木材干缩是木材加工和利用上的一大问题。木材不仅因其干缩发生尺寸和体积的缩小，尚因干缩不均而引起木材开裂、翘曲变形等缺陷(成俊卿，1985；梁世镇，1993)，同时干燥后的木材尺寸随周围环境的湿度或自身含水率的变化而变化，严重影响了木材及其制品的使用。

毛白杨(Populus tomentosa)是我国特有的乡土树种，主要分布在黄河中下游地区，面积达100 km²。它的适应性和抗逆性强，材质优良，是我国北方重要的造林树种。由北京林业大学毛白杨研究所培育出的三倍体毛白杨新品种具有栽培周期短、超速生性、生物量大、木材白皙细密等特点，是纸浆材和胶合板材的兼性优良品种。国内较早地对火炬松(Pinus taeda)种源的木材干缩性能进行了研究(徐有明等，1997；1998)，但有关杨树木材干缩方面的研究较少，研究的树种主要为欧洲山杨(Populus nigra)、大青杨(P.ussuriensis)、北京杨(P.`Beijing. ensis')和毛白杨(Kariki, 2001；王喜明等，2002；Cown et al., 1999)。对于三倍体毛白杨的木材品质诸如木材密度、纤维形态及热学性质等指标已有报道(邢新婷等，2000a；2002b；姚春丽等，1998；蒲俊文等；2002)，在此基础上对三倍体毛白杨的木材干缩性能进行研究，不仅可以掌握三倍体毛白杨干缩性能大小及其遗传变异规律，而且对于三倍体毛白杨的工业化加工、合理利用具有重要的现实意义。

本文利用三倍体毛白杨无性系测定林材料，较系统的研究了三倍体毛白杨木材干缩性的遗传学问题，将木材干缩这一材性差异与加工利用相结合，以期为正确制定单板材改良计划和策略提供科学理论依据。

1 材料与方法 1.1 材料

试材取自河北省晋州市国营苗圃的9 a生三倍体毛白杨无性系测定林。采用完全随机区组设计，4区组10株小区，造林密度为2 m×2 m。测定林经过2次间伐后至采样时为4株小区。该试验林在经过生长量及干形的初步评定后，初选出L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8和L9等9个三倍体无性系用于木材性质的研究，对照无性系T34为二倍体毛白杨无性系，用CK来表示。

1.2 取样及测定方法

对试材进行破坏性取样。每一无性系伐倒2株平均木并及时打枝，基部以1.5 m为一段截取，上部均以2 m为一段截取，分别编号，自然风干后用于木材干缩性能的测定。

试件按照GB 1934.2-91规定制作，尺寸为20 mm×20 mm×20 mm。分别在1.5 m、5.5 m和9.5 m处上下各2 cm截圆盘，在圆盘上保持对应生长轮位置下截取试件。在试件各相对面的中心处，用游标卡尺分别测出弦向、径向及顺纹方向的尺寸，精确至0.01 mm，随即称重精确至0.001 g。然后将试件放入烘箱内，开始温度保持60℃约4 h，再用(103±2)℃的温度烘24 h，取出放进干燥器的称量瓶中并盖好瓶盖。冷却至室温后称重，在各相对面的中心位置测出径向、弦向及顺纹方向的尺寸。测定完后，随即将试件浸入蒸馏水中至尺寸稳定，再测定试件径向、弦向及顺纹方向的尺寸。试样的尺寸是否达到稳定，可在浸水20 d后选出2~3个试样，测定其弦向尺寸，而后每隔3 d测量一次，如两次测量结果相差不大于0.2 mm时即认为已达稳定尺寸。

1.3 计算方法及数据分析方法

全干试样弦向或径向干缩率(β_max)按下式计算，精确至0.1%。

式中：β_max为试样径向或弦向的全干缩率，%；l₀为试样全干时径向或弦向的尺寸，mm。

气干试样弦向或径向干缩率(β_w)按下式计算，精确至0.1%。

式中：β_w为试样径向或弦向的气干干缩率，%；l_max为试样含水率高于纤维饱和点(即湿材)时径向或弦向的尺寸，mm；l_w为试样气干时径向或弦向的尺寸，mm。

全干时的体积干缩率按下式计算，精确至0.1%。

式中：β_Vmax为试样体积的全干干缩率，%；V_max为试样湿材时的体积，mm³；V₀为试样全干时的体积，mm³。

气干时的体积干缩率按下式计算，精确至0.1%。

式中：β_Vw为试样体积的气干干缩率，%；V_w为试样气干时的体积，mm³。

最后换算成含水率为12%时的值。木材干缩率4项指标先进行反正弦变换()后进行单因素方差分析和遗传参数估算(Falconer，1981)。差异干缩为弦向、径向之比值，不转换。

2 结果与分析 2.1 干缩率在无性系间的遗传变异

木材的干缩性能是衡量木材品质好坏的重要指标之一。径向干缩和弦向干缩的数值大，变异多，是影响木材利用的重要指标，而纵向干缩非常小，可以忽略不记。径向干缩率一般为3%~6%，而弦向干缩率最大，其干缩率约为径向干缩的2倍，即6%~12%(北京林业大学，1985)。三倍体毛白杨9个无性系及对照无性系的干缩性能测定结果见表 1。从表 1可以看出木材径向和弦向干缩率的差别，无论是全干干缩还是气干干缩都是径向小于弦向，这与木材干缩的普遍规律是一致的。全干时径向变幅为2.8%~3.5%，弦向是6.3%~8.0%，体积是10.2%~12.2%，差异干缩比值为2.0~2.7；气干时径向变幅为2.0%~2.6%，弦向为5.4%~6.5%，体积为7.8%~9.6%，差异干缩比值为2.0~2.9。本试验与柴修武(1995)的研究结果相一致。气干干缩率均值中，无性系L8最小，气干体积干缩为7.8%，气干径向干缩为2.0%，气干弦向干缩为5.0%；无性系L6干缩均值较大，气干体积干缩为9.6%，气干径向干缩为2.3%，气干弦向干缩为6.5%。对于对照无性系来说，各干缩率都较高，而三倍体中有的无性系干缩率较低，说明通过遗传改良的手段可以降低木材的干缩率。从三倍体毛白杨气干干缩均值来看，无性系L8较好，L6最差，对照无性系CK较差。

无论是全干干缩率还是气干干缩率在无性系间都存在着一定的差异，方差分析结果(表 2)进一步表明，各干缩率在无性系间存在显著或极显著差异，说明木材干缩率这一木材品质性状在无性系间存在较大的差异，对其开展无性系选择可能会获得较大的遗传增益，可以选择出木材密度大而干缩率又小的优良品系。

2.2 干缩率的株内纵向变异

木材品质性状的变异除了种间差异、种内不同地理种源的差异、种内林分间差异、林分内单株间差异外，树木株内变异也是一种不容忽视的变异模式。大多数木材性质随树高的增加而存在一定的差异，了解株内纵向变异趋势可以为木材的合理利用提供科学依据。本试验对株内不同高度的干缩率进行了测定(表 3)，分析其结果可以看出径向干缩和弦向干缩在株内纵向变异总趋势是随着树高的增加而降低，其结果与王桂岩等(2001)对13种杨树的木材干缩相一致。这可能与树干下部生长轮比上部生长轮宽有关，因为生长轮宽者干缩率大而生长轮窄者则小一些。

2.3 干缩率的遗传参数估算

木材具有保守性很强的遗传性状，其遗传力愈高，则愈可以通过育种手段加以选择和控制。对三倍体毛白杨无性系干缩率遗传参数的估算见表 4。在6个干缩率指标中，全干各干缩率与气干径向干缩率均属于遗传性很强的性状，其无性系重复力均在0.80以上，其它指标则相对稍低，但其值也都超过0.6，因此木材干缩率是一个呈高度遗传的木材品质性状，通过木材改良可以获得较大的遗传增益。

3 讨论与结论

改良木材的一条有效途径就是培育出具有所希望木材性质的树木品系。大多数木材性质具有中等至较高的遗传性，因此通过遗传手段可以使其迅速地向我们需要的方向变化。木材的干缩性能也不例外，本研究的结果表明，木材的干缩性在无性系间存在较大的变异，且受到较强的遗传控制。现代育种学认为变异又是选择的基础，没有变异就没有选择，因此系统的研究三倍体毛白杨无性系的干缩变异并结合系统选择育种，有望在短期内获得生物量大且干缩率小的优良无性系。

木材变异发生于同一树种的不同地理种源、不同林分和不同的林木个体之间，甚至在同一树木的不同部位也出现较显著的差异。干缩率是衡量木材质量的一项重要指标。对于具有较高价值的产品, 如家具和门窗制作，必须考虑木材的干缩性能。为制订最佳加工工艺, 须测定每个树种的树内、树间干缩率差异情况。本研究表明木材干缩在株内纵向的变异呈随树高增加而下降的变异模式，对株内变异模式的了解有利于合理利用木材。但木材的干缩是木材的固有性质，干缩率的变异不仅与树种有关，同时还与木材内部早晚材比例、纤维角度的变化及纹孔多少等诸多因素有关。因此，在进行良种繁育时，应注重培育干形通直、分枝特性良好的无性系，以减少由于应力木多而引起干缩率大的机会。

由于三倍体毛白杨新无性系速生丰产，生长到8~10 a胸径可达30 cm以上，木材细密，与椴木性能相似，是制造人造板的好材料。Cown等(1999)对3种杨树的木材质量进行了比较，发现毛白杨木材密度较高, 力学性能指标以毛白杨较高, 心材含量最低，干缩率较低, 但含中度应拉木。因此要合理利用三倍体毛白杨必须首先掌握其材性特点，但目前木材材性的研究现状侧重于测定不同树种的材性差异，而将材性与加工利用结合起来的研究较少。因此为了提高三倍体毛白杨的综合利用水平，一方面要根据材性在无性系间及株内的变异特点，通过林木定向选育来努力达到；另一方面要根据其材性特点(应拉木、湿心材含量等)，从加工利用工艺方面设法克服其诸多不利因素，从而最终实现林—工一体化。

总之，三倍体毛白杨无性系的干缩率在无性系间存在显著差异，且受到较强的遗传控制，重复力均在0.6以上；株内纵向变异模式为随树高增加而降低的趋势。