香合歡木材解剖性質研究

雷福娟，黃耀恒，王軍鋒，龍大軍，黃騰華

（1.廣西壯族自治區林業科學研究院 廣西木材資源培育質量控制工程技術研究中心 廣西優良用材林資源培育重點實驗室，廣西南寧 530002；2.廣西生態工程職業技術學院，廣西柳州 545004）

香合歡（Albiziaodoratissima）為含羞草科（Mimosaceae）合歡屬落葉喬木，又名黑格，是珍貴的速生用材樹種和荒山綠化樹種；其樹高可達20 m 左右，胸徑可達60 cm[1-2]；其樹皮含12%～15%單寧，可作栲膠原料；其根可入藥，治療風濕關節痛、跌打損傷、創傷出血、瘡癬和失眠等癥狀[3]。香合歡屬于硬合歡類木材，為重硬木材（密度0.68～0.82 g/cm3）；其木材心材顏色深，為栗褐色或巧克力色[1]；其木材耐腐抗蟲，干縮系數小，尺寸穩定性好，被廣泛稱為“東印度核桃木”[4]。用該木材加工而成的實木地板、實木家具和實木門等木制品，不僅耐腐、抗蟲，且能有效地防止開裂變形，因此香合歡在市場上備受青睞。

目前對香合歡的研究主要集中在培育技術和光合特性研究方面[5-8]，其木材解剖構造方面的研究未見報道。木材的構造是決定木材性質的主要因素，也決定了木材的加工利用方向[9]。本研究通過對香合歡木材解剖特征的觀察測定，分析纖維組織比量、壁腔比和纖維長寬比等特性與造紙原料需求的關系，探討其細胞大小、數量和排列方式等與木材紋理圖案的關系及其在生產中的應用，以期為香合歡木材的開發與利用提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用材由百色市古今家私工藝廠提供。香合歡樹齡為25年。選取3 根直徑25～30 cm、樹干通直、無明顯缺陷且具有代表性的原木作為試驗用材。木材切片和離析片依據等距法進行取樣[10]，從髓心向樹皮方向分成3等份，每等份1/2處取樣。

1.2 試驗方法

采用水煮法將約為1 cm3木材試樣軟化，采用滑走切片機（Leica SM2400R）切取厚度約15 μm 的橫切面、弦切面和徑切面3 個切面，經番紅染色、乙醇脫水、透明劑透明和封片等工序完成三切面制片[11]。

將木材制備成小細條（約火柴桿大?。?，置入離析液（冰醋酸和30%雙氧水1∶1 比例混合）中，水浴加熱至充分離析后制備離析片[11]。

采用尼康（Nikon）80i顯微鏡進行觀察、拍照；采用圖像測量分析軟件（NIS-Elements D3.2）進行測量。在離析片上對木纖維的長度、寬度和腔徑進行測定，每個試樣分別隨機測量60 根纖維；在橫切面切片上對管孔分布密度、射線分布密度和管孔弦徑進行測定，每個試樣測量60 次；在弦切面切片上對木射線寬度和高度進行測定，每個試樣測量60 次。采用橫切面切片測量組織比量，在測量分析軟件上加載網形圖層（100個方格和121個方格交叉點），緩慢移動切片，按順序從左至右、從上至下選定視野拍照保存；采用計點法測量各細胞組織比量，每個試樣測量30次。分別計算各參數的平均值。

2 結果與分析

2.1 解剖構造特征

2.1.1 宏觀構造特征

香合歡木材邊材和心材區別明顯，邊材為黃白至黃褐色；心材為深褐色、巧克力色，常有暗紅褐色條紋（圖1a～b）。木材有光澤，無特殊氣味和滋味；生長輪明顯；散孔材（圖1c）。管孔甚少，或甚少至少；稍大，肉眼下明顯；分布略均勻，每平方毫米2～4 個；單管孔及少數徑列復管孔。軸向薄壁組織肉眼下明顯。木射線稀至中，極細至略細，放大鏡下明顯，肉眼下射線斑紋可見（圖1b）。

圖1 香合歡木材宏觀構造Fig.1 Macro structure of A.odoratissima wood

2.1.2 微觀構造特征

香合歡木材導管組織比量為15%；導管橫切面為圓形及卵圓形；單管孔及少數徑列復管孔（2～4個），間或呈管孔團；最大弦徑308 μm，平均207 μm，多數在115～298 μm 之間；樹膠豐富。導管分子單穿孔，圓形及卵圓形；穿孔板略平行及略傾斜。管間紋孔式互列，多角形紋孔口內含，透鏡形。根據木材解剖特性分級標準[12]，香合歡木材管孔弦徑稍大（200～300 μm）。

香合歡木材軸向薄壁組織（圖2a）的組織比量為21%；呈環管束狀、翼狀、稀聚翼狀和輪界狀；菱形晶體數多（圖2b）。

木纖維為造紙及纖維板等人造板生產的主要原料，其基本形態特征是評價紙張和人造板產品質量的重要指標[1]。香合歡木材纖維組織比量為51%；木纖維長度為1 006～1 436 μm，平均值為1 176 μm。根據木纖維長度分級標準[13]，纖維長度屬于中等（900～1 600 μm）。木纖維寬度為16～25 μm，平均值為20 μm；達到2 級（17～25 μm）[12]，屬于中等。木纖維長寬比為45.9～74.4，平均值為58.5；雙壁厚為5.9～9.2 μm，平均值為7.6 μm；壁腔比為0.45～0.88，平均值為0.61；屬于薄壁纖維[12]。

香合歡木射線非疊生；每毫米3～6 根，組織比量為13%；單列射線少；多列射線寬11.0～55.0 μm（2～3 細胞），平均值為27.7 μm；多列射線高134.0～496.0 μm（10～25 細胞），平均值為299.0 μm；射線寬度稍細（25～50 μm），高度極低（＜0.5 mm）[12]。射線組織同形單列及多列（圖2c）。

2.2 紋理圖案

同種木材內部不同位置的細胞大小、數量和排列方式有規律地發生變化也能產生美麗的花紋，如生長輪明顯的木材由于晚材細胞比早材小、細胞壁比早材厚、內含物也比早材多，在宏觀上表現為晚材顏色比早材深，密度比早材大；弦切面上呈倒“V”字或山水狀花紋，徑切面上呈條狀花紋。香合歡木材生長輪明顯，早材部分為黃褐色，晚材部分為暗栗褐色，其弦切面上倒“V”字或山水狀花紋明顯，花紋的輪廓線為暗栗褐色（圖3a）；徑切面為暗栗褐色條紋（圖3b）。

圖3 香合歡木材紋理圖案Fig.3 Texture patterns of A.odoratissima wood

2.3 木材對比分析

格木（Erythrophleumfordii）是眾所周知的優良家具用材樹種。由于香合歡木材構造與格木木材非常相似，香合歡被稱作“土格木”。兩者均為散孔材；軸向薄壁組織呈翼狀、聚翼狀和輪界狀，分室含晶細胞豐富；射線組織同形單列及多列（表1）。香合歡木材宏觀上與格木木材相似。香合歡和格木木材的氣干密度分別為0.829 和0.888 g/cm3；格木木材干縮大，香合歡木材的尺寸穩定性比格木木材好[1]。

表1 香合歡與格木木材的構造對比Tab.1 Structure comparison between A.odoratissim and E.fordii woods

3 討論與結論

香合歡木材邊材和心材區別明顯，邊材為黃白至黃褐色，心材為深褐色、巧克力色，常有暗紅褐色條紋。木材生長輪明顯；散孔材。管孔甚少，或甚少至少；稍大，分布略均勻，每平方毫米2～4個。導管橫切面為圓形及卵圓形；導管分子單穿孔，圓形及卵圓形；穿孔板略平行及略傾斜。管間紋孔式互列，多角形紋孔口內含，透鏡形。軸向薄壁組織呈環管束狀、翼狀、稀聚翼狀和輪界狀；菱形晶體數多。木射線非疊生；每毫米3～6根，單列射線少，多列射線平均寬27.7 μm，平均高299.0 μm；屬于稍細和極低射線。射線組織同形單列及多列。香合歡木材在構造上非常接近格木木材，其木材宏觀上與格木木材相似。

纖維是造紙原料的主要成分，纖維率（即纖維組織比量）、纖維長度、長寬比（長度/寬度）和壁腔比（雙壁厚/胞腔寬度）等是評價其是否能用作造紙原材料的依據[14]。木材原料中雜細胞多，纖維含量少，會影響得漿率[15]；纖維率低于50%不適合用作造紙原料[14]。纖維長度對紙張的強度指標（耐折度、耐破度和裂斷長等）均有一定的影響；纖維越長，紙張強度越大[15]。纖維長寬比也是影響紙張質量的重要因素之一，值越大，紙的撕裂強度越高[16]；長寬比大于56 為優良的造紙原料，小于30 則不適宜用于造紙[14]。壁腔比小的纖維易于結合，紙張強度大；壁腔比大的纖維難以結合，紙張強度??；壁腔比小于1的纖維為上等造紙用材，等于1的為中等造紙用材，大于1 則不適合用于造紙[15，17]。香合歡木材的纖維率為51%，纖維長度中等；長寬比大于56；壁腔比小于1，為優良的造紙用材。

木材紋理是由導管、木纖維、木射線和軸向薄壁組織等解剖分子堆砌、相互交織形成[12]。細胞大小、數量、排列方式、內含物及鋸切方向等是木材紋理圖案的主要影響因素。細胞小且排列整齊的木材，其紋理比較光滑細膩；細胞較大、種類較多且排列不整齊的木材，其紋理較粗獷[18]。香合歡弦切面上倒“V”字或山水狀花紋明顯，花紋的輪廓線為暗栗褐色；徑切面為暗栗褐色條紋。香合歡木材生長輪和晚材寬度大小不均勻，其木材切面上的山水狀花紋和徑列條紋呈現一種變化統一的美感。香合歡木材木射線為稍細和極低，徑切面銀光紋理不可見，射線斑紋可見。在實際生產利用中，采用弦切和徑切板制作家具板面均美觀。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突。

作者貢獻聲明：雷福娟負責論文撰寫與修改；黃耀恒負責研究計劃制定和試驗調查；王軍鋒負責論文指導；龍大軍負責試驗調查、數據收集與分析；黃騰華負責圖片收集與整理。