毛白杨(Populus tomentosa)是我国特有乡土树种，具有生长快、寿命长、材质好、树干通直、树姿优美等特点。其木材纹理直、结构细，除作建筑和家具用材外，也是制造胶合板的重要原料(成俊卿等，1992；郑万钧，1983；陕西省林业研究所，1981)。在速生丰产材质兼优的育种目标中，木材密度有着重要的地位，其不仅是木材重要的物理性质指标，也直接影响木材的加工质量、制浆得率和浆料质量，并在很大程度上决定木材其他的物理性质及力学性能。活立木密度测定的常规方法是在树木的胸高处用生长锥取木芯，然后利用排水法测定木材的基本密度(成俊卿，1985)。这种方法不但在一定程度上损坏树木，而且程序繁杂，耗时较长。所以国内外学者希望有一种准确、快速、无损的测定木材密度的方法以简化育种程序，提高育种效率。Pilodyn是一种进行木材基本密度间接测定的无损检测仪器，其对活立木木材密度的预测效果及在林木遗传育种中应用的可行性，在国外多个树种上得到了验证(Watt et al., 1996；Cown, 1978；Wang et al., 2000；Gough et al., 1984)，但Pilodyn用于活立木基本密度检测在我国未见报道。本文通过对28个毛白杨无性系的木材密度及其对应的Pilodyn测定值的分析，旨在验证Pilodyn预测毛白杨木材密度的可靠性及其在毛白杨优良无性系选择中的效果，为毛白杨木材密度的预测和无性系的选择寻找一种简易可靠的方法。

1 材料与方法 1.1 Pilodyn的工作原理

Pilodyn的测定原理是以预先设定好的能量，将一个固定规格的探针射入到木材中，探针射入的深度就是检测的结果，这与木材密度及木材的纤维特征有密切负相关关系。木材密度大，则射入深度浅，反之，射入深度深(Greaves et al.，1996；King et al.，1988；Micko et al., 1982；Moura et al.，1987；Taylor，1981)。用所得到的Pilodyn探测数据和木材密度建立回归方程，并用其他的Pilodyn测定值预测对应活立木木材密度。

1.2 试验地概况

毛白杨无性系对比试验林建于1988年，位于河南省郑州市惠济区黄河农牧场(34°55′ N，113°33′ E)，海拔76.3~81.0 m，年均气温14.0~14.8 ℃，无霜期209~230 d，年均降水量582.9~794.8 mm，年均日照时数2 052.1~2 359.4 h。试验地排水良好，肥力中等，土壤砂质。试验林包括28个无性系，随机完全区组设计，4个区组，6株小区，后经隔1伐1疏伐，现为3株小区。初植造林密度2 m×3 m。

1.3 材性指标的测定和取样方法

使用6 J能量、2.5 mm直径探针型号的Pilodyn，在试验林前3个区组进行取样，每个区组每个无性系选取2株生长状况比较接近的分株，在胸高处正南方向剥去活立木少量外部树皮，用Pilodyn探测2次。如果2次探测值的误差在2 mm以内，则取2次探测值的平均值作为南向Pilodyn的计算数据P_s；如果2次探测值的误差大于2 mm，则需要进行第3次南向Pilodyn探测，然后在3个数据中选择2个误差在2 mm以内，且数据最接近的2个探测值的平均数作为P_s。

在Pilodyn探测的相同位置用内径5 mm的生长锥钻取从木材外部到髓心的木芯进行室内材性指标的测定。室内木材密度的测定采用饱和含水量法(顾万春等，1998)，分为南向外侧与P_s等长木材外侧基本密度(D_so)、南向木材基本密度(D_s)。

1.4 数据统计分析

使用Spss13.0软件对数据进行分析。1) 分别分析毛白杨D_so、D_s和P_s单株数据间和各无性系间的相关系数。采用回归分析方法建立木材密度等与Pilodyn测定值间的回归方程。线性模型为γ＝A+BX。2) 根据3个指标分别对28个无性系进行方差分析。模型为γ_ijk＝μ+F_i+R_j+FR_ij+e_ijk，式中：γ_ijk是第i无性系在第j区组中第k株的观测值；μ为试验群体平均数；F_i为无性系效应；R_j为区组效应；FR_ij为无性系与区组互作效应；e_ijk为剩余项。3) 以3个材性指标分别和胸径以各自的平均值为界将28个无性系分为4类，使用方差分析和多重比较检验3个指标各自分类的效果。

2 结果与分析 2.1 毛白杨P_s、D_s和D_so无性系间的排序

将28个无性系按照P_s平均值由大到小进行排序，并分别依据D_s和D_so值给出无性系由小到大的排序号(表 1)。由表 1可知，P_s的变化范围是15.2~20.2 mm，D_so的变化范围是0.344 4~0.423 5 g·cm^-3，D_s的变化范围是0.326 9~0.417 0 g·cm^-3。

Pilodyn测定值P_s对无性系排列次序(S_Ps)和按密度(S_Ds，S_Dso)的排序相似，木材密度较小的无性系均为14、34和266，木材密度较大的无性系均为191、12和90。对3个指标所得序列进行秩次相关分析，得到S_Ps和S_Dso间的相关系数为-0.749(P < 0.000 1)，S_Ps和S_Ds间的相关系数为-0.651(P < 0.000 1)，S_Ds和S_Dso的相关关系为0.685(P < 0.000 1)。S_Ps和S_Ds间的相关系数与S_Ds和S_Dso间的相关系数非常接近，进一步说明Pilodyn测定值在木材基本密度的判定上与木材外侧基本密度有相同的结果。

2.2 P_s与D_s和D_so间相关关系及线性回归方程

P_s、D_s、D_so和DBH的相关关系如表 2所示。由表 2可知，单株间P_s、D_so和D_s间存在极显著的相关关系(-0.536~0.706)。各无性系P_s平均值、D_so平均值和D_s平均值间存在极显著的相关关系(-0.808~0.807)。无性系3个指标平均数间的相关系数均大于单株数据间的相关系数。分别用单株和无性系3个指标的各自的平均值建立P_s预测D_so和D_s的回归方程(图 1、2)。

DBH与P_s和D_so单株数据间存在极显著的相关关系(-0.339~0.358)，与3个材质性状的关系恰好相反，DBH与P_s和D_so在各个无性系平均值数据间却没有显著的相关关系(-0.269~0.316)。说明同一个无性系内DBH的大小对P_s和D_so间有显著作用，而对于不同无性系，DBH对P_s和D_so没有显著影响，不同无性系间影响木材密度的主要是遗传因素，而同一无性系内DBH的大小也能影响到木材外侧基本密度和Pilodyn测定值。

2.3 木材3个材质性状的方差分析

从表 3看出，各无性系间P_s、D_so、D_s均存在极显著变异(P < 0.000 1)，采用P_s及D_s和D_so对毛白杨无性系材质性状的分析结果一致。

2.4 毛白杨28个无性系的分类

以DBH为纵坐标，分别以D_s、D_so及P_s为横坐标，各自将28个毛白杨无性系分为高密度快生长(A)、低密度快生长(B)、高密度慢生长(C)、低密度慢生长(D)4类(图 3和表 4)。由图 3和表 4可知，3个指标分类结果非常相似，尤其是高密度快生长(A)和低密度慢生长(D)两类几乎一致。分别对这3个4类的4个指标使用单因素方差分析和多重比较进行检验，检验结果如表 5所示。认为通过3种方法各自得到的4类间差异均达到显著水平，3种分类均是可行的。证明了依据Pilodyn测定值分类结果与木材密度的分类结果相同的同时，也选择出11、12、346、191、337、24、384共7个生长快速且密度较大的无性系。

3 结论与讨论

使用Pilodyn进行木材材性的无损检测以及材性指标的预测是一种快速简单的方法，其测量木材密度的速度是其他传统方法的20~30倍，而且测量方法简单，限制因素较少。但是对不同树种预测的效果也不同(马常耕，1998)，因此在使用前须进行Pilodyn测定值和木材密度间关系的验证。本文通过大量试验数据验证了Pilodyn在毛白杨木材密度预测和无性系选择上的效果，虽然还和实际测量的木材密度有一定差异，但作为一种野外木材材性指标的间接、快速预测方法，仍不失其可用性。

毛白杨各个无性系Pilodyn和木材基本密度排序间的相关系数接近木材外侧基本密度与木材基本密度排序间的相关系数，说明Pilodyn测定值在整株木材基本密度的判定上与木材外侧基本密度有相同的作用，证明了依据Pilodyn测定值进行无性系排序的可靠性。毛白杨Pilodyn测定值和木材外侧基本密度的相关系数大于Pilodyn与木材基本密度的相关系数，Pilodyn测定值和木材基本密度、木材外侧基本密度间存在显著线性关系，但Pilodyn预测毛白杨单株的木材外侧基本密度的效果较预测木材基本密度效果好。王莉娟(2005)研究表明Pilodyn测定值与Ⅰ-72杨的木材基本密度间存在显著的相关关系(-0.646 9)。加拿大Hall在18个不同林龄的白云杉(Picea glauca)、黑云杉(Picea mariana)和北美落叶松(Larix laricina)中大批量试用，并与传统排水法所测的结果比较以检验其可用性和范围，看到Pilodyn的测定值与直接测定木材密度间相关系数因树种变动在-0.451~-0.564(马常耕，1998)。以上结果与本文在毛白杨上的研究结果是一致的，表明用Pilodyn探测结果进行木材密度预测是可靠的，采用Pilodyn测定值不仅能够很好地预测毛白杨木材外侧基本密度，而且也能够预测整个径向方向上木材基本密度。

各个无性系P_s、D_s和D_so平均值间的相关系数大于相对应的个体数据间的相关系数，说明对于基因型相同的无性系来说，Pilodyn探测多次求得的平均值，更能准确地预测该无性系的木材密度。而且P_s和D_s的相关关系与D_so和D_s的相关关系几乎相等的结果也说明了各无性系的P_s平均值能代替D_so进行整株木材基本密度的预测，本研究结果与Cown(1978)对辐射松(Pinus radiata)研究结果一致。

本结果为在同一株树木上增加相同位置Pilodyn测定值数量，可更好预测木材基本密度提供依据。在单株数据间DBH与P_s和D_so有显著的相关关系，而在无性系平均值数据间DBH与P_s和D_so没有显著的相关关系，因此认为在同一个无性系内，木材生长速度能影响木材外侧基本密度和Pilodyn测定值，而各个无性系的平均值则掩盖了生长对木材外侧基本密度和Pilodyn测定值的影响，所以平均值数据间几个指标没有显著相关性，间接证明木材的材性指标和生长指标在无性系间是相互独立的，为毛白杨的材性和生长的联合改良提供了依据。与王克胜等(1995)证明的杨树材性指标和生长性状间是相互独立的，是可以进行联合选择的结果一致。

使用P_s及D_s和D_so3个材性指标对28个毛白杨无性系的方差分析均得到无性系间存在显著差异的结果，为Pilodyn探测值代替木材外侧基本密度、木材基本密度进行各个无性系间材质性状的比较的可行性提供依据，虽然使用Pilodyn测定值进行方差分析结果的精度相对于木材基本密度低，但在活立木快速无损的前提下对无性系材质差异进行比较，能够减少对树木的破坏，提高选择的效率，还是具有一定的实用性。

以3个材性指标分别和胸径平均值共同将28个无性系分为的3个4类结果非常接近，通过方差分析和多重比较也证明了3种分类方法能达到相同效果，说明了Pilodyn测定值在毛白杨优良无性系的选择中具有和木材基本密度、木材外侧基本密度相同的作用，证明了Pildoyn测定值作为一个间接测量木材密度的指标在毛白杨无性系选择上的可靠性。根据分类结果选择出生长较快、密度较大的7个无性系，分别为11、12、346、191、337、24、384。