随着“十三五”规划提出全面停止天然林商业性采伐，我国的木材供给将全面转向以人工林生产为主，木材供需矛盾突出，如何实现人工林木材资源的高效合理利用就尤为重要。间伐是人工林培育的重要手段，由此产生的大量间伐材经过合理的加工和处理，可以用于人造板以及造纸等领域，为木材加工行业提供丰富的原料来源^[1-2]。

马尾松(Pinus massoniana Lamb.)是我国最主要的产脂树种，高产脂性状遗传改良已成为马尾松选育工作的主要研究方向之一，广西壮族自治区林业科学研究院松树团队经过多年的科研实践已优选出一大批高产脂马尾松优良无性系^[3]。高产脂马尾松人工林培育周期中需要进行多次间伐，然而目前鲜有关于其间伐材材性及加工利用的研究报道。在马尾松木材的材性研究方面，围绕株内径向或纵向变异^[4-6]，家系间、种源间等遗传变异规律^[7-8]，造林密度、施肥等培育措施对材性的影响^[9-10]，以及材性指标之间的相关性^[11]开展了大量研究工作，为马尾松木材的加工利用提供了重要基础依据。为此，文中以子代测定林为样本，研究高产脂马尾松间伐材的生长轮宽度、[JP2]晚材率、木材密度、木材干缩性和管胞形态等基本材性指标及其在径向、纵向的变异，分析了不同材性指标之间的相关性，为高产脂马尾松间伐材的加工利用提供依据。

试验林位于广西壮族自治区南宁市林业科学研究所(东经108°00′，北纬23°10′)，海拔约120 m。该区属热带北缘季风气候，年平均气温21.5 ℃，年平均相对湿度76%，年平均降雨量1 246 mm，年平均蒸发量1 614 mm，夏湿冬干，干湿季节明显；土壤为赤红壤，pH值为4.5~5.0。该试验林为子代测定林，试验材料来自25株高产脂优树的自由授粉家系苗，选自广西国有派阳山林场马尾松采脂林，选优标准为150 d产脂量大于7.5 kg。试验林于2009年造林，种植密度2.0 m×2.0 m，平均树高7.30 m，平均胸径11.27 cm，2017年4月对其进行采脂前首次间伐，间伐强度为造林株数的20%。

试验选取来源于19个无性系的间伐材共45株样木，在胸高位置(1.3 m处)截取约10 mm厚的圆盘。在45株样木中选取径级较大的6株，分别在树干基部(0 m处)和树梢部位(4 m处)截取约10 mm厚的圆盘，用于分析纵向的材性变异。截取圆盘时标明南北向。将圆盘在树高方向上一分为二，一个刨光后用于生长轮特征及管胞特征分析，另一个加工成20 mm×20 mm×20 mm的木块用于密度及干缩性试验。生长轮宽度和晚材率测定参见GB/T 1930—2009^[12]：将圆盘试样的横切面磨平，沿南北方向划一径向直线，沿直线测出每个生长轮的总宽度和晚材宽度，计算试样的晚材率。木材密度和干缩性测定参见GB/T 1933—2009^[13]和GB/T 1932—2009^[14]：在生材和绝干状态，对试样进行称量并测量其弦向、径向和顺纹方向尺寸，计算试样的基本密度、绝干密度和全干干缩率。

选取近髓心和近树皮的两个生长轮，利用双氧水/冰醋酸离析法，用木材显微图像成像系统(尼康Eclipse 80i，日本)测定早、晚材管胞的长度、宽度和腔径，每次测试随机选取50根管胞。选取45株样木胸高位置的材性数据进行径向变异规律分析。利用SPSS软件对生长轮特性、木材密度、木材干缩性及管胞形态等材性指标进行Pearson相关性分析。

生长轮是树木生长过程的直接反应，生长轮宽度和晚材率是生长轮最为重要的两个特性指标。高产脂马尾松间伐材胸高位置的生长轮宽度和晚材率如表 1所示。生长轮平均宽度为4.56~11.43 mm，平均6.64 mm；晚材率为4.63%~14.40%，平均9.44%。

生长轮宽度和晚材率在径向和纵向的变异如图 1所示。沿髓心至树皮方向，生长轮宽度呈现出先增加后减少的趋势，在第4年达到最大值10.48 mm；晚材率呈逐渐增加的趋势，第5年后增长速率显著提高，第7年达到最大值24.27%。不同树干高度的生长轮宽度为7.58~8.04 mm，无显著差异；沿树干基部至树梢方向，晚材率由10.13%逐渐减小至5.18%。生长轮宽度和晚材率在径向和纵向的变异与文献[15]报道中22年生马尾松人工林基本一致。

	图 1 生长轮宽度和晚材率在径向和纵向的变异 Fig. 1 Radial and longitudinal variation of annual ring width and latewood rate
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密度是木材最重要的质量指标，与木材干缩性和力学强度密切相关，且木材干缩性影响着木材干燥及加工利用。由表 2可见，基本密度和绝干密度分别为0.33、0.36 g·cm^-3，密度较低，是由于间伐材处于幼龄阶段^[4]。平均纵向、径向、弦向和体积全干干缩率分别为0.43%、2.81%、4.94%和8.02%，与成熟材^[16]相比较，平均纵向全干干缩率较大，平均弦向、径向和体积全干干缩率较小，表现出幼龄材的特性。平均弦径差异干缩为1.80，木材横向干缩差异较大。

径向不同部位的木材密度和干缩性如表 3所示。与近髓心处相比，近树皮处的木材基本密度和绝干密度均较高，纵向全干干缩率较小，但体积全干干缩率和弦径差异干缩较大。进一步对数据进行最小显著差异法(least significant difference，LSD)方差分析，在α=0.05检验水平下，近树皮和近髓心部位的木材基本密度、绝干密度、径向全干干缩率、弦向全干干缩率、弦径差异干缩均存在显著性差异。可见，高产脂马尾松间伐材虽同属幼龄材，其物理力学性质在径向仍存在明显变异性。

木材密度和干缩性在纵向的变异如图 2所示。沿树干基部至树梢部位，木材的基本密度和绝干密度呈降低趋势，且树干基部的木材密度显著高于胸高处及树梢部位。高产脂马尾松间伐材木材密度在树高方向的变异符合大部分针叶材树种的变异规律^[17]。树干基部和树梢部位的纵向全干干缩率接近，略高于胸高处。沿树干基部至树梢部位，弦向、径向和体积全干干缩率均呈减小趋势，而弦径干缩差异逐渐增大。

	图 2 木材密度和干缩性在纵向的变异 Fig. 2 The longitudinal variation of wood density and shrinkage
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管胞是针叶树木材最主要的组分，一般占木材体积的90%以上，其基本形态特征是制浆造纸以及制造纤维板等人造板时最为重要的指标，依据壁腔比、柔性系数可对造纸原料进行分级^[18]。由表 4可知，高产脂马尾松间伐材的早材和晚材管胞长度分别为2.68、3.12 mm，依据国际木材解剖学家协会(International Association of Wood Anatomists，IAWA)于1937年公布的木纤维长度分级标准^[19]，属于甚长(2.2~3 mm)至极长(＞3 mm)纤维。早材、晚材管胞长径比分别达64.98、92.90，为细长纤维。进一步对数据进行LSD方差分析, 在α=0.05检验水平下，早材和晚材管胞的各项指标均存在显著性差异。晚材管胞的长度、壁厚、长径比、壁腔比较大，形态更为纤细，密实度较高。高产脂马尾松间伐材管胞的壁腔比＜1，属优等原料。早材管胞柔性系数>75%，为Ⅰ级材，晚材的位于50~75之间，为Ⅱ级材，两者均属于较好的造纸原料。

近髓心和近树皮部位的马尾松木材管胞形态如表 5所示。LSD方差分析表明，在α=0.05检验水平下，除早材壁腔比外，两个部位对应的其他各项指标均表现出显著性差异。近树皮部位的管胞长度、直径、壁厚、长径比、壁腔比均高于近髓心部位，表明在树木生长早期，早材和晚材管胞均逐渐变长、变粗，且长度增长率大于直径增长率，壁厚增长率高于腔径增长率。近髓心部位的管胞具有较大的柔性系数，管胞壁薄，密实度小。

管胞形态在纵向的变异如图 3所示。早材和晚材管胞的长度、直径、壁厚和长径比均呈现出先增加后减小的趋势，与研究报道中22年生马尾松人工林的木材管胞变化规律基本一致^[5]。早材和晚材管胞的壁腔比在纵向的变化规律不一致，但树梢部位的壁腔比均小于树干基部。柔性系数在纵向的变化趋势与壁腔比相反。总体而言，沿树干基部至树梢部位，管胞的长度、直径、纤细度、密实度增加至最大值后逐渐变小。

	图 3 马尾松木材管胞形态在纵向的变异 Fig. 3 The longitudinal variation of fiber morphologies
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材性指标的相关性分析可为木材材性的快速预测及遗传改良提供依据。生长轮特性、木材密度、木材干缩性以及纤维形态之间的相关性如表 6所示。分析中发现，由于高产脂马尾松间伐材的早材占据整个生长轮中的主要部分(占比约90%)，早材管胞特征与其他材性指标的相关性远高于晚材管胞，因此, 表 6中仅给出早材管胞的相关性分析结果。同时，管胞特征和木材干缩性之间不存在显著相关性，表 6中也予以略去。

生长轮特征指标中，晚材率和基本密度、绝干密度存在显著正相关性(α=0.05)，表明晚材率越大的木材密度越高，这与晚材管胞密实度明显大于早材管胞相一致。晚材率和弦向、径向、体积全干干缩率均存在显著正相关性，表明晚材率与木材干缩性密切相关。木材密度和弦向全干干缩率、体积全干干缩率显著正相关(α=0.01)，表明木材密度越大，其干缩越大。早材管胞直径与木材密度存在显著负相关性(α=0.01)，早材管胞长径比与木材密度存在显著正相关性(α=0.05)，早材管胞壁腔比、柔性系数与木材密度的相关系数的绝对值均大于0.4，表明木材密度和管胞形态密切相关。纤维直径越小，形态越纤细，密实度越高，相应的木材密度越高。

马尾松人工林木材的成熟期年龄为14~16 a^{[4, 16]}。文中的高产脂马尾松间伐材属于早期幼龄材，其木材密度、管胞长度、管胞长径比均明显小于成熟材^{[5, 20]}，木材综合品质较低。然而，从木材管胞的壁腔比和柔性系数判断，间伐材仍属于优良造纸原料。同时，其管胞长度为桉木和杨木木纤维长度的2~3倍，长径比也大于杨木和桉木^[21]。综合考虑，高产脂马尾松间伐材可作为造纸及纤维板行业的优良原料来源。间伐材在应用于实木制品时，存在纵向干缩大、弦径干缩差异大、密度小、强度低等不利因素，需要严格控制干燥质量，并通过密实化、树脂浸渍等增强改性手段提高木材利用价值。高产脂马尾松间伐材木材密度和纤维特征在径向和纵向的变异和已有马尾松人工林研究报道^[4-6]基本一致。木材干缩性在径向和纵向的变异和湿地松的研究报道^[22]基本一致。

文中高产脂马尾松间伐材的生长轮宽度和晚材率分别为6.64 mm、9.44%，基本密度和绝干密度分别为0.33、0.36 g·cm^-3，平均纵向、径向、弦向和体积全干干缩率分别为0.43%、2.81%、4.94%、8.02%，早材(晚材)管胞的长度、直径、壁厚、长径比、壁腔比和柔性系数分别为2.68 mm(3.12 mm)、40.70 μm(33.24 μm)、4.60 μm(7.08 μm)、64.98(92.90)、0.31(0.83)、77.14(57.26)。与近髓心部位相比，近树皮部位木材密度较高，管胞壁厚且较细长，纵向干缩小而体积干缩大；沿树干基部至树梢部位，木材密度变小，弦向、径向和体积干缩率呈减小趋势，管胞形态各项指标总体呈先增加后减小的趋势。材性指标的相关性分析表明，晚材率与木材密度、木材干缩性显著相关，木材密度与弦向全干干缩率、体积全干干缩率、早材管胞直径、早材管胞长径比显著相关。

文中对高产脂马尾松间伐材材性进行了初步评价，后续将进一步开展木材材性遗传变异规律、木材松脂含量及脱脂处理、物理力学性能测试以及木材材性改良等研究工作，推动高产脂马尾松间伐材的高效高值化利用。