运用5株优势木对比法(国标GB10018)，在广西融水县永乐和下洞两乡分别踏查选取20年生红心杉优树30株，共60株。红心杉优树生长地的地理及林分情况见表 1。在红心杉优树1.3 m处，用直径5 mm的生长锥从北朝南方向取由树皮至髓心的完整木芯2根，其中，1根用于基本密度、组织比量和微纤丝角测定，另1根用于管胞形态测定。把每根木芯(从髓心至树皮)平均切成三部分，即心部(H)、中部(M)和边部(S)。

按广西林业勘测设计院编制的杉木立木蓄积公式^[5]计算材积(V)：

式中: D为胸径；H为树高。

将每根木芯分别按心部(H)、中部(M)和边部(S)采用排水法测定生材体积(V_生)，然后把木样置于鼓风干燥箱烘至绝干，称质量(W_绝)。根据公式ρ_基=W_绝/V_生计算基本密度(ρ_基)。具体方法依照《GB-1933-2009木材密度测定方法》进行。

将每根木芯的心部(H)、中部(M)和边部(S)分别按早晚材取样，即H-早、H-晚、M-早、M-晚、S-早、S-晚，对6个部分样品进行测定。采用富兰克林离析法^[6]对木材管胞进行离析。利用Nikon 80i显微成像系统对每一试件随机测定100根完整管胞长度、宽度和腔径。

采用徒手切片法对上述每根木芯的心部(H)、中部(M)和边部(S)进行横切面切取，然后对切片进行蕃红染色、脱水、透明、树胶封片处理，制成玻片。采用普通光学显微镜, 用0.5网形目镜尺，每个试样测定60次以上，计算各组织的百分比量。

采用徒手切片法对上述每根木芯的心部(H)、中部(M)和边部(S)进行弦切面切取。采用硝酸-铬酸法离析切片，采用Nikon 80i显微成像系统测定次生壁S2层的微纤丝与管胞主轴的夹角，微纤丝角测定100次。

统计各优树的基本密度、木射线比量、轴向薄壁细胞比量、管胞比量、管胞长、管胞宽、管胞长宽比、微纤丝角数据，取平均值。百分率性状数据经反正弦(arcsin $ \sqrt x $) 转换后统计，采用SPSS19.软件进行数据分析。

对60株红心杉优树的材积、红心率、基本密度、木射线比量、轴向薄壁细胞比量、管胞比量、管胞长、管胞宽、管胞长宽比、微纤丝角等10个材性表型性状数据频度分布的分析表明：60株红心杉优树所有10个性状均具有连续性数量性状(图 1)。对60株红心杉优树的10个表型性状数据进行正态分布检验，从表 2看出：材积、红心率、基本密度、轴向薄壁细胞比量、管胞比量性状偏度数据为正值，呈正偏态分布，其余性状数据呈负偏态分布。材积、轴向薄壁细胞比量、微纤丝角性状P值＜0.05，表明这3个性状数据不服从正态分布，其余性状数据符合正态分布。

图  1  融水红心杉木优树的10个材性表型性状数据频度分布规律

Figure 1.  Histogram of 10 wood property characters number of Red-heart Chinese Fir from Rongshui

对60株红心杉优树心部(H)、中部(M)和边部(S)的早、晚材管胞长度、管胞宽度、管胞长宽比等进行测定，结果(图 2)表明：红心杉优树早、晚材的管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比都呈从木材心部至边部逐渐增加的趋势，心部、中部及边部晚材的管胞长度和管胞长宽比均比早材的大，而心部、中部及边部晚材的管胞宽度均比早材的小。

图  2  红心杉木优树管胞形态的径向变异规律

Figure 2.  Radial variation of Tracheid morphology of Red-heart Chinese Fir from Rongshui

对融水2地区各30株红心杉优树材质性状变异的分析(表 3)表明：红心杉木材品质在融水2地区具有不同程度的差异。经T-检验，融水2地区优树间红心率、木射线比量、管胞长、管胞宽、微纤丝角等性状差异极显著(P＜0.01)，轴向薄壁细胞比量差异显著(P＜0.05)，单株材积和基本密度差异显著(P＜0.1)。2地区红心杉优树轴向薄壁细胞比量变异系数分别为35.08%和44.97%，变异较大；管胞比量变异系数分别为3.28%和3.56%，变异较小。材积和红心率作为重要的经济性状，2地区红心杉优树单株材积和红心率平均值分别为0.684、0.594 m³和46.809%、55.042%。

运用Spearman方法对融水红心杉优树材质性状进行相关性分析，结果(表 4)表明：10个材质性状间存在12对表型显著相关，其中，红心率与木射线比量、木射线比量与轴向薄壁细胞比量、木射线比量与管胞比量、木射线比量与微纤丝角、轴向薄壁细胞比量与管胞比量、管胞长与管胞宽、管胞长与管胞长宽比、管胞长与微纤丝角、管胞宽与微纤丝角等9对性状极显著相关(P＜0.01)，单株材积与轴向薄壁细胞比量、基本密度与管胞宽等2对性状显著相关(P＜0.05)，单株材积与管胞比量显著相关(P＜0.1)。

生长量直接决定林木个体和单位面积的木材产量, 是用材树种遗传改良重要的育种目标，而生长与材质性状的遗传相关性是目前林木遗传研究的热点，研究主要集中在生长性状与木材基本密度、管胞长度、管胞宽等材性性状的相关关系上^[7-8]。木材密度是木材品质重要的因子之一, 它影响木材的力学强度, 直接或间接决定木材的产量和品质。木材基本密度作为针叶树材性的重要指标，在针叶材改良中具有重要地位^[9-11]。有研究表明，杉木生长与材质性状间呈不显著负相关^[12-15]。本研究中，融水红心杉优树单株材积与轴向薄壁细胞比量呈显著正相关，与管胞比量呈显著负相关，而与基本密度间呈不显著负相关，这使红心杉生长量与材性相结合的遗传改良成为可能。

本研究采用生长锥取样测定分析融水红心杉优树材质性状变异规律，选取木质部心部、中部和边部3个样点进行材质性状测定, 基本反应了株内径向的变异趋势^[16-17]。融水红心杉优树胸径处管胞长度从髓心到树皮表现为增加的趋势, 径向变异规律应属PashinⅡ型^[18]。针叶树材主要由管胞、薄壁细胞、木射线组织构成，而管胞组织占针叶木材体积的90%以上^[19]。有研究表明，管胞长宽比大于50的木材适宜制浆造纸，且愈大愈好^[19]；管胞长度保持在330 μm以上, 纸张的耐折度、撕裂指数、耐破指数等不再受其影响, 而管胞长度越长、管胞长宽比越大，纸张的各项物理力学性能均得到有效提高^[21-22]。本研究中，融水红心杉优树的管胞比量分布在80.012%~91.937%，管胞长度分布在1 951~2 898 μm，远大于330 μm，管胞宽度分布在36~44 μm，管胞长宽比分布在52~79。融水红心杉木材不仅是优异的建筑材，也是良好的纸浆材。

微纤丝角为细胞壁中纤维素链的螺旋卷索与纤维轴之间的夹角^[23]。已有研究表明, 微纤丝角影响木材管胞的基本强度和特性^[24], 与木材强度、硬度密切相关^[25]，是无节木材强度的重要决定因素，是影响木材综合性质的一个重要因子。本研究中，融水红心杉优树微纤丝角分布在5.879°~8.675°，且微纤丝角与木射线比量显著负相关，与管胞长、管胞宽显著正相关。

近年来，融水种源杉木面临着基因资源逐渐丧失的困境，种质资源的保护已成当务之急。本研究通过对融水下洞、永乐2地区红心杉优树材质性状研究发现，2地区红心杉优树在材质性状上存在广泛而显著差异，本研究结果为开展融水红心杉种质资源的挖掘、保护和利用工作提供了坚实的理论依据和实践基础。

通过分析广西融水种源红心杉优树材质性状的变异规律，发现测定的10个性状均是连续性数量性状，红心率、基本密度、木射线比量、管胞比量、管胞长、管胞宽、管胞长宽比等性状数据服从正态分布；早、晚材的管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比等性状数据呈从心材至边材逐渐增加的规律；单株材积和红心率是重要的经济性状，这2个性状在两地区的表型平均值分别为0.684、0.594 m³和46.809%、55.042%；红心率等6个表型性状存在极显著或显著差异。10个材质性状间存在12对表型显著相关，其中，单株材积与轴向薄壁细胞比量呈显著正相关(P＜0.05)，红心率与木射线比量呈极显著正相关(P＜0.01)，而单株材积与基本密度相关不显著，这使红心杉生长量与材性相结合的遗传改良成为可能。