1. 研究目的与意义

了解杉木半同胞家系间和家系内的木材硬度的变异情况及其遗传特性，为制定相应的育种策略和改良程序提供参考。我国杉木种源丰富，分布在陕西、河南、安徽、江苏、浙江、福建、江西、四川、重庆、广东、广西、云南等地，在2o世纪七八十年代营造的杉木林都将进入采伐期，因此研究杉木变异规律显得十分重要。而不同地区培育措施，立地条件，生长状况也不尽相同，这些都是影响杉木材性变异的主要因子。研究杉木材性变异应该将其与不同种源，培育措施及加工利用相结合，综合考虑其材性变异的影响和改良的措施。

1）为制定合理的营林措施提供参考。随着天然林资源日益减少, 世界范围的木材资源从自然生长转为人力管理的人工林, 合理的营林措施能够改善木材质量,增加林地产值。研究表明冲击应力波法可以跟踪活立木木材性质的变化, 显示营林方法怎样影响木材性质, 为采取有效的管理措施提供依据。

2）根据木材产品的要求选择成材。检测立木的力学性质与潜在性能,评价其使用价值, 在木材加工业中, 按照木材终端产品质量的要求选择合适的成材, 可以节省木材资源和降低生产成本。

2. 国内外研究现状分析

1国内动态

杉木（cunninghamialanceolata（lamb.）hook）是我国南方重要的用材树种，据第六次全国森林清查我国现有杉木人工林921.5万hm2，占我国总人工林面积的29%，杉木天然林约500万hm2。杉木生长快，没有严重的病虫害，有良好的经营技术基础，其木材纹理直，材质轻软，易干燥，少翘曲开裂，耐腐性强，质量系数高，是我国主要的商用建筑材之一，广泛用于家具、桥梁和船舶，同时也是重要的高级造纸原料。然而杉木生长快、地域广，必然变异大，而其应用领域十分广泛，不同用途对木材材性要求有所不同，因此科研工作者很早便开始对杉木材性变异进行了研究。本文系统概述了杉木近年来材性变异研究进展，总结杉木材性变异规律，为杉木营林培育，加工利用提供参考。

木材的力学性质与木材加工利用息息相关，很早便有学者对杉木力学性质变异进行研究。主要涉及的力学性质有抗弯弹性模量、抗弯强度和顺纹抗压强度等。骆秀琴等研究32个杉木无性系木材密度和力学性质的株间变异，发现32个杉木无性系间，木材密度和抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度均有较大差异。后来骆秀琴等又研究了杉木力学性质株内变异，认为抗弯强度和抗弯弹性模量在株内不同高度上的差异特别明显；顺纹抗压强度和木材密度未表现出显著差异；在圆周不同方向位上，三项力学性质和木材密度均南北高于东西向，差异不显著。而任海青等对杉木人工林木材的抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度进行研究，表明杉木的抗弯强度、顺纹抗压强度由胸高直径处向上呈波浪性增加，抗弯弹性模量则稳定降低，不同高度间杉木物理力学无显著差异；但轴向近树皮处力学性质有极显著差异，树皮处大于髓心处。结果与骆秀琴等略有不同，可能是由于不同采伐地和不同林分的影响。

关于种源、地理条件、林分密度及天然林和人工林杉木对力学性质变异的影响也有许多学者做了研究。王传贵等对不同种源杉木物理力学性质进行比较研究，发现主要物理力学性质在一定范围内随着生长地纬度的增加呈渐增的趋势，地理环境因素比遗传因素对材性的影响更为显著。林金国等则发现影响人工杉木林木材力学性质的主要因子是林龄，其次是立地条件，林分密度影响最小，其12年生木材基本上达到建筑材承重构件的最低等级要求。后来林金国等研究福建省不同产区杉木人工林木材力学性质，杉木人工林木材力学性质的产区间效应大于产区内效应,产区间木材力学性质差异极显著,产区内除端面硬度和径面硬度外的其它力学强度指标差异不显著；一般产区杉木人工林木材各项力学强度较中心产区和边缘产区的稍高,中心产区和边缘产区的杉木人工林木材各项力学强度相近。徐槐梧等研究了30年左右生红皮云杉人工林木材的主要物理力学性质，认为人工林木材的密度、干缩率以及顺压强度、抗弯强度均略低于天然林，而吸水率和弯曲弹性模量则稍高，但其差异均不显著。

3. 研究的基本内容与计划

本论文以杉木全国112个优良半同胞家系试验林为研究对象，研究其杉木木材硬度性状的遗传变异情况。主要对木材材性遗传变异的研究包括传统的数量遗传和现代的分子生物学手段两方面, 数量遗传变异研究主要集中在生长环境对材性的影响、 遗传基因对材性的控制、 材性各指标之间的相关性、 木材生长量指标与质量之间的相关性、 成熟材与幼龄材在原木中的分布、 立木材性的检测与预测手段等方面,研究指标包括木材的解剖性质和物理力学性质两方面,主要有密度、 硬度、 微纤丝角、 弹性模量等。分子生物学研究主要通过构建有关材性的 cdna 芯片文库,采用分子标记寻找 snps 位点, 研究材性形成机理,定位在不同密度木材中特异表达的基因。

研究计划

1、2014.1-2014.2 材料准备阶段 实地测量树高胸径的数据并录入电脑

2、2014.2-2014.3 数据整理阶段 实验数据的整理、预处理和数据分析

4. 研究创新点

材料创新

我们所选用的材料来源是1985年春造林，达到成熟林的标准，杉木树体本身各方面指标都处在最佳时段，选择这片杉木林作为研究材料具有较高的研究意义。

方法创新

利用限制性极大似然法（reml）估计方差分量和最佳线性无偏预测（blup）法预测个体树木材硬度，以及个体与群体之间的相关关系。

可能遇到的问题及拟解决方案

1）跨距: 跨距对应力波波速的影响不明显, 但当测量的跨距增加时, 每次测量的变异性减小。经过实验检测, 4 英尺 ( 约 1.22m) 跨距检测到的结果重复性和正确性都比较好。部分实验选择 2 英尺 ( 约 610mm) 的跨距。