湿地松(Pinus elliottii Engelm.)是速生常绿乔木，适应性强、育苗造林容易、早期生长迅速、产脂量大，可作建筑材、纸浆材及松脂材。采脂对湿地松的生长、材性和纤维形态有一定的影响。刘集汉等^[1]研究结果表明，采脂影响湿地松的生长，且从解剖面观察，除了割口附近松脂明显渗溢外，其纤维长度及树脂道含量均无明显差异。何天相^[2]的研究表明，25和30年生的马尾松经过2 a采脂后，采脂圆盘上发现泌脂和木材增生，且采脂面两侧纤维长度呈现不同程度的减短。采脂树纤维形态和组织比量的分析^[3-4]得出采脂对纤维形态没有大的影响。大部分研究没有对纤维的横切面进行细致的分析，也没有进一步阐述采脂对长宽比、壁腔比和柔性系数等指标的具体影响大小。由于湿地松是早期生长迅速而后期生长相对较慢的树种，有必要了解早期采脂对其纤维的影响。文中通过湿地松幼龄林未采脂立木与不同起始采脂立木的对比，更深入地分析了采脂对湿地松纤维形态的影响。

试验地设在广西环江毛南族自治县华山林场，位于东经180°15′，北纬25°06′，海拔320 m，属中亚热带季风气候。该区年平均气温19.8 ℃，最高气温38.9 ℃，最低气温5.1 ℃，年平均降水量1 402.1 mm，常年日照充足，热量充沛。

试验林于2005年5月造林，初植密度为2 924株· hm^-2。试验设置了不同的起始采脂年龄，具体如下：5年生采脂(2010年开始持续采脂，无间伐)、6年生采脂(2011年开始持续采脂，2011年间伐20%)、7年生采脂(2012年开始持续采脂，2011年间伐20%)、8年生采脂(2013年开始持续采脂，2011年间伐20%)。样本量为120-130株不等，选取奇数编号植株为采脂树，偶数编号植株为对照。割面负荷率控制在40%左右，割面为东面。采脂时间是每年5月7日至12月10日，每年采脂结束后测定各样地植株的生长情况。

2014年，用Φ12 mm的生长锥在立木树高1.3 m的东面位置钻取1根树皮至髓心的完整木芯，置于塑料管，密封，编号。采脂与未采脂树各钻取20-30个木芯。木芯以3 a为1个单位进行分段，并对每个分段木芯分别进行纤维长度和宽度等各项测定。利用等量的冰醋酸和过氧化氢混合液将纤维离析，在尼康80i木材显微图像成像系统下直接测定纤维长度(随机选择60根以上)。切线方向纤维宽度、管孔面积、切线和射线方向纤维壁厚的测定通过观察横切面切片的方法测量(随机选择100个以上纤维)。

图 1是管胞的虚拟模型，通过测量可得出纤维长(a_L)、弦向管孔宽(a_LT)、弦向纤维壁宽(a_WT)、径向纤维壁宽(a_WR)和管孔面积，计算得出径向管孔宽(a_LR)、弦向纤维宽(a_T)和径向纤维宽(a_R)。L表示长度或管孔，T表示弦向，R表示径向，W表示纤维壁。同一个形成层细胞的分裂只能保证a_T(a_LT+2a_WT)长度的相对稳定，而a_R(a_LR+2a_WR)长度根据早晚材和生长情况变动较大。实际上纤维横切面的形状各不相同，有四角形、五角形、六角形、八角形和圆形等。由于横切面形状的不确定性，a_LR是通过管孔面积和a_LT的比计算而得。

	图 1 管胞的虚拟模型 Fig. 1 Virtual tracheid model
图选项

表 1是未采脂与采脂处理的早晚材纤维长度比较。各个处理纤维长度早晚材平均值在1 992 μm左右。纤维长度自髓心到树皮逐渐变长，晚材的纤维长于早材。除了8年生采脂的晚材纤维长度以外，其他所有采脂处理3个年轮段的平均纤维长度均小于未采脂处理。从1-3年轮到4-6年轮的纤维长度变化斜率高于从4-6年轮到7-9年轮的变化斜率，表明1-6年轮纤维变长速度较快。同时观察到未采脂处理纤维从4-6年轮到7-9年轮的长度变化斜率均高于各个采脂处理的斜率。可以判断采脂对纤维长度有负面影响。通过未采脂和采脂样本的斜率平均值比较得出采脂处理对早材纤维长度的影响是5.55%，对晚材的影响是4.59%，其平均是5.07%。其中5年生采脂样本早材纤维长度的降幅最大，达到12%以上。

表 2是切线方向和射线方向纤维宽的比较。一般立木的a_T值自髓心到树皮逐渐变宽。5年生采脂的早材a_T值正好相反，1-3年轮的值最大，7-9年轮的值最小。通过宽度变化斜率比较得出采脂处理对a_T几乎没有影响，其宽度降幅是0.04%左右，而a_R的降幅是1.79%。与纤维长一样，采脂对早材纤维宽的影响大于对晚材的影响。一般立木的管胞横切面面积(a_Ta_R)自髓心到树皮方向变大。试验结果显示采脂导致管胞横切面面积变小。通过比较得出不同采脂处理对早材管胞横切面面积的影响平均大小是2.60%，晚材是0.72%。

表 3为2个方向纤维壁厚的比较。除了5年生采脂样本外，其他处理壁厚均自髓心到树皮逐渐变厚。早材的a_WT和a_WR值比较接近，而晚材的a_WT值大于a_WR值。3个年轮段纤维壁厚的变化趋势比较得出，不同采脂处理对早材a_WT的影响是7.19%，晚材是5.44%;对早材a_WR的影响是5.33%，晚材是4.77%。

纤维横切面的形状各不相同，切线方向和射线方向的纤维宽和纤维壁厚的值各不相同。长宽比、壁腔比和柔性系数等几个指标的纤维直径、纤维腔直径、纤维壁厚是通过公式(1)和公式(2)计算而得。假设纤维横断面是圆形，纤维直径(d)通过管胞面积计算，管孔直径(d₁)通过管孔面积计算，纤维壁厚由d和d₁的差值决定。通过计算得出，早材的d值为28.84-32.63 μm，晚材为22.01-24.15 μm；早材的d₁值为23.87-29.16 μm，晚材为14.01-17.28 μm。

式中：d为纤维直径(μm)；d₁为管孔直径(μm)；a_T为弦向纤维宽度(μm)；a_R为径向纤维宽度(μm)；A为管孔面积(μm²)

由于纤维长度和宽度测定的试验方法不同，所以不能计算单个纤维的长宽比。文中的长宽比为各个样本的纤维平均长与纤维平均直径的比值(表 4)。采脂导致早材长宽比平均降低3.19%，晚材长宽比平均降低3.49%。有研究表明纤维长宽比小于35的纤维不宜做纸浆材，长宽比大于35-45，才能很好的交织^[5-7]。最小长宽比出现在早材1-3年轮段，为40.01。通过数据可以判断早期采脂的湿地松纤维符合纸浆材长宽比的要求。

表 5是不同采脂处理壁腔比[(d-d₁)×100/d₁]的比较。由于采脂导致d值的降低和d₁值的升高，壁腔比的降幅是比较大的。采脂导致的早材壁腔比平均降幅为6.51%，晚材平均降幅为8.63%。一般腔大壁薄的纤维交织有利，纸的强度高，耐折^[8]。采脂导致管孔变大，壁厚变薄，有利于纤维的交织和强度的提高。

表 6是柔性系数(d₁×100/d)和刚性系数((d-d₁)×100/d)的比较。由于采脂导致d值的降低和d₁值的升高，柔性系数跟着升高。刚性系数分母和分子同时降低，但分子的降幅更大。早材的柔性系数平均升高1.14%，晚材平均升高3.58%；早材的刚性系数平均降低5.55%，晚材平均降低4.23%。

采脂导致木材纤维的长、宽、壁厚不同程度的降低。不同采脂处理对纤维长的影响平均是5.07%。5年生采脂样本纤维长降幅最高，早晚材平均降幅在9%以上。采脂对2个方向纤维宽影响很小，尤其对切线方向几乎没有影响。从3个年轮段的纤维长和宽的变化斜率可以判断纤维长的增长率大于纤维宽的增长率。采脂对纤维壁厚的影响最大，a_WT的平均降幅是6.32%，a_WR的平均降幅是5.05%。壁厚变薄也相应增加了纤维腔面积。从形态的角度出发采脂导致纤维变短, 纤维宽度不变，纤维壁变薄，纤维腔面积变大。从各个采脂处理的比较可以判断5年生采脂的长、宽、壁厚的降幅最大，其降幅是平均降幅的2-3倍，即采脂时期越早，采脂时间越长对纤维形态的影响越大。采脂对纤维长、宽、壁厚等的影响都是对早材的影响大于对晚材的影响。采脂导致的纤维形态变化使得密度等物理材性也跟着变化，如木材密度降低和部分力学性能降低等^[9]。

采脂导致纤维长宽比降低。但是湿地松纤维本身的长宽比较高，所以尽管是幼龄林的早期采脂，但就长宽比而言采脂后的湿地松纤维符合纸浆材长宽比的要求。采脂导致的壁腔比平均降幅是7.57%，柔性系数平均提高2.36%，刚性系数平均降低4.89%。各种采脂处理早晚材壁腔比平均值范围在28-41之间，柔性系数范围在73-80之间，刚性系数范围在20-27之间。幼龄林的早期采脂对立木的影响比中龄林和成熟林更大^[10-12]。虽然是幼龄林早期采脂，但其影响远不能左右湿地松纤维本身所具有的优质纸浆材的优势。只要采脂强度适中，采脂后的湿地松仍然可作为优质的纸浆材原料。