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桢楠(Phoebe zhennan)和闽楠(Phoebe bournei)同隶属于樟科(Lauraceae)楠属(Phoebe)的常绿大乔木。桢楠,别名帧楠、雅楠等,主要产于湖北西部、贵州西北部及四川等地 [1-2]。闽楠,别名毛丝桢楠、巴楠等,闽楠主要分布于江西、福建、浙江南部、广东、广西北部及东北部等地 [3-4]。在最新颁布的《国家重点保护野生植物名录》(2021年第15号)中,将二者同时列为国家二级保护植物物种[5]。
樟科植物在我国约有20属,423种43个变种,其中楠属在我国有34种3个变种,主要产于我国长江流域及以南地区,以我国西南地区为多[6-7}。樟科植物作为我国重要的经济林木,在林业、工业、园林绿化、药物制造等方面具有重要的价值[8];其中樟科楠属植物因树干通直高大、木材坚实、结构细致且不易变形和开裂,是作为建筑、家具和船舶的优良用材,如桢楠木材自古以来在木结构建筑上被广泛使用[9],闽楠更是优良的雕刻及船舶制造用材。樟科楠属木材的材性和解剖构造特征非常相似,准确的树种鉴定和物种分类一直具有一定的难度。关于楠属的桢楠与闽楠的木材构造研究已有相关报道,2014年庄琳,黄群等采用了傅立叶变换红外光谱(FTIR )法对楠属(桢楠、闽楠)和润楠属(润楠、宜昌润楠)4 种木材进行红外光谱分析,并提出了利用傅立叶自去卷积图谱共有峰率和变异峰率双指标序列法鉴别4种木材[10];2015年陈瑞英、郭晶贞等对楠属和润楠属的若干种木材进行了结构特征研究[11-12];2016年卓金勋对四种标称“金丝楠”(桢楠、刨花楠、香花木、假白兰)的宏微观特征进行了相关比较研究[13]。但此前的研究都未按照国际IAWA List 的鉴定标准列出两个树种的IAWA code,尤其是樟科楠属在国内林业司法案件中常常会遇到,但在insidewood木材解剖信息数据库以及IAWA官网至今都未曾记录两个树种的IAWA code信息。本文将以楠属的桢楠、闽楠为研究对象,利用生物显微镜、数码显微镜和Image J图像处理软件等,按照IAWA List阔叶材鉴定标准对木材的宏、微观特征进行观察和比较分析并记录二者的IAWA code信息,为桢楠和闽楠的保护和识别鉴定提供一定的参考依据。
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由图1可知,桢楠心材呈现黄褐色,有光泽;心边材区别不明显;新切面清香气味明显。生长轮明显,轮带呈现深色;散孔材;宽度略均匀,每厘米2-4轮。管孔肉眼下略见,在放大镜下明显;大小一致,分布略均匀;散生或斜列。轴向薄壁组织量少,在放大镜下略明显;环管状。木射线略细,在放大镜下明显;在肉眼下观察径切面射线斑纹明显。纹理略斜,结构极细至细。
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由图2可知,闽楠心材呈现浅黄色,有光泽;未见边材;新切面具有清香气味。生长轮略明显;散孔材;每厘米2-5轮。管孔肉眼下可见,放大镜下明显;大小一致,分布均匀;散生或斜列。轴向薄壁组织量少,在放大镜下略明显,稀疏环管束状。木射线略细,在放大镜下明显,径切面可见射线斑痕。纹理直或呈现波浪状,结构细。
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桢楠主要分布在中国的西南地区,闽南主要分布在中国长江以南地区;桢楠木材颜色为黄褐色,闽楠木材颜色为浅黄色;桢楠木材纹理略斜,结构极细至细,闽楠木材纹理直或波浪状,结构细;二者其余宏观构造特征差异均不明显(见表1)。
木材 Wood 桢楠 P. zhennan 闽楠 P. bournei 地理分布Geographical distribution 亚洲温带(中国西南地区) 亚洲温带(中国长江以南地区) 类型Type 乔木 乔木 气味Smell 清香气味明显 具清香气味 材色Wood color 黄褐色 浅黄色 生长轮Growth ring 生长轮明显,轮带呈现深色,宽度略均匀,每厘米2-4轮 生长轮略明显,每厘米2-5轮 管孔类型Tube type 散孔材 散孔材 每厘米轮界数Number of rounds per centimeter 2-4 2-5 轴向薄壁组织Axial parenchyma 量少;放大镜下略明显;环管状 量少;放大镜下略明显;稀疏环管束状 木射线Wood ray 放大镜下明显,径切面可见射线斑痕 放大镜下明显,径切面可见射线斑痕 纹理Texture 略斜 直或波浪状 结构Structure 极细至细 细 Table 1. Summary of macrostructural characteristics information of P. zhennan and P. bournei
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由图3可见桢楠木材微观构造特征,管孔的分布为散孔材,主为单管孔和短径列复管孔,并偶尔伴有管孔团出现(见图3a-3);管孔多为圆形及卵圆形,部分略具多角形轮廓;管孔排列及分布为散生、径列或斜列。穿孔板类型多见单穿孔(见图3e-5),稀复穿孔;单穿孔为圆形、卵型及椭圆形;复穿孔呈梯状。管间纹孔式为互列(见图3i-10),偶见梯状(见图3e-10)。轴向薄壁组织量少;排列类型为环管状,稀至环管束状或似翼状,并具少量星散状。木纤维壁薄;具明显具缘纹孔并存在分隔木纤维。木射线非叠生;单列木射线极少,以多列木射线(2-4列)为主;木射线高度3-21个细胞。射线组成为异形Ⅱ型和异形Ⅲ型(见图3b-4)。射线细胞内树胶丰富,晶体未见,油细胞和黏液细胞数多(见图3c-9)。导管与射线间纹孔式为刻痕状与大圆形,及部分同管间纹孔式(见图3h-7)。
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由图4可见闽楠木材微观构造特征,管孔的分布为散孔材,主为单管孔和短径列复管孔,并偶尔伴有管孔团出现(见图4a-3);管孔多为圆形及卵圆形,部分略具多角形轮廓;管孔排列及分布为散生、径列或斜列。穿孔板类型多见单穿孔(见图4e-5),稀复穿孔;单穿孔为圆形、椭圆形;复穿孔呈梯状。管间纹孔式为互列(见图4i-10),偶见梯状(见图4b-10)。轴向薄壁组织量少;排列类型为稀疏环管束状,并具少量星散状。木纤维壁薄至厚,具明显具缘纹孔和分隔木纤维。木射线非叠生;单列木射线略少,以多列木射线(2-3列)为主;木射线高度5-19个细胞。射线组成为异Ⅱ型和异Ⅲ型(见图4h-4)。射线细胞内树胶丰富,晶体未见,油细胞和黏液细胞数多(见图4c-9)。导管与射线间纹孔式为刻痕状与大圆形,及部分同管间纹孔式(见图4b-7)。
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桢楠木材的木纤维壁厚薄,闽楠木材的木纤维壁厚为薄至厚;桢楠木材的木射线的宽度主为2-4列,而极少出现单列,闽楠木材的木射线以2-3列为主,单列木射线略少;桢楠木材的木射线高度为3-21个细胞,闽楠木材的木射线高度为5-19个细胞;桢楠木材的轴向薄壁组织排列为环管状,稀至环管束状或似翼状,并具少量星散状,闽楠木材的轴向薄壁组织排列主为稀疏环管束状,并具少量星散状(见表2)。
木材 Wood 桢楠 P. zhennan 闽楠 P. bournei 管孔分布Tube hole distribution 散孔材 散孔材 管孔组合Tube hole combination 主为单管孔和短径列复管孔,并偶尔伴有管孔团出现 主为单管孔和短径列复管孔,并偶尔伴有管孔团出现 穿孔板类型Perforated plate type 主为单穿孔,稀复穿孔 主为单穿孔,稀复穿孔 管间纹孔式Intervascular pitting 互列,偶见梯状 互列,偶见梯状 导管-射线间纹孔 Tube-ray striation hole 刻痕状与大圆形,部分同管间纹孔式 刻痕状与大圆形,部分同管间纹孔式 木纤维壁厚Wood fiber wall thickness 薄 薄至厚 木射线射线组成Wood ray composition 异形Ⅱ型、Ⅲ型 异形Ⅱ型、Ⅲ型 射线宽度Ray width 以多列木射线(2-4列)为主,单列木射线极少 以多列木射线(2-3列)为主,单列木射线略少 射线高度Ray height 3-21个 5-19个细胞 轴向薄壁组织细胞排列类型
Arrangement type of axial parenchyma cells环管状,稀至环管束状或似翼状,并具少量星散状 稀疏环管束状,并具少量星散状 Table 2. Microstructure characteristics of P. zhennan and P. bournei
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由表3可知,桢楠木材平均每平方毫米的管孔数量比闽楠多4个;闽楠的导管分子平均壁厚比桢楠大82%左右;闽楠的管孔弦向平均直径比桢楠的大42%左右;闽楠导管分子平均长度略长于桢楠。桢楠和闽楠导管分子的管孔频率、壁厚、弦向直径和长度四项特征参数的变异系数(CV)基本处在15%~30%的区间,各项特征的分散程度属于平均水平。图5a为桢楠导管分子的几何形态,其形态主要为两端尖削或一端尖削一端为切口近似垂直于导管分子长轴方向的规则的圆形切口。图5b为闽楠导管分子的几何形态,其形态主要为两端尖削、一端尖削一端为略规则的圆形切口且一端带长长的尖鞘或两端都为略规则的圆形切开。
树种与差异率
Differences between
tree species管孔频率/(个·mm-2)
Tube hole frequency
(per mm-2)壁厚/µm
Wall thickness /µm弦向直径/µm
Tangential diameter /µm长度/µm
Length /µm桢楠 P. zhennan 14—27
(20±3)/15%1.70—7.00
(3.46±1.06)/31%34.00—123.00
(71.99±19.41)/27%254.80—651.14
(461.93±84.87)/18%闽楠 P. bournei 10—22
(16±3)/19%2.74—10.88
(6.29±1.65)/26%29.09—158.59
(102.11±25.96)/25%309.70—730.13
(539.52±95.88)/18%差异率 Difference rate 25% 82% 42% 17% 注:1.表中桢楠与闽楠的特征参数数据表示为最大值-最小值(平均值±样本标准差)/变异系数(CV),n=100。下同。2.差异率为桢楠与闽楠二者各项特征参数平均值的差异率。下同。
Note: 1. The characteristic parameter data of P. zhennan and P. bournei in the table are expressed as maximum-minimum (average standard deviation of samples)/coefficient of variation (CV), n=100. The same below. 2. The difference rate is the difference rate of the average values of various characteristic parameters between P. zhennan and P. bournei. The same below.Table 3. Comparison of main characteristic parameters of vessel molecules between P. zhennan and P. bournei
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由表4可知,闽楠木纤维平均长度比桢楠长约24%;二者的木纤维平均宽度较为接近;桢楠平均腔径比闽楠宽约39%;闽楠双壁平均厚比桢楠宽约一倍;闽楠的平均长宽比比桢楠大约28%;闽楠木纤维平均壁腔比比桢楠大约177%。从数据可知,二者的木纤维宽度较为接近,但闽楠木纤维的双壁厚比桢楠更大,导致二者的腔径、壁腔比的参数出现较大的差距。桢楠和闽楠木纤维的长度、宽度、腔径和双壁厚四项特征参数的变异系数(CV)处在15%~30%的区间,各项特征的分散程度处于平均水平;桢楠和闽楠木纤维的长宽比、 壁腔厚两项特征参数的变异系数(CV)多数大于30%,特征的分散程度高。图6a为桢楠木纤维的几何形态,其几何形体主要为纺锤形,并常见树枝状和纤维末端分叉状;图6b为闽楠木纤维的几何形态,其几何形体主要为纺锤形,偶见树枝状和纤维末端分叉状。桢楠和闽楠木纤维都可见单纹孔和具缘纹孔,并且二者都具有分隔木纤维。
树种与差异率
Differences between
tree species长度/µm
Length /µm宽度/µm
Width /µm腔径/µm
Cavity diameter/µm双壁厚/µm
Double wall
thickness /µm长宽比
length-width ratio壁腔比
Wall-cavity ratio桢楠
P. zhennan371.60—1678.60
(982.41±241.36)
/25%15.73—-38.65
(25.09±4.75)
/19%7.20—28.00
(17.02±4.99)
/29%2.10—8.40
(5.51±1.43)
/26%10.18—75.64
(40.69±13.03)
/32%0.13—0.68
(0.35±0.12)
/34%闽楠
P. bournei616.28—1645.92
(1217.04±191.45)
/16%14.57—35.03
(24.17±4.23)
/18%5.10—20.10
(12.28±3.46)
/28%5.80—19.00
(11.02±2.94)
/27%22.61—95.45
(51.93±12.58)
/24%0.36—2.48
(0.97±0.39)
/40%差异率
Difference rate24% 4% 39% 100% 28% 177% Table 4. Comparison of main characteristic parameters of fibers between P. zhennan and P. bournei
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桢楠和闽楠的轴向薄壁组织数量少。由表5可知,闽楠轴向薄壁细胞的平均长度比桢楠长约8%;桢楠和闽楠的轴向薄壁组织细胞高度个数十分接近;桢楠的薄壁细胞平均宽度比闽楠宽约11%。桢楠和闽楠轴向薄壁组织的长度特征参数变异系数(CV)均大于30%,特征的分散程度高;二者轴向薄壁组织的宽度特征参数变异系数(CV)处在15%~30%的区间,特征的分散程度处于平均水平。图7为桢楠和闽楠的轴向薄壁组织的几何形态,二者薄壁细胞形态主要为两端略尖,并常见一端略尖鞘一端圆形切开或两端都具为圆形切开。
树种与差异率
Differences between tree species长度/µm
Length /µm长度/个(细胞个数)
Cell number宽度/µm
Width /µm桢楠 P. zhennan 94.50—647.20(296.16±110.13)/37% 2—6(3±1)/33% 17.87—48.10(29.77±8.17)/27% 闽楠 P. bournei 126.30—646.42(335.57±118.73)/35% 2—6(3±1)/33% 13.76—53.53(26.75±7.54)/28% 差异率 Difference rate 8% 0% 11% Table 5. Comparison of main characteristic parameters of axial parenchyma between P. zhennan and P. bournei
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桢楠和闽楠的木射线均为非叠生;其中,桢楠的木射线宽度主要为2-4列并极少见单列,闽楠的木射线宽度主要为2-3列,单列木射线略少。由表4 可知,二者的木射线分布密度较为接近;桢楠的木射线平均宽度要略宽于闽楠(宽约1个细胞);闽楠的木射线平均高度略高于桢楠(高约2个细胞)。桢楠和闽楠木射线各项特征参数的变异系数(CV)基本处在15%~30%的区间,各项特征的分散程度属于平均水平。
树种与差异率
Differences between
tree species分布密度/
(根·mm-1)
Density宽度/µm
Width /µm宽度/个
(细胞个数)
Cell number高度/µm
Height /µm高度/个
(细胞个数)
Cell number单列木射线占比
Proportion of single-row wood rays多列木射线占比
Proportion of multi-column wood rays桢楠
P. zhennan4—10
(6±1)/17%16.70—66.20
(41.23±9.14)/22%1—4
(3±1)/33%142.40—585.00
(288.09±88.82)/31%3—21
(10±3)/30%1% 99% 闽楠
P. bournei4—9
(6±1)/17%16.00—57.70
(38.79±7.51)/19%1—3
(2±0)/0%162.00—525.80
(323.33±87.75)/27%5—19
(12±3)/25%4% 96% 差异率
Difference rate0% 6% 50% 12% 20% / / Table 6. Comparison of main characteristic parameters of ray between P. zhennan and P. bournei
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根据以上对桢楠和闽楠宏观和微观特征的分析和描述,参照IAWA阔叶材解剖特征表,得出桢楠的检索代码为1p、5p、9p、13p、22p、41p、47p、48p、53p、62p、65p、68p、72p、79p、92p、97p、106p、107p、115p、124p、167p、189p、194p、203p;闽楠的检索代码为1p、5p、9p、13p、22p、42p、47p、53p、62p、65p、69p、72p、78p、92p、97p、106p、107p、115p、124p、167p、189p、194p。
Comparative Analysis of Wood Anatomical Structure Characteristics between Phoebe zhennan and Phoebe bournei
doi: 10.12172/202112280001
- Received Date: 2021-12-28
- Available Online: 2022-09-20
- Publish Date: 2022-12-30
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Key words:
- Phoebe zhennan /
- Phoebe bournei /
- Macrostructure /
- Wood anatomy /
- Microstructure
Abstract: In order to identify the macro and micro structural characteristics of Phoebe Zhennan and Phoebe bournei and the differences between them, and to provide reference basis for wood recognition and identification, the study of macro and anatomical structure characteristics of two kinds of wood was studied and compared. By using biological microscope, digital microscope and Image J image processing software, the macroscopic and anatomical structural characteristics of Phoebe zhennan and Phoebe bournei were observed and studied. The comparison results of macro structure showed that there were some differences in wood color and texture between them, but the other macroscopic characteristics had no significant differences. The comparision results of microstructure showed that there were relatively distinct differences in tangential diameter of vessel and wall thickness of vessel, and there were also relatively distinct differences in lumina diameter of wood fibre, wall thickness of wood fibre and wall cavity ratio of wood fibre, and there were also some differences in ray width (column number of cells), other microscopic characteristics had no significant differences.