電鏡（日本電子JSM－6490LV）和EDS色散能量分析儀。
1.3試驗方法
1.3.1宏觀構造特徵觀察
將試樣橫、徑、弦三切面用清水潤溼後，在肉眼、放大鏡、體視顯微鏡下觀察木材生長輪、管孔、軸向薄壁組織、木射線、紋理、構造等宏觀特徵［14］。
1.3.2顯微構造觀察及構造特徵
參數測定在顯微鏡下，觀察木材三切面顯微構造並拍攝照片，利用圖像測量分析系統測定木材的構造特徵參數（管孔密度、弦向直徑以及纖維長度和寬度），各項參數均從不同顯微切片隨機測量60個數據；S2層微纖絲角採用Ｘ射線衍射法［15-17］，每隔５個年輪取樣１次，處理後使用Ｘ射線衍射儀進行測量，由計算機進行統計分析。
1.3.3超微構造觀察及能量色散（EDS）分析
每10個年輪取樣1次，處理後在SEM掃描電鏡下觀察木材三切面超微構造並拍攝圖片，圖片拍攝過程中利用EDS色散能譜分析儀對圖片中具有特徵形狀的物質進行成分分析［18-19］。
1.4數據處理
將測量的數據採用變數統計方法進行處理，以此確定每組數據平均值的可靠性，並確認是否可採信。對楨楠胸徑連年生長量與徑向解剖參數、微纖絲角進行迴歸分析，得出楨楠胸徑連年生長量與木材構造特徵參數的相關性。
２結果與分析
2.1楨楠木材的宏觀構造特徵
楨楠木材肉眼下呈黃色或深黃褐色，心材與邊材區分不明顯；材表面光澤較弱，有微芳香氣味；味微苦，紋理較直，木材構造較細膩而均勻；生長輪明顯，輪間呈深色帶；散孔材；年輪寬度較均勻，每ｃｍ２-４輪，橫切面上管孔肉眼下可見，大小略一致，分佈均勻，散生或斜列；管孔內偶見侵填體；軸向薄壁組織放大鏡下明顯，稀疏傍管狀；橫切面上木射線稀至中，極細至略細，在放大鏡下明顯。
2.2楨楠木材的微觀構造特徵
2.2.1顯微構造特徵
導管在橫切面上為圓形或卵圓形，部分略具多角形輪廓，每mm2平均20個；管孔組合以單管孔和短徑列復管孔（2-3個）為主，偶見管孔鏈和管孔團（圖1-A，B），導管腔內少見侵填體（圖1-B），螺紋加厚缺如；導管細胞壁較薄（3.0μm），最大弦徑114μm，多數90-100μm；導管分子長212-514μm，平均391μm；具侵填體；螺紋加厚未見。導管細胞端部的穿孔為單穿孔，偶見梯狀復穿孔（圖1-C），
A.40X; B.100X; C.400X
圖1 楨楠木材橫切面的顯微構造
相鄰導管間細胞壁上紋孔為互列，偶見梯狀紋孔（圖2-A）；紋孔口內含，卵圓形或圓形。軸向組織量少，稀疏傍管狀；樹膠少見，晶體未見；油細胞或黏液細胞常見。橫切面上木纖維細胞壁薄，直徑為19-28μm；長779-1204μm，平均1083μm；形狀大多呈扁圓形、多角形，細胞壁弦向腔徑略大於徑向（圖1-B），細胞沿徑向排列整齊有序，弦向上呈交錯排列，較鬆散；具有分隔木纖維。單列射線極少，高3-7個細胞；多列射線寬2-3個細胞，高7-26個細胞；射線組織異型Ⅲ型或Ⅱ型（圖2-B）；
A.200X;B.100X
圖2（左） 楨楠木材徑切面的顯微構造
圖3 （右）楨楠木材弦切面的顯微構造（100X）
射線－導管間紋孔式呈大圓形或刻痕狀。射線細胞含油細胞，軸向薄壁細胞少見（圖３）；晶體少見，方形；木射線非疊生；每mm4-8根。
2.2.2超微構造特徵
導管分子偶見梯狀復穿孔（圖4-A），導管內具有侵填體（圖4-B）；導管內具緣紋孔（圖5），紋孔與管間紋孔為互列式（圖6-A）；木射線細胞內常見球形物（圖6-B）和塊狀物（圖６-A,C）。
Ａ.1000X； B.2000X
圖4（左） 楨楠木材橫切面的超微構造
圖5（右）楨楠木材徑切面的超微構造（1000×）
Ａ.塊狀物（ 800X）; Ｂ. 球形物（ 1000X）; Ｃ. 塊狀物（1000X）
圖6 楨楠木材弦切面的超微構造
由能量色散（EDS）分析可知，這些球形物的主要組成元素是碳和氧（表1），
表1 楨楠木射線內球形物成分分析
由此可以認為這種球形物並非無機鹽類而是樹膠類物質,Seurfield等［20］也曾在報道中將這種球形物認定為澱粉顆粒；而塊狀物主要組成元素是碳、氧和鈣元素，初步估計可能是含有鈣鹽的樹膠（表２）。
表2 楨楠木射線內塊狀物成分分析
2.3楨楠木材的構造特徵參數
利用圖像測量分析系統測定木材中各類細胞（管孔、木纖維、木射線）的構造特徵參數及連年生長量（圖7-12），對測定的數據進行變數統計，得出的平均值均可靠，可以採信。
2.3.1管孔密度和絃向直徑
由圖7可以看出，從髓心到邊材，楨楠每mm2的管孔數量即管孔密度隨著樹齡的增加而波動下降。
圖7 （左）楨楠木材管孔數量的徑向變異
圖8 （右）楨楠木材管孔弦向直徑的徑向變異
從圖8可看出，楨楠管孔弦向直徑隨樹齡的增加均呈波動上升的變異模式，35年前呈波動上升趨勢，35-105年呈平穩波動趨勢，之後迅速增加，這說明管孔密度與管孔直徑呈負相關。
2.3.2胸徑連年生長量
楨楠胸徑連年生長量隨樹齡的變異見圖9。
圖９ 楨楠胸徑連年生長量隨樹齡的變異
由圖9可見，楨楠胸徑的連年生長量隨樹齡的增加呈先上升後下降的變異模式。在樹齡為1-40年時增長較快，在40年後呈波動下降模式，90-110年波動逐漸趨於平穩，但總體呈現波動下降趨勢。
2.3.3纖維長度和寬度
纖維長度與木材品質有著極強的相關性，是衡量材性優劣的重要參數。
從圖10可以看出，楨楠木材纖維長度在779.75-1204.55μm，平均為1082.83μm，最大值首先出現在樹齡35年附近，其次是55年附近。髓心附近的木纖維長度較短，而樹皮附近較長，表明楨楠木纖維長度從髓心到邊材總體呈增加趨勢。楨楠木纖維長度的徑向變異較大，呈現的規律性較其他材性指標明顯，5-35年，隨樹齡增加，纖維長度的增加速度較快，35年時即達到最大值1204.55μm；之後隨樹齡增加，纖維長度的變化幅度較小，介於1030.42-1163.38μm，趨於穩定。楨楠木材纖維寬度的徑向變異見圖11。
圖10（左） 楨楠木材纖維長度的徑向變異
圖11（右） 楨楠木材纖維寬度的徑向變異
由圖11可以看出，楨楠木纖維寬度隨樹齡的增加呈波動上升至平穩的變異模式，這符合樹木生長規律的變異。這是樹木的形成層原始母細胞垂周分裂速度在樹木幼齡期快，但隨著樹齡增大而下降導致的結果［21］。纖維寬度與木材結構有關，通常用纖維寬度來判斷木材結構的粗細［22］。由於本試驗是以離析纖維測定其寬度而不是弦向直徑，因此參照成俊卿等［11］編撰的《中國木材志》中對闊葉樹材木纖維寬度4級標準進行分級：小於16μｍ的為結構細，16-25μｍ的為結構中，26-30μｍ的為結構粗，大於30μｍ的為結構甚粗。對照木材纖維寬度的分級標準，可知金鳳寺楨楠木材纖維結構中至粗。
2.3.4維纖絲角
微纖絲角指次生壁S2層中微纖絲與細胞主軸之間的夾角，其角度愈小則細胞的抗張強度愈大。微纖絲角既影響木材的物理力學性能，如密度、強度、硬度、抗拉伸度、彈性模量等，又是木材幹縮溼脹性的原因之一［23-24］。採用X射線衍射法和origin8軟件測得野生楨楠不同樹齡S2層微纖絲角的變異情況見圖12，對測定數據進行變數統計，得出平均值均可靠，可以採信。
圖12 楨楠木材微纖絲角的徑向變異
由圖12可見，隨樹齡的增加，楨楠木材微纖絲角逐漸減小並趨於平穩波動。在前30年微纖絲角呈下降的變異模式，30年後呈平穩波動的變異模式。
2.4楨楠胸徑連年生長量與木材構造特徵參數的相關性
將楨楠胸徑連年生長量與徑向解剖參數、微纖絲角進行迴歸分析，為了判斷各指標之間相關程度的高低，通過相關係數進行判斷，其判斷標準為：ｒ＝０，表明二者完全不相關；0＜｜ｒ｜≤0.3時，認為二者不相關；0.3＜｜ｒ｜≤0.5時，認為二者低度相關；0.5＜｜ｒ｜≤0.8時，認為二者顯著相關；0.8＜｜ｒ｜≤1時，認為二者高度相關［25］。由顯著性檢驗結果可知，胸徑連年生長量與管孔密度、纖維寬度呈顯著相關，與管孔弦向直徑、纖維長度和微纖絲角高度相關。
表3 楨楠胸徑連年生長量(X)與木材構造特徵參數(Y)的迴歸分析
3 結論
本研究中，野生楨楠木材材色在肉眼下呈黃色或深黃褐色，光澤較弱，有微芳香氣味，味微苦，紋理較直，木材構造較細膩而均勻；生長輪明顯，年輪寬度較均勻，輪間呈深色帶；橫切面上管孔為圓形或卵圓形，部分略具多角形輪廓，管孔大小較一致，分佈略均勻，散孔材，管孔組合以單管孔和短徑列復管孔（2-3個）為主，偶見管孔鏈和管控團，橫切面上木纖維細胞大多呈扁圓形、多角形，細胞壁弦向腔徑略大於徑向，細胞沿徑向排列整齊有序，弦向上呈交錯排列較鬆散。射線組織異型Ⅲ型或Ⅱ型。
在前人研究的基礎上，本研究發現，導管分子偶見梯狀復穿孔，導管內具有侵填體；導管內紋孔與管間紋孔為互列式，具緣紋孔；木射線細胞內常見的球形物可能為樹膠類物質，塊狀物可能是含有鈣鹽的樹膠。隨著樹齡的增長，楨楠生長狀況呈現出一定的差異。隨樹齡的增加，管孔密度總體呈下降趨勢；管孔弦向直徑自髓心向外呈現波動上升趨勢，在樹齡35年之前呈波動上升趨勢，之後處於波動平穩狀態。纖維長度與木材品質有極強的相關性，纖維長度與寬度在樹齡35年左右總體迅速升高，之後呈波動式變化並趨於平穩。胸徑連年生長量在樹齡10-40年增長較快，40年後呈波動下降模式，90-110年波動逐漸趨於平穩，但總體呈下降趨勢，並且管孔、纖維解剖參數以及微纖絲角與胸徑連年生長量具有一定的相關性。這表明野生楨楠在樹齡35年前生長較快，而在35年後生長較為緩慢，在90年後生長極為緩慢。因此，樹齡超過35年的野生楨楠可用作傢俱與建築材料，其材性更穩定。
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