木材变异性分析

1.细胞特征的变异

在树木中，从髓到树皮，细胞尺寸的变异曲线比木材任何特性的变异较一致。这些曲线的一般形状表明最小值在髓或附近。在形成层大部分成熟之前，即树木幼年期，细胞的大小是逐年增加的。当形成层在生理上已经成熟，细胞尺寸随年龄变化的曲线斜率平缓，或没有变化。到了老年，曲线的斜率变为陡峭，因为形成层分裂细胞的尺寸变小。

在各年轮中，沿径向从早材到晚材，针叶树材管胞、阔叶树材纤维和导管分子长度的变化方式有一定规律。最短的在早材，最长的在晚材。在每一个连续生长轮内都有季节性的波动，以致管胞、纤维及导管分子的长度从髓到树皮的变化，必须分别早、晚材绘图，形成一对类似细胞长度增加的变化曲线。但是，从髓向外，早材纤维长度的增长小于晚材，而且其变化也较小。

在年轮中，管胞和纤维的长度从地面向上逐渐增长，到树冠的下部达到最大，再向上到树木顶端，又逐渐减小，在树冠区新形成的形成层达到最低长度。在树干中管胞或纤维的最大长度出现于距地面树高的1/3～1/2处的最外几个生长层次。

在同一株树木中，树根、树干和树枝的纤维状分子各自的平均长度有差异。针叶树材最短的管胞和阔叶树材最短的纤维都在枝丫内。针叶树材最长的管胞在树根，但在阔叶树材，根据现有的资料，最长的纤维长度平均值在树干。

2.密度及有关性质的变异

大多数针叶树材的平均密度从髓到树皮一般是逐渐增加。这与从髓向外各连续生长轮中密致晚材百分率的增加有关。阔叶树散孔材中，就已研究的树种来看，其中约2/3的密度从髓向外逐渐增加，这与纤维特性有关，即由髓到树皮密度的增加，是因为纤维壁厚的增加，或者细胞壁厚度虽然没有多少变化，而纤维的百分率有所增加。在阔叶树环孔材和半环孔材中，所研究的树种大约有一半的密度从髓到树皮逐渐降低，可能与这个方向早材百分率的增加有关。

在针叶树材和许多阔叶树材的年轮中，密度变化显示从早材的最小值到晚材的最大值。在多数针叶树材中，从髓到树皮连续生长轮的早、晚材分量不一样。多数针叶树晚材的变化类似管胞长度的变化，即密度从髓向外逐渐增加。反之，在同一树木中，早材密度从髓向外的变化曲线逐渐降低，至成熟材达到最低，以后继续维持这一水平，很少有变化。

大多数针叶树材的平均密度，从髓到树皮逐渐增加，从地面向上则逐渐降低。

在阔叶树材中，根据已研究的树种，其中半数以上密度从髓向外逐渐增加。阔叶树材单株树木的密度随树高而变化，有以下三种形式：沿树干向上逐渐降低；在树干下部有所降低，而在上步有所增加；或者从地面向上逐渐增加。总之，就阔叶树材密度的变异而言，同株内从髓到树皮的变化与从树根向上的变化，两者之间没有一致的组合关系。(www.xing528.com)

3.幼年材与成熟材

根据木材构造和材性的基本区别，树干可分为两个区域。幼年材围绕髓呈圆柱体，是在形成层形成木材时期活动的树冠区域内，受顶端分生组织伸长影响的结果。正在生长的树木，当树冠向上移动较高时，顶端分生组织的影响在一定的形成层区内减弱，便形成了成熟材。

在同株内的幼年材和成熟材必须考虑它们是两个显然不同的总体。成熟材具有该树种正常的性质，而幼年材具有的构造特征和物理性质则次于同株的成熟材。根据已有实验，幼年材和成熟材的主要差别在于前者的材性普遍低劣，使之不适于用作结构材，而且在一些用途中常避免使用幼年树木材，主要是由于带髓心的木材纵向干缩较大，导致锯材翘曲。

值得注意的是，区别幼年材的主要依据是木材的细胞构造和材性。人工林的林木，靠近髓的木材生长快速可视为幼年材，但在所有的树木中，不能把宽年轮与幼年材联系起来。例如，生长在竞争剧烈条件下的幼年木，在靠近髓心的部位形成很窄的年轮，而其宽年轮可以在生长条件改善后的任何时间形成。幼年期的长短，在各树种之间变化很大，通常由5～20年。幼年生长期的终止，有些树种是突然的，另一些树种到成熟条件，则有明显的过渡期。一般情况，幼年材的材质低劣，针叶树材比阔叶树材更为明显。

4.环境及地理因素引起的株间变异

同林分内生长的同一树种，生长条件诸如林分内的生长竞争或土壤肥力能力造成木材材性变异的大小及方式有大的差别。例如，优势树木材的变异属于一种方式，相邻的同种被压树木具有完全不同的性质，开阔地孤立树木或林分内生长的树木也是如此。地理位置实际上反映平均温度与平均降雨差异，也造成同种树种内株间的变异。大量的研究证明，南方松类的几个树种在美国南部沿海平原自然分布范围以内，木材密度从西北向东南逐渐增加，直接与温暖季节降雨量相关。

纬度和海拔高度，对平均温度与有效湿度的交互作用不明确，但是，已经证明二者对同树种木材材性的变异有很大的影响。北美黄杉管胞长度与其在纬度和海拔高度广阔的自然分布有密切关系。该树种管胞平均长度最大的产自北美西部沿海地带，最短的产自其分布区域的内部。试验研究表明，该树种内密度变异的5%左右与纬度有关，约1%与树木生长地的海拔高度有关。北美云杉最长管胞产自加利福尼亚州北部的树林，而最短管胞产自阿拉斯加州的树木。西部黄松来自几个不同的种源，生长在加利福尼亚州西部海岸山脉不同的海拔高度，不论其种源如何，生长在海拔高处的树木比低处的管胞要短些，但生长量较大。这一研究说明，来自某些种源不同的树木，管胞长度都比原产地同种树木管胞长度的总体要长一些，与林地海拔高度无关。

其他研究证明，树种内显然不同的遗传群落可能与其他地理种源有关。例如，火炬松从其各个自然分布区所收集的种子，在乔治亚州栽培，木材平均密度不同，因为其种子的来源不同。木材密度变化的范围：来自东南地区的种子繁殖的树木，密度最小值为0.5g/cm³，经北卡罗来纳州的密度最小值为0.519g/cm³，到种子来自自然分布区西部的德克萨斯州最大值为0.536g/cm³。同样原产德国的挪威云杉比产自挪威的同一树种，每公顷可多产20%～25%的纤维素。在阔叶树材中，由于纬度产生遗传上的差异，已经根据美枫香予以阐述。种源来自中美到肯塔基州这一广大分布范围内生长的这种幼树，其纤维长度与种源的纬度成反比，其分布区最南部的纤维最长。