速生人工林杨树的木材特性
--- 李大纲 南京林业大学 教授
杨树是世界中纬度平原地区栽培面积最大，木材产量最高的速生树种之一，它具有生长快、成材早、产量高、杆形圆满通直等特点。采用定向培育、集约栽培等管理措施可以培育出满足各种不同需要的优质良材。
本文对近年来已大面积推广种植的人工林杨树木材性质进行了研究，旨在为今后进一步合理利用杨木提供参考。
1 试验材料及研究内容
用于试验杨树品种为北京杨、昭林6号杨、赤峰36号杨、69杨、63杨、214杨和72杨，分析在不同栽培措施下的木材材性。研究内容包括：1 木材的纤维形态；2 木材物理力学性质；3 木材PH值和缓冲容量。
表1人工林杨木的纤维形态
杨树品种 |
栽培措施 |
纤维长度(μm) |
纤维宽度(μm) |
长宽比 |
昭林6号杨 |
株行距5×6m |
935.7 |
31.3 |
29.7 |
株行距4×4m |
928.4 |
29.1 |
31.7 |
北京杨 |
间伐强度63% |
1049.0 |
34.4 |
30.5 |
间伐强度43% |
1017.0 |
31.0 |
32.8 |
对照材 |
1004.0 |
30.1 |
33.4 |
69杨 |
株行距4×4m |
1170.0 |
19.8 |
54.6 |
株行距4×6m |
1196.0 |
21.6 |
55.2 |
株行距5×5m |
1090.0 |
22.5 |
48.0 |
株行距6×6m |
1200.0 |
21.2 |
56.5 |
株行距7×7m |
1200.0 |
22.0 |
54.8 |
株行距8×8m |
1292.0 |
23.4 |
54.9 |
63杨 |
株行距4×4m |
1150.0 |
20.9 |
55.5 |
株行距5×5m |
1120.0 |
23.6 |
48.6 |
株行距7×7m |
1060.0 |
20.8 |
51.2 |
72杨 |
株行距4×4m |
1270.0 |
22.9 |
56.7 |
株行距5×5m |
1110.0 |
21.4 |
52.9 |
株行距7×7m |
1150.0 |
21.0 |
55.0 |
214杨 |
株行距4×4m |
1130.0 |
22.6 |
51.3 |
株行距5×5m |
1120.0 |
23.9 |
49.8 |
株行距7×7m |
1050.0 |
20.8 |
51.5 |
2 纤维形态
造纸植物纤维原料的使用价值主要取决于纤维的长度、宽度和长度比等形态指标。由表2可知，各品种的平均纤维长度在0.93~1.3㎜之间，纤维长度比均大于30，已达国际木材解剖学会规定的中级长度（0.91~1.6㎜）的标准，说明速生人工林杨木属于优良的纤维原料。方差分析表明，各品种之间纤维长度差异不显著。因此建立纸浆林可通过加大株行距等栽培措施来提高纤维分布的均匀性，从而提高纸浆质量。
3 木材的物理力学性质
表2中的数据表明，北京杨、昭林6号杨和赤峰36号杨属于低密度、低强度树种，抗弯弹性模量（MOE）较低，不适于用作建筑用材，但家具工业中可利用其易弯曲变形的特点生产弯曲木家具制品。63杨、69杨、214杨和72杨等速生杨可通过间伐，增加株行距、施肥、集约栽培等管理措施培育大径的胶合板用材，增加木材利用价值，以满足社会需要。差异干缩变化范围在2.00~2.75之间，因此木材干燥时应注意杨木的变形、翘曲和开裂。方差分析表明，各株行距之间的抗弯弹性模量（MOE）和抗弯强度（MOR）差异显著，顺纹抗压差异不显著，间伐强度对北京杨抗弯强度有显著影响。
表2人工林杨木的物理力学性质
杨树品种 |
栽培措施 |
基本密度 |
全干缩率(%) |
差异干缩 |
MOE
(Gpa) |
MOR
(Mpa) |
顺纹抗压(Mpa) |
径向 |
弦向 |
体积 |
昭林6号杨 |
株行距5×6m |
0.259 |
2.728 |
6.089 |
9.063 |
2.23 |
5.199 |
43.804 |
24.661 |
株行距4×4m |
0.268 |
2.540 |
5.902 |
8.718 |
2.32 |
5.398 |
44.016 |
25.099 |
北京杨 |
间伐强度63% |
0.346 |
3.363 |
6.739 |
9.706 |
2.00 |
3.035 |
33.329 |
21.342 |
间伐强度43% |
0.343 |
2.755 |
7.572 |
10.458 |
2.75 |
2.947 |
31.780 |
18.602 |
对照材 |
0.342 |
3.367 |
6.516 |
9.835 |
1.94 |
3.162 |
37.060 |
20.910 |
69杨 |
株行距4×4m |
0.394 |
4.750 |
10.44 |
15.190 |
2.20 |
7.720 |
69.791 |
32.900 |
株行距4×6m |
0.300 |
3.000 |
6.932 |
10.420 |
2.3 |
5.218 |
39.623 |
25.932 |
株行距5×5m |
0.368 |
5.130 |
11.02 |
16.150 |
2.15 |
7.266 |
65.161 |
31.513 |
株行距6×6m |
0.365 |
4.370 |
10.47 |
14.840 |
2.40 |
7.295 |
68.000 |
31.774 |
株行距7×7m |
0.306 |
3.148 |
7.280 |
11.010 |
2.30 |
5.335 |
42.137 |
25.268 |
株行距8×8m |
0.320 |
3.245 |
7.575 |
11.316 |
2.30 |
6.971 |
48.716 |
28.207 |
63杨 |
株行距4×4m |
0.334 |
3.860 |
8.620 |
12.480 |
2.23 |
7.943 |
67.346 |
32.816 |
株行距5×5m |
0.367 |
4.000 |
7.780 |
11.780 |
1.95 |
7.808 |
67.227 |
31.544 |
株行距6×6m |
0.326 |
4.180 |
9.280 |
13.460 |
2.22 |
6.716 |
58.039 |
29.354 |
赤峰36号杨 |
集约栽培 |
0.313 |
2.980 |
6.600 |
9.600 |
2.21 |
5.470 |
43.300 |
24.200 |
粗放经营 |
0.323 |
3.230 |
7.400 |
11.200 |
2.29 |
5.970 |
51.100 |
29.300 |
214杨 |
株行距4×4m |
0.321 |
5.000 |
10.15 |
15.150 |
2.03 |
7.179 |
65.567 |
31.735 |
株行距5×5m |
0.322 |
4.740 |
10.79 |
15.530 |
2.28 |
4.878 |
48.323 |
24.856 |
株行距7×7m |
0.375 |
3.670 |
9.860 |
13.530 |
2.69 |
6.088 |
53.896 |
25.408 |
4 木材的PH值
?????????????????????????????????????????? 木材的PH值是指木材中水溶性物质的酸性或碱性的程度，定性反映木材中氢离子浓度大小的指标，因此木材PH值是胶合板与刨花板生产工艺中的一项重要指标。研究结果表明（见表3），所试验的各种均是边材呈酸性，心材为中性或碱性，心材碱缓冲容量大于酸缓冲容量，边材酸缓冲容量大于碱缓冲容量。这些速生杨用脲醛树脂胶常发生热压后心材板坯开胶现象就是由于单板中碱性物质在涂胶和热压过程中与脲醛树脂胶的酸性催化剂起反应，降低了胶液的酸性，使胶的固化速度减缓或防止固化，不能形成胶联结构，使胶合强度降低，产生板坯开胶。为此对碱缓冲容量较高的木材进行胶合时，应适当增加酸性固化剂用量，以保证脲醛树脂胶的酸性符合工艺要求，这样不仅能加速固化，而且也能保证碱性木材的胶合质量。
表3 人工林杨木的PH值
杨树品种 |
栽培措施 |
PH值 |
碱缓冲容量(ml) |
酸缓冲容量(ml) |
心材 |
边材 |
心材 |
边材 |
心材 |
边材 |
昭林6号杨 |
株行距5×6m |
7.04 |
5.76 |
19.2 |
6.3 |
7.7 |
12.3 |
株行距4×4m |
6.73 |
5.66 |
17.7 |
6.0 |
7.5 |
13.0 |
北京杨 |
间伐强度63% |
7.20 |
5.22 |
20.6 |
5.7 |
3.1 |
4.0 |
间伐强度43% |
7.05 |
5.33 |
17.1 |
6.8 |
2.7 |
4.1 |
对照材 |
6.98 |
5.62 |
16.2 |
7.3 |
2.7 |
4.3 |
69杨 |
株行距4×4m |
6.91 |
5.83 |
10.2 |
4.0 |
7.4 |
9.0 |
株行距4×6m |
7.07 |
6.29 |
10.0 |
7.2 |
5.8 |
8.0 |
株行距5×5m |
6.67 |
5.87 |
10.0 |
4.8 |
4.0 |
10.0 |
株行距6×6m |
6.82 |
6.02 |
13.5 |
5.0 |
4.0 |
3.0 |
株行距7×7m |
7.32 |
5.65 |
10.0 |
3.1 |
3.3 |
11.2 |
株行距8×8m |
6.75 |
6.15 |
10.8 |
8.6 |
6.1 |
8.6 |
63杨 |
株行距4×4m |
6.99 |
5.63 |
11.0 |
3.7 |
7.0 |
10.3 |
株行距5×5m |
6.70 |
5.29 |
12.0 |
3.7 |
7.5 |
10.5 |
株行距6×6m |
6.58 |
5.20 |
11.0 |
3.5 |
7.3 |
13.0 |
株行距7×7m |
7.43 |
5.84 |
13.0 |
5.0 |
4.0 |
13.5 |
72杨 |
株行距4×4m |
7.29 |
5.72 |
20.0 |
4.2 |
5.5 |
10.0 |
株行距5×5m |
7.43 |
5.72 |
18.0 |
3.8 |
7.5 |
9.2 |
株行距6×6m |
8.40 |
5.87 |
12.0 |
5.4 |
6.5 |
11.3 |
株行距7×7m |
8.73 |
5.51 |
13.0 |
6.0 |
9.7 |
10.5 |
5 结论与讨论
综上所述，作者认为速生人工林杨木可以采用超短轮伐期的定向培育方式培育纤维原料。采用增加株行距、适当间伐、土壤改良和集约经营等栽培管理措施生产大径胶合用材。通过木材改性方式提高木材品质。
|
